TÀI LIỆU KỸ THUẬTTHIẾT BỊ SẤY ỨNG DỤNG NĂNGLƯỢNG MẶT TRỜI VỚI DÀN SẤY TỰ ĐỘNG CHO CÁ SẶC RẰN

SỞ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH *** TÀI LIỆU KỸ THUẬT THIẾT BỊ SẤY ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VỚI DÀN SẤY TỰ ĐỘNG CHO CÁ SẶC RẰN Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 12/2017 MỤC LỤC I Giới thiệu tổng quan 1 Giới thiệu đặc điểm, đặc tính Tình hình sản xuất TP HCM Đặc điểm bật mơ hình II Các u cầu - Quy trình kỹ thuật 11 Đánh giá, yêu cầu lựa chọn địa điểm thực mơ hình 11 Yêu cầu nhà xưởng: 13 Diện tích cần có (m2), u cầu khác diện tích 13 Yêu cầu nguyên liệu cho sản xuất mơ hình 14 u cầu máy móc thiết bị cần có cho mơ hình 14 u cầu điện nước, nhiên nguyên liệu 14 Yêu cầu đảm bảo mơi trường cho mơ hình 15 Yêu cầu Giống quản lý giống 15 Mơ tả cách vận hành mơ hình 16 Khối lượng sản phẩm đạt 17 10 Quản lý xử lý chất thải 17 11 Vấn đề tiêu thụ sản phẩm 18 III Một số vấn đề cần lưu ý biện pháp phòng ngừa 18 IV Đánh giá chất lượng sản phẩm, chất lượng công nghệ mô hình 19 V Đánh giá hiệu mơ hình 20 Hiệu kinh tế 20 Hiệu xã hội 21 Hiệu môi trường 21 Khả nhân rộng 21 VII Địa chuyển giao, tư vấn 22 VIII Hình ảnh minh họa 23 I Giới thiệu tổng quan Giới thiệu đặc điểm, đặc tính Hiện nay, cơng nghệ sấy nơng sản, thủy sản nói chung cơng nghệ sấy ứng dụng lượng mặt trời nghiên cứu triển khai nhiều nơi Một số hình ảnh hệ thống phơi sấy cá ứng dụng lượng mặt trời sấy theo nguyên lý bơm nhiệt hồi lưu trình bày bên Buồng phơi sấy cá dùng lượng mặt trời Buồng phơi cá nhà kính kết hợp sấy Máy sấy dùng lượng mặt trời Công nghệ sấy xuyên khay đảo chiều gió cung cấp nhiệt ống thu lượng mặt trời có hỗ trợ điện trở (điện trở kích hoạt nhiệt độ buồng sấy thấp nhiệt độ yêu cầu, giúp đẩy nhanh trình sấy giảm tác động tượng thời tiết đến hiệu sấy) Sơ đồ nguyên lý sấy xuyên khay Thiết bị sấy xuyên khay SCD-100, công suất 100kg/mẻ trường Đại học Nông lâm Tp.HCM chế tạo Thiết bị sấy xuyên khay có khay sấy đặt vào giá cố định bên buồng sấy Sau đó, đóng kín buồng sấy đưa luồng khơng khí sấy vào để tiếp xúc với sản phẩm sấy Dịng khơng khí sấy bố trí để vng góc với mặt phẳng khay sấy Sau thời gian sấy, độ ẩm sản phẩm giảm đến độ ẩm yêu cầu dừng hoạt động, mở cửa buồng lấy tất khay với sản phẩm sấy Máy sấy lượng mặt trời Máy sấy cá dạng phơi cá dùng lượng mặt trời Máy sấy lượng mặt trời Sấy số loại cá theo nguyên lý sấy bơm nhiệt kết hợp vi sóng (6) Máy sấy bơm nhiệt gồm phận (1) Máy bơm nhiệt (2) Dàn nóng (3) Van tiết lưu (4) Dàn lạnh Lập trình điều khiển thiết bị phụ khác Nguyên lý hoạt động: Sự vận hành Máy Bơm Nhiệt làm biến đổi trạng thái gas lạnh, sinh trình trao đổi nhiệt Dàn lạnh thu nhiệt, dàn nóng thải nhiệt Ở điều hòa nhiệt độ sử dụng nhiệt độ lạnh để làm mát cịn dàn nóng thải nhiệt mơi trường Nhưng với máy sấy bơm nhiệt chu trình ngược