Luận văn thạc sĩ về thiết kế và thi công mô hình hệ thống sấy mít tại HCMUTE

Luận văn thạc sĩ phân tích hcmute thiết kế và thi công mô hình hệ thống sấy mít, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải pháp khả thi cho thực tiễn.

• Tác giả: Đoàn Anh Đức
• Người hướng dẫn: ThS. Phùng Sơn Thanh
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: CNKT Điều Khiển Và Tự Động Hóa
• Đề tài: Thiết Kế Và Thi Công Mô Hình Hệ Thống Sấy Mít
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
• 1.1. Lý do chọn đề tài
• 1.2. Mục tiêu đề tài
• 1.3. Nội dung nghiên cứu và giới hạn đề tài
• 1.3.1. Nội dung nghiên cứu
• 1.3.2. Giới hạn đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Yêu cầu chung
• 2.2. Quy trình sấy
• 2.3. Khái niệm về sấy
• 2.4. Phân loại phương pháp sấy
• 2.4.1. Sấy tự nhiên
• 2.4.2. Sấy nhân tạo
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG
• 3.1. Yêu cầu thiết kế
• 3.2. Tính toán và bản vẽ
• 3.3. Yêu cầu vẽ phần cứng cơ khí
• 3.4. Hệ thống đẩy sản phẩm trong thùng
• 3.5. Hệ thống kéo cửa tự động
• 3.6. Phễu hứng sản phẩm
• 3.7. Băng tải và khung băng tải
• 3.8. Hệ thống cân sản phẩm
• 3.9. Bản vẽ kết nối mạch điện
• 3.10. Cấu hình hệ thống
• 3.11. Lựa chọn phần cứng
• 3.12. Lựa chọn PLC
• 3.13. Khối cảm biến
• 3.14. Xy lanh và van khí nén
• 3.15. Bóng sấy nhiệt và SSR
• 3.16. Các thiết bị khác
• 4. CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
• 4.1. Tính toán và bản vẽ
• 4.2. Thi công thùng sấy và khay sấy
• 4.3. Thi công hệ thống đẩy sản phẩm
• 4.4. Thi công hệ thống cửa tự động
• 4.5. Thi công phễu hứng sản phẩm
• 4.6. Thi công băng tải và khung băng tải
• 4.7. Thi công hệ thống cân
• 4.8. Thi công hệ thống đóng gói
• 4.9. Thi công tủ điện
• 4.10. Hoàn thiện hệ thống
• 4.11. Thiết kế chương trình điều khiển và giao diện HMI
• 4.11.1. Thiết kế chương trình điều khiển
• 4.11.2. Thiết kế giao diện HMI
• 4.11.3. Yêu cầu thiết kế giao diện HMI
• 4.11.4. Các thành phần giám sát
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ
• 5.1. Kết quả thực hiện
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 6.1. Hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH – BIỂU ĐỒ

Tóm tắt

I. Tổng quan về hệ thống sấy

Hệ thống sấy là một phần quan trọng trong ngành chế biến nông sản, đặc biệt là trong việc sấy mít. Thiết kế hệ thống sấy không chỉ giúp bảo quản sản phẩm mà còn nâng cao giá trị kinh tế. Việc áp dụng công nghệ hiện đại vào thi công mô hình sấy giúp tối ưu hóa quy trình, giảm thiểu thời gian và chi phí sản xuất. Hệ thống sấy nông sản cần đảm bảo các yêu cầu như dễ dàng vận hành, ổn định và hiệu quả. Theo nghiên cứu, sấy mít là một trong những phương pháp được ưa chuộng, giúp sản phẩm giữ được hương vị và chất lượng tốt nhất.

1.1. Lý do chọn đề tài

Việt Nam đang trong quá trình công nghiệp hóa, và việc phát triển công nghệ sấy là rất cần thiết. Sấy mít không chỉ đáp ứng nhu cầu tiêu dùng trong nước mà còn xuất khẩu ra thị trường quốc tế. Đặc biệt, việc sử dụng công nghệ sấy hiện đại giúp giảm thiểu sự phụ thuộc vào thời tiết, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm. Nhóm nghiên cứu đã quyết định chọn đề tài này nhằm phát triển một hệ thống sấy tự động, giúp nâng cao hiệu quả sản xuất và chất lượng sản phẩm.

