Nâng cao giá trị nông sản nhờ thiết bị giám sát tối tưu chế độ sấy lúa

Hiện nay, việc sản xuất lúa vẫn còn nhiều khó khăn bất cập, cùng với gánh nặng về vốn, vật tư nông nghiệp và kỹ thuật canh tác, nông dân còn phải đối mặt với tình trạng thất thoát sau thu hoạch. Cụ thể, hiện nay thất thoát trong khâu làm sạch và phơi sấy lúa gạo ở đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) chiếm 4,2%. Một số cơ sở tại ĐBSCL đã đầu tư máy sấy lúa, tuy nhiên, vẫn còn tiêu tốn năng lượng và thời gian sấy.

Trong khi đó, quá trình cơ giới hóa và chế biến đã được các doanh nghiệp chế tạo máy quan tâm và phát triển nhưng vẫn còn trở ngại về mặt công nghệ, kỹ thuật. Vì vậy, việc nghiên cứu phát triển các thiết bị công nghệ giám sát và điều khiển quá trình sấy là rất cần thiết, có vai trò quan trọng trong việc phát triển ngành chế biến lương thực Việt Nam.

Thực hiện đề tài, nhóm tác giả đã tiến hành các nội dung như: nghiên cứu xây dựng chế độ sấy cho máy sấy tháp MFD-300-6 bằng phương pháp thực nghiệm; nghiên cứu thiết kế hệ thống cơ cấu chấp hành phục vụ điều khiển tháp sấy; nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và tích hợp các thiết bị giám sát; nghiên cứu thiết kế phần mềm điều khiển giám sát hệ thống sấy tháp; vận hành thử nghiệm và hoàn thiện.

Kết quả, đề tài đã đạt được các mục tiêu đề ra. Cụ thể, đã hình thành được một tổ hợp thiết bị cơ khí - điện - điều khiển tự động bao gồm: thiết bị đo độ ẩm trực tuyến (ký hiệu AĐ-MST); chương trình điều khiển tự động quá trình sấy; bộ cơ cấu chấp hành phục vụ điều khiển quá trình sấy được tích hợp hoàn thiện. Trong đó, cụm cơ cấu chấp hành được ứng dụng cho máy sấy tháp mẫu MFD-300-6 có sức chứa 20 tấn/mẻ, đảm bảo các yêu cầu điều chỉnh được nhiệt độ tác nhân sấy trước khi vào tháp sấy ở vùng tối ưu (38^oC - 60^oC); điều chỉnh quá trình đảo trộn và chuyển động của khối lúa trong tháp sấy 20 tấn/giờ; điểu khiển lưu lượng tác nhân sấy theo chế độ sấy theo lưu lượng quạt hút (5 - 6m3/s); điều chỉnh được lượng trấu cung cấp cho lò đốt gián tiếp thông qua động cơ vít tải cấp trấu, lượng trấu tiêu hao 100-150kg trấu/giờ, hiệu suất chung của lò là 65%. Phần mềm điều khiển tích hợp chức năng điều khiển quá trình sấy theo dữ liệu ẩm độ thời gian thực.

Thiết bị đo độ ẩm trực tuyến có phạm vi đo là lúa/gạo; phương pháp đo không phá huỷ hạt gạo; giải đo độ ẩm từ 10 - 35%; độ chia hiển thị đạt 0,1%; độ chính xác hiển thị khi so sánh sai biệt giá trị đo ẩm độ với máy Pt-2700 (0,1-0,3% ẩm độ; thời gian lấy mẫu trung bình cho một lần đo là 60s (khối hạt đo 1kg). Khoảng thời gian giữa các lần lấy mẫu được tùy chỉnh. Phần mềm hiển thị trên HMI các thông số quá trình sấy, trong đó có thông số của thiết bị đo độ ẩm.

Thạc sỹ Lê Thanh Sơn, chủ nhiệm đề tài cho biết: Sản phẩm của đề tài đã được thử nghiệm tại nhà máy sấy của Hợp tác xã Green Vina TG (tại tỉnh Tiền Giang). Kết quả thử nghiệm sản phẩm ghi nhận từ đơn vị sản xuất cho thấy, thiết bị (giám sát máy sấy tháp) đo độ ẩm hạt bằng phương pháp không làm phá vỡ hạt lúa liên tục tự động; lưu trữ được toàn bộ dữ liệu quá trình sấy đáp ứng nhu cầu quản lý sản xuất nhà máy. Bộ điều khiển có thể điều chỉnh được thông số quá trình sấy theo ẩm độ thời gian thực và có dự báo thời gian kết thúc sấy tương tự tính năng của máy sấy nhập của Satake. Bộ điều khiển và cơ cấu chấp hành tháo lắp nhanh và không gây ảnh hưởng thay đổi kết cấu của tháp sấy.

"Sản phẩm của đề tài giúp tăng tỷ lệ gạo nguyên sau xay xát từ 54,24% lên 55,88% do quá trình sấy được tối ưu; giảm tổng thời gian cho 1 mẻ sấy từ 12,25 giờ xuống 11,08 giờ; giảm điện năng tiêu thụ cho một mẻ sấy từ 252,8 kWh xuống 226,2 kWh; giảm lượng nhiên liệu (trấu) cho một mẻ sấy từ 1.847 kg/h xuống 1.362 kg/h; giảm chi phí lao động cho một mẻ sấy (từ 2 người còn 1 người vận hành thiết bị sấy)." - Thạc sỹ Lê Thanh Sơn thông tin thêm.

Chưa dừng lại ở đó, nhờ quy trình được lập trình, tối ưu và tự động hóa và giao diện thiết kế trên màn hình cảm ứng HMI hướng đối tượng sử dụng dễ thao tác và quan sát, thay vì phải cần 2 nhân công để vận hành 1 mẻ sấy như trước, thì nay chỉ cần 1 nhân công.

Nhận định về hiệu quả về kinh tế xã hội, Thạc sỹ Lê Thanh Sơn khẳng định, việc phát triển và thử nghiệm thành công hệ thống giám sát, điều khiển ứng dụng cho các máy sấy bên cạnh việc giúp tăng tính chuyên môn hóa trong thiết bị chế biến sấy lúa dạng tháp hiện nay thì còn góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm thời gian và lượng điện năng tiêu thụ cho quá trình sấy.

Hiện, sản phẩm tiếp tục được hoàn thiện để chuyển giao cho đơn vị có nhu cầu sử dụng ở quy mô nhỏ, cũng như tiếp cận thị trường mục tiêu và đưa vào phục vụ nhu cầu xã hội.