Với tiêu chí tiết kiệm năng lượng, nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm ô nhiễm môi trường, công trình “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống dây chuyền thiết bị đồng bộ chế biến ngô giống quy mô công nghiệp tiết kiệm năng lượng và thân thiện môi trường” của nhóm tác giả Viện Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp RIAM (Bộ Công Thương) đã đạt giải Nhất - Giải thưởng Sáng tạo Khoa học - Công nghệ Việt Nam (VIFOTEC) năm 2019 ở lĩnh vực tiết kiệm năng lượng.

{keywords}
Lò sấy ngô giống quy mô công nghiệp của Viện RIAM

PGS.TS Nguyễn Đình Tùng (SN 1974), Viện trưởng Viện Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp chia sẻ, qua tìm hiểu từ thực tiễn một số công nghệ sấy chế biến ngô giống trong và ngoài nước, nhóm tác giả đã bắt tay vào thực hiện công trình “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống dây chuyền thiết bị đồng bộ chế biến ngô giống quy mô công nghiệp tiết kiệm năng lượng và thân thiện môi trường”.

Hệ thống này đã khắc phục được toàn bộ những nhược điểm của các lò/thiết bị sấy cũ. Tiêu chí của công trình này là tiết kiệm năng lượng, nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm ô nhiễm môi trường…

PGS.TS Nguyễn Đình Tùng cho biết, nhóm đã cải tiến hệ thống các lò đốt nhiên liệu rắn dùng khi sấy bắp và sấy lại hạt sau tẽ, sấy và làm mát sau khi nhuộm màu xử lý.

Mẫu lò này có khả năng sử dụng cho nhiều loại nhiên liệu rắn như: than, sinh khối (lõi ngô, củi) và còn có thể đốt được cả nhiên liệu khí.

Ngoài ra, lò còn điều khiển nhiệt độ tác nhân sấy tự động thông qua buồng hòa trộn khí nóng - lạnh tạo thành nhờ hệ thống sensor, và điều khiển tự động bằng khí nén đối với dòng khí vào buồng hòa trộn. Đồng thời tận dụng nhiệt thải ra môi trường từ lò nhằm tiết kiệm năng lượng và làm tăng tuổi thọ của lò.

{keywords}
PGS.TS Nguyễn Đình Tùng

Giải pháp đã tận dụng nguồn năng lượng tỏa ra môi trường và/ hoặc nguồn năng lượng tái tạo từ sinh khối, góp phần giảm thải khí phát nhà kính, hướng tới nền sản xuất nông nghiệp “xanh” bền vững.

Hệ thống dây chuyền đồng bộ ngoài việc tiết kiệm năng lượng còn góp phần cải thiện điều kiện làm việc, an toàn cho người lao động.

Nếu như trước đây, doanh nghiệp thường sử dụng lò đốt kiểu cũ, không có tự động điều khiển nhiệt độ tác nhân sấy, không tận dụng nhiệt thoát ra môi trường, không có hệ thống “dập tàn lửa”, tro bụi...

Với dây chuyền này, dây chuyền đồng bộ tiết kiệm năng lượng khắc phục được toàn bộ nhược điểm trên, đồng thời góp phần bảo vệ môi trường.

Kết cấu máy sấy để sấy bắp và sấy lại hạt sau tẽ với kết cấu “đặc biệt” có chức năng làm cho lượng tác nhân sấy được phân bố đều về lưu lượng và vận tốc dòng tác nhân sấy trên bề mặt sàn sấy nhằm đảm bảo độ đồng đều về chất lượng sản phẩm sau khi sấy.

Cùng với đó, hệ thống giúp tiết kiệm năng lượng thông qua việc trao dổi nhiệt, hấp thu năng lượng nhiệt “tối ưu” trong quá trình trao đổi nhiệt ẩm khi sấy, tránh hiện tượng thất thoát (hạn chế) năng lượng nhiệt ra môi trường. Điểm khác biệt ở phần này là vận tốc dòng tác nhân sấy “tối ưu” và đồng đều, cân bằng áp suất theo bề mặt diện tích bin sấy và triệt tiêu hoàn toàn các “góc chết” không có gió (hoặc ít gió) trên toàn bộ sàn sấy.

Nhóm cải tiến còn nghiên cứu thêm giải pháp hệ thống máy sấy và làm mát hạt theo nguyên lý sấy tháp “kiểu dòng cắt nhau” với kết cấu “đặc thù”sau khi nhuộm màu xử lý. Đây là hệ thống giúp tạo ra tốc độ khô và nguội trong toàn khối hạt với nguyên lý làm việc liên tục.

Dòng nguyên liệu luôn được dịch chuyển theo chiều từ trên xuống dưới vuông góc với dòng tác nhân sấy và dòng khí làm mát/làm nguội. Như vậy, sẽ tăng hiệu quả trao đổi nhiệt ẩm, giảm tổn thất năng lượng ra môi trường, tiết kiệm năng lượng cho quá trình sấy và làm mát. Chất lượng sản phẩm khô đều vì dòng nguyên liệu di chuyển đều và liên tục không bị “ứ đọng”/kẹt lưu lại bên trong máy.