lại Dàn nóng sử dụng để sấy dàn lạnh làm nhiệm vụ tách ẩm làm mát máy bơm nhiệt 01: Buồng sấy; 02: Đèn hồng ngoại; 03 :Lưới tản gió; 04: Bộ phận cấp nhiệt phụ; 07: Van tiết lưu; 08: Dàn bay hơi; 09: Máng hứng nước; 10: Dàn ngưng chính; 11: Quạt; 12: Van điện từ; 13: Máy nén; 14: Quạt; 15: Van; 16: Van hồi lưu; 17: Van xả gió Sấy cá sặc rằn: Cá sặc sơ chế sơ bộ, ngâm nước muối nồng độ 10% thời gian 30 phút sau rửa cho vào buồng sấy, diện tích 1m2 khoảng 70 con; nhiệt độ sấy 450C; cài đặt nhiệt độ kiểm sốt vi sóng 450C ; vận tốc tác nhân sấy v = 0,5m/s; thời gian sấy tổng cộng 16 Cá có độ ẩm ban đầu 68%, ẩm độ yêu cầu sau sấy 30% Máy sử dụng thí nghiệm – Máy sấy bơm nhiệt tiêu tốn nhiều lượng, giá thành máy cao (ngồi buồng sấy, dàn sấy cho 3kg/ mẻ cịn hệ thống gồm: dàn lạnh, bơm nhiệt, dàn ngưng tụ, phận gia nhiệt, đầu phát vi sóng, quạt hệ thống hồi lưu…, giá thành gấp nhiều lần máy bình thường với kích thước) suất thấp thông số nghiên cứu chưa phù hợp với cá sặc rằn sở đánh giá màu sắc yêu cầu cảm quan không đạt Ở chế độ sấy chất lượng vi sinh không đảm bảo, vấn đề chế độ sấy chưa quan tâm mức nên chất lượng thành phẩm không đạt yêu cầu nhà sản xuất Tình hình sản xuất TP HCM Hiện hợp tác xã sở chế biến cá sặc rằn gặp phải vấn đề sau: - Sấy máy: Ẩm độ cá đầu vào khoảng 68-70%, sau sấy ẩm độ 38-40% Thời gian sấy 30 không liên tục chất lượng chưa thấy hoàn toàn đáp ứng (thịt cá xơ cứng nhanh, màu sắc không đảm bảo cảm quan, không đạt độ độ dai thịt cá theo yêu cầu,…) - Phơi nắng: Nếu nắng liên tục vào mùa khô thời gian phơi ngày phải mang phơi, mang vào ngày chưa tính trời mưa gió, sản phẩm đạt yêu cầu cảm quan (độ mặn, độ thịt cá, độ dai, màu sắc) chất lượng vệ sinh an tồn thực phẩm khơng đảm bảo (vi sinh vật cao mức cho phép) Ngồi phơi ngồi trời gió bụi bám vào cá … - Quy trình chế biến khơ cá sặc rằn HTX Tương Lai: Cá đánh bắt từ ao nuôi HTX Xử lý – sơ chế cá Làm nước Ngâm cá vào nước muối bão hòa từ đến 10 Vớt cá khỏi nước muối, xả nước lần Kẹp cá lên vỉ phơi Sấy kết hợp phơi sử dụng lượng mặt trời tự nhiên (đảo cá tay) Đóng gói chân khơng cá phơi khơ Bảo quản lạnh sản phẩm Cá sặc rằn cá lóc từ ao nuôi HTX bà nông dân xung quanh vào thời vụ ao nuôi 4000 m2 cho sản lượng tầm 10 cá tươi/năm (tổng sản lượng cá sặc rằn cá lóc HTX Tương Lai năm 2015 300 cá tươi tổng diện tích ao ni 40.000m 2, tầm 100 cá sặc rằn xấp xỉ 200 cá lóc) HTX đem mẫu để sấy sở sấy cá lóc Bình Chánh (máy sấy vỉ ngang), sấy thử nghiệm máy sấy bơm nhiệt Trường Đại Học Nơng Lâm Tp Hồ Chí Minh không đạt yêu cầu độ dai, độ thịt chất lượng vi sinh, màu sắc thịt cá có màu đỏ, thịt cứng khơng độ ngọt, giá bán giảm nhiều so với cá HTX phơi nắng tự nhiên Tuy nhiên, cá sấy HTX cá thị trường khơng đảm bảo an tồn vệ sinh thực phẩm: vi sinh vật vượt ngưỡng cho phép (mẫu từ HTX gửi tới trung tâm phân tích 24 Nguyễn