nghiên cứu xây dựng hệ thống tự động hoá tối ưu cho công nghệ chế biến và bảo quản nông sản

Một trong các yếu tố quyết định tới chất lượng chè là thiết bị và công nghệ chế biến chè, nhưng theo đánh giá của nhiều chuyên gia trong và ngoài ngành chè thì trình độ thiết bị và công

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

Viện NC Điện tử, Tin học, Tự động hóa 156A Quán Thánh, Ba Đình, Hà Nội

X W Y Z X W

Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật Đề tài:

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ THỐNG

TỰ ĐỘNG HOÁ TỐI ƯU CHO CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN VÀ BẢO QUẢN NÔNG SẢN

GS.TSKH Nguyễn Xuân Quỳnh

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

Viện NC Điện tử, Tin học, Tự động hóa 156A Quán Thánh, Ba Đình, Hà Nội

X W Y Z X W

Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật Đề tài:

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ THỐNG

TỰ ĐỘNG HOÁ TỐI ƯU CHO CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN VÀ BẢO QUẢN NÔNG SẢN

GS.TSKH Nguyễn Xuân Quỳnh

Hà Nội, 12/2005

Bản thảo viết xong 12/2005 Tài liệu này được chuẩn bị trên cơ sở kết quả thực hiện Đề tài cấp

Nhà nước mã số KC.03.22

DANH SÁCH CÁN BỘ KHOA HỌC CHÍNH THAM GIA

THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

1 GS.TSKH Nguyễn Xuân Quỳnh VIELINA

2 TS Nguyễn Thế Truyện VIELINA

3 KS Nguyễn Công Hiệu VIELINA

4 KS Luyện Tuấn Anh VIELINA

5 KS Kiều Mạnh Cường VIELINA

6 KS Nguyễn Thế Vinh VIELINA

7 KS Nguyễn Văn Cường VIELINA

8 KS Nguyễn Xuân Phú Sơn VIELINA

9 KS Phạm Mạnh Tuấn VIELINA

10 KS Nguyễn Hùng Kiên VIELINA

* CHUYÊN GIA CỐ VẤN CHUYÊN NGÀNH:

KS Vũ Hữu Hào - Trưởng phòng kỹ thuật công nghiệp, VINATEA

BÀI TÓM TẮT

Đề tài Nghiên cứu Khoa học cấp Nhà nước KC.03.22 thuộc chương trình Khoa

học Công nghệ quốc gia về Tự động hoá KC.03 với tên gọi: “Nghiên cứu xây dựng

hệ thống tự động hoá tối ưu cho công nghệ chế biến và bảo quản nông sản” là một

trong những đề tài trọng điểm của chương trình KC.03 với mục đích phục vụ sự nghiệp công nghiệp, hiện đại hoá và phát triển nông thôn của Đảng và Nhà nước Qua khảo sát thực tế chúng tôi thấy rằng trong các loại nông sản, ngoài các cây lương thực, chè là loại nông sản có diện tích trồng cũng như lực lượng lao động tham gia trực tiếp vào diện lớn nhất ở Việt Nam Đồng thời năm 2003 Thủ tướng chính phủ đã

phê duyệt dự án “Xây dựng thương hiệu chè Việt Nam” của ngành chè mà mục tiêu

chủ yếu của dự án là nâng cao chất lượng chè để tăng sức cạnh tranh và tăng sức tiêu

thụ chè Việt Nam cả trong nước lẫn trên thị trường thế giới Do đó nhóm thực hiện

đề tài KC.03.22 đã lựa chọn chè là loại nông sản để xây dựng hệ thống tự động hoá tối ưu công nghệ chế biến và bảo quản

Tuy thời gian thực hiện không dài nhưng đề tài đã đưa ra đuợc nhiều kết quả nghiên cứu đáng kể cả về mặt khoa học, công nghệ và ứng dụng thực tiễn như sau:

1 Khảo sát thực trạng thiết bị và công nghệ chế biến chè ở Việt Nam

2 Xây dựng quy trình công nghệ chế biến chè đen theo cả hai phương pháp CTC

5 Xây dựng và hoàn thiện chương trình phần mềm quản lý và điều khiển hoạt động của toàn bộ hệ thống cũng như các giao thức truyền thông

6 Xây dựng bài toán thử nghiệm và tiến hành thử nghiệm hệ thống cả trong phòng thí nghiệm và tại cơ sở sản xuất để kiểm tra độ ổn định, chính xác của

hệ thống từ đó hiệu chỉnh và hoàn thiện thiết kế hệ thống

7 Kết quả nghiên cứu của đề tài đã được đưa vào ứng dụng thực tế dưới dạng hợp đồng kinh tế với trị giá khoảng 2 tỉ đồng

8 Về mặt khoa học, đề tài đã công bố được 3 công trình khoa học trong và ngoài nước Hai nghiên cứu sinh đang làm luận án Tiến sĩ theo hướng nghiên cứu của đề tài Nội dung các luận án là những phát triển sâu hơn về mặt học thuật của nội dung nghiên cứu Đề tài

Cuối cùng đề tài đã xây dựng được mô hình đầy đủ tại phòng thí nghiệm phục vụ cho công tác nghiên cứu lâu dài, đồng thời đào tạo được một đội ngũ cán bộ chuyên sâu cho hướng nghiên cứu này

MỤC LỤC

PHẦN I MỞ ĐẦU 6

I GIỚI THIỆU CHUNG 6

1 Các loại nông sản và công nghệ chế biến 6

2 Tình hình sản xuất chế biến chè ở Việt Nam 7

II MỤC TIÊU, NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 8

PHẦN II NỘI DUNG CHÍNH BÁO CÁO 9

I TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 9

1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 9

2 Tình hình nghiên cứu trong nước 9

II KẾT QUẢ KHẢO SÁT CÁC THIẾT BỊ VÀ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT 10 1 Lò nhiệt (calorife) 10

1.1 Lò kiểu Liên Xô (Ь2чCK) 10

1.2 Lò nhiệt thành xây của Trung Quốc và Việt Nam chế tạo (513, VN-II, 6CHL-20,S-500) 10

1.3 Lò nhiệt SCHOLA của Ấn Độ 11

1.4 Lò thép của Trung Quốc 11

1.5 Buồng đốt dùng dầu hoặc Gas 12

2 Thiết bị héo chè 12

2.1 Máng bảo quản 13

2.2 Máy héo chè 3AM-II và чφ3KA-1M do Liên Xô chế tạo 14

2.3 Máng héo kiểu Ấn Độ 15

2.4 Máng héo cơ giới 15

3 Thiết bị vò chè 16

4 Thiết bị sàng tơi 17

4.1 Máy sàng tơi kiểu чO3-II của Liên Xô 18

4.2 Máy sàng tơi kiểu SX-1000 của Việt Nam 18

4.3 Máy sàng tơi kiểu 6CJD- 60 của Trung Quốc 18

4.4 Máy sàng tơi kiểu Googy của Ấn Độ 18

5 Thiết bị phun ẩm và ủ men 18

6 Thiết bị sấy chè 19

6.1 Máy sấy do Liên Xô chế tạo 20

6.2 Máy sấy do Ấn Độ chế tạo 20

6.3 Máy sấy do Trung Quốc chế tạo 20

6.4 Máy sấy do Đài Loan chế tạo 20

6.5 Máy sấy do Công ty cổ phần cơ khí chè chế tạo 21

7 Thiết bị phân loạI chè khô 21

8 Hiện trạng các dây chuyền công nghệ 22

8.1 Dây chuyền công nghệ và thiết bị của Liên Xô 22

8.2 Dây chuyền Ấn Độ 22

8.3 Dây chuyền công nghệ và thiết bị do VINATEA thiết kế hoặc cải tạo 23

8.4 Dây chuyền công nghệ và thiết bị của xưởng tư nhân, lò thủ công 23

9 Đánh giá khả năng tự động hoá quá trình chế biến chè 24

III QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN CHÈ 24

1 Chế biến chè đen theo phương pháp OTD 24

2 Chế biến chè đen theo phương pháp CTC 28

Quy trình sàng chè CTC 32

3 Các thông số công nghệ cần giám sát trong hệ thống tự động hoá 32

4 Vấn đề tự động hoá tối ưu của đề tài 33

IV THIẾT KẾ HỆ THỐNG 34

1 Các vấn đề về cơ sở khi thiết kế hệ thống 34

1.1 Cơ sở chung thiết kế hệ thống 34

1.2 Quan điểm thiết kế các trạm trong hệ thống 35

2 Cấu trúc các thành phần trong hệ thống 37

2.1 Cấu trúc trung tâm điều khiển 37

2.2 Cấu trúc trạm thiết bị phân tán 38

2.3 Hệ thống ghép nối truyền thông 38

V THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 41

1 Trạm thiết bị chủ CIE-MCS01 và PC-Server 41

2 Thiết kế trạm điều khiển phân tán 43

2.1 Thiết kế phần cứng trạm điều khiển héo chè KC.03.22-CIE.01 43

2.2 Thiết kế trạm lên men và sấy TPS-CIE.02 44

3 Thiết kế phần cứng bộ đo thông số môi trường và đầu đo thông minh 47

3.1 Yêu cầu chung 47

3.2 Nguyên lí làm việc của phần đo các thông số 48

3.3 Giới thiệu các sensor lựa chọn 45

VI THIẾT KẾ PHẦN MỀM HỆ THỐNG 48

Phần mềm hệ thống được hiểu là gồm phần mềm quản lý, điều khiển hệ thống và phần mềm truyền thông 48

1 Thiết kế giao thức truyền thông 48

1.1 Giao thức truyền thông mạng Profibus-DP 48

1.2 Thiết kế giao thức truyền thông mạng R-485 57

2 Thiết kế phần mềm trạm chủ 61

2.1 Thiết kế phần mềm điều khiển tối ưu quá trình công nghệ 61

2.2 Giao diện phần mềm điều khiển tối ưu quá trình công nghệ 64

2.3 Thiết kế cơ sở dữ liệu phần mềm Điều khiển tối ưu quá trình công nghệ 69

2.4 Hoạt động trao đổi dữ liệu giữa PC-Server với trạm điều khiển trung tâm CIE-MCS.01 72

3 Thiết kế phần mềm trạm khu vực héo chè 74

3.1 Thiết kế phần mềm trạm KC.03.22-CIE.01 74

3.2 Lưu đồ thuật toán cho trạm khu vực héo chè 76

4 Thiết kế phần mềm trạm lên men và sấy TPS-CIE-02 83

4.1 Nhiệm vụ của phần mềm 83

4.2 Giao thức truyền thông KC03.22.DL.01 84

5 Thiết kế phần mềm cho bộ đo thông số môi trường và đầu đo thông minh 90

VII THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG TẠI PHÒNG THÍ NGHIỆM 92

1 Mục tiêu, nội dung thử nghiệm 92

2 Cấu hình và bài toán phục vụ thử nghiệm tại phòng thí nghiệm 92

3 Kết quả thử nghiệm hệ thống tại phòng thí nghiệm 92

VIII THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG TẠI CÔNG TY CHÈ LONG PHÚ 95

1 Mục tiêu, nội dung thử nghiệm 95

1.1 Mục tiêu thử nghiệm 95

1.2 Nội dung thử nghiệm 95

2 Hệ thống thử nghiệm và bài toán giải quyết 96

2.1 Cấu hình phục vụ bài toán thử nghiệm 96

2.2 Yêu cầu về ngưỡng báo động, chu trình chuẩn 100

3 Kết quả thử nghiệm và đánh giá 100

3.1 Phần hệ thống TT điều hành 100

3.2 Kết quả thử nghiệm và đánh giá 100

PHẦN III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 103

I KẾT LUẬN 103

1 Kết quả đạt được 103

2 Hướng nghiên cứu tiếp theo 103

II KIẾN NGHỊ 104

III LỜI CẢM ƠN 104

TÀI LIỆU THAM KHẢO 105

PHỤ LỤC BÁO CÁO 106

Các sơ đồ thiết kế trạm thiết bị chủ CIE-MCS05 106

Sơ đồ thiết kế các trạm làm việc 107

Các dịch vụ cơ bản và quy định chung trong giao thức KC.03.22-PB v1.0 122

Các dịch vụ số liệu và quy định chung trong giao thức KC.03.22-MP1 128

Các dịch vụ truyền thông KC03.22.DL.01 được quy định như sau 131

Một số hình ảnh minh hoạ thử nghiệm hệ thống tại Công ty chè Long Phú 133

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1: Hệ thống TĐH chế biến và bảo quản chè đen theo phương pháp OTD 39

Hình 2: Hệ thống TĐH chế biến và bảo quản chè đen theo phương pháp CTC 40

Hình 3: Trạm điều khiển trung tâm CIE-MCS.01 và PC server 41

Hình 4: Sơ đồ khối module kết nối chuyển đổi giao thức với các trạm thiết bị đo trong mạng Profibus DP 43