1.2. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu của đề tài là thiết kế và thi công một mô hình hệ thống sấy mít với khả năng hoạt động ổn định và hiệu quả. Hệ thống sẽ được trang bị các cảm biến và cơ cấu chấp hành để tự động hóa quá trình sấy. Đặc biệt, việc sử dụng PLC Siemens S7-1200 trong điều khiển sẽ giúp hệ thống hoạt động linh hoạt và chính xác. Mô hình này không chỉ phục vụ cho việc học tập mà còn có thể ứng dụng thực tiễn trong sản xuất nông sản.

II. Cơ sở lý thuyết về sấy

Sấy là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng nhiệt, có thể thực hiện qua nhiều phương pháp khác nhau. Quy trình sấy cần được thiết kế sao cho hiệu quả và tiết kiệm năng lượng. Các phương pháp sấy có thể chia thành hai loại chính: sấy tự nhiên và sấy nhân tạo. Sấy tự nhiên thường sử dụng năng lượng từ môi trường như ánh sáng mặt trời, trong khi sấy nhân tạo sử dụng thiết bị để cung cấp nhiệt. Việc lựa chọn phương pháp sấy phù hợp sẽ ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm cuối cùng.

2.1. Các phương pháp sấy

Có nhiều phương pháp sấy khác nhau, mỗi phương pháp có ưu và nhược điểm riêng. Sấy tự nhiên là phương pháp truyền thống, dễ thực hiện nhưng phụ thuộc vào thời tiết và không đảm bảo chất lượng sản phẩm. Ngược lại, sấy nhân tạo cho phép kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm. Việc áp dụng công nghệ hiện đại trong hệ thống sấy nông sản giúp tối ưu hóa quy trình và nâng cao hiệu quả sản xuất.

2.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống sấy

Nguyên lý hoạt động của hệ thống sấy dựa trên việc cung cấp nhiệt cho vật liệu ẩm, giúp nước trong vật liệu bay hơi. Nhiệt có thể được cung cấp qua dẫn nhiệt, đối lưu hoặc bức xạ. Quá trình này cần được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo sản phẩm đạt chất lượng tốt nhất. Hệ thống cần có các cảm biến để theo dõi nhiệt độ và độ ẩm, từ đó điều chỉnh quá trình sấy một cách tự động.

III. Thiết kế và thi công mô hình

Thiết kế mô hình hệ thống sấy là bước quan trọng để đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả. Mô hình cần được thiết kế sao cho nhỏ gọn, thẩm mỹ và dễ dàng vận hành. Việc sử dụng phần mềm SolidWorks trong thiết kế giúp tạo ra các bản vẽ chính xác và dễ dàng trong việc gia công. Thi công mô hình sấy bao gồm nhiều bước, từ lắp đặt các thiết bị đến kiểm tra và vận hành thử nghiệm. Mô hình cần được tối ưu hóa để đảm bảo hiệu suất và chất lượng sản phẩm.

3.1. Yêu cầu thiết kế

Yêu cầu thiết kế mô hình hệ thống sấy bao gồm tính ổn định, hiệu quả và dễ dàng bảo trì. Mô hình cần có khả năng điều chỉnh nhiệt độ và thời gian sấy phù hợp với từng loại sản phẩm. Việc lựa chọn các thiết bị như cảm biến, bộ điều khiển và cơ cấu chấp hành cũng cần được cân nhắc kỹ lưỡng để đảm bảo tính đồng bộ và hiệu quả trong quá trình hoạt động.

3.2. Thi công hệ thống

Thi công hệ thống sấy bao gồm nhiều bước như lắp đặt thùng sấy, hệ thống đẩy sản phẩm và các thiết bị điều khiển. Mỗi bước cần được thực hiện cẩn thận để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định. Việc kiểm tra và hiệu chỉnh sau khi thi công cũng rất quan trọng để đảm bảo rằng mô hình hoạt động đúng như thiết kế. Hệ thống cần được thử nghiệm để đánh giá hiệu suất và chất lượng sản phẩm sau khi sấy.

IV. Kết quả và ứng dụng thực tiễn

Kết quả của mô hình hệ thống sấy cho thấy khả năng hoạt động ổn định và hiệu quả trong việc sấy mít. Mô hình đã được thử nghiệm và cho kết quả tích cực, giúp nâng cao chất lượng sản phẩm. Việc ứng dụng công nghệ tự động hóa trong sấy nông sản không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn nâng cao giá trị kinh tế cho người nông dân. Mô hình này có thể được áp dụng rộng rãi trong các cơ sở sản xuất nông sản, góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành nông nghiệp.

4.1. Đánh giá kết quả

Kết quả thực nghiệm cho thấy mô hình hệ thống sấy hoạt động hiệu quả, với khả năng kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm tốt. Sản phẩm sau khi sấy đạt chất lượng cao, đáp ứng yêu cầu của thị trường. Việc sử dụng PLC trong điều khiển giúp hệ thống hoạt động linh hoạt và chính xác, từ đó nâng cao hiệu suất sản xuất.

