Khoa học công nghệ ngành Công Thương

Chủ nhật, 17/10/2021 | 16:46

Chủ nhật, 17/10/2021 | 16:46

Kết quả nhiệm vụ KHCN

Cập nhật lúc 15:37 ngày 12/10/2021

Làm chủ công nghệ giám sát điều khiển tự động đồng bộ cho dây chuyền sản xuất chè xanh sao lăn

Ứng dụng công nghệ cao nâng cao giá trị cây chè
Cây chè đã trở thành cây công nghiệp phát triển ổn định, mang lại hiệu quả kinh tế cao, tạo ra nhiều cơ hội việc làm, tăng thu nhập, cải thiện cuộc sống người dân, góp phần thúc đẩy nền nông nghiệp phát triển. Với sản lượng 117.000 tấn, Việt Nam đứng thứ 7 trong 10 quốc gia sản xuất chè hàng đầu thế giới. Sản phẩm chè của Việt Nam hiện đã được xuất sang 74 quốc gia và vùng lãnh thổ.
Mặc dù vậy, khoảng 90% sản lượng chè xuất khẩu ở dạng thô, giá bán thấp. Cùng với đó, hoạt động sản xuất, chế biến chè còn nhiều hạn chế bất cập, nhất là về công nghệ. Thực tế cho thấy, trong lĩnh vực sản xuất chè xanh trên thế giới, có rất ít nước áp dụng công nghệ cao vào quá trình chế biến. Ngay cả một số nước phát triển như Nhật Bản, Trung Quốc... cũng thường chỉ tập trung ở các công đoạn trong nông nghiệp như: tưới tiêu, bón phân, bảo vệ thực vật, hoặc các công đoạn trong tinh chế sản phẩm, bao gói, bán hàng.
Tại Việt Nam, đến nay cũng chưa có nhà máy hoặc công ty nào ứng dụng công nghệ cao, công nghệ tự động hóa trong dây chuyền chế biến một cách đồng bộ. Một số ít công ty có ứng dụng các thiết bị tự động hóa (biến tần, sen sơ...) vào một số khâu trong dây chuyền sản xuất. Tuy nhiên việc áp dụng này còn đơn lẻ cho từng máy, thiếu đồng bộ, chưa thành hệ thống.
Người dân thị trấn Tân Uyên hái chè búp tươi cung cấp cho Công ty Cổ phần Trà Than Uyên. (Ảnh: https://laichau.gov.vn/)
Xuất phát từ thực trạng này, Bộ Công Thương đã giao Công ty cổ phần Trà Than Uyên thực hiện dự án "Ứng dụng công nghệ tự động hóa trong quá trình sản xuất nguyên liệu và quá trình sản xuất, chế biến chè xanh sao lăn chất lượng cao". Dự án thuộc Chương trình Phát triển một số ngành công nghiệp công nghệ cao được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết định số 347/QĐ-TTg ngày 22 tháng 02 năm 2013.
Theo ông Vũ Hoàng Mạnh - Phó Giám đốc Công ty Cổ phần Trà Than Uyên – Chủ nhiệm dự án, mục tiêu chung của dự án nhằm triển khai thành công hệ thống quan trắc tự động các yếu tố môi trường để giám sát và điều khiển sự tăng trưởng của cây chè trên diện tích sản xuất nguyên liệu chè chất lượng cao 80ha. Bên cạnh đó, nghiên cứu tích hợp các công đoạn chế biến chè thành dây chuyền sản xuất đồng bộ, từ đó xây dựng hệ điều khiển tự động hóa dây chuyền theo module để sản xuất chè sao lăn chất lượng cao, nâng cao năng suất, chất lượng và giá trị gia tăng của sản phẩm chè xanh xao lăn phục vụ xuất khẩu.
Đồng thời, góp phần tiêu thụ nguyên liệu chè tươi cho người dân từ đó mở rộng, phát triển diện tích trồng chè theo đề án “Phát triển vùng nguyên liệu chè tâp trung, chất lượng cao” tại tỉnh Lai Châu, tạo công ăn việc làm, nâng cao đời sống góp phần xóa đói giảm nghèo cho nhân dân các dân tộc khu vực huyện Tân Uyên tỉnh Lai Châu. Ngoài ra, dự án cũng giúp phủ xanh đất trống, đồi núi trọc, giảm thiều thiên tai bằng việc phát triển trồng chè và bảo vệ môi trường.