Hình 5: Sơ đồ hệ thống trạm điều khiển héo chè 44

Hình 6: Sơ đồ hệ thống tủ lên men và sấy 45

Hình 7: Thiết bị hiển thị OP7 46

Hình 8: Vòng quét truyền thông 47

Hình 9: Bộ đệm truyền thông 47

Hình 10: Chuyển đổi chuẩn hoá 48

Hình 11: Cấu trúc bộ chuyển đổi A/D 49

Hình 12: Cấu trúc phần cứng bộ đo thông số môi trường và các đầu đo thông minh 50

Hình 13: Ẩm kế điện trở 47

Hình 14: Cấu trúc các DP-I/O buffer 52

Hình 15: Sơ đồ cấu trúc bộ nhớ DP-I/O buffer và quá trình trao đổi dữ liệu trong mạng 53

Hình 16: Cấu trúc OC_CFG 54

Hình 17: Lưu đồ hoạt động thực thi dịch vụ giữa DP-Master với một DP-Slave-i 55

Hình 18: Vòng quét mạng giữa trạm DCS-Master với các DCS-Slave 57

Hình 19: DCS-I/O buffers 58

Hình 20: Lưu đồ phần mềm điều khiển tối ưu hoá công nghệ chế biến chè đen 63

Hình 21: Giao diện chính của phần mềm 64

Hình 22: Giao diện Cấu hình mạng Profibus 65

Hình 23: Giao diện Đặt thông số công nghệ 66

Hình 24: Giao diện Số liệu đo lưu trữ 67

Hình 25: Giao diện Thông số công nghệ lưu trữ 68

Hình 26: Các giao diện khác 69

Hình 27: Cấu trúc cơ sở dữ liệu được xây dựng trong phần mềm Điều khiển tối ưu quá trình chế biến và bảo quản chè đen Error! Bookmark not defined Hình 29: Mô tả phần mềm quy trình héo chè 76

Hình 30: Lưu đồ quy trình héo chè 78

Hình 31: Lưu đồ đặt cấu hình hệ thống 79

Hình 32: Lưu đồ quá trình hiển thị dữ liệu và cảnh báo 80

Hình 33: Lưu đồ trao đổi dữ liệu với đầu đo 81

Hình 34: Lưu đồ trao đổi dữ liệu với trạm trung tâm 82

Hình 35: Lưu đồ chương trình lên men và sấy chè 88

Hình 36: Lưu đồ chương trình lên men và sấy chè 89

Hình 37: Lưu đồ thuật toán cho bộ đo thông số môi trường và đầu đo thông minh 91 Hình 38: Hình phối cảnh hộp module 107

Hình 39: Mặt trước của hộp module 108

Hình 40: Các Slot bên trong hộp module 109

Hình 41: Hộp hiển thị 110

Hinh 42: PCB của module 111

Hình 43: Sơ đồ nguyên lý CPU của trạm KC.03.22-CIE.01 112

Hình 44: Sơ đồ nguyên lý I-module trạm KC.03.22-CIE.01 113

Hình 45: Sơ đồ nguyên lý O-module trạm KC.03.22-CIE.01 114

Hình 46: Sơ đồ nguyên lý Com-module trạm KC.03.22-CIE.01 115

Hình 47: Sơ đồ nối dây (1) trạm KC.03.22-CIE.01 116

Hình 48: Sơ đồ nối dây (2) trạm KC.03.22-CIE.01 117

Hình 49: Sơ đồ nối dây (3) trạm KC.03.22-CIE.01 118

Hình 50: Sơ đồ nối dây (4) trạm KC.03.22-CIE.01 119

Hình 51: Sơ đồ nối dây (5) trạm KC.03.22-CIE.01 120

PHẦN I MỞ ĐẦU

I GIỚI THIỆU CHUNG

1 Các loại nông sản và công nghệ chế biến

Hiện nay nước ta có khoảng 80% dân số làm nông nghiệp và các loại nông sản hiện

có rất phong phú đa dạng, tuy nhiên trong khuôn khổ đề tài chúng tôi chỉ tập trung tìm hiểu phân tích công nghệ chế biến một số loại nông sản chính gồm: Lúa gạo; cà phê; mía đường; chè; rau quả

• Lúa gạo

Nước ta hiện đứng hàng đầu thế giới về xuất khẩu gạo, chúng ta có hai vùng sản xuất lúa gạo chính là đồng bằng sông Hồng và đồng bằng sông Cửu Long Gạo nước ta xuất khẩu với sản lượng cao nhưng giá còn thấp so với Thái Lan, Ấn Độ, nguyên nhân chủ yếu là chất lượng gạo của ta chưa cao Về công nghệ chế biến gạo chủ yếu

là say, sát, sàng và phân loại gạo theo mầu cuối cùng là bảo quản Mức độ phức tạp của công nghệ chế biến gạo không cao, chất lượng gạo chủ yếu phụ thuộc vào chất lượng lúa (thóc) của nông nghiệp tạo ra nên chúng tôi không lựa chọn lúa gạo để nghiên cứu đề tài

• Mía đường

Các nhà máy chế biến đường hiện nay ở nước ta đã có mức độ tự động hoá cao (do nhập dây chuyền đồng bộ của nước ngoài), tuy nhiên mía đường chiến tỷ trọng không cao trong sản lượng nông nghiệp, mặt khác trong những năm vừa qua là giai đoạn khó khăn của ngành mía đường Việt Nam

• Cà phê

Việt Nam cũng là nước xuất khẩu hàng đầu về cà phê trên thế giới và chất lượng cũng được đánh giá cao Tuy nhiên công nghệ chế biến cà phê chỉ có hai khâu chính cần và có thể tự động hoá là công đoạn sấy và phân loại (theo mầu sắc) Do đó chúng tôi cũng không chọn cà phê là đối tượng nghiên cứu đề tài

• Rau quả

Việt Nam là đất nước nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa nên có rất nhiều loại rau quả với các hương vị khác nhau, các loại rau quả thường có mùa vụ thu hoạch riêng và công nghệ chế biến, bảo quản cũng rất khác nhau Ngoài ra công nghệ chế biến, bảo quản của từng loại rau quả cũng rất phức tạp Thường một nhà máy chế biến rau quả xuất khẩu chỉ dùng được cho một vài sản phẩm xác định cho nên hiệu xuất hoạt động không cao, có những nhà máy chỉ hoạt động một vài tháng trong năm còn chủ yếu là nghỉ Do tính hiệu quả của đề tài và yêu cầu thử nghiệm kết quả nghiên cứu nên chúng tôi cũng không chọn rau quả là đối tượng nghiên cứu đề tài

• Chè

Chè là loại nông sản có nhu cầu sử dụng cao và đối tượng sử dụng rộng rãi, gần như tất cả mọi người dân đều uống chè Theo số liệu thống kê mức tiêu thụ chè bình quân đầu người trong một năm ở Việt Nam là 0,33 kg/người, ở Trung Quốc là

0,34 kg/người, ở Đài Loan là 1,3 kg/người, ở Hồng Kông là 1,4 kg/người, … Mặt khác, chúng tôi thấy rằng trong các loại nông sản, ngoài các cây lương thực, chè là loại nông sản có diện tích trồng cũng như lực lượng lao động tham gia trực tiếp vào diện lớn nhất ở Việt Nam Đồng thời năm 2003 Thủ tướng chính phủ đã phê duyệt

dự án “Xây dựng thương hiệu chè Việt Nam” của ngành chè mà mục tiêu chủ yếu

của dự án là nâng cao chất lượng chè để tăng sức cạnh tranh và tăng sức tiêu thụ chè

Việt Nam cả trong nước lẫn trên thị trường thế giới Do đó nhóm thực hiện đề tài KC.03.22 đã lựa chọn chè là loại nông sản để xây dựng hệ thống tự động hoá tối

ưu công nghệ chế biến và bảo quản

2 Tình hình sản xuất chế biến chè ở Việt Nam

Trong những năm gần đây, sản xuất chè trong nước không ngừng được đầu tư và phát triển Tốc độ tăng trưởng của sản phẩm chè cả nước, thời kì 1999-2003 đạt 9,2%, diện tích và sản lượng đã tăng gấp đôi so với thời kì từ 1995 trở về trước (năm

1995 diện tích 66.7 ngàn ha, sản phẩm búp khô 40.2 ngàn tấn, đến cuối năm 2003 diện tích hơn 116.084 ha và sản phẩm trên 90 ngàn tấn), xuất khẩu trên 75 ngàn tấn Đặc biệt đã thu hút được vốn đầu tư nước ngoài vào phát triển sản phẩm chè tại Việt Nam đến nay năng lực chế biến khu vực đầu tư nước ngoài chiếm trên 25% năng lực sản xuất của cả nước

Theo Hiệp hội Chè Việt Nam, năm 2004, sản lượng chè xuất khẩu của cả nước đạt khoảng 96100 tấn, với kim ngạch khoảng 92 triệu USD - tăng 60% về khối lượng

và 53% về giá trị so với năm 2003 Tuy sản lượng chè xuất năm 2004 tăng nhưng giá chè của Việt Nam vẫn rất thấp so với giá chè các nước khác trên thế giới: Giá chè của Việt Nam ở mức khoảng 1USD/kg trong khi giá chè của Srilanca là 2.2 USD/kg; của Ấn Độ 1.95 USD/kg; của Kenya 1.67 USD/kg; của Trung Quốc 1.37 USD/kg,

… Nguyên nhân chính của việc giá chè Việt Nam thấp là do chất lượng chè của ta còn thấp, các vấn đề vệ sinh công nghiệp và an toàn thực phẩm chưa thật đảm bảo Một trong các yếu tố quyết định tới chất lượng chè là thiết bị và công nghệ chế biến chè, nhưng theo đánh giá của nhiều chuyên gia trong và ngoài ngành chè thì trình độ thiết bị và công nghệ chế biến của ngành chè Việt Nam mới chỉ đạt ở mức trung bình yếu Đây là lí do chính làm cho chất lượng sản phẩm thấp kém, không đồng đều, chi phí giá thành cao dẫn đến giá bán thấp và hiệu quả sản xuất thấp

Ngành chè có một số sản phẩm chính là chè đen, chè xanh và chè vàng nhưng có hai loại sản phẩm chè chủ yếu là chè đen và chè xanh Chè đen được chế biến theo hai phương pháp chính là OTD và CTC, trong đó sản lượng chính hiện nay là chế biến theo OTD

Năm 2003, Tổng Công ty chè Việt Nam (VINATEA) và Viện NC Điện tử, Tin học, Tự động hoá (VIELINA) đã kí thoả thuận hợp tác nghiên cứu chế tạo hệ thống

tự động hoá quá trình chế biến và bảo quản chè (TEAPRO_SYS), từ đó tạo ra các quy trình công nghệ chế biến chè chuẩn nhằm nâng cao sức cạnh tranh của sản phẩm chè Việt Nam và tạo ra một “thương hiệu chè Việt Nam” trên thị trường thế giới Được sự phối hợp chặt chẽ của VINATEA, thời gian qua VIELINA đã thiết kế được toàn bộ hệ thống và chế tạo được một phần hệ thống tự động hoá quá trình chế biến

và bảo quản chè Sau đây chúng tôi sẽ giới thiệu kĩ hơn về kết quả thực hiện đề tài

II MỤC TIÊU, NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

™ Mục tiêu đăng ký

• Xây dựng được giải pháp tối ưu cho tự động hoá chế biến và bảo quản chè đen phù hợp với điều kiện và khả năng ứng dụng của các doanh nghiệp chế biến chè trong nước

• Xây dựng được quy trình công nghệ chế biến chè đen phù hợp với điều kiện thực tế Việt Nam (theo phương pháp truyền thống OTD) và xây dựng mô hình quản lý tiên tiến trên cơ sở tích hợp hệ thống quản lý doanh nghiệp với quản lý quá trình sản xuất nhằm nâng cao năng lực cạnh tranh của các doanh nghiệp, đẩy mạnh tiêu thụ sản phẩm

• Đưa ra mô hình hệ thống tự động hoá quá trình chế biến và bảo quản chè (TEAPRO_SYS), từ đó chế tạo một số thành phần thiết bị quan trọng trong hệ thống phục vụ thử nghiệm Đánh giá và hoàn thiện mô hình tiến tới chế tạo, cung cấp cho các doanh nghiệp chế biến chè trong nước

™ Nội dung nghiên cứu

Trong 2 năm đề tài đã thực hiện được các nội dung chính như sau:

1 Khảo sát thực trạng thiết bị và công nghệ chế biến chè ở Việt Nam

2 Xây dựng quy trình công nghệ chế biến chè đen theo cả hai phương pháp CTC và OTD

3 Xây dựng mô hình tổng thể hệ thống tự động hoá tối ưu quá trình chế biến và bảo quản chè theo cả hai phương pháp chế biến OTD và CTC