4.2. Ứng dụng trong thực tiễn

Mô hình hệ thống sấy có thể được áp dụng trong nhiều cơ sở sản xuất nông sản, giúp nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm thiểu sự phụ thuộc vào thời tiết. Việc áp dụng công nghệ tự động hóa trong sấy nông sản không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn nâng cao giá trị kinh tế cho người nông dân. Đây là một bước tiến quan trọng trong việc hiện đại hóa ngành nông nghiệp Việt Nam.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong bối cảnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa và hội nhập vào nền công nghiệp 4.0, tự động hóa đóng vai trò then chốt nhằm nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm trong mọi lĩnh vực sản xuất. Đối với ngành nông nghiệp Việt Nam, chế biến và bảo quản nông sản sau thu hoạch mang lại giá trị kinh tế lớn, tiêu biểu là mặt hàng mít sấy xuất khẩu. Dẫn chứng thực tế từ đồ án cho thấy năm 2018, Công ty Cổ phần Vinamit đã xuất khẩu được 1.600 tấn mít sấy ra nước ngoài, trong đó có 1.100 tấn sang thị trường Trung Quốc. Tuy nhiên, khâu làm khô lát mít tươi ở nhiều cơ sở sản xuất vẫn phụ thuộc chủ yếu vào điều kiện thời tiết tự nhiên, dẫn đến năng suất không ổn định và làm suy giảm chất lượng thành phẩm xuất khẩu. Trước thực trạng đó, việc thay thế các phương thức thủ công hoặc bán tự động thô sơ bằng hệ thống điều khiển tự động hóa tích hợp giám sát là yêu cầu cấp thiết.

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế và thi công mô hình hệ thống sấy mít" của sinh viên Đoàn Anh Đức và Trương Minh Khôi (ngành Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, thực hiện từ ngày 24/02/2020 đến ngày 27/07/2020) được xây dựng nhằm giải quyết bài toán trên.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài bao gồm các điểm chính sau:

1. Thiết kế và thi công mô hình hệ thống sấy lát mít hoạt động ổn định và tối ưu so với các hệ thống sấy trước đây.
2. Kết nối và vận hành đồng bộ các cảm biến và cơ cấu chấp hành trong hệ thống.
3. Chế tạo mô hình có kết cấu tối ưu, nhỏ gọn, đảm bảo tính thẩm mỹ, dễ thao tác và vận hành.
4. Xây dựng chức năng phân quyền vận hành trên hệ thống giám sát: quyền quản trị (Admin), quyền quản lý và quyền thực hành.
5. Kiểm soát và cài đặt chính xác các thông số công nghệ: nhiệt độ sấy, thời gian sấy, khối lượng đóng gói từng bao sản phẩm và hiển thị trạng thái hoạt động.
6. Lựa chọn thiết bị và cấu hình mô hình phù hợp, đảm bảo cân đối giữa chi phí, chất lượng và an toàn vận hành.
7. Đảm bảo độ linh hoạt cao, thuận tiện cho việc tháo lắp, bảo trì và sửa chữa.
8. Lập trình hệ thống vận hành chính xác ở hai chế độ tự động (AUTO) và bằng tay (MANUAL), kết nối thu thập dữ liệu và giám sát trên giao diện SCADA.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Múi mít tươi đã qua sơ chế và chế biến, được cắt lát mỏng.
• Không gian và quy mô: Mô hình thực nghiệm tại xưởng cơ khí và phòng thí nghiệm tự động hóa.
• Giới hạn đề tài: Đề tài tập trung vào việc điều khiển, giám sát nhiệt độ buồng sấy và khối lượng mít sấy sau khi hoàn tất chu trình; hệ thống không đo lường và giám sát trực tiếp độ ẩm của sản phẩm. Do dừng lại ở mức độ mô hình thử nghiệm, năng suất sấy còn ở mức nhỏ và công đoạn hàn kín miệng bao bì vẫn cần sự can thiệp bán tự động bằng tay của người vận hành.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Về mặt lý thuyết kỹ thuật nhiệt và chế biến thực phẩm, sấy là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng nhiệt năng (thông qua dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ hoặc điện trường cao tần) nhằm làm giảm khối lượng, hạ độ ẩm để bảo quản lâu dài. Quá trình sấy mít chịu tác động trực tiếp của các biến đổi hóa sinh và hóa lý:

• Trong môi trường ẩm, nếu nhiệt độ sấy vượt quá 60°C thì protein bắt đầu biến tính; nếu nhiệt độ vượt quá 90°C thì đường fructose bị caramen hóa, sinh ra phản ứng tạo melanoidin làm sẫm màu và mất hương vị tự nhiên; ở nhiệt độ cao hơn lát mít sẽ bị cháy khét.
• Do đó, tác giả lựa chọn dải nhiệt độ sấy ôn hòa từ 50°C đến 80°C, cụ thể cài đặt thực nghiệm ở mức 70°C nhằm bảo toàn hàm lượng vitamin (axit ascorbic, carotene) và duy trì độ giòn cho sản phẩm.

