Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị giám sát để điều khiển chế độ sấy lúa tối ưu cho máy sấy tháp

Việt Nam có điều kiện khí hậu thích hợp cho việc trồng lúa, đó là khí hậu nóng ẩm mưa nhiều. Đồng thời, lúa là cây trồng dễ canh tác, dễ chăm sóc nên thuận lợi cho trình độ kỹ thuật ở nước ta. Do thói quen nên một số vùng gọi “lúa” là “thóc”. Trong phạm vi đề tài này hai thuật ngữ “lúa” và “thóc” là tương đương. Hiện nay, việc sản xuất lúa vẫn gặp nhiều 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. Theo Viện Lúa Đồng Bằng Sông Cửu Long (Cuu Long Delta Rice Research Institute hay CLRR), tỷ lệ thất thoát sau thu hoạch khoảng 12 - 15%. Các chuyên gia sau thu hoạch của Viện nghiên cứu Lúa gạo Quốc tế (IRRI) thì đưa ra con số thất thoát sau thu hoạch ở Việt Nam và các nước Đông Nam Á khoảng 15 - 20% sản lượng và làm giảm 10 - 30% giá trị hay thu nhập cho người sản xuất. Với mức thiệt hại 12 - 15%, Đồng bằng sông Cửu Long mất từ 2,4 - 3,15 triệu tấn lúa/năm, tương đương 912 - 1260 tỷ đồng. Như vậy, tổn thất sau thu hoạch không chỉ làm giảm sản lượng, mà còn ảnh hưởng lớn đến chất lượng, giá trị hạt gạo, giảm thu nhập của nông dân.

Theo Bộ NN-PTNT, dù được mệnh danh là cường quốc xuất khẩu gạo lớn thứ hai thế giới, nhưng giá gạo xuất khẩu Việt Nam vẫn thường thấp hơn gạo cùng loại trên thị trường thế giới so với Thái Lan giá gạo thấp hơn khoảng 160 USD/tấn. Những thị trường nhập khẩu gạo cao cấp trên thế giới vẫn do Thái Lan nắm giữ. Vấn đề này, có liên quan không ít đến quá trình áp dụng công nghệ sau thu hoạch ở nước ta, điều này, gây ra tổn thất và làm giảm giá trị gạo, theo đó là giảm khả năng cạnh tranh của gạo Việt Nam trên thị trường quốc tế.

Để khắc phục được điều này, cần đầu tư nghiên cứu cải tiến từ giai đoạn giống, gieo trồng, quy trình chế biến gạo và bảo quản sau chế biến để có được chất lượng tốt nhất, mang lại giá trị cao cho hạt gạo Việt Nam. Hiện nay, 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. Do đó, việc nghiên cứu phát triển các thiết bị công nghệ giám sát và điều khiển quá trình sấy là việc rất cần thiết có vai trò quan trọng trong việc phát triển ngành chế biến lương thực Việt Nam, giúp hội nhập quốc tế.

Xuất xứ đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị giám sát để điều khiển chế độ sấy lúa tối ưu cho máy sấy tháp” của Công ty TNHH Kỹ Thuật Công Nghiệp Đồng Tâm do ThS. Lê Thanh Sơn làm chủ nhiệm là nghiên cứu đặt hàng theo công văn số: 1865/LAMICO, ngày 15 tháng 1 năm 2019 về vấn đề nghiên cứu tối ưu chế độ sấy của tháp sấy Model-300-6 và nghiên cứu thiết bị giám sát quá trình sấy thông số ẩm độ của hạt lúa khi sấy bằng máy sấy tháp. Nghiên cứu giúp xây dựng được một cơ sở dữ liệu sấy khi các nhà máy được lắp đặt sản phẩm của đề tài. Tính ứng dụng của sản phẩm trong sản xuất được đánh giá tốt khi đưa vào sản xuất có thể thay thế sản phẩm ngoại nhập hiện nay để cung cấp dịch vụ.