Hệ thống giảm sát điều khiển tự động đồng bộ “Made in Vietnam”
Sau 2 năm nghiên cứu triển khai thực hiện, cùng với sự phối hợp, hỗ trợ của Viện Nghiên cứu Điện tử, Tin học và Tự động hóa, dự án đã chế tạo thành công 01 dây chuyền thiết bị đồng bộ theo module sản xuất, chế biến chè xanh sao lăn có công suất 1.000 tấn chè khô/năm. Dây chuyền gồm 02 module với công suất 25 tấn chè tươi/ngày/module. Điều đáng nói, đây là một dây chuyền tự động hóa hoàn chỉnh, theo đó toàn bộ các công đoạn (công đoạn bảo quản chè tươi; công đoạn hấp chè; công đoạn làm khô; công đoạn sấy nhẹ; công đoạn vò chè; công đoạn sấy chè; công đoạn sao lăn; công đoạn làm nguội; công đoạn phân loại sản phẩm; công đoạn đấu trộn; công đoạn đóng bao) đều được giám sát điều khiển tự động. Ứng dụng hệ thống tự động hóa đã nâng cao độ chính xác điều khiển các thông số công nghệ, từ đó mang lại nhiều lợi ích cho doanh nghiệp như chất lượng chè được nâng cao, tiết kiệm nhiên liệu (điện, than), nâng cao năng suất và tuổi thọ thiết bị...
Chè sau khi thu hoạch được tập kết về kho của nhà máy để bảo quản. (Ảnh: http://thanuyentea.vn/)
Cụ thể, ở công đoạn sao lăn, trước đây, khi chưa áp dụng hệ thống tự động hóa của dự án, nhà máy chè của Công ty CP Trà Than Uyên sử dụng bộ điều khiển on/off mua sẵn, điều khiển on/off theo ngưỡng nhiệt độ LOW-HIGH. Bộ điều khiển này có một số nhược điểm như dao động nhiệt độ quá lớn khi hoạt động bình thường, trung bình tới 30-50oC; nhiệt độ tối đa quá cao, có lúc lên tới gần 700oC. Ngoài ra, người vận hành phải thường xuyên theo dõi, giám sát và điều chỉnh lại nhiệt độ cũng như thời gian sao lăn hay phải điều khiển tắt/bật quạt liên tục với tần suất cao tới hàng chục lần mỗi giờ.
“Điều này dẫn đến chất lượng chè không ổn định, không đồng đều ở các lò sao và các mẻ sao lăn, gây tốn nhiều nhiên liệu than, tốn nhiều nhân công, tuổi thọ thiết bị giảm trong khi năng suất và hiệu suất thấp”, ông Vũ Hoàng Mạnh – Chủ nhiệm dự án cho biết.
Phòng giám sát điều khiển của Hệ thống tại Công ty Cổ phần Trà Than Uyên (Ảnh: NVCC)
Tuy nhiên, theo Chủ nhiệm Mạnh, áp dụng hệ thống điều khiển tự động lò sao lăn của dự đã giải quyết được những nhược điểm nêu trên. Theo đó, nhiệt độ đã được ổn định ở tất cả các lò, dao động nhiệt độ lúc hoạt động bình thường trung bình khoảng 3oC; chất lượng chè nâng cao, ổn định và đồng đều ở các mẻ sao lăn. Áp dụng tự động hóa lò sao lăn còn giúp nâng cao năng suất hơn so với điều khiển bằng tay, giảm nhân công vận hành, tiết kiệm nhiên liệu và đặc biệt là tăng tuổi thọ thiết bị do không tắt/bật thường xuyên (mỗi mẻ chỉ tắt/bật một lần). 
