Khoa học công nghệ ngành Công Thương

Thứ bảy, 15/06/2024 | 07:41

Thứ bảy, 15/06/2024 | 07:41

Kết quả nhiệm vụ KHCN

Cập nhật lúc 07:48 ngày 21/03/2023

Chế tạo thành công mô hình silô bảo quản lúa tự động

Với mục tiêu tăng năng suất chất lượng cho thành phẩm lúa gạo nước ta, TS. Vũ Kế Hoạch cùng các cộng sự Trường Cao đẳng Kỹ thuật Cao Thắng đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu thiết kế và chế tạo mô hình thiết bị silô bảo quản lúa có sử dụng hệ thống điều khiển tự động” và thu về kết quả đáng chú ý.
Nâng tầm giá trị hạt gạo Việt​  
Việt Nam là nước có diện tích canh tác lúa hàng đầu trên thế giới, tập trung nhiều ở Đồng bằng sông Cửu Long, Đồng bằng Sông Hồng và Duyên hải miền Trung. Mặc dù vậy, sản phẩm lúa gạo của Việt Nam vẫn chưa đứng vững trên thương trường quốc tế vì giá trị của hạt gạo chưa cao. Một trong những nguyên nhân là do quá trình bảo quản sau thu hoạch. 
Hiện nay, để bảo quản gạo, các doanh nghiệp ở Việt Nam đang sử dụng hai loại hình phổ biến là đóng bao chứa trong kho và đổ xá. Tuy nhiên, thời gian bảo quản theo các phương pháp này không thể lâu hơn 3 tháng do thiếu những thiết bị phụ trợ cần thiết, nhất là trong điều kiện khí hậu nóng và ẩm của vùng Đồng bằng sông Cửu Long
Tại nhiều nước nước trên thế giới, việc sử dụng silô trong bảo quản lúa gạo đã trở nên phổ biến và tồn trữ lúa gạo bằng silô là hướng phát triển tất yếu của ngành công nghiệp chế biến lúa gạo xuất khẩu của Việt Nam. Bảo quản bằng silô có nhiều lợi ích như diện tích mặt bằng ít hơn so với nhà kho, số lượng tồn trữ lớn, hệ thống dây chuyền khép kín, hạn chế được sự phát triển côn trùng, chuột, nấm mốc. Đặc biệt, thời gian bảo quản bằng silo lâu hơn do hệ thống điều khiển được nhiệt độ và độ ẩm…
Tại Việt Nam, những silô bảo quản nhập của nước ngoài chưa áp dụng hiệu quả do giá thành cao và chưa phù hợp với điều kiện khí hậu nóng ẩm nhiều ở Đồng bằng Sông Cửu Long. Ngoài ra, đối với cơ sở sử dụng silô của Việt Nam hiện nay, việc sử dụng quạt thông thoáng cho silô vẫn chưa hiệu quả. Một số nơi sử dụng biện pháp lắp đặt thêm silô bên cạnh và nhờ vào gàu tải luân chuyển khối lúa từ silô này sang silô kia khi cần đảo trộn. Các biện pháp này đều tốn kém, thiết bị lắp đặt phức tạp, chiếm không gian và chi phí đầu tư khá cao và thời gian bảo quản nâng lên chưa đáng kể. 
Việt Nam có diện tích trồng lúa lớn. (Nguồn ảnh: baotintuc.vn/)
Nhận thấy vấn đề này, TS. Vũ Kế Hoạch cùng các cộng sự Trường Cao đẳng Kỹ thuật Cao Thắng đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu thiết kế và chế tạo mô hình thiết bị silô bảo quản lúa có sử dụng hệ thống điều khiển tự động”. 
Chia sẻ về đề tài, TS. Vũ Kế Hoạch cho biết: "Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu thiết kế, chế tạo mô hình silô bảo quản lúa tự động thể tích 500 kg, sử dụng cơ cấu khuấy đảo kết hợp quạt thông thoáng. Bên cạnh đó, khảo nghiệm, xác định chế độ vận hành tối ưu của của cụm vít khuấy đảo. Đồng thời, cài đặt chế độ vận hành của cụm vít khuấy đảo ở chế độ tối ưu và tiến hành thực nghiệm bảo quản và đánh giá chất lượng lúa sau thời gian bảo quản."
Mô hình silô bảo quản lúa tự động
Dựa trên các số liệu ban đầu, sơ đồ và nguyên lý hoạt động của silô, nhóm nghiên cứu đã tính toán, thiết kế mô hình silô bảo quản lúa tự động quy mô 500kg có sử dụng cơ cấu khuấy đảo và quạt thông thoáng trên cơ sở các yêu cầu về bảo quản lúa, tính chất hạt lúa, thời tiết Việt Nam. Bên cạnh đó, các lý thuyết tính toán nhiệt, lý thuyết tính toán thông thoáng, lý thuyết tính toán hệ truyền động cơ khí và lý thuyết lập trình điều khiển cũng được nghiên cứu một cách chi tiết. Trên cơ sở các nghiên cứu và tính toán thiết kế này, mô hình silo bảo quản lúa tự động quy mô 500kg đã được nhóm chế tạo thành công. 