Khảo sát các phương pháp sấy trong văn bản được tổng hợp theo bảng sau:

Phương pháp sấy	Nguyên lý truyền nhiệt	Ưu điểm chính	Hạn chế chính
Sấy tự nhiên	Bức xạ mặt trời, đối lưu gió tự nhiên	Tiết kiệm chi phí năng lượng	Phụ thuộc thời tiết, năng suất thấp, khó kiểm soát vệ sinh
Sấy thăng hoa	Làm khô lạnh, thăng hoa ẩm ở áp suất chân không	Giữ nguyên cấu trúc, dưỡng chất, độ ẩm cực thấp (1-5%)	Chi phí thiết bị rất cao, hệ thống điều khiển phức tạp
Sấy bơm nhiệt / Sấy lạnh	Tác nhân không khí khô (35-65°C), tuần hoàn qua dàn bay hơi	Tiết kiệm điện năng, giữ màu sắc tự nhiên	Chi phí đầu tư cao, thiết bị cồng kềnh
Sấy năng lượng mặt trời	Tận dụng nhiệt bức xạ theo hiệu ứng nhà kính	Tiết kiệm điện, thân thiện môi trường	Hiệu suất 55-65%, không ổn định khi thời tiết âm u
Sấy đối lưu	Không khí nóng lưu chuyển tuần hoàn qua vật liệu	Dải nhiệt rộng, chi phí chế tạo hợp lý, kiểm soát nhiệt tốt	Cần kết cấu quạt áp lực tạo luồng khí đối lưu

Từ các phân tích trên, nhóm nghiên cứu lựa chọn công nghệ sấy đối lưu cưỡng bức sử dụng nguồn nhiệt từ bóng sấy hồng ngoại (halogen dây tóc vonfram) kết hợp quạt đối lưu và tản nhiệt, đáp ứng tiêu chí chi phí thấp, kết cấu gọn và phù hợp cho lát mít mỏng.

Phương pháp nghiên cứu thực hiện:

• Phương pháp phân tích và tính toán thiết kế: Sử dụng phần mềm SolidWorks để thiết kế 3D toàn bộ kết cấu cơ khí (thùng sấy, khay chứa, hệ thống đẩy trục vít me, cửa trượt, phễu hứng, băng tải và cụm bàn cân).
• Phương pháp điều khiển lập trình: Sử dụng bộ điều khiển logic khả trình PLC Siemens S7-1200 kết nối cảm biến và cơ cấu chấp hành.
• Phương pháp giám sát công nghiệp: Xây dựng hệ thống SCADA trên nền tảng phần mềm WinCC Runtime Advanced, kết nối giao thức Ethernet/PROFINET.
• Phương pháp thực nghiệm: Chế tạo phần cứng thực tế, đấu nối tủ điện điều khiển và chạy thử nghiệm quy trình sấy mít thực tế.

Thiết kế và triển khai hệ thống kỹ thuật

Hệ thống được thiết kế theo cấu trúc module hóa gồm 3 phân khu chức năng: buồng sấy nhiệt, cụm phân loại/chuyển vận và cụm cân định lượng đóng gói.

Cấu trúc phần cứng cơ khí và nhiệt

• Buồng sấy và khay sấy: Gia công bằng phương pháp cắt CNC các tấm kim loại và hàn định hình. Buồng chứa 2 tầng khay trượt. Về phương án bố trí nhiệt, tác giả phân tích ba phương án (bố trí trên trần gây tổn thất năng lượng; bố trí dưới đáy dễ bị nước dịch quả chảy xuống gây chập điện cháy nổ) và chọn phương án lắp bóng sấy halogen dọc theo hai bên chiều cao buồng sấy để nhiệt lượng trải đều trên bề mặt hai khay, an toàn và dễ bảo trì.
• Cơ cấu chuyển động:
  • Hệ thống đẩy sản phẩm sau sấy sử dụng trục vít me dẫn hướng bằng động cơ bước NEMA 17 qua bộ bích đỡ và bạc lót.
  • Cửa buồng sấy đóng/mở tự động bằng xy lanh khí nén Airtac điều khiển qua van điện từ khí nén Airtac.
  • Máng hứng và băng tải con lăn/dây đai vận chuyển lát mít từ cửa buồng sấy đến bàn cân.
  • Cụm cân định lượng gồm mặt cân cơ khí gắn liền loadcell dạng thanh, có tấm gạt dẫn động bởi động cơ bước để gạt sản phẩm vào túi sau khi đạt khối lượng.
  • Thiết bị dập kín bao bì sử dụng máy hàn miệng túi bán tự động FPS-200.