4 Thiết kế, chế tạo và hoàn thiện phần cứng, phần mềm các thiết bị: Tủ điều khiển trung tâm, Tủ điều khiển héo chè, Tủ điều khiển lên men và sấy

5 Thiết kế chế tạo 02 bộ đo các thông số môi trường cho các kho bảo quản chè

6 Xây dựng các chương trình phần mềm quản lý và điều khiển hệ thống

7 Xây dựng bài toán thử nghiệm và thử nghiệm trong phòng thí nghiệm để hiệu chỉnh hệ thống trước khi đưa đi thử nghiệm thực tế

8 Xây dựng phương án thử nghiệm công nghiệp hệ thống tại Công ty chè Long Phú (đã được Tổng Công ty Chè Việt Nam duyệt đồng ý cho đưa vào thử nghiệm) và tiến hành thử nghiệm thực tế tại Công ty chè Long Phú để hoàn chỉnh thiết kế và lấy số liệu báo cáo tổng kết đề tài (phụ lục)

9 Xử lý số liệu thử nghiệm, hiệu chỉnh và hoàn thiện thiết kế hệ thống

10 Ký kết và thực hiện giai đoạn 1 hợp đồng chuyển giao công nghệ cho Công ty chè Lâm Đồng trị giá 1,5 tỷ đồng Chuẩn bị ký kết hợp đồng giai đoạn 2 để hoàn chỉnh toàn bộ hệ thống tự động hoá trị giá khoảng 2 tỉ đồng (Tổng trị giá

dự án: Ứng dụng công nghệ tự động hoá chế biến chè đen xuất khẩu là 3,8

tỉ đồng)

Sau đây chúng tôi xin trình bày chi tiết phần thiết kế chế tạo hệ thống tự động hoá tối ưu quá trình chế biến và bảo quản chè

PHẦN II NỘI DUNG CHÍNH BÁO CÁO

I TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Ở các nước có sản lượng chè xuất khẩu lớn như: Trung Quốc, Ấn Độ, Srilanca,

… đều đã xây dựng được các quy trình công nghệ chế biến chè phù hợp với đặc điểm chè nguyên liệu ở từng vùng tạo ra các hương vị đặc trưng cho từng loại chè, xây dựng được nhiều thương hiệu chè nổi tiếng Về mặt thiết bị, các nước cũng đã chế tạo nhiều loại máy móc thiết bị chế biến chè phù hợp với yêu cầu của thực tế (xem phần kết quả khảo sát thực trạng thiết bị và dây chuyền chế biến chè phía dưới) Phần thiết bị chế biến chè thì chúng ta có thể sử dụng ngay được các thiết bị của nước ngoài nhưng phần công nghệ thì chúng ta cần phải nghiên cứu để tạo ra các quy trình công nghệ riêng phù hợp với đặc thù riêng của chè nguyên liệu Việt Nam

Vấn đề tự động hoá trong chế biến chè, qua tìm hiểu và trao đổi với các chuyên gia trong ngành chè chúng tôi thấy rằng phần lớn sản xuất chè mới ở mức độ cơ giới hoá, tự động hoá cũng có ở một số dây chuyền nhưng thường chỉ dùng cho các sản phẩm đòi hỏi chất lượng cao Nguyên nhân có thể do hiệu quả sản xuất nông nghiệp còn thấp nên chưa thể đầu tư các thiết bị hiện đại được Một số dây chuyền tự động hoá trong các cơ sở chế biến chè thì cũng mới dừng ở mức độ tự động hoá quá trình sản xuất chứ chưa tự động hoá quá trình quản lý và điều hành

2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Về quy trình công nghệ, hiện nay ngành chè Việt Nam cũng đã áp dụng một số quy trình công nghệ chế biến chè của nước ngoài như của Nga, của Ấn Độ, … Trong quá trình sản xuất đã nghiên cứu cải tiến để phù hợp với thực tế điều kiện sản xuất cũng như đặc trưng nguyên liệu của từng vùng Tuy nhiên quy trình công nghệ

ở đây chủ yếu mới áp dụng theo các công đoạn chế biến còn cụ thể các thông số công nghệ của từng công đoạn thì không được kiểm tra giám sát thường xuyên, nên cần nghiên cứu tạo ra hệ thống thiết bị giám sát và điều khiển quá trình chế biến theo các thông số công nghệ

Về thiết bị, hiện nay đang tồn tại các thiết bị của một số nước là: Liên Xô (cũ), Trung Quốc, Ấn Độ, Đài Loan, Nhật Bản, Một số đơn vị trong nước đã chế tạo được một số thiết bị chế biến như máy vò, máy sàng, máy trộn, … nhưng các thiết

bị công nghệ cao như máy sấy tầng sôi, hệ thống sàng nhiều cấp, … và đặc biệt các thiết bị đo kiểm tra các thông số công nghệ cho chế biến và bảo quản chè thì chưa

có đơn vị nào nghiên cứu, chế tạo Điều này dẫn tới thực trạng là hầu hết các cơ sở chế biến chè vẫn sản xuất thủ công, do đó chất lượng sản phẩm phụ thuộc hoàn toàn vào yếu tố con người Để nâng cao được chất lượng sản phẩm, năng suất thì cần phải tự động hoá quá trình chế biến cũng như bảo quản Hiện trong Tổng Công ty Chè Việt Nam (VINATEA) có một số Công ty liên doanh đã có mức độ tự động hoá, cơ giới hoá nhất định đó là các Công ty: Tân Phú, Phú Bền, Sông Cầu, Mộc Châu,… Đây là cơ sở để nhóm thực hiện đề tài tham khảo cho thiết kế hệ thống

II KẾT QUẢ KHẢO SÁT CÁC THIẾT BỊ VÀ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT

Để thiết kế được hệ thống tự động hoá tối ưu cho quá trình chế biến và bảo quản chè, chúng tôi đã cùng với VINATEA đi khảo sát thực trạng thiết bị tại các cơ sở chế biến chè Sau đây chúng tôi xin trình bày thực trạng các thiết bị đang sử dụng trong ngành chè Việt Nam, trên cơ sở thực trạng này chúng ta sẽ có những định hướng nhất định trong quá trình xây dựng hệ thống tự động hoá tối ưu cho quá trình chế biến và bảo quản chè.

1 Lò nhiệt (calorife)

Cung cấp nhiệt lượng cho tác nhân là khí khô, áp dụng cho các trường hợp cần lưu lượng lớn khí nóng có nhiệt độ cao và áp lực gió lớn (héo, sấy)

Các loại lò nhiệt thường có 4 bộ phận chính

• Có buồng đốt riêng không trực tiếp đốt vào bộ phận công tác của thiết bị

• Bộ phận trao đổi nhiệt

• Quạt nhồi để cung cấp không khí đốt lò Quạt hút để cung cấp khí nóng cho máy công tác

• Bộ phận ống khói, hộp tro

1.1 Lò kiểu Liên Xô (Ь2чCK)

‰ Cấu tạo và thông số kỹ thuật chính

• Buồng đốt V= 1,84m3 Nhiên liệu dùng than cám A số 4-5, than cục Vật liệu chịu lửa

• Calorife có thành và dàn ống bằng gang đúc chịu nhiệt Diện tích tiếp nhiệt 110 m2

• Nhiệt độ khí nóng 100-1300C, lưu lượng khí 25000 m3/h

• DxRxC = 5300x4200x3600, ống khói φ250 – 350x17000

• Trọng lượng kim loại 14300kg, vật liệu xây dựng 9300 kg

• Quạt nhồi động cơ 1,5 kw 2900 v/p, 5000m3/h

• Quạt hút động cơ 10-17kw 930v/p, 16000-25000m3/h

‰ Nguyên lý làm việc

Nhờ quạt đẩy cấp ôxy để đốt nhiên liệu ở buồng lò, khí nóng đi qua và nung nóng dàn ống dẫn khí (ống lửa) từ bên ngoài rồi đi đến ống khói Nhờ quạt hút khí công tác đi bên trong hấp thụ nhiệt từ thành ống rồi được đẩy qua lớp chè cần héo hoặc sấy Khí công tác có nhiệt độ cao, áp lực lớn sẽ làm cho nước bay hơi nhanh ra khỏi thành phần của búp chè

1.2 Lò nhiệt thành xây của Trung Quốc và Việt Nam chế tạo (513, VN-II, 6CHL-20,S-500)

Nguyên lý hoạt động và kết cấu tương tự như lò sấy Liên Xô nhưng có những điểm khác đó là: buồng đốt trực tiếp bên dưới dàn ống lửa, không khí công tác được nung nóng 2 lần qua ống lửa, không có ruột xoắn trong ống lửa

Các thông số kĩ thuật của lò nhiệt

• Buồng đốt V=1,2 m3 Nhiên liệu dùng than cám 4-5, than cục Vật liệu chịu lửa

• Calorife có thành xây và dàn ống bằng gang đúc chịu nhiệt Diện tích tiếp nhiệt 31m2

• Nhiệt độ khí nóng 100-1300C, lưu lượng khí 8000m3/h

• DxRxC =2965x2040x2850, ống khói φ350x5300

• Trọng lượng kim loại 2600kg, vật liệu xây dựng 5800kg

• Quạt nhồi động cơ 1,5kw 1430v/p ,2500m3/h

• Quạt hút động cơ 4,5-5,5 kw 930 v/p,8000- 10.000m3/h

1.3 Lò nhiệt SCHOLA của Ấn Độ

Cấu tạo hoàn toàn bằng các tấm và nhóm ống gang chịu nhiệt được gia công lắp ghép kín khít và chắc chắn

Bảng 1 : Thông số kỹ thuật một số loại lò của Ấn Độ

(m)

Rộng (m)

Cao (m)

Diện tích (m2)

Số băng ống SHOLA

MARKII

Lò 6 (1,8m) kéo dài hoặc không hoặc sấy tầng đôi

‰ Nguyên lí làm việc

Quạt nhồi và quạt hút khói đẩy khí đốt nóng đi qua trong lòng của các hàng ống đến ống khói, khí nóng sẽ truyền nhiệt ra thành các tấm và dàn ống Khí công tác nhờ quạt hút từ bên thành, đằng sau và ở trên nhận nhiệt của các bề mặt nóng để đi tới máy sấy hoặc máng héo

Lò của Ấn Độ sử dụng than Kíp lê có hiệu suất sử dụng nhiệt cao, hệ số sử dụng than khoảng 0,75 –0,9 kg/1kg sản phẩm chè OTD

Chế độ chăm sóc cũng giống như các loại lò nhiệt do Liên Xô, Trung Quốc , Việt Nam chế tạo

1.4 Lò thép của Trung Quốc

Có nhiều công suất nhiệt khác nhau đơn giản gọn nhẹ, sử dụng thuận lợi, di chuyển dễ dàng, niên hạn sử dụng khoảng 3-4 năm

Bảng 2 : Thông số kỹ thuật các loại lò nhiệt bằng thép của Trung Quốc

Các loại lò của nhà máy Thiều Hưng Hàng Châu Model

1.5 Buồng đốt dùng dầu hoặc Gas

Buồng đốt dùng cho máy sấy, lửa đốt cháy nhiên liệu được thổi trực tiếp đi trong lòng dàn ống có cánh toả nhiệt rồi đến ống khói Khí công tác nhờ quạt đẩy đi qua

và tiếp thu nhiệt từ dàn ống và đi vào buồng máy sấy

Có bộ điều khiển hoàn chỉnh hiện đại phối hợp giữa các yếu tố phun nhiên liệu

và đánh lửa cùng cơ cấu an toàn

Không nên hoàn lưu khí khi sấy chè có nhiều cám bụi và cánh nhẹ Hàng ngày dùng khí nén để thổi sạch bụi ở dàn ống nhiệt để phòng bụi chè bám nhiều bốc cháy bay vào buồng sấy

Cách điều chỉnh bộ đánh lửa của bộ đốt gas và đốt dầu tương tự nhau: về nguyên tắc hồ quang sinh ra gần sát nón phun nhiên liệu khi có gió hồ quang vừa chạm nhiên liệu và phát cháy Máy biến thế đánh lửa đốt Gas/ dầu DO có diện thế thứ cấp tương ứng là 4KV /17KV

Khi lắp 2 điện cực song song cách nón đầu phun 4-6mm, đầu cực nhô lên trước 2-4mm, khoảng cách 2 điện cực 3-4mm Khi đánh lửa hồ quang gọn và đậm

Chú ý vệ sinh bộ lọc dầu và lọc khí trước khi vào buồng đốt nếu để bị tắc không cấp đủ nhiên liệu và khí bộ điều khiển sẽ có tín hiệu báo động và tự ngắt