Khi đưa vào thử nghiệm, công nghệ cho kết quả tiết kiệm được khoảng 20 - 30% năng lượng nhiệt, 10 - 15% năng lượng điện cho toàn hệ thống.

Do công nghệ có khả năng phân phối dòng nhiệt năng đồng đều, cân bằng áp suất theo bề mặt diện tích bin sấy… nhờ đó tại khâu sấy đã tiết kiệm được 15 - 25% năng lượng nhiệt và 15 - 18% năng lượng điện.

Tại khâu làm mát, sau khi nhuộm màu xử lý, với việc dòng nguyên liệu liên tục được dịch chuyển theo chiều từ trên xuống dưới vuông góc với dòng tác nhân sấy và dòng khí làm mát/nguội, nhờ đó đã tăng hiệu quả trao đổi nhiệt ẩm, giảm tổn thất năng lượng ra môi trường.

Đặc biệt, hệ thống đồng bộ được PGS.TS Nguyễn Đình Tùng và cộng sự xử lý thêm vấn đề sàng và làm sạch sơ bộ sau tẽ. Ông Tùng cho hay, ở khâu sàng và làm sạch sơ bộ, ngô hạt sau khi tẽ có lẫn nhiều cùi bị gãy và lẫn nhiều mày.

Nếu không được làm sạch mà đưa hỗn hợp đó vào sấy lại sẽ tốn năng lượng vì phải sấy khô cả lượng lõi bị vỡ, mày và râu ngô. Các tạp chất sẽ bít và làm tắc các khoảng không/khoảng trống trong khối nguyên liệu sấy, làm cho khí nóng khó lưu thông qua khối hạt. Sau khi được cải tiến, hệ thống có tỉ lệ làm sạch cao, ít tạp chất. Như vậy sau khi đưa vào sấy sẽ tiết kiệm được nhiều năng lượng nhiệt do rút ngắn được thời gian sấy.

Hệ thống được Viện Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp đưa vào lắp đặt chính thức tại Trung tâm Nghiên cứu và Sản xuất giống ngô Sông Bôi (Hòa Bình).

Qua quá trình làm việc, dây chuyền hoạt động ổn định, sản phẩm sau sấy, chế biến đạt chất lượng tốt.

Dây chuyền đã đạt được hiệu quả về tiết kiệm năng lượng so với các dây chuyền tương đương ở trong và ngoài nước.

Hệ thống mang lại hiệu quả kinh tế cao, giá thành đầu tư dây chuyền chỉ bằng khoảng 25% -30% so với giá thành nhập từ Đức và khoảng 40 -50% so với giá thành nhập khẩu từ Hàn Quốc, Nhật Bản.

Theo PGS.TS Nguyễn Đình Tùng, đây là lĩnh vực nghiên cứu có nhiều tính mới trong hệ thống dây chuyền thiết bị này so với Việt Nam. Hệ thống này đặt ra các yêu cầu, cần đồng bộ, khép kín nhưng cũng phải tiết kiệm được năng lượng và bảo vệ môi trường.

Quá trình nghiên cứu, nhóm gặp không ít khó khăn từ điều kiện thiết bị thí nghiệm, thiết bị nghiên cứu đến kinh phí nghiên cứu hạn hẹp…

PGS.TS Nguyễn Đình Tùng cho rằng, hệ thống dây chuyền đồng bộ tiết kiệm năng lượng đã đáp ứng những yêu cầu mà khách hàng mong muốn như: Tiết kiệm năng lượng ở mức tối đa nhất, chất lượng sản phẩm sau chế biến tốt nhất, hiệu suất làm việc và tính ổn định của thiết bị đạt được lớn nhất...

Về hiệu quả kỹ thuật, hệ thống dây chuyền thiết bị đồng bộ của giải pháp này được nghiên cứu và chế tạo 100% ở trong nước và tại Viện Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp (Bộ Công thương).

Vì vậy, công trình đã đáp ứng được yêu cầu về tính khoa học, tính kỹ thuật hợp lý, tiết kiệm năng lượng, giá thành thấp, góp phần nâng cao khả năng chế tạo của Việt Nam.

Hệ thống dây chuyền đồng bộ tiết kiệm năng lượng có nhiều tính mới, tính khoa học so với các mẫu máy trong nước và thế giới nhưng hoàn toàn phù hợp với diều kiện ứng dụng ở Việt Nam.

Điều này được chứng minh qua việc Viện RIAM đã trúng thầu thông qua đấu thầu rộng rãi trên Toàn quốc với kinh phí trúng thầu/giá trúng thầu bằng khoảng 63% so với giá chủ Đầu tư mời thầu; và bằng khoảng 60% và 69,5% giá so với hai “đối thủ” khác cùng tham gia thầu, nhưng đã đáp ứng được tốt mọi yêu cầu và tiêu chí của khách hàng.

“Trong tương lai, chúng tôi cũng ấp ủ thực hiện các hệ thống sấy, chế biến khác như: hệ thống dây chuyền sấy sắn khúc năng suất “siêu lớn”; sấy các loại hạt giống khác và sấy các loại rau, củ, quả, thảo dược… phục vụ cho phát triển nông nghiệp xanh một cách bền vững”, ông Tùng nói.

Quang Sơn