Còn ở công đoạn vò chè, 02 trong tổng số 04 dàn máy vò của nhà máy đã được tự động hóa bằng công nghệ của dự án, 02 dàn máy còn lại điều khiển bằng tay. Hệ thống điều khiển tự động công đoạn vò hoạt động ổn định và tin cậy trong các ca sản xuất. Trong các trường hợp sự cố nguồn điện lưới (nháy điện, mất điện và có lại) hệ thống đều tự khởi động lại và tiếp tục đúng chu trình đang dở dang.
Với việc ứng dụng công nghệ cao trong sản xuất, chế biến chè xanh tại Công ty cổ phần Trà Than Uyên, dự án sẽ góp phần tạo điều kiện thuận lợi cho việc gắn kết giữa nghiên cứu và sản xuất, từng bước xây dựng thương hiệu Việt Nam trong lĩnh vực tự động hóa. 
So với hệ thống điều khiển tay, áp dụng tự động hóa hệ thống vò đã giúp nhà máy giảm 50% số công nhân vận hành, chất lượng các mẻ vò cũng đồng đều hơn. Bên cạnh đó, hệ thống vò được tự động hóa còn giúp tiết kiệm điện năng hơn vì máy vò nào chưa đến lượt thì dừng lại, trong khi hệ điều khiển tay phải bật liên tục tất cả các máy vò. Hệ thống máy vò tự động còn điều khiển số lượng máy phù hợp với năng suất đầu vào, cảnh báo sự cố kịp thời giúp cho cán bộ kỹ thuật nhanh chóng xử lý, báo cáo thống kê cảnh báo hỗ trợ cán bộ kỹ thuật trong bảo trì phòng ngừa.
Toàn bộ các công đoạn còn lại như sấy chè, bảo quản và hấp chè, làm khô, làm nguội, phân loại,…được áp dụng tự động hóa đã giúp nâng cao năng suất, giảm số nhân công vận hành,…so với điều khiển bằng tay.
TS. Nguyễn Thế Truyện – Viện trưởng Viện Điện tử, Tin học và Tự động hóa cho biết, theo đánh giá của các chuyên gia ngành chè, đây là dây chuyền sản xuất chè có công suất lớn, hiện đại nhất đang hoạt động tại Việt Nam.
Hệ thống giám sát điều khiển tự động đồng bộ cho dây chuyền sản xuất, chế biến chè xanh sao lăn tại Công ty Cổ phần Trà Than Uyên
“Điều đáng nói là hệ thống thiết bị này do các chuyên gia Việt Nam tự thiết kế, chế tạo và lắp đặt chuyển giao cho nhà máy, trong đó các công đoạn quan trọng nhất đã tự động hóa 100%”, TS. Truyện nhấn mạnh.
Theo Chủ nhiệm dự án, ngoài các chức năng điều khiển từng đối tượng, công đoạn cụ thể, hệ thống tự động hóa của dự án còn có các chức năng khác như cảnh báo sự cố, an toàn bảo vệ, giúp nâng cao hiệu quả hoạt động của dây chuyền. Hệ thống thiết bị được thiết kế và chế tạo hoàn toàn bởi các chuyên gia trong nước, do đó giá thành thấp hơn nhiều so với nhập ngoại, đem đến khả năng áp dụng nhân rộng cho nhiều nhà máy khác tại Việt Nam.
Sản phẩm chè xanh sao lăn được sản xuất trên dây chuyền tự động hóa của dự án đạt các chỉ tiêu về chất lượng như:
- TCVN 9740:2013 (ISO 11287:2011): Chất lượng sản phẩm đáp ứng các tiêu chuẩn về vật lý, hóa học, bao gói, ghi nhãn đối với sản phẩm chè xanh; 
- TCVN 3218:2012: Đảm bảo các yêu cầu về chỉ tiêu hàm lượng chất khô có trong sản phẩm chè xanh.
- Đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm được thị trường trên thế giới chấp nhận.
- Các chỉ tiêu về cảm quan: xoăn đều, có màu tro bạc, không bị cháy, phồng rộp; màu nước pha có màu xanh vàng sáng, nước trong, ít cặn; có hương thơm đặc trưng của chè Shan tuyết vùng núi cao, không bị khê khét, mùi cao lửa; vị chát dịu, có hậu ngọt; bã màu vàng sáng.
Bích Phương
lên đầu trang