2 Thiết bị héo chè

Héo chè được hiểu là quá trình chuyển hoá của búp chè tươi từ lúc rời khỏi cây chè cho đến lúc đưa vào để vò do đó các thiết bị héo bao gồm cả khâu bảo quản

Héo không chỉ là khâu chuẩn bị cho vò chè không bị nát mà có ý nghĩa quyết định tới chất lượng chè ở các công đoạn sau

Về thời gian héo tốt nhất từ 16 đến 18h (khi hái khoảng 3h, quá trình thu mua vận chuyển khoảng 2 giờ, thời gian thực sự cho các biện pháp công nghệ từ 11 đến 13h) Trong thời gian đó đồng thời diễn ra 2 quá trình héo hoá học và biến đổi sinh hoá trong nội bộ khối chè) thưòng diễn ra trong thời gian 10 đến 12h và qúa trình héo vật lí (tách đi một lượng nước làm cho đọt chè mềm, dẻo, có tính đàn hồi) thường diễn ra 4 – 8 giờ

Yêu cầu đối với quá trình vận chuyển và héo chè:

• Không để búp chè bị dập nát, chèn ép quá chặt

• Thoát nhiệt của khối chè do quá trình hô hấp của búp chè tăng lên

• Quá trình sinh hoá diễn ra từ từ đồng thời với quá trình thoát hơi nước

Từ kết quả nghiên cứu, thử nghiệm và các tài liệu kỹ thuật của nhiều nước (Liên

Xô, Trung Quốc, Ấn Độ, Việt Nam , Đài loan, Nhật Bản) Tổng công ty chè Việt Nam chỉ đạo phải giải quyết tốt ngay từ đầu khâu bảo quản và héo chè Không chỉ chế biến chè đen mà cả chế biến chè xanh cũng phải héo chè ở mức độ cần thiết để chuyển hoá chất tạo ra hương thơm của chè phù hợp với từng đối tượng tiêu dùng Nguyên lí hoạt động chung của các thiết bị héo chè là dùng độ thoáng và gió có nhiệt độ, ẩm độ thích hợp thổi qua lớp búp chè trong thời gian quy định để tách dần một phần hơi nước trong búp chè và tạo điều kiện chuyển biến về nội chất trong búp chè có lợi nhất cho chất lượng chè được chế biến

Cấu tạo thiết bị héo chè gồm có 3 bộ phận chính

• Lớp chè dày từ 40-50cm tức là từ 45-55kg/m2 (lúc kết thúc lớp chè còn 36-40 cm, thuỷ phần của búp chè giảm 2%)

• Lưu lượng gió thổi qua chiều dày lớp chè từ 700-1000m3/m2/h Chọn quạt

có lưu lượng thích hợp Q= (800-1000)x S m3/h (S là diện tích rải chè)

• Thời gian bảo quản (héo sơ bộ) khoảng 6-8 giờ, bắt đầu thổi gió 1 giờ sau

đó cứ nghỉ ½ giờ lại thổi gió ½ giờ

Bảng 3 : Thông số kỹ thuật một số loại quạt hướng trục của Ấn Độ hoặc tương

đương có thể sử dụng cho máng héo

• Một hoặc hai máy héo cần 1 lò nhiệt Ъ2чCK để cung cấp khí nóng

• Một máy cần trang bị một bộ quạt và hoà khí ч3C-II, tốc độ quạt 810 v/p, lưu lượng gió 55000-60000m3/h, động cơ 22-30-40kw 930v/p

• Nhiệt độ vào máy héo từ 35-42oC

• Động cơ truyền chuyển động 3kw 930v/p Bộ phận hộp giảm tốc và hộp

số 4 cấp I / II / III / IV tương ứng với thời gian búp chè di chuyển trong máy héo là 360/ 220/ 176/ 120p có tốc độ dài tương ứng 0,15/ 0,215/ 0,269/ 0,452 m/p

• Buồng máy là hệ thống khung thành và 5 vòng lưới chun được buộc trên

hệ thống ống tuýp và di chuyển nhờ hệ thống xích trục truyền động lực

• Băng tải lưới chun có tác dụng cung cấp đều đặn và rũ tơi xốp chè trước khi vào máy Đối với máy чφ3KA-1M cũng nên chuyển đổi sang dạng băng tải của 3AM-II khi chỉ chế biến chè đen

• Băng tải lưới chun đón chè sau máy có tác dụng vận chuyển và làm nguội chè sau héo đến phòng vò

• Công suất héo chè búp tươi từ 500-800kg/h, lớp chè vào máy héo từ 18 đến 20cm Nếu sau bảo quản thuỷ phần giảm đi 2% thì có thể nâng công suất héo của máy tăng lên P = 800 x (78-64)/(76-64) = 873kg/h (109%)

‰ Nguyên lý làm việc

• Búp chè di chuyển theo mặt trên của 5 vòng lưới chun có diện tích 9,44x1,5x5 = 70,8m2 đi từ trên xuống dưới và ra ngoài thuỷ phần còn lại 63-65%

• Khí nóng vào phía dưới băng chuyền l đi qua lớp chè mang theo 1 phần hơi nước, tiếp tục đi qua băng II, III, IV, V ra vỏ máy theo ống thoát ra ngoài

‰ Chế độ bảo dưỡng

• Hệ thống tấm cong, tấm nghiêng, tấm tăng áp, cao su chắn ở 2 bên xích và các đầu máy có tác dụng rất quan trọng trong việc phân phối và luân chuyển khí đảm bảo cho chè được héo đều nhau và bảo đảm công suất máy héo, do đó hàng năm đều phải kiểm tra để thay thế bổ sung

2.3 Máng héo kiểu Ấn Độ

‰ Công dụng

Những nơi không có máy héo Liên Xô thì nên xây dựng máy héo kiểu Ấn Độ sẽ đồng thời giải quyết được yêu cầu giải phóng chè nhanh, bảo quản tích cực, héo chè đồng đều, phân loại được chè búp tươi, theo dõi được chè của từng đơn vị và để đánh giá chất lượng chè héo để chuyển sang công đoạn vò

‰ Cấu tạo

Phân nhiều máng héo do Ấn Độ nhập vào Việt Nam có các thông số tương ứng: 1,83x25 = 45,75m2, quạt gió có động cơ P= 7,5Hpx0,75 = 5,5 Kw 960v/p, sải cánh D= 1200mm, lưu lượng khí Q = 34000cmf x1,7=57800m3/h hay q=1285m3/m2/h, áp lực gió 12mmH20, lớp chè rải 20-25cm tương ứng 20-25kg/m2 Chú ý kích thước ống nối để gió thổi đều theo tiết diện ngang của máng φ1220/1830 x 750/1677

‰ Nguyên lý hoạt động

Chè búp được rải trên sàng thoáng và tĩnh, thực hiện chế độ thổi gió từ dưới lên 01h lại hút ngược 01h hoặc cho đến khô nước bề mặt sau đó cứ thổi 30 phút lại hút ngược 30 phút, nghỉ 60 phút lại tiếp tục cho tới 16-18h Nếu cần rút ngắn thời gian hoặc trời lạnh, ẩm, chè ướt thì hoà khí nóng tại điểm đầu vào không quá 38oC trong 3h cuối

2.4 Máng héo cơ giới

‰ Công dụng

Kết hợp ưu việt của máng héo về giải phóng chè nhanh, héo đều, chủ động được thời gian và cơ giới trong khâu rải và thu chè của máy héo

‰ Cấu tạo

Máng héo cơ giới là sự cải tiến để cơ giới hoá máng héo

• Dùng kết cấu băng tải rải chè của 1 tầng máy héo

• Dùng hầm xây của máng héo

• Dùng quạt hướng trục: TA-1270 đường kính 1200mm, động cơ 5,5Kw- 930v/p, lưu lượng gió 34000cmfx1,7=57800m3/h (hoặc TA –1005 đường kính 1000mm, động cơ 3,7Kw 1000v/p, lưu lượng 25000cmf x 1,7 = 42500m3/h)

• Một bộ truyền động cơ -giảm tốc-hộp số cho phép rải và thu chè ở đầu máng héo không phải đi lại rải và thu hốc chè

• Kết hợp với băng tải cao su sẽ đón và chuyển chè liên tục đến máy héo hoặc máy vò

• Việc tính toán tốc độ di chuyển băng tải phù hợp và nâng công suất của máy héo lên 900-1000kg/h (110-120%)

Có khá nhiều loại máy vò của các nước Liên Xô ,Trung Quốc, Ấn Độ, Đài Loan

đã được nhập và sử dụng ở Việt Nam Các máy vò trong nước chế tạo đã dựa theo mẫu của Liên Xô, Trung Quốc, Ấn Độ

‰ Công dụng của máy vò chè

Làm dập tế bào của búp chè và tiết nội chất của tế bào ra ngoài, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lên men và sấy sau này

Bảng 5 : Thống số kỹ thuật một số loại máy vò

Máy vò Ấn

Độ Super Twist

Máy vò Hàng Châu, Thiều Hưng, Vân Nam của TQ, Cơ khí chè của Việt Nam

tính

Máy

vò чPO-

II

265

6CRN -55

và tiết nội chất ra ngoài

Nhờ có lực ép từ bên ngoài và tự trọng của khối chè làm tăng khả năng chèn ép đảo trộn của khối chè có tác dụng đẩy mạnh độ dập của tế bào búp chè

• Tách một phần chè nhỏ, vụn đã dập tế bào ra khỏi các lần vò tiếp sau

‰ Cấu tạo của máy sàng tơi

Nhìn chung các loại máy sàng tơi gồm 4 bộ phận chính sau đây:

• Bộ phận động cơ và truyền động lực

• Bộ phận trục khuỷu bánh đà để tạo độ rung

• Bộ phận đánh tơi và phân phối

• Bộ phận cánh sàng lắp lưới thép không rỉ hoặc đồng vàng số 3x3 (d=1,8) hoặc 4x4 (d= 1,5)

4.1 Máy sàng tơi kiểu чO3-II của Liên Xô

Các nhà máy có sử dụng monoray thường sử dụng máy sàng tơi kiểu чO3-II của Liên Xô có phễu hứng và guồng đánh tơi công suất 1000-1200kg/h, cánh sàng chuyển động theo trục lệch tâm (e=35) lắc 250l/p để sàng chè Nhờ chuyển động lên xuống, tiến lùi của cánh sàng làm cho chè vò được tung lên và tịnh tiến về phía trước đồng thời được tơi ra và phần nhỏ sẽ lọt qua lưới sàng

4.2 Máy sàng tơi kiểu SX-1000 của Việt Nam

Các nhà máy không có monoray công suất chế biến trên 10 tấn/ngày thường dùng máy sàng tơi SX-1000 có khung đánh tơi, cánh sàng chuyển động theo trục lệch tâm (e=35) lắc 250 l/p tạo ra những bước nhảy để sàng chè

4.3 Máy sàng tơi kiểu 6CJD- 60 của Trung Quốc

Có băng tải vào, guồng đánh tơi và cánh sàng công suất 800-1000kg/h Cánh sàng chuyển động theo trục lệch tâm tạo ra những bước nhảy để sàng chè

4.4 Máy sàng tơi kiểu Googy của Ấn Độ

Theo kiểu thùng quay 18-20v/p có độ nghiêng để sàng chè, mỗi máy vò đi kèm

Thường sử dụng 2 dạng kết cấu pép phun và đĩa ly tâm

• Pep phun theo nguyên lý dùng khí nén tạo chân không tại vòi phun nước

để tạo ra sương mù Có nhược điểm hay bị tắc tạo tía nước, tốn nhiều nước, phải dùng máy nén khí

• Đĩa li tâm dùng nguyên lí tạo ra lực ly tâm cho nước thành lớp mỏng và chạm vào hàng răng hạt mướp bị xé nhỏ thành bụi và gío thổi Có ưu điểm vận hành đơn giản, cần chú ý động cơ kín, cấp nước vừa đủ

Có hai hình thức cung cấp không khí ẩm

• Cấp khí ẩm theo gió của hộc lên men và máy lên men liên tục Có ưu điểm không khí và hơi nước tích cực, ổn định, đều (phòng ủ có nhiệt độ

28oC, thuỷ phần 83% thì ở khay đặt trong hộc có nhiệt độ 28,5oC, khay đặt ngoài có nhiệt độ 32oC

• Cấp khí ẩm cho toàn phòng Có nhược điểm nhiều nước, không đều, nước phủ bề mặt khay gần vùng phun và phía trên trong khi các khay dưới lại thiếu, nhiệt lượng khay chè không thoát đi được (phòng ủ có nhiệt độ 27,3oC, thuỷ phần 78% trong 1 kệ chứa các khay chè có nhiệt độ từ 31 đến 32,2oC)

Khay ủ chè bằng nhựa hoặc gỗ đều phải được rửa sạch sau mỗi mẻ Lớp chè phần l dày 4-6cm, phần lll dày 6-8cm