Kết cấu bên trong silo (Ảnh: Nhóm nghiên cứu)
Silo đã được chế tạo và lắp ráp hoàn chỉnh (Ảnh: Nhóm nghiên cứu)
TS. Vũ Kế Hoạch cho biết: "Kết quả xác định khả năng cách nhiệt của vách hai lớp có lớp đệm không khí lưu chuyển ở giữa đã cho thấy hiệu quả cách nhiệt tốt. Các thông số hoạt động của silô như quá trình khuấy đảo và thông thoáng được cài đặt, hiển thị và giám sát hoàn toàn tự động theo các giá trị cài đặt. Kết quả khảo nghiệm không tải và có tải đã cho thấy silô làm việc ổn định, các kết quả tính toán thiết kế là phù hợp."
Với phương pháp nghiên cứu quy hoạch thực nghiệm, kết quả đã xác định được mối quan hệ giữa các thông số làm việc của cụm vít khuấy đảo đến khả năng đảo trộn và thông thoáng cho khối hạt. Trên cơ sở các mối quan hệ này, kết quả nghiên cứu đã xác định được chế độ làm việc tối ưu của cụm vít đảo trộn. Cụ thể, thời gian quay hết 1 vòng quanh silô của cụm vít là 6,8 phút/vòng, tương đương 0,15 vòng/phút và vận tốc tịnh tiến theo phương hướng kính của cụm vít là 14 mm/s.
Sau khi xác định được thông số hoạt động tối ưu của cụm vít đảo, nhóm nghiên cứu tiếp tục tiến hành cài đặt bộ điều khiển ở chế độ hoạt động tối ưu này và đưa lúa vào bảo quản thử nghiệm trong vòng 6 tháng.
Lúa đưa vào bảo quản được thu hoạch ở Long An. Sau khi thu hoạch, lúa được sấy ngay đến ẩm độ đạt yêu cầu cho bảo quản là 13,7%. (Ảnh: Nhóm nghiên cứu)
Tiếp đó, nhóm nghiên cứu đã tiến hành lấy mẫu lúa mỗi tháng một lần và gửi mẫu đi xét nghiệm tại Viện lúa Đồng bằng Sông Cửu Long. Các chỉ tiêu xét nghiệm được thực hiện theo TCVN 8730:2010 – thóc tẻ, các chỉ tiêu bao gồm tỷ lệ nảy mầm, tỷ lệ gạo gãy, tỷ lệ hạt gạo biến vàng, sâu mọt và ẩm độ trong quá trình bảo quản. Mỗi đợt xét mẫu được thực hiện cho cả mẫu lúa từ silô và mẫu lúa đối chứng bảo quản trong kho theo phương pháp đóng bao.
TS. Vũ Kế Hoạch chia sẻ, từ những kết quả phân tích mẫu sau 6 tháng bảo quản được, nhóm nghiên cứu đã so sánh với các chỉ tiêu cho phép của Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) và nhận thấy, với tỷ lệ nảy mầm của hạt, tỷ lệ này giảm theo thời gian bảo quản, cụ thể là 3 tháng đối với mẫu nghiên cứu. Tuy nhiên sau 6 tháng bảo quản trong silô, tỷ lệ nảy mầm là 85%, cao hơn mẫu lúa đối chứng bảo quản trong kho rất nhiều (62%). 
Đối với tỷ lệ gạo gãy, trong suốt quá trình bảo quản chỉ tăng thêm 0,9% so với trước khi đưa vào bảo quản. Điều này chứng tỏ cơ cấu vít đảo trộn không làm ảnh hưởng đến lượng hạt trong quá trình vít hoạt động. Tỷ lệ gạo gãy khi bảo quản bằng silô thấp so với bảo quản trong kho là 16,8%.
Đặc biệt trong 6 tháng bảo quản với silô, nhóm nghiên cứu không phát hiện sâu mọt. 
Ngoài ra, do được giám sát bằng hệ thống thông thoáng và khuấy đảo tự động, mặc dù phụ thuộc vào điều kiện thời tiết nhưng trong suốt thời gian bảo quản, độ ẩm hạt không vượt quá phạm vi cho phép và khoảng biến động cũng rất ít so với lúa bảo quản trong kho.
"Các kết quả trên đã cho thấy hiệu quả của silô với kết cấu vách cải tiến và có bộ phận đảo trộn trong quá trình thông thoáng. Kết quả kiểm nghiệm mẫu lúa trong quá trình bảo quản cũng khẳng định chất lượng lúa bảo quản trong silô đạt tiêu chuẩn Việt Nam và cao hơn so với phương pháp bảo quản trong kho hiện đang sử dụng phổ biến ở Đồng bằng Sông Cửu Long cũng như cao hơn các phương pháp silô khác đã từng thử nghiệm" - TS. Vũ Kế Hoạch nhấn mạnh.
Theo đánh giá của nhiều chuyên gia, mô hình silô bảo quản lúa tự động do các nhà khoa học Trường Cao đẳng Kỹ thuật Cao Thắng chế tạo đã góp phần giải quyết vấn đề liên quan đến quá trình bảo quản lúa gạo, từ đó nâng cao chất lượng và giá trị của hạt gạo Việt.
Phương Loan
lên đầu trang