Văn Thủ (CASE) 135 Nam Kỳ Khởi Nghĩa) Qua nghiên cứu nhu cầu, số máy sấy cá sử dụng lượng mặt trời thực trạng HTX Tương Lai, nhận thấy máy sấy chưa đáp ứng yêu cầu chất lượng cảm quan vi sinh Những loại máy sấy cá nghiên cứu chưa có có không đầy đủ số yếu tố sau : - Về lượng: máy chưa tận dụng hiệu lượng mặt trời thông qua hiệu ứng nhà kính - Về mơi trường: Một số máy sấy gây ồn; có sử dụng chất đốt, khí đốt vào ban đêm, gây ô nhiễm môi trường - Về kỹ thuật sấy: đa số máy sấy nhiệt độ thấp; chưa có điều chỉnh nhiệt độ, điều chỉnh tốc độ dịng khơng khí sấy, điều chỉnh tốc độ chuyển động dàn sấy để cá sấy không làm hư hại sản phẩm sấy, không làm màu, không mùi, không thành phần thiết yếu vitamin khoáng chất - Chưa tiết kiệm khơng gian; chưa giảm chi phí xây dựng nhà xưởng nhân công - Một số máy sấy phụ thuộc vào thời tiết nguyên liệu chất đốt, khí đốt,… Đặc điểm bật mơ hình Với công nghệ thiết bị phơi sấy ứng dụng lượng mặt trời - sử dụng hiệu ứng nhà kính cho phơi sấy loại nơng sản, hải sản,… nói chung, phơi sấy cá sặc rằn nói riêng, có đặc điểm bật sau: - Với diện tích phơi sấy suất phơi sấy tăng lên gấp lần có nhiều dàn phơi (diện tích dàn phơi sấy tăng gấp lần nhờ bố trí đối xứng mặt phẳng phơi trục quay 3600) - Tiết kiệm không gian nhà xưởng, giảm chi phí đầu tư xây dựng - Tự động điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm, số vịng quay, vận tốc dịng khơng khí, hạn chế tối đa can thiệp người trình phơi sấy nên giảm nguy nhiễm vi sinh, giảm nhân công lao động trực tiếp - Tự động giám sát trình phơi sấy giải pháp công nghệ IoT - Đảm bảo tiêu vệ sinh an toàn thực phẩm tiêu dinh dưỡng mức tốt - Tiết kiệm lượng, vừa hạn chế hủy hoại môi trường không gây ồn, khơng sử dụng nhiên liệu hóa thạch (để sấy vào ban đêm khơng có nắng) - Không phụ thuộc vào thời tiết thất thường loại nguyên liệu chất đốt - Áp dụng cơng nghệ tự động hóa, rút ngắn thời gian phơi sấy sấy liên tục Hiện cá sặc rằn cá lóc Củ Chi làm khô với hai phương thức: - Phơi nắng thủ công: tốn nhiều nhân công, thời gian; tất mẫu nhiễm vi sinh - Sử dụng máy sấy thủ công máy sấy công nghiệp: rút ngắn thời gian sấy, thịt cá xơ cứng, không đảm bảo yêu cầu cảm quan vi sinh V Đánh giá hiệu mơ hình Hiệu kinh tế Nhiệm vụ góp phần nâng cao hiệu sản xuất kinh doanh thông qua yếu tố: - Giảm đầu tư tiết kiệm khơng gian xây dựng - Giảm chi phí sử dụng nhiên liệu sấy ban đêm trời khơng có nắng - Giảm nhân cơng làm việc trực tiếp cho trình phơi sấy - Tăng hiệu chất lượng phơi sấy cá thông qua việc đảo cá tự động, tự động điều chỉnh tốc độ lưu chuyển luồng khơng khí tự nhiên buồng phơi sấy cá, rút ngắn thời gian phơi sấy cá tăng độ đồng trình phơi sấy - Tăng sản lượng phơi sấy lên gấp lần so với qui trình phơi tự nhiên - Giảm thiểu tối đa nguy nhiễm vi sinh khâu phơi sấy, tăng hội đưa thị trường sản phẩm - Sản phẩm