‰ Phương án chế tạo xe ủ

• Cấu tạo về hình thức là 1 hộc men 3 tầng x 8 khay, di chuyển được từ phòng vò sang phòng sấy Sẽ phát huy được ưu điểm của hộc lên men, tiết kiệm diện tích xây dựng (từ 408 xuống 230m2/12tấn/ngày)

• Theo tính toán 1 xe chứa 24 khay x 5kg chè/khay = 120kg Tương đương 1/5,5 mẻ chè vò 660kg Máy sấy sẽ sấy trong thời gian 120kg : 0,8 : 900kg x 60p= 10p sẽ không lo bị trễ ủ

• Phương án này cần trang bị buồng tạo ẩm và gió trung tâm về kinh phí sẽ

ít tốn kém hơn kinh phí xây dựng nhà xưởng và hộc lên men

™ Máy lên men liên tục MAJETEA

Máy lên men liên tục là thiết bị lên men hiện đại cho phép lên men đều và không

bị lầm lẫn giữa các mẻ chè ủ trước và sau , không chế được thời gian ủ, thu gọn diện tích nhà xưởng

Bảng 7: Thông số kỹ thuật cở bản của máy lên men liên tục

Số

TTM05 5modul

Máy sấy là loại có nhiều bộ phận, phức tạp, đắt tiền trang bị ít máy, khó thay thế nên công suất máy sấy thường quyết định công suất chế biến của dây chuyền, do đó khi thiết kế kỹ thuật công nghệ căn cứ yêu cầu công suất chế biến người ta chọn loại máy sấy trước sau đó chọn các loại máy khác ( công suất máy và số lượng ) phù

hợp với máy sấy đã chọn

Ví dụ: 1 máy sấy công suất sấy búp tươi 900kg/h chỉ có thể tương ứng với 3-2-2 máy vò công suất 220kg/mẻ của LX Nếu dùng 1 máy sấy công suất sấy búp tươi 300kg/h sau máy vò 220kg/mẻ thì sẽ phải sấy sớm 15p thì vẫn trể ủ 15p đối với mẻ

vò đó

‰ Cấu tạo

Máy sấy chè các loại gồm 6 bộ phận chính như sau:

• Lò cung cấp nhiệt lượng (đã nêu ở phần l)

• Quạt li tâm cung cấp gió nóng (đã nêu ở phần l)

• Bộ truyền động lực (động cơ, giảm tốc,hộp số, đai, xích)

• Buồng sấy

• Băng tải cấp và phân phối chè vào

• Băng tải đón chè ra

6.1 Máy sấy do Liên Xô chế tạo

Kí hiệu чCП-1, чCП-1, T1-чCП là các loại máy sấy tốt, bền, sử dụng ổn định, năng suất cao, đã được cải tiến và hiện đại dần theo từng thế hệ

6.2 Máy sấy do Ấn Độ chế tạo

Kiểu DRYNOVA để sấy chè OTD và CTC (còn có các máy sấy hỗn hợp TREMPEST)

Máy sấy của Ấn Độ có kết cấu khung, thành, bảo ôn, cửa tốt hơn của máy sấy Liên Xô Ngược lại máy sấy Liên Xô có bộ truyền lực, xích, vỉ bền ổn định và đã chế tạo phổ thông ở Việt Nam Cho nên cần lựa chọn và áp dụng vào thực tiễn khi sửa chữa và cải tạo máy

6.3 Máy sấy do Trung Quốc chế tạo

Có nhiều loại công suất do nhiều nhà máy chế tạo, thường lắp với lò xây kết hợp kim loại hoặc lò kim loại sử dụng nhiên liệu than đá Đây là các loại máy tiện dụng, thích hợp công suất vừa và nhỏ

6.4 Máy sấy do Đài Loan chế tạo

Thường gọn nhẹ ,hiện đại ,sử dụng nhiên liệu dầu hoặc gas, có công suất vừa và nhỏ, thích hợp mặt hàng tinh có chất lượng cao Loại dùng dầu kí hiệu TD có lò đốt đặt ở đầu máy Kí hiệu TB.TF có lò đốt đặt trên đỉnh máy

Loại dùng nhiên liệu gas có ký hiệu TW

Đi kèm có ký hiệu số 200A4 có 200vỉ dài A4=1200mm hoặc 200A5 có 200 vỉ dài A5=1500mm

Bảng 8 : Thông số kỹ thuật các máy sấy do nhà máy Thiều Hưng chế tạo

Công suất sấy quy chè

6.5 Máy sấy do Công ty cổ phần cơ khí chè chế tạo

Thường có kí hiệu S kèm với công suất sấy chè OTD quy búp tươi hoặc theo thế

hệ VN-l (S-500),VN-II (S-300),VN-III(S-300 đốt bằng dầu),VN-IV (509) và máy sấy kiểu Liên Xô (S-1000) Các máy trên được thiết kế dựa theo mẫu các máy nhập ngoại có cải tiến lựa chọn các ưu điểm của nhiều loại, thống nhất các quy trình chế tạo phụ tùng ( xích, vỉ, ống lửa,…)

7 Thiết bị phân loạI chè khô

‰ Ý nghĩa

Các loại thiết bị được dùng để phân loại chè sau khi sấy thành các loại chè có đặc điểm về ngoại hình, nội chất, hương vị theo tiêu chuẩn nhất định để phục vụ các đối tượng tiêu dùng khác nhau Việc sử dụng thiết bị giúp tăng năng suất lao động

và làm được nhiều công việc con người không thể thực hiện bằng thủ công được

‰ Các loại thiết bị sàng chè thường dùng

• Sàng sơ bộ

• Máy sàng bằng kiểu Liên Xô do Việt Nam sản xuất

• Máy cán cắt nhẹ CN-500

• Máy sàng bằng kiểu Liên Xô (Ь2-ЧCИ, SB-250)

• Máy sàng vòi kiểu ZC.1766 của Trung Quốc (6CUY-35, 6CYS-40, ST660)

• Máy cắt chè hoàn thành phẩm kiểu Liên Xô (CHT)

• Máy cắt chè kiểu Trung Quốc (661, 680, 6CCQ-110, 6CC-110, 6CCQ-26, 6CQS-40)

• Máy quạt phân cấp kiểu Trung Quốc

• Máy tách sơ SUP REX của Ấn Độ và tách xơ của Việt Nam (IIX-200)

‰ Các loại trang bị phụ trợ cho máy sàng

• Gầu tải

• Nam châm hút tạp chất sắt trong chè khô

• Các loại lưới tiêu chuẩn sử dụng cho các máy sàng chè

8 Hiện trạng các dây chuyền công nghệ

Theo thống kê về chủng loại thiết bị hiện nay ta có các loại dây chuyền sản xuất như sau:

+ 18 Nhà máy xây dựng theo tiêu chuẩn thiết kế và thiết bị do Liên Xô chế tạo từ trước năm 1988 Các nhà máy này tập trung chủ yếu ở vùng Trung du và miền núi phía Bắc

+ 7 Nhà máy xây dựng theo tiêu chuẩn thiết kế của Vương Quốc Anh trước năm

1975, tập trung vùng Tây Nguyên và Lâm Đồng

+ 12 Nhà máy xây dựng theo tiêu chuẩn thiết kế và thiết bị do Ấn Độ chế tạo sau năm 1988, và được phân bố ở cả ba vùng Bắc-Trung-Nam

+ Số xưởng và nhà máy còn lại do Việt nam thiết kế và xây dựng, trong đó có nhiều xưởng nhỏ của tư nhân được xây dựng không theo đúng tiêu chuẩn của Liên

Xô hoặc Ấn Độ, thiết bị phần lớn do Trung Quốc và Việt Nam chế tạo

Đi sâu phân tích tính năng của từng dây chuyền thiết bị và công nghệ chế biến, chúng ta sẽ có được những cơ hội để xem xét để khắc phục và nâng cao chất lượng sản phẩm chè

8.1 Dây chuyền công nghệ và thiết bị của Liên Xô

Hiện nay hầu hết các nhà máy sản xuất, chế biến chè đen OTD của VINATEA đang sử dụng công nghệ và thiết bị của Liên Xô Chúng có khả năng đáp ứng cơ bản yêu cầu của công nghệ để sản xuất ra chè đen có chất lượng Thiết

bị có độ bền cao,có cấu tạo cơ khí tốt, có trình độ cơ giới hoá cao hơn dây chuyền

Ấn Độ Nhất là ở những khâu có lao động nặng nhọc và cần nhiều lao động như các khâu héo, vò, trộn Song dây chuyền liên Xô có những nhược điểm sau:

- Phải có diện tích nền nhà bảo quản lớn Khi bảo quản chỉ có lớp chè bề mặt được giải toả nhiệt hô hấp, còn lớp chè bên dưới bị tích nhiệt gây ngốt bốc nóng làm giảm chất lượng nguyên liệu chè

- Chế độ héo cưỡng bức mạnh , chủ yếu dùng nhiệt độ cao lớn hơn 42oC, tốc độ thoát hơi nước lớn, thời gian héo ngắn 2-6 giờ, chưa đủ thời gian để phân giải chất tạo tiền đề cho hương vị chè, không phù hợp với búp chè Việt Nam có hàm lượng các chất cao (Tanin,CHT,nước…) Máy héo kín không nhìn thấy búp chè nên khó kiểm tra điều chỉnh quá trình héo

- Máy vò dập tế bào cường độ cao, nhưng thời gian vò kéo dài, gây ra nhiều mảnh vụn hơn so với dây chuyền Ấn Độ

- Khó điều chỉnh các thông số kỹ thuật lên men chè

- Máy sấy có độ bền cao, năng suất thích hợp, sấy một lần khô, nhưng chưa hoàn thiện theo yêu cầu công nghệ sấy, chè dễ bị mắc khuyết tật cao lửa, khê khét do sấy gây ra Lò nhiệt đơn giản, nhưng hiệu suất sử dụng nhiệt chưa cao, công tác

vệ sinh công nghiệp phức tạp

- Quá trình phân loại kéo dài, khả năng phân tách cuộng thấp, chè bị tác động cơ học, chè bị bạc cánh, vụn nát, tăng ẩm

- Điện năng tiêu thụ của cả dây chuyền lớn, đặc biệt là ở khâu héo

8.2 Dây chuyền Ấn Độ

Trong những năm gần đây, nhờ có vốn ODA, chúng ta đã nhập được một số dây chuyền Ấn Độ, nên đã có điều kiện để so sánh với các dây chuyền khác

nhau.Dây chuyền Ấn Độ đặc biệt nổi trội ở khâu héo và lên men chè, có khả năng

dễ ổn định và nâng cao chất lượng sản phẩm chè đen hơn so với dây chuyền Liên

Xô

Héo hộc tuy cường độ lao động lớn, nhưng đã chủ động kéo dài thời gian héo, chú trọng vào quá trình héo hoá học, tạo sự phân giải các chất trong chè, có tác dụng tốt nâng cao chất lượng hương vị chè Sử dụng ở giới hạn nhiệt độ héo thích hợp 38-42oC, chủ động quá trình cung cấp nhiệt độ Khâu lên men ở đây là chủ động, men cao hơn so với dây chuyền Liên Xô Song cũng có một số nhược điểm sau:

- Trình độ cơ giới hoá thấp hơn so với dây chuyền Liên Xô

- Cần nhiều diện tích hơn cho khâu héo, lên men chè

- Khâu vò còn thao tác thủ công

- Máy sấy có một số chi tiết trong buồng sấy (bánh xích, xích) chưa hợp lý và có

độ an toàn chưa cao Lò có hiệu suất nhiệt cao, dễ vệ sinh công nghiệp, nhưng

có một số chi tiết khó chế tạo

- Quá trình phân loại công suất thấp, lao động thủ công nhiều, không thích hợp với các mặt hàng chè Việt Nam

8.3 Dây chuyền công nghệ và thiết bị do VINATEA thiết kế hoặc cải tạo

Do quá trình nhập thiết bị nước ngoài rất khó khăn phức tạp và giá thành rất cao Cùng với sự phát triển của sản xuất chế biến chè ngày cành tăng, thì nền công nghiệp chế tạo máy móc trong nước đã vươn lên, tự nghiên cứu chế tạo theo các mẫu máy của Liên Xô, Trung Quốc, Ấn Độ và đã chế tạo thành công các thiết bị:

Vò, sấy theo kiểu của Liên Xô; Quạt héo, hút râu xơ theo kiểu Ấn Độ; Các thiết bị sàng, cắt; quạt theo kiểu của Trung Quốc và đã đáp ứng được phần lớn nhu cầu của trong nước