Danh mục thiết bị và thông số kỹ thuật được lựa chọn trong hệ thống:

Tên thiết bị / Linh kiện	Mã hiệu / Quy cách	Vai trò trong hệ thống
Bộ điều khiển lập trình (PLC)	Siemens S7-1200 (CPU 1214 DC/DC/DC)	Xử lý logic trung tâm, phát xung điều khiển bước, nhận tín hiệu cảm biến
Cảm biến khối lượng	Loadcell thanh TAL201 (Dải đo: 1 kg)	Định lượng khối lượng lát mít trên bàn cân
Bộ khuếch đại Loadcell	Module chuyên dụng cho Loadcell	Chuyển đổi tín hiệu mV của cầu strain-gauge sang tín hiệu điện áp/dòng chuẩn đưa vào PLC
Cảm biến nhiệt độ	Cặp nhiệt điện / RTD PT100	Đo lường nhiệt độ thực tế trong buồng sấy
Bộ chuyển đổi nhiệt độ	i1H12	Chuẩn hóa tín hiệu nhiệt độ sang analog đưa về PLC
Cảm biến phát hiện vật cản	Cảm biến hồng ngoại NPN	Xác định vị trí khay và vị trí vật phẩm trên băng tải
Động cơ điều khiển bước	Step Motor NEMA 17	Dẫn động trục vít me đẩy sản phẩm và cơ cấu gạt sản phẩm ở bàn cân
Mạch điều khiển động cơ bước	Driver TB6600	Nhận xung/hướng từ PLC để kích nguồn điều khiển động cơ bước
Cơ cấu chấp hành khí nén	Xy lanh và van khí nén Airtac	Đóng mở cửa buồng sấy tự động
Thiết bị phát nhiệt	Bóng sấy nhiệt Halogen	Cung cấp nhiệt năng cho quá trình sấy đối lưu
Rơ-le bán dẫn công suất	SSR (Solid State Relay)	Đóng ngắt nguồn gia nhiệt bóng sấy theo lệnh điều khiển PWM/On-Off từ PLC
Quạt thông gió	Quạt tản nhiệt 12VDC	Đối lưu không khí và thoát ẩm cưỡng bức
Thiết bị đóng gói bao bì	Máy hàn miệng túi FPS-200	Hàn dập kín miệng túi chứa thành phẩm mít sấy
Tủ điện và phụ kiện	Nguồn 24VDC, CB 2 cực, rơ-le trung gian, đèn báo, nút nhấn	Cung cấp nguồn, đóng ngắt bảo vệ và hiển thị vận hành tại tủ điện

Thiết kế điều khiển và giao diện giám sát SCADA

• Thuật toán điều khiển: Lập trình bằng phần mềm TIA Portal theo lưu đồ trạng thái (Stage diagram). Hệ thống hoạt động theo chu trình: Đưa nguyên liệu vào khay -> Đóng cửa buồng sấy -> Gia nhiệt duy trì 70°C và chạy quạt đối lưu theo thời gian đặt -> Hết thời gian sấy, ngắt nhiệt, mở cửa tự động -> Động cơ bước đẩy khay để lát mít rơi vào máng hứng -> Băng tải chạy đưa mít về bàn cân -> Loadcell cân liên tục, khi đạt khối lượng đặt thì dừng cấp liệu và kích cơ cấu gạt sản phẩm vào túi -> Người vận hành đạp/nhấn máy hàn FPS-200 để niêm phong túi.
• Giao diện SCADA (WinCC Runtime Advanced): Gồm 4 màn hình chức năng:
  1. Trang giới thiệu: Thể hiện thông tin đề tài, sinh viên thực hiện và giáo viên hướng dẫn.
  2. Trang tổng quan (Overview): Hiển thị trạng thái hoạt động toàn hệ thống, các nút chuyển chế độ AUTO/MANUAL và báo động.
  3. Trang buồng sấy (THUNGSAY): Cài đặt nhiệt độ đặt, thời gian sấy, hiển thị đồ thị và giá trị nhiệt độ thực từ cảm biến, điều khiển cưỡng bức bóng sấy và quạt.
  4. Trang phân chia sản phẩm (CHIASANPHAM): Giám sát khối lượng cân thời gian thực từ loadcell, cài đặt khối lượng định mức của một gói mít, hiển thị trạng thái băng tải và các động cơ bước.
• Phân quyền người dùng: Thiết lập 3 cấp độ truy cập gồm Admin (toàn quyền cấu hình, sửa đổi tham số hệ thống), Quản lý (vận hành, cài đặt mẻ sấy và khối lượng gói), Thực hành (chỉ thao tác chạy/dừng các chu trình cơ bản).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan đề tài