Sau một thời gian triển khai, đề tài đã đưa ra các kết luận như sau:

- Đề tài nghiên cứu đã thực hiện các công việc theo như đăng ký của thuyết minh nhiệm vụ ban đầu theo đặt hàng của Công ty Cổ phần Cơ khí Chế tạo máy Long An. Sản phẩm nghiên cứu hình thành trong nhiệm vụ được thử nghiệm ở quy mô thí nghiệm và được vận hành thử nghiệm ở nhà máy chế biến của HTX Green Vina TG tại Tiền Giang có kết quả đánh giá sản phẩm đạt kết quả tốt. Tính ứng dụng của sản phẩm, hướng nghiên cứu và hướng phát triển nghiên cứu trong đề tài có tính cập nhật để phát triển sản phẩm.  Sản phẩm của đề tài khi hoàn thiện có thể chuyển giao cho đơn vị có nhu cầu sử dụng ở quy mô nhỏ để tiếp cận thị trường mục tiêu, khi đảm bảo thực hiện được sẽ thực hiện tổ chức liên doanh liên kết với Công ty Lamico để thực hiện sản xuất thử nghiệm và cung cấp dịch vụ hậu mãi cho khách hàng trên cơ sở phát triển nguồn lực hiện có của hai đơn vị. Hiệu quả các phương pháp sấy của đề tài có ưu điểm hơn so với phương pháp sấy tháp không có điều khiển tự động.

- Hiệu quả của việc giám sát máy sấy là đảm bảo yêu cầu về sấy hơn so với phương pháp sấy tháp không áp dụng kỹ thuật giám sát, chế độ công nghệ sấy tối ưu nghiên cứu khi khuyến cáo là phù hợp. Trong thực tiễn thử nghiệm sấy thì khi điều chỉnh chế độ sấy khác với tối ưu trong quá trình vận hành theo chế độ kinh nghiệm của thợ sấy tại nhà máy thì thiết bị giám sát hoạt động đảm bảo theo chế độ sấy cài đặt lại và giúp cho người vận hành có thể thực hiện đúng quy trình kinh nghiệm, quy trình này được thiết bị ghi lại để phục vụ nghiên cứu tập huấn để có thể tối ưu hơn nữa chế độ sấy.

- Đề tài có ý nghĩa nhân rộng và giúp tiết kiệm các chi phí khi nghiên cứu thử nghiệm khi sản phẩm được thương mại vào thị trường, từ đó các chế độ sấy kinh nghiệm và chế độ sấy tối ưu trong nghiên cứu sẽ tìm được điểm chung và đề xuất một chế độ sấy tốt nhất cho cụ thể một máy sấy, đặc thù của chế độ sấy sẽ khác nhau và khó có một chế độ sấy tốt cho các loại máy sấy trong cùng một sức chứa khi sấy một loại lúa có ẩm độ tương đương.

Đề tài thực hiện nghiên cứu đã hình thành nên sản phẩm theo đặt hàng nghiên cứu của hợp đồng đề ra. Sản phẩm của đề tài có thể nghiên cứu tiếp theo ở các bước điều khiển từ xa, ứng dụng IOT để có thể giám sát và nâng cao năng lực quản lý. Những điểm mới cần thực hiện tiếp nối đề tài đó là: Nghiên cứu tối ưu chế độ sấy lúa phân nhiều giai đoạn (nhiều hơn 3 giai đoạn) để tiến đến việc điều khiển thông minh máy sấy tháp, nghiên cứu này có thể thực theo cách đưa sản phẩm của đề tài áp dụng cho các máy sấy tại nhiều đơn vị chế biến xây xát lúa gạo, các dữ liệu quá trình sấy được ghi nhận và tổng hợp phân tích kết hợp với thuật toán máy tính về trí tuệ nhân tạo sẽ đề xuất ra các quy trình sấy thông minh cho từng mẽ sấy được tích hợp trong bộ điều khiển; Nghiên cứu điều khiển tinh chỉnh hai biến độc lập là nhiệt độ tác nhân sấy và vận tốc tác nhân sấy bằng cách mở rộng thêm các mô đun cơ cấu chấp hành khi điều khiển vận tốc tác nhân sấy, lắp đặt thiết bị đo phản hồi giá trị vận tốc tác nhân sấy ở đầu vào khi điều khiển để phản hồi quá trình điều khiển; Nghiên cứu phương án để xây dựng một hệ thống điều khiển giám sát có thể tương tác bằng các thiết bị thông minh, xây dựng các kịch bản tình huống trong sản xuất để có thể phục vụ nhu cầu quản lý sản xuất nhà máy cũng như người vận hành thiết bị. Đó là những mục tiêu và kế hoạch thực hiện nghiên cứu phát triển đề tài trong quá trình sản xuất thử nghiệm tạo ra sản phẩm và dịch vụ mới.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số HCM - 035 - 2022) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

P.T.T (NASATI)