Về quy trình công nghệ của dây truyền này chủ yếu là của Liên Xô và phần bảo quản héo là của Ấn Độ, quá trình phân loại thiết bị của Trung Quốc, Việt nam sản xuất Nhìn chung chất lượng sản phẩm chỉ đạt ở mức trung bình cũng do nhiều nguyên nhân, song nó có một số nhược điểm sau :

- Dây chuyền công nghệ và thiết bị chưa được cải tiến hoàn chỉnh trên cơ sở các tính năng ưu việt của ác dây chuyền Liên Xô và Ấn Độ

- Sự cải tạo không được đồng bộ giữa thiết bị và không gian sản xuất, nên đã ảnh hưởng tới việc thực hiện quy trình công nghệ chế biến

- Với dây chuyền thiết bị không đồng bộ, nên đòi hỏi công nhân phải có trình độ

kỹ thuật công nghệ khá thì mới đảm bảo được chất lượng sản phẩm làm ra

8.4 Dây chuyền công nghệ và thiết bị của xưởng tư nhân, lò thủ công

Những năm 1997-2000 chè có thị trường xuất khẩu, sản lượng chè tăng cao, có giá thu mua nguyên liệu cao, đã khuyến khích hàng nghìn các xưởng tư nhân, lò thủ công phát triển Chúng mọc lên như nấm sau cơn mưa ở các vùng chè tập trung, ở vùng sâu, vùng xa, ở khắp các vùng chè trong cả nước Với thiết kế công suất nhỏ

từ 3-8 tấn/ngày, công nghệ sản xuất theo mô phỏng quy trình của Liên Xô, riêng khâu héo là héo hộc theo nguyên lý của Ấn Độ

Đa phần các xưởng này đều không đảm bảo các điều kiện tiêu chuẩn của sản xuất Công nghiệp chế biến chè, với không gian mặt bằng chật hẹp, không thông thoáng, không đảm bảo vệ sinh công nghiệp Dây chuyền thiết bị không đồng bộ, đa phần sử dụng máy Trung Quốc để sản xuất chè đen, vò Trung Quốc độ dập tế bào thấp, lượng chè vụn nát cao, sấy Trung Quốc phải sấy chè 2 lần mới khô nên năng suất thấp,chè hay bị mắc thêm khuyết tật cao lửa, khê khét Quy trình công nghệ chế biến thường bị cắt xén, không đảm bảo các thông số kỹ thuật Sản xuất chạy theo sản lượng, giảm chi phí Công nhân làm hợp đồng, không có đào tạo cơ bản Cán bộ quản lý không có trình độ, kiến thức kỹ thuật chế biến thấp, nên chất lượng sản phẩm làm ra rất kém

Gần như toàn bộ sản phẩm của khối này được các công ty thương mại, công ty chế biến chè mua vào đấu trộn với sản phẩm chính của mình, nên đã làm giảm đáng

kể chất lượng sản phẩm chè Việt Nam

9 Đánh giá khả năng tự động hoá quá trình chế biến chè

Về khả năng tự động hoá các thiết bị trong dây chuyền công nghệ chế biến chè hiện nay, qua khảo sát, chúng tôi có một số đánh giá, nhận xét sau:

• Công nghệ chế biến chè hoàn toàn có thể tự động hoá để nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm được

• Với hệ thống thiết bị như hiện có tại một số công ty chè thì chúng ta phải sắp xếp và cải tạo lại mới có thể tự động hoá được

• Tuỳ theo điều kiện kinh tế chúng ta có thể đầu tư cho toàn bộ dây chuyền chế biến hoặc một phần dây chuyền

• Nếu đầu tư một phần dây chuyền thì chúng tôi có kiến nghị sẽ đầu tư cho phần héo, lên men, sấy vì các phần này có ảnh hưởng nhiều đến chất lượng sản phẩm và các tham số công nghệ cần điều khiển hoàn toàn có thể

áp dụng tự động hoá được

III QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN CHÈ

Hiện nay, ngành chè có một số sản phẩm chính là chè đen, chè xanh, chè vàng, trong đó sản phẩm chè đen chiếm tỉ trọng lớn nhất Mỗi loại chè có công nghệ chế biến tương ứng, trong phần này chúng tôi chỉ trình bày công nghệ chế biến chè đen Chè đen có 2 công nghệ chế biến chính là: CTC (Crushing-Tearing-Curling) và OTD (Orthodox), sau đây xin trình bày cụ thể 2 công nghệ CTC và OTD

1 Chế biến chè đen theo phương pháp OTD

+ Xác định tỉ lệ bánh tẻ theo TCVN 1054-86

+ Đánh giá phẩm cấp nguyên liệu theo TCVN 2843-79

+ Xác định nước ngoài mặt lá theo TCVN 1054-86

Các số liệu cân và phân tích phải được ghi đầy đủ vào sổ sách và nhật kí sản xuất

¾ Héo

Héo làm biến đổi sâu sắc thành phần hoá học búp chè, phân giải các chất có phân tử lớn thành các chất có phân tử nhỏ, có lợi cho chất lượng chè Làm đọt chè tươi mất đi một lượng nước nhất định, mất đi lực trương, tạo ra tính đàn hồi, mềm dẻo, dai hơn Làm thay đổi tính chất vật lí búp chè, kích thích các men oxy hoá hoạt động, tạo điều kiện thuận lợi cho các giai đoạn sau

Thông số kĩ thuật

Chè phải được làm héo đồng đều Chè non héo nặng, chè già héo nhẹ Chè héo còn nhiều hoặc ít nước quá, thì vỏ đều nát vụn Lượng nước còn lại sau khi héo: + Chè loại 1(A): 60-62 % khối lượng

+ Chè loại 2(B): 61-63% khối lượng

+ Chè loại 3(C): 64-65% khối lượng

+ Chè loại 4(D): 65-67% khối lượng

Ở đầu và cuối vụ hàm lượng nước còn lại cao hơn giữa vụ Chè héo tốt có tỉ lệ đúng mức trên 80% Tuỳ điều kiện thời tiết, chất lượng nguyên liệu; điều chỉnh nhiệt độ héo từ 350-480 C, nhiệt độ héo tốt từ 380-420 C

¾ Vò

Đối với chế biến chè đen, vò là làm dập và phá vỡ cấu trúc tế bào lá, làm dịch ép của tế bào trào lên trên mặt lá, tạo điều kiện cho men oxi hoá hoạt động, tạo nên đặc tính riêng của chè đen Vò có tác dụng tạo hình dáng, làm lá chè xoăn chặt lại

Thông số kĩ thuật

Từ khi vò, tế bào lá bị phá vỡ, đã bắt đầu quá trình lên men Như vậy, phòng vò cũng chính là phòng lên men, phải đảm bảo thông thoáng, mát, có gió 5m/s nhằm cung cấp oxy cho lên men Nhiệt độ phòng dưới 300C (khoảng 24-28oC), độ ẩm không khí trên 80% (khoảng 93-95%), khi chưa thông thoáng thì không nên phun

thời gian từ 35-40 phút, vò lâu quá cũng không xoăn được, nát chè, tróc xơ cuộng chè

Vào mùa hè, những ngày nóng bức trên 350C, để tránh vò lâu sẽ hâm nóng chè,

có thể giảm thời gian vò lần 2-3 xuống còn 30-35 phút, thậm chí vò 2 lần, thời gian lên men độc lập 50 phút, tổng thời gian vò – lên men là 3 giờ

¾ Sàng chè

Làm giảm nhiệt độ khối chè vò

Tăng cường bề mặt tiếp xúc không khí, nhằm giảm cung cấp oxy để quá trình oxy hoá của men phát triển đồng đều

Phân loại khối chè vò theo độ non già và kích thước to nhỏ thành 3 phần; phần

I-II (phần lọt sàng, nhỏ, non), phần I-III (phần trên sàng to, già), để lên men và sấy riêng

Làm tơi khối chè vò bị vón cục lại trong khi vò

¾ Lên men

Lên men là giai đoạn cuối cùng để hoàn thiện quá trình lên men, các điều kiện nhiệt độ, độ ẩm, ôxy của không khí thích hợp nhất cho men oxy hoá hoạt động, tạo những biến đổi hoá học cần thiết và quyết dịnh chất lượng: hương,vị đặc biệt của chè đen thành phẩm

Thông số kĩ thuật

Có 2 loại men oxy hoá Tanin chè: Peroxyđaza và Pôlyphenoloxyđarza Đối chất oxy hoá chủ yếu là: I-Epi Galo Catesin (I-EGC) và I-Epi Galo Catesin Galat (1-EGCG), chiếm 70% tổng lượng Catesin chè

Để tạo quá trình lên men diễn ra tốt., điều kiện phòng lên men phải luôn có dòng không khí mát, sạch, giầu oxy, phải duy trì độ ẩm tương đối cao 95-98%, nhiệt

độ 24-280C

Tuỳ điều kiện khí hậu vùng chè, giống chè, chất lượng nguyên liệu, chế độ vò,

mà quyết định thời gian lên men thích hợp Thời gian lên men kẻ từ khi vò đến khi sấy từ 3-4 giờ 30 phút, trong đó thời gian lên men độc lập khoảng 1 giờ 30 phút Thời gian lên men đối với:

+ Chè phần I-II từ 4- 4 giờ 30 phút

+ Chè phần III từ 3 giờ 30 phút- 4 giờ

Không duy trì một chế độ thời gian lên men lâu dài, phải theo dõi từng giờ để có

sự điều chỉnh thích hợp

Khi rải chè lên men theo nguyên tắc: Chè non rải mỏng, chè già rải dầy Khi rải chè phải tơi xốp, đều mặt khay, đảm bảo độ dầy quy định, tránh để chè bị nèn ép, nén chặt

¾ Sấy chè

Mục đích chính của sấy chè đen là dùng nhiệt độ cao để diệt men, đình chỉ quá trình lên men và làm bay hơi lượng ẩm dư trong chè Sấy làm khô chè đến độ ẩm

quy định từ 3-5%, cố định hình dáng, tạo điều kiện vận chuyển, bảo quản dễ dàng Sấy tạo hương thơm mới cho chè Chè mất mầu đồng đỏ chuyển sang đen bóng

Thông số kĩ thuật

Khi đạt nhiệt độ yêu cầu mới cho chè lên men vào sấy Nhiệt độ vào sấy từ

100-1050C, nhiệt độ ra từ 52-540C, được coi là sấy tốt và kinh tế, chè ngừng lên men ngay ở tầng trên cùng Phải có nhiệt kế theo dõi nhiệt độ sấy, nhiệt độ trên 1100C chè bị cao lửa, trên 1200C chè bị cháy khét

Chè phần III được đưa vào sấy trước, chè phần I-II sấy sau

Bề dày rải chè sấy:

Phân loại chè gồm có các bước:

Sàng: Để phân thành các loại chè khác nhau theo kích thước Gồm các bước:

Sàng thô, sàng phân số và sàng sạch

Cắt: Cắt nhỏ các loại chè không lọt sàng ở các bước sàng trên Khi cắt phải đi từ

cắt nhẹ tới cắt nặng Với những loại cục to và cứng quá thì cần kết hợp cắt với cán chè

Quạt chè: Chè sau sàng có kích thước tương đối đồng đều nhưng có mức độ

nặng nhẹ khác nhau (chè cánh hoặc chè mảnh) Để tách riêng hai loại chè này cần phải quạt Tuỳ loại chè phải quạt từ 1-2 lần Chè cánh thường quạt trên máy quạt phân cấp, chè mảnh nhỏ dùng quạt rê

Trộn: Các số chè sau khi sàng cắt, quạt xong được trộn với nhau để cho ra một

mặt hàng chè có ngoại hình và chất lượng đồng nhất đạt tiêu chuẩn theo yêu cầu.Chỉ trộn những bao chè cùng tên, có hình dạng gần giống nhau, hoặc những loại chè có thể trộn theo quy định Phải trộn riêng từng mặt hàng chè, đảm bảo độ ẩm của chè đóng bao đạt 7,5% Đấu trộn chè được tiến hành trong máy trộn thùng quay, tốc độ quay 4-5 vòng/phút Thời gian trộn 5-8 phút đối với chè cánh to và 4-5 phút đối với chè cánh nhỏ Sau khi trộn chè được xả ra để đóng bao

Đóng bao: Sau khi trộn xong chè được đóng bao để bảo quản hoặc xuất đi Tuỳ

loại chè mà mỗi bao có khối lượng khác nhau và loại bao dùng cũng có thể khác nhau

Bảo quản

Chè được bảo quản trong kho theo đúng các quy định về kho, về xếp hàng, phân loại hàng, …

2 Chế biến chè đen theo phương pháp CTC

(CTC: Crushing, Tearing, Curling nghĩa là nghiền, xé và làm xoắn)

- Sau khi thu hái, búp chè cần chuyển về nhà máy càng sớm càng tốt

- Nghiêm cấm dẫm chân, đi lại trên búp chè

- Khi chè về đến nhà máy, đưa chè lên hộc héo càng sớm thì chè sản xuất ra càng có chất lượng tốt