Trình bày tính cấp thiết của việc tự động hóa quá trình chế biến nông sản xuất khẩu tại Việt Nam, phân tích số liệu xuất khẩu mít sấy của Vinamit năm 2018 (1.600 tấn mít sấy, trong đó 1.100 tấn sang Trung Quốc). Chương này xác định rõ mục tiêu chế tạo mô hình hệ thống sấy mít kết hợp cân đóng gói định lượng sử dụng PLC Siemens S7-1200 và SCADA WinCC, đồng thời đưa ra các giới hạn nghiên cứu về đối tượng, quy mô bán tự động và phạm vi đo lường.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Cung cấp định nghĩa vật lý về quá trình sấy, so sánh chi tiết ưu nhược điểm của các công nghệ sấy công nghiệp và dân dụng (sấy tự nhiên, sấy thăng hoa, sấy bơm nhiệt, sấy lạnh, sấy năng lượng mặt trời, sấy đối lưu, sấy tuần hoàn khí nóng). Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng mít sấy (nhiệt độ làm biến tính protein ở >60°C, caramen hóa đường ở >90°C, nhiệt độ chọn lựa 70°C). Trình bày cơ sở lý thuyết hoạt động của các thiết bị tự động hóa: kiến trúc PLC Siemens (S7-200, S7-300, S7-400, S7-1200), phần mềm WinCC và chuẩn truyền thông (RS232, RS485, Ethernet), nguyên lý các loại cảm biến (cảm biến quang, tiệm cận cảm ứng/điện dung, hồng ngoại, loadcell strain-gauge thanh/trụ/chữ S, cảm biến nhiệt thermocouple/RTD/thermistor), thiết bị gia nhiệt (bóng sấy halogen, trở nhiệt, SSR) và cơ cấu chấp hành (động cơ AC, DC, Step, Servo, xy lanh khí nén).

Chương 3: Thiết kế phần cứng

Trình bày yêu cầu kỹ thuật và bản vẽ thiết kế cơ khí 3D trên SolidWorks cho từng cụm chi tiết: thùng sấy, khay chứa, thanh đẩy vít me, bạc lót, bích đỡ, cửa kéo tự động, máng phễu hứng, khung băng tải, giá đỡ loadcell. Xây dựng sơ đồ nguyên lý mạch động lực, mạch điều khiển I/O của PLC S7-1200 kết nối với các thiết bị ngoại vi: CPU 1214 DC/DC/DC, module khuếch đại loadcell TAL201, bộ chuyển đổi nhiệt độ i1H12, driver TB6600 điều khiển NEMA 17, van khí nén Airtac, SSR điều khiển bóng sấy halogen, rơ-le trung gian, CB chống quá tải và bộ nguồn 24V.

Chương 4: Thi công hệ thống

Mô tả toàn bộ tiến trình gia công chế tạo cơ khí thực tế: cắt phôi CNC kim loại, hàn lắp ghép buồng sấy, lắp đặt hệ thống đẩy trục vít me, hệ thống kéo cửa bằng xy lanh khí nén, lắp ráp máng phễu, khung băng tải và giá đỡ cụm cân. Thực hiện gá lắp linh kiện vào tủ điện công nghiệp và đấu nối dây dẫn. Xây dựng chương trình điều khiển PLC theo sơ đồ trạng thái (Stage diagram) cho chế độ tự động và bằng tay. Thiết kế 4 trang giao diện vận hành HMI/SCADA trên WinCC Runtime Advanced và phân quyền 3 cấp bảo mật.