sau phơi sấy kiểm nghiệm tiêu đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm, tăng hội sản phẩm đến với thị trường khó tính xuất Hiệu xã hội Mơ hình đưa vào vận hành giúp gia tăng sản lượng, chất lượng nuôi địa bàn thành phố, từ giúp giải cơng ăn việc làm cho phận dân cư địa phương Mơ hình nhân rộng sử dụng sở phơi sấy gia công cho nhiều đơn vị sản xuất khác địa bàn lân cận Việc giúp giải yêu cầu nâng cao chất lượng hiệu sản xuất nhiều HTX khác, nâng cao thu nhập đời sống cho người lao động 20 Hiệu mơi trường Mơ hình không phát thải gây ô nhiễm, không gây ô nhiễm tiếng ồn, khơng sử dụng nhiên liệu hóa thạch hay than củi q trình sấy ban đêm nên góp phần bảo vệ mơi trường Phế phẩm q trình sơ chế cá sử dụng làm thức ăn chăn nuôi cá trê lai, mang lại hiệu kinh tế cao đồng thời góp phần bảo vệ mơi trường Khả nhân rộng Trên sở mơ hình thiết bị quy trình cơng nghệ xác lập, mở rộng suất phơi sấy cá sặc rằn cho buồng phơi sấy có sở Có thể chuyển giao phát triển mơ hình cho sở phơi sấy cá sặc rằn khác thuộc địa phương Tp.Hồ Chí Minh tỉnh thành lân cận Nhiệm vụ cịn phát triển mở rộng loại cá cần chế biến khơ có giá trị cao khác có sản lượng lớn Tp Hồ Chí Minh tỉnh thành lân cận cá dứa, cá lóc, cá chạch,… Với công nghệ thiết bị ứng dụng lượng mặt trời – hiệu ứng nhà kính, nhiệm vụ phát triển theo hướng xây dựng liệu cho sản phẩm khác phơi sấy loại trái cây, sản phẩm hạt,… VII Địa chuyển giao, tư vấn Mơ hình triển khai kết hợp với hệ thống kho xưởng chế biến – đóng gói lưu trữ sản phẩm HTX thủy sản Tương Lai ấp Cây Trôm, xã Phước Hiệp, huyện Củ Chi, Thành phố Hồ Chí Minh 21 VIII Hình ảnh minh họa Nền buồng phơi sấy lát gạch men màu tối tráng xi măng sikadur màu tối nhằm tăng cường hiệu ứng nhà kính 22 Khung sắt mạ kẽm đảm bảo tính bền vững buồng phơi sấy 23 Khung quay dàn phơi sấy thiết kế đảm bảo chịu lực với cánh gắn vỉ phơi giúp tăng diện tích phơi sấy lên gấp lần Các vỉ phơi sấy tháo/lắp dàn phơi sấy dễ dàng cấu trúc cánh am có chốt khóa hai đầu 24 Buồng phơi sấy thiết kế với cửa đóng kín đảm bảo vệ sinh giúp gia nhiệt nhanh chóng có nắng Cửa buồng phơi sấy kích thước ngang 1m đảm bảo việc tháo/lắp vỉ phơi dễ dàng 25 Vỉ phơi cá thiết kế ban đầu với ô đặt cá riêng biệt Vỉ phơi sấy điều chỉnh thiết kế, đảm bảo tận dụng tối đa chiếu sáng mặt trời khả giữ cá không bị xê dịch trình phơi sấy 26 Buồng phơi sấy điều chỉnh thiết kế, thêm hành lang chống ruồi xâm nhập thao tác tháo/lắp vỉ phơi Hệ thống buồng phơi sấy bố trí liên hồn theo hướng Bắc-Nam để tận dụng tối đa ánh sáng mặt trời 27 Lò đốt nhiệt điện trở, công suất 1kW, đảm bảo cấp giữ nhiệt độ tầm 36oC đến 38oC ban đêm gia nhiệt đến 65oC ban ngày trình diệt vi sinh Động DC 24V-350W kéo trục quay dàn phơi sấy 28 Bản vẽ khí thiết kế chi tiết trục quay Bản vẽ khí mặt dựng A-C trục quay 29 Bản vẽ khí mặt dựng 1-2 dàn phơi sấy