Đánh giá chất lượng nguyên liệu qua phẩm cấp đạt được của búp chè căn cứ vào TCVN

Héo vật lý

Bản chất của quá trình héo vật lý là làm nước bay hơi một phần khỏi búp chè tạo nên búp chè mềm dẻo thuận tiện cho các quá trình chế biến tiếp theo được dễ dàng Mặt khác khi nước trong các búp chè bốc hơi đi, nồng độ các chất trong búp chè được tăng cường cũng tạo điều kiện cho quá trình lên men sau này được tốt hơn

Héo chè trên máng

Sản xuất chè CTC thì héo chè chủ yếu là héo trên máng Ưu điểm của phương pháp này là chè héo tương đối đều hơn héo máy, dễ điều khiển quá trình héo, phát huy sự biến đổi các chất, chất lượng sản phẩm tốt hơn, nhưng tốn diện tích rải chè Trong quá trình làm héo chè, điều quan trọng là cần xác định độ chênh lệch giữa nhiệt độ bầu khô và bầu ướt của phòng héo Thông thường độ chênh lệch này nằm trong khoảng từ 2,2-3,80C Nếu nhiệt độ trong phòng héo giữa bầu khô và bầu ướt chênh lệch nhau hơn 3,80C thì cần giảm nhiệt độ làm héo và lưu lượng gió thổi theo

tỷ lệ tương ứng để đảm bảo được thông số trên

- Trường hợp những ngày mưa chè bị ướt khi rải chè xong cần sử dụng quạt với chiều ngược lại rồi sau đó cấp ngay lượng không khí nóng có nhiệt độ từ 32-350C

để thoát ẩm bề mặt, khi xử lý xong cần thiết thì có thể đảo rũ nhẹ nhàng để chè không bị đóng vón, tiếp tục chạy quạt để chè héo và giải phóng hiện tượng sinh nhiệt trong khối chè

- Nếu nhiệt độ không khí môi trường ở phòng héo đảm bảo sự chênh lệch giữa nhiệt

độ bầu khô và bầu ướt từ 2,2-3,80C thì chỉ cần dùng quạt không khí bình thường để làm héo chè mà không cần chạy nhiệt

- Muốn điều chỉnh quá trình héo chè được tốt cần có sự tính toán công suất để không héo quá nhiều chè bị ùn ở các công đoạn sau hoặc ùn chè đã héo

- Trong quá trình héo cần được đảo rũ chè nhẹ nhàng ít nhất một lần

- Đảm bảo dùng quạt mát ít nhất 30 phút trươc khi đưa chè đi chế biến

Yêu cầu đối với chè sau khi héo để sản xuất chè CTC: Độ ẩm đạt từ 68-74%, khối chè được héo đồng đều, tỷ lệ héo đúng mức đạt >90%

¾ Nghiền cắt CTC, sàng tơi vo viên

Với dây chuyền CTC chuyên dụng chè trước khi vào máy cắt CTC phải qua máy Rotovan để nghiền cắt và định hình sơ bộ

Sau khi chè đi qua máy Rotovan chè được nghiền cắt rồi chuyển qua máy CTC

Hệ thống máy CTC thường là ba máy liên tiếp nối đuôi nhau nghiền cắt chè thành dạng nhỏ dần

* Yêu cầu kỹ thuật đối với chè qua máy Rotovan

+ Bị ủ nhiệt trong sọt hoặc vun thành đống trước khi đưa vào Rotovan

+ Cấp chè quá nhanh vào máy

* Yêu cầu kỹ thuật cắt chè trên máy CTC:

Độ dày lớp chè trên băng tải vào cắt CTC lần 1 phải thích hợp Thông thường với nguyên liệu chè C (loại 3) héo đúng kỹ thuật đã qua nghiền dập ở Rotovan độ dày lớp chè trên băng tải vào máy từ 10-12mm

- Chè qua cắt CTC phải được nghiền cắt nhỏ đều suốt chiều dài trục cắt Tổng thời gian chè đi từ khi vào Rotovan cho đến khi ra khỏi máy cắt CTC lần 3 không quá 5 phút Việc kiểm tra chè đã qua hệ thống CTC phải được thực hiện thường xuyên

- Chè nhỏ đều không bị xơ, không lộ mảnh xanh

- Hệ thống 3 máy CTC cần được điều chỉnh khe hở giữa 2 trục dao cắt đồng đều suốt trục dao và nhỏ dần từ máy 1 đến máy 3 để đảm bảo chè được cắt nhỏ dần

- Chè rơi vãi ở hệ thống máy cắt CTC cũng cần được quét dọn sạch sẽ 15 phút một lần để đề phòng chè bị nhiễm khuẩn

* Sàng tơi, vê viên:

Tác dụng chính của thiết bị này nhằm làm tơi chè đã nghiền cắt, giải phóng

nhiệt sinh ra trong quá trình nghiền cắt chè, đồng thời định hình chè thành dạng

viên nhỏ, chắc và rời tạo điều kiện cho quá trình phân loại được dễ dàng, ngoại hình

thành phẩm được cải thiện

Chè sau khi qua sàng tới, vê viên, phần to trên sàng và phần nhỏ được đưa đi lên

men và sấy để riêng

¾ Lên men

Lên men là quá trình trong đó các polyphenol trong búp chè được ôxy hoá với

sự có mặt của men Polyphenolxydaza và Perxydaza và ôxy trong không khí tạo

thành các hợp chất màu đặc trưng cho các đặc tính chất lượng chè đen Lên men chè

CTC được tính thời gian bắt đầu từ khi vào máy Rotovan cho đến khi chè bắt đầu

vào máy sấy

Các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình lên men

- Thời gian lên men được xác định cụ thể ở từng nhà máy tuỳ thuộc vào nhiệt độ

môi trường lên men và thường được áp dụng như sau:

Thông thường nhiệt độ để lên men chè tốt nhât nằm trong khoảng từ 24-290C

Nếu nhiệt độ lớn hơn 300C, cần tăng cường chạy máy phun ẩm để hạ nhiệt độ

phòng men nằm trong khoảng cho phép

- Việc xác định thời gian lên men cần được khảo sát cụ thể ở đơn vị sản xuất và

không cố định suốt trong năm sản xuât mà tuỳ thuộc vào nhiệt độ phòng men

- Độ ẩm tương đối của không khí trong phòng lên men cần được duy trì từ 95-98%

Tương ứng với chênh lệch nhiệt độ giữa bầu khô và bầu ướt nằm trong khoảng từ

1-1,50C

- Ôxy không khí cần được cấp đủ trong quá trình lên men, vì vậy phòng lên men

phải được thay đổi không khí thường xuyên, nếu không phải đảm bảo cho việc cứ

5-6 phút không khí trong phòng được thay mới, thì phải lắp hệ thống quạt thông gió

cho phòng lên men

- Độ ẩm của lớp chè lên men tuỳ thuộc vào hình thức lên men thực tế mà quyết định

độ dày lớp chè lên men cho thích hợp

Lên men liên tục

Chè sau khi ra khỏi máy nghiền cắt CTC được đi sàng vo viên rồi từng phần

được chuyển thẳng sang hệ thống chè lên men liên tục Thời gian chè nằm trên máy

lên men liên tục được tính toán cụ thể để căn cứ vào máy Rotovan sao cho tổng thời

gian lên men không quá mức đã được ấn định trước Từ đó tính toán vận tốc băng

tải lên men

Ngoài việc cấp không khí mát và ẩm trực tiếp cho khối chè lên men, môi trường của phòng lên men cũng được điều tiết để đảm bảo các điều kiện khí tượng như nhiệt độ, độ ẩm tương đối của không khí, thông gió ở điều kiện tiêu chuẩn mới tạo điều kiện cho quá trình lên men được tốt

¾ Sấy

Thông thường đối với cây chè CTC, yêu cầu thuỷ phần còn lại của chè sau khi sấy từ 2-3% Chè được sấy khô đều, không vón cục Sau khi ra khỏi máy chè được tãi ra để làm nguội rồi mới đóng bao tránh cho chè bị hấp hơi

Chè được tạo một phần hương thơm trong quá trình sấy Vì thế quá trình sấy chè đối với chè CTC lại càng quan trọng Qúa trình sấy được thực hiện chỉ khi nhiệt

độ trong máy sấy đạt 95% Khi ổn định 100-1050C đây là nhiệt độ sấy tối ưu, nếu nhiệt độ sấy cao hơm chè dễ bị cao lửa khô không đều, nếu thấp hơn chè dễ bị ẩm không khô, cần duy trì nhiệt độ tối ưu ổn định trong suốt quá trình sấy Trong quá trình sấy chè phải thường xuyên xem xét nhiệt độ sấy để có sự điều chỉnh kịp thời tránh nhiệt cao hặc thấp quá Nếu điều kiện cho phép nên sử dụng hệ thống điều khiển nhiệt độ tự động Tuy vậy trách nhiệm của người thợ lò vẫn phải theo dõi thường xuyên mới đảm bảo nhiệt độ sấy và độ bền của lò

Để duy trì được nhiệt độ sấy tốt ngoài các yếu tố kể trên người phụ trách kỹ thuật cần theo dõi chặt chẽ từ các công đoạn trước, nhất là giai đoạn làm héo, vò chè vv…

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy:

- Nhiệt độ không khí đưa vào buồng sấy

- Lưu lượng không khí đưa vào máy

- Lượng chè được cấp vào máy (độ dày lớp chè)

- Thời gian sấy chè trong máy

Hiện nay đang sử dụng 2 loại máy sấy chè CTC:

+ Máy sấy thường: nguyên lý hoạt động tương tự máy sấy của Liên Xô theo nguyên

lý ngược chiều chéo dòng

+ Máy sấy tầng sôi: nguyên lý hoạt động theo nguyên lý tầng sôi hay còn gọi là sấy giả lỏng Không khí nóng từ Caloriphe được quạt li tâm đẩy qua khoang dưới buồng sấy rồi thổi qua lớp chè từ dưới lên trên Ở vận tốc cân bằng hạt chè được cuốn theo luồng khí, bay lên khỏi mặt sàn sấy đến độ cao nhất định rồi rơi xuống tạo cho lớp chè sấy có dạng chất lỏng sôi Dàn lắc chuyển động qua lại bên bề mặt sàn sấy có tác dụng làm cho chè không tràn ra cạnh buồng sấy Điều chỉnh sự dịch chuyển của lớp chè trên mặt sàn sấy bằng góc mở thích hợp của các tấm chắn dạng cửa xếp phía dưới mặt sàn Máy sấy tầng sôi đặc biệt thích hợp cho sấy chè CTC

¾ Phân loại chè CTC

Quá trình phân loại được thực hiện qua hệ thống máy phân loại để thu được chè thành phẩm các loại khác nhau với kích thước khác nhau, phù hợp với yêu cầu thị trường Việc phân loại cũng dựa trên nguyên tắc phân loại theo kích thước và trọng lượng của hạt chè Tuy nhiên ở đây do bán thành phẩm sau sấy còn lẫn nhiều râu,

xơ dạng sợi tơ mảnh vàng và xơ gỗ được tạo ra trong quá trình cắt CTC, nên hệ thống phân loại có bố trí các máy có bộ phận tách râu, xơ

Quy trình sàng chè CTC

Các loại chè trên lưới sàng được đi cán nhẹ rồi đổ lại chính sàng đó

Chè vón sẽ được cho vào máy cán nhẹ sau đó đổ lại sàng

Chè bán thành phẩm CTC trong quá trình chế biến, trước khi sàng phân loại

cần được tách râu, xơ khỏi khối chè, việc tách râu, xơ được thực hiện trên máy tách

râu, xơ chuyên dung

* Sàng tách hạt thô: Sau khi chè qua máy tách râu, xơ sẽ được tách các hạt thô, to

bằng một máy sàng có 3 ô lắp lưới số 8 để tách riêng các hạt vón to không lọt lưới

số 8 đem đi xử lý rồi sàng lại Phần lọt lưới số 8 được qua máy sàng sơ bộ

3 Các thông số công nghệ cần giám sát trong hệ thống tự động hoá

¾ Phần nguyên liệu đầu vào

Phần này cần xác định được phần trăm nước, dự lượng thuốc trừ sâu, phân loại

chè,… các thông số này (gọi là các thông số đầu vào của chè) quyết định các thông

số công nghệ của các công đoạn chế biến sau Cân nhận nguyên liệu vào nên dùng

cân điện tử để tự động quản lý khối lượng đưa vào chế biến

¾ Công đoạn héo

Các thông số công nghệ cần điều khiển là: Độ ẩm, nhiệt độ và lưu lượng gió

héo Giai đoạn héo trong công nghệ chế biến chè đen CTC còn quyết định đến chất

lượng cắt ở công đoạn CTC Nếu héo quá thì dai khó cắt, nếu héo ít thì khi cắt lại có

nước sinh ra

Khi có hệ thống tự động hoá chúng ta sẽ điều khiển được quá trình héo một cách

chính xác theo thông số công nghệ đặt trước

¾ Công đoạn sàng, vò

Hệ thống tự động hoá sẽ dùng cân điện tử để định lượng chính xác khối lượng

chè đưa vào máy vò và điều khiển được tốc độ vò, sàng cũng như thời gian vò sàng

Chè F

Chè hạt nhỏ Máy sàng 3

Chè D

¾ Công đoạn lên men

Các thông số công nghệ cần đo là: Độ ẩm, nhiệt độ và lưu lượng gió Cần điều khiển tốc độ chuyển động của băng tải máy lên men