Chương 5: Kết quả

Ghi nhận kết quả vận hành thử nghiệm mô hình thực tế. Mô hình hoàn thiện đầy đủ kết cấu cơ khí, tủ điện và kết nối truyền thông ổn định với máy tính. Thực hiện sấy thử nghiệm lát mít ở 70°C, kiểm tra độ nhạy của loadcell TAL201, khả năng vận hành của trục vít me đẩy mít, xy lanh đóng mở cửa và băng tải vận chuyển. Văn bản đính kèm phiếu nhận xét của giáo viên phản biện (ThS. Vũ Văn Phong) đánh giá hệ thống hoạt động ổn định, đạt điểm 7.x, đồng thời lưu ý tác giả cần hiệu chỉnh lại lưu đồ thuật toán điều khiển.

Chương 6: Kết luận và hướng phát triển

Đánh giá mức độ hoàn thành so với mục tiêu đề ra ban đầu: thiết kế và thi công thành công mô hình hệ thống sấy mít tự động hóa kết hợp cân định lượng, vận hành ổn định qua PLC S7-1200 và giám sát SCADA. Nêu rõ các định hướng phát triển nhằm khắc phục các điểm tồn tại của mô hình trong các nghiên cứu tiếp theo.

Kết quả và đóng góp

Về kết quả kỹ thuật thực nghiệm:

• Chế tạo thành công mô hình hệ thống sấy mít hoàn chỉnh về phần cứng cơ khí và hệ thống điều khiển điện tự động.
• Hệ thống duy trì ổn định nhiệt độ sấy buồng sấy ở ngưỡng 70°C thông qua rơ-le bán dẫn SSR và cảm biến nhiệt, không để xảy ra hiện tượng cháy khét hay caramen hóa lát mít.
• Chu trình cơ điện tử hoạt động đồng bộ: cửa tự động đóng mở bằng xy lanh khí nén Airtac; động cơ bước NEMA 17 điều khiển trục vít me đẩy khay sản phẩm chính xác; băng tải đưa sản phẩm vào bàn cân; cụm loadcell TAL201 đo lường chính xác khối lượng mẻ sấy theo thông số cài đặt trước khi đưa qua máy dập FPS-200.
• Xây dựng thành công giao diện SCADA trên WinCC Runtime Advanced với 4 màn hình chức năng, hiển thị thông số thời gian thực, lưu trữ trạng thái và phân quyền vận hành 3 cấp độ (Admin, Quản lý, Thực hành).
• Đồ án được hội đồng chấm tốt nghiệp thông qua với điểm số đánh giá phản biện đạt mức 7.x.

Đóng góp của đồ án:

• Hiện thực hóa mô hình sấy nông sản kết hợp khâu định lượng sản phẩm tự động ở quy mô vừa và nhỏ, khắc phục sự phụ thuộc vào thời tiết so với phơi sấy truyền thống.
• Cung cấp giải pháp kết nối tích hợp giữa PLC Siemens S7-1200 với các thiết bị ngoại vi chuyên dụng (cảm biến loadcell, driver động cơ bước, khí nén, SSR công suất) và phần mềm SCADA giám sát trên máy tính.
• Đóng vai trò là tài liệu kỹ thuật thực nghiệm phục vụ việc học tập, nghiên cứu và phát triển các mô hình tự động hóa quá trình chế biến nông sản trong nhà trường.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài được tác giả và giáo viên phản biện chỉ rõ trong văn bản:

• Hệ thống chỉ đo lường và khống chế nhiệt độ buồng sấy, chưa trang bị cảm biến đo độ ẩm trực tiếp bên trong buồng sấy hoặc trên lát mít; việc kết thúc quá trình sấy hoàn toàn dựa vào thời gian định sẵn.
• Quy trình mới dừng lại ở mức bán tự động: công đoạn đưa mít tươi vào khay và thao tác dập máy hàn bao bì FPS-200 vẫn thực hiện thủ công bằng tay.
• Năng suất sấy và đóng gói còn thấp do chỉ chế tạo ở quy mô mô hình học tập, chưa đáp ứng ngay được sản lượng công nghiệp.
• Lưu đồ thuật toán điều khiển trạng thái còn tồn tại điểm chưa tối ưu, cần được hiệu chỉnh lại theo nhận xét của cán bộ phản biện.

Hướng nghiên cứu và phát triển tiếp:

• Nghiên cứu ứng dụng các thuật toán điều khiển nhiệt độ nâng cao (như giải thuật PID) theo gợi ý của giáo viên phản biện để tăng độ chính xác và ổn định nhiệt trong buồng sấy.
• Tích hợp thêm cảm biến đo độ ẩm trực tiếp để tự động dừng chu trình sấy khi sản phẩm đạt độ ẩm chuẩn, thay vì phụ thuộc vào bộ định thời gian.
• Tự động hóa hoàn toàn khâu đóng gói bao bì bằng việc thiết kế thêm cơ cấu cấp túi tự động và cánh tay hàn nhiệt tự động, thay thế máy hàn dập tay FPS-200.
• Nâng cấp công suất gia nhiệt, mở rộng kích thước buồng sấy và băng tải để nâng cao năng suất phục vụ sản xuất thực tế.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên và học viên thuộc các chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Cơ điện tử, Kỹ thuật Điện - Điện tử và Công nghệ Thực phẩm.