Bản vẽ khí vỉ phơi cá theo phương án chia đặt cá 30 SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG VÀ GIẢI THUẬT PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG Sơ đồ khối: Chức nguyên lý hoạt động: - Khối Sensor bao gồm cảm biến có chức chuyển đổi nhiệt độ độ - ẩm từ lò sấy sang giá trị số gửi đến MCU Khối Real time cung cấp giá trị thời gian thực cho MCU trình xử - lý cơng đoạn sấy, khử vi sinh,… LCD loại TFT có tích hợp cảm ứng điện trở Ngồi chức hiển thị thông tin hoạt động hệ thống, LCD nơi để người điều khiển tương tác với MCU (thay đổi tốc độ động cơ, thay đổi thời gian sấy,….) qua - cảm ứng điện trở Driver motor module trung gian giúp MCU điều khiển tốc độ quay hệ thống sấy qua Motor Motor sử dụng loại 24VDC / 350W có tích hợp - giảm tốc Driver Fan module trung gian giúp MCU điều khiển tốc độ quạt thổi khí, - quạt hút để điều khiển luồng lưu chuyển khơng khí lị sấy SSR Relay loại relay bán dẫn giúp MCU điều khiển hệ thống phun sương tạo ẩm hệ thống nhiệt điện trở để tăng nhiệt độ lò sấy 31 - Khối MCU vi điều khiển trung tâm điều khiển hoạt động hệ thống Chúng lựa chọn loại Atmega 2560 Atmega 328 với ưu điểm: độ ổn định cao, hỗ trợ nhiều chuẩn giao tiếp, dễ dàng lập trình cài - đặt, có thiết kế nhỏ gọn tích hợp module Arduino,… Ở hoạt động thông thường, MCU đọc liệu từ cảm biến IC thời gian thực từ điều khiển module khác theo thông số cài đặt trước từ LCD Mọi hoạt động lò sấy hiển thị LCD để người sử dụng giám sát, ngồi hiệu chỉnh cài đặt thông qua cảm ứng LCD Ở chế độ nghỉ (giai đoạn lấy cá đưa cá vào), người sử dụng điều khiển động xoay thông qua nút nhấn đơn (hoặc điều khiển từ LCD) Giải thuật: Giải thuật hoạt động hệ thống trình bày hình đây, đó: - Giai đoạn khởi động thực khởi động tất phần cứng liên quan (LCD, Driver, Sensor, Realtime,…), sau đọc liệu cài đặt trước từ nhớ sau vào vịng lặp thực hệ thống (tùy thuộc vào - thông số cài đặt quy trình xử lý) Khi nhận lệnh từ người điều khiển qua LCD, MCU thực xử lý lệnh với giao thức định trước (mỗi lệnh byte) Truyền thông LCD MCU UART bit tốc độ baud 9600 Các lệnh xử lý bao gồm: chuyển đổi quy trình, thay đổi thông số tốc độ, thời gian, bắt đầu kết thúc - trình, thay đổi cài đặt nhiệt độ, độ ẩm,… Giai đoạn cập nhật thời gian thực sau MCU đọc thời gian từ IC thời gian thực từ đưa định quy trình làm việc (ứng - với thời gian tại) Việc điều khiển thiết bị (quạt, động cơ, phun sương,…) thực - có đầy đủ thông số thời gian, nhiệt độ, độ ẩm, quy trình,… Sau bắt đầu vịng lặp 32 Chú dẫn: Tài liệu biên soạn tóm tắt sở đề tài “Thiết kế, chế tạo thiết bị sấy ứng dụng lượng mặt trời với dàn sấy động cho cá sặc rằn huyện củ chi hồ chí minh” ThS Phan Văn Hiệp – Trường Đại học Văn Hiến làm chủ nhiệm Sở Khoa học Công nghệ TP HCM quản lý 33 Sở Khoa học Công nghệ TP HCM mạn phép sử dụng để cung cấp cho nông dân 34