¾ Công đoạn sấy

Tương tự như trên, các thông số công nghệ cần đo là: Độ ẩm, nhiệt độ và lưu lượng gió Cần điều khiển tốc độ chuyển động của băng tải máy lên men

¾ Công đoạn Phân loại, Bảo quản

Phân loại:

Thực chất của phân loại chè gồm có sàng, trộn (có thể cả cắt), nên tự động hoá

có thể ứng dụng cho phần định lượng các thành phần để trộn tạo ra sản phẩm theo yêu cầu và phần tự động đóng, đếm bao

Bảo quản:

Kho bảo quản cần kiểm tra và khống chế các thông số: Nhiệt độ, độ ẩm, gió, Tất cả các thông số này đều có thể kiểm tra và điều khiển tự động được

4 Vấn đề tự động hoá tối ưu của đề tài

Vấn đề tối ưu của đề tài được thể hiện ở những điểm sau:

Tính tổng quát của công nghệ lựa chọn

Đề tài lựa chọn công nghệ chế biến chè làm đối tượng nghiên cứu, đây là công nghệ bao gồm nhiều công đoạn chế biến của các loại nông sản khác nhau Công nghệ này vừa tầm (không quá đơn giản hoặc quá phức tạp) để thiết kế hệ thống tự động hoá trong khuôn khổ thời gian 2 năm thực hiện đề tài

Tối ưu ở cách giải quyết

Đề tài đã chọn những công đoạn quan trọng nhất, quyết định nhất đến chất lượng sản phẩm (ngoài chất lượng nguyên liệu đầu vào) đó là công đoạn héo; lên men và công đoạn sấy để thực hiện tự động hoá

Đề tài đã thiết kế, chế tạo các phần tử của hệ thống tự động hoá nhằm đảm bảo

điều khiển tự động quá trình chế biến, bảo quản chè theo theo quy trình chế biến tốt nhất có thể và duy trì các thông số công nghệ chế biến nằm trong một dải cho phép để nâng cao chất lượng sản phẩm và năng suất chế biến Quy trình chế biến tốt

nhất này được hệ thống tự động đưa ra trên cơ sở các thông số đầu vào như loại chè, thời vụ, khí hậu, … cũng như yêu cầu chất lượng chè đầu ra

Đề tài cũng đã thiết kế hệ thống có tính mở, cấu hình lựa chọn linh hoạt phù hợp với quy mô sản xuất, khả năng tài chính của từng đơn vị nhằm dễ dàng đưa hệ thống vào ứng dụng thực tế Các phần tử của hệ thống có thể dễ dàng kết nối với các thiết bị sẵn có của cơ sở sản xuất; có thể điều khiển tự động hoặc bằng tay tuỳ điều kiện, tình huống cụ thể Mặt khác các thiết bị của đề tài hoàn toàn phù hợp với các điều kiện đặc thù của Việt Nam

Tính tối ưu còn thể hiện ở chỗ cách tiếp cận, giải quyết bài toán theo phương pháp hiện đại khoa học, có độ tin cậy và chính xác cao

IV THIẾT KẾ HỆ THỐNG

1 Các vấn đề về cơ sở khi thiết kế hệ thống

1.1 Cơ sở chung thiết kế hệ thống

Trên cơ sở khảo sát thực tế công nghệ chế biến nông sản hiện nay, cũng như tham khảo các dây truyền chế biến chè tự động đã có, Chúng tôi đặt ra các vấn đề

về cơ sở khi thiết kế hệ thống trong chế biến và bảo quản chè như sau:

‰ Tính mở của hệ thống: cho phép mở rộng, nối ghép thêm các loại thiết bị khác

nhau và phát triển thêm các chức năng phần mềm quản lí, điều hành chung trên cùng hệ thống Ngoài ra hệ thống cũng cần sử dụng công nghệ tiên tiến phù hợp với xu thế phát triển trong tương lai

‰ Tính linh hoạt của hệ thống: hệ thống phải cho phép dễ dàng loại bỏ các thành

phần trong hệ thống, mở rộng hệ thống, quản lí và cấu hình lại hệ thống tùy vào điều kiện của cơ sở ứng dụng

‰ Tính đa dạng trong truyền thông: hệ thống phải hỗ trợ nhiều môi trường truyền

thông khác nhau như dùng dây dẫn điện (Profibus, cáp điện thoại, )

‰ Tính thống nhất: thể hiện trong xây dựng các giao diện phần mềm, giao thức

truyền thông giữa các trạm làm việc trong hệ thống

‰ Tính thích ứng: hệ thống phải là một bộ phận trong hệ thống tự động hóa quản

lí, điều hành chung của VINATEA sau này

Trên cơ sở những yêu cầu đặt ra khi thiết kế hệ thống, chúng tôi đưa ra các tiêu chí nhằm xây dựng mô hình tổng thể chung như sau:

‰ Hệ thống xây dựng trên cơ sở mô hình phân cấp, theo đó được phân thành các cấp sau:

• Cấp điều hành quản lí: bao gồm hệ thống trạm chủ đặt tại Trung tâm điều

hành sản xuất (TT-ĐH-SX) và các máy tính được phép truy cập tới dữ liệu trên trạm chủ thông qua mạng LAN

• Cấp thiết bị hiện trường: Trạm thiết bị điều khiển phân tán (đo, cảnh báo

và điều khiển)

‰ Chức năng của trạm chủ:

• Quản lí: lưu trữ các dữ liệu liên quan phục vụ việc báo cáo, tổng hợp,

phân tích cũng như là nguồn cung cấp dữ liệu cho các hệ thống khác,

• Giám sát, cảnh báo: giám sát hoạt động của các trạm phân tán, tình hình

tại các khu vực, cảnh báo các nguy cơ có thể xảy ra

• Điều hành: Các quy trình công nghệ chế biến chuẩn,các hoạt động phòng

ngừa, truyền thông, thay đổi các tham số điều hành, thông số phục vụ quản lí các trạm, đặt các chế độ làm việc cho các trạm thiết bị phân tán

‰ Chức năng của các trạm thiết bị đo phân tán:

• Có khả năng hoạt động độc lập trong mạng (không cần trạm chủ)

• Đo lường các thông số được chỉ định, khả năng mở rộng số lượng các điểm đo và nối ghép mạng với các đầu đo thông minh

• Cảnh báo tại chỗ và từ xa thông qua tín hiệu còi, đèn,

• Điều khiển các đối tượng (quạt gió nóng, cửa gió nóng, động cơ vò, băng tải, )

• Giao tiếp truyền thông đa dạng theo mô hình phân cấp sử dụng

• Cung cấp các dịch vụ cho phép trạm chủ truy cập, kiểm soát các dữ liệu được phép và cho phép trạm chủ tự động nhận biết khi có trạm thiết bị mới hoạt động trong mạng

• Khả năng giao diện (chỉ thị các số liệu đo, …) tại chỗ thông qua màn hình

tinh thể lỏng, LED hoặc qua thiết bị cầm tay cắm thêm vào khi cần

‰ Yêu cầu về công nghệ truyền thông:

• Dữ liệu truyền qua mạng đảm bảo an toàn trong khoảng cách truyền lớn

• Đường truyền: Dây dẫn điện, cáp quang, không dây (radio)

• Trao đổi dữ liệu: giữa các trạm (trạm chủ với các trạm phân tán), truyền

âm thanh (tùy chọn)

‰ Công nghệ truyền thông hỗ trợ:

• Dây dẫn điện: như mạng Profibus phục vụ truyền dữ liệu tốc độ cao

• Mạng thoại: truyền dữ liệu + âm thanh

• Cáp quang: hỗ trợ truyền dữ liệu + âm thanh, hình ảnh

• Vô tuyến: radio truyền dữ liệu + âm thanh, hình ảnh

‰ Phần mềm:

• Cơ sở xây dựng: phần mềm hệ thống mở (như SIMATIC WinCC, Protool

Pro) cho phép quản lý và điều hành tập trung cũng như dễ dàng nối ghép với các hệ thống khác

• Xây dựng các giao thức truyền thông thống nhất thông qua phát triển các dịch vụ trao đổi dữ liệu giữa trạm chủ với các trạm phân tán qua các môi trường truyền thông khác nhau

• Xây dựng cơ sở dữ liệu quản lí và điều hành

• Xây dựng phương thức quản lí các thông số và các trạm theo mã (Các thông số đo, các đối tượng điều khiển)

• Phần mềm trên trạm chủ: Tự động nhận biết các trạm làm việc, cho phép

cấu hình dễ dàng các trạm mới

• Phần mềm trên trạm phân tán: cung cấp kịp thời các dịch vụ khi trạm chủ

yêu cầu, thực hiện việc đo, cảnh báo và điều khiển độc lập với việc điều hành, giám sát của trạm chủ

1.2 Quan điểm thiết kế các trạm trong hệ thống

™ Quan điểm thiết kế trạm điều khiển trung tâm

‰ Trạm điều khiển trung tâm cần có các chức năng chính như sau:

• Quản lí: lưu trữ các dữ liệu liên quan phục vụ việc báo cáo, tổng hợp,

phân tích cũng như là nguồn cung cấp dữ liệu cho các hệ thống khác,

• Giám sát, cảnh báo: giám sát hoạt động của các trạm phân tán, tình hình

tại các khu vực, cảnh báo các nguy cơ có thể xảy ra

• Điều hành: Các quy trình công nghệ chế biến chuẩn, các hoạt động phòng

ngừa, truyền thông, thay đổi các tham số điều hành, thông số phục vụ quản lý các trạm, đặt các chế độ làm việc cho các trạm thiết bị phân tán

™ Quan điểm thiết kế trạm điều khiển khu vực

‰ Trạm điều khiển khu vực là một trạm con nằm trong hệ thống, trạm làm việc cần

có các chức năng chính như sau:

• Quản lí được tất cả các quy trình, các thông số công nghệ của công đoạn chế biến mà nó phụ trách

• Điều khiển các thiêt bị ngoại vi

• Có tính mở, có thể kết nối vào hệ thống lớn, có thể làm việc độc lập, có thể thêm bớt các tính năng một cách dễ dàng

• Việc truyền tín hiệu đi xa có thể dùng: hữu tuyến (cáp điện, cáp quang, đường điện thoại) hoặc vô tuyến

• Có khả năng tích hợp với các hệ thống thông tin khác trong công ty (ví dụ thông tin liên lạc)

• Mỗi trạm có thể kết nối vào một máy tính để quản lí và lưu trữ dữ liệu của khu vực mình quản lí

™ Quan điểm thiết kế bộ đo các thông số môi trường và đầu đo thông minh

Bộ đo các thông số môi trường dùng cho các kho bảo quản (nguyên liệu vào và

thành phẩm, bán thành phẩm), còn đầu đo được đặt ở những vị trí cần theo dõi (ví dụ: đối với khu vực làm héo chè thì các vị trí cần theo dõi là đầu, giữa và cuối, của mỗi hộc)

‰ Quan điểm thiết kế bộ đo các thông số môi trường và đầu đo thông minh là:

• Khả năng hoạt động ổn định trong môi trường nhiệt độ, độ ẩm cao

• Là một thành viên trong mạng của hệ thống

• Khả năng quản lí tới 8 thông số khác nhau

• Hiển thị các thông số trên LED

• Có thể điều khiển trực tiếp các thiết bị ngoại vi

™ Quan điểm thiết kế các bộ điều khiển thiết bị ngoại vi (drivers)

‰ Nhiệm vụ của các bộ điều khiển trong dây chuyền sản xuất là:

• Điều khiển độ mở của cửa gió nóng, quạt gió nóng trong khu vực héo chè

• Điều khiển các động cơ của máy vò chè trong khu vực vò chè…

• Điều khiển sàng chè

• Điều khiển quạt hơi nước, khu vực lên men chè

• Điều khiển nhiệt độ, độ ẩm sấy chè

‰ Quan điểm thiết kế các bộ điều khiển

• Là một thành viên trong mạng của hệ thống

• Khả năng đáp ứng nhanh những yêu cầu từ các trạm điều khiển khu vực tương ứng