Nội dung đồ án có giá trị thực hành cao ở các phần:

• Phương pháp lựa chọn và kết nối phần cứng giữa PLC Siemens S7-1200 (CPU 1214 DC/DC/DC) với cảm biến tải trọng Loadcell TAL201, mạch khuếch đại và rơ-le bán dẫn SSR.
• Cách thức lập trình điều khiển phát xung cho Driver TB6600 dẫn động Step Motor NEMA 17 trong các cơ cấu định vị vị trí (trục vít me, bàn gạt).
• Thiết kế giao diện SCADA trên WinCC Runtime Advanced bao gồm tạo Tag, phân trang giám sát quá trình nhiệt độ, phân quyền người dùng và kết nối PROFINET.
• Các bản vẽ 3D trên SolidWorks về bố trí buồng sấy nhiệt đối lưu và cơ cấu chấp hành cơ khí thực tế.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao nhóm nghiên cứu lại chọn bố trí bóng sấy halogen nằm dọc theo chiều cao buồng sấy thay vì đặt ở trần hay ở đáy?

Tác giả đã phân tích: nếu đặt bóng sấy trên trần, nhiệt độ có xu hướng bốc lên cao gây tổn thất điện năng và giảm hiệu suất sấy; nếu đặt dưới đáy thùng sấy, nước và dịch lỏng từ lát mít tươi trong quá trình gia nhiệt sẽ nhỏ trực tiếp xuống bóng đèn, dễ gây cháy nổ, chập điện và hỏng thiết bị. Bố trí bóng sấy nằm dọc theo hai bên hông thùng sấy giúp nhiệt lượng đối lưu tỏa đều lên cả 2 tầng khay, bảo quản bóng sấy an toàn và thuận tiện khi tháo lắp, lau chùi bảo dưỡng.

2. Dải nhiệt độ sấy mít được nhóm tác giả lựa chọn là bao nhiêu và căn cứ vào cơ sở sinh hóa nào?

Nhóm nghiên cứu chọn nhiệt độ sấy là 70°C (nằm trong dải khuyến nghị từ 50°C đến 80°C). Cơ sở lựa chọn dựa trên đặc tính sinh hóa của mít: trong môi trường ẩm, nếu nhiệt độ trên 60°C thì protein bắt đầu biến tính; nếu nhiệt độ vượt quá 90°C thì đường fructose sẽ bị caramen hóa, xảy ra các phản ứng melanoidin làm sẫm màu và nếu nhiệt độ quá cao lát mít sẽ bị cháy khét, phá hủy các vitamin nhạy cảm nhiệt như axit ascorbic và carotene.

3. Hệ thống sử dụng bộ điều khiển trung tâm và phần mềm giám sát nào? Có những cấp phân quyền nào?

Hệ thống sử dụng bộ điều khiển lập trình PLC Siemens S7-1200 với CPU 1214 DC/DC/DC, giao tiếp với máy tính qua cổng Ethernet/PROFINET. Phần mềm giám sát và điều khiển SCADA được thiết kế trên WinCC Runtime Advanced gồm 4 màn hình: Trang giới thiệu, Trang Overview, Trang THUNGSAY và Trang CHIASANPHAM. Hệ thống thiết lập 3 cấp độ phân quyền gồm: quyền Admin, quyền Quản lý và quyền Thực hành.

4. Thiết bị nào được chọn để đo lường khối lượng lát mít và nhiệt độ buồng sấy?

Để đo lường khối lượng sản phẩm đóng gói, hệ thống sử dụng cảm biến tải trọng Loadcell dạng thanh TAL201 (tải trọng tối đa 1 kg) kết hợp bộ khuếch đại tín hiệu chuyển đổi tín hiệu mV sang tín hiệu analog đưa về PLC. Để đo lường và kiểm soát nhiệt độ buồng sấy, hệ thống sử dụng cảm biến nhiệt thermocouple / RTD PT100 kết hợp bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ i1H12.

5. Những điểm hạn chế kỹ thuật nào của hệ thống được hội đồng phản biện chỉ ra?

Theo nhận xét của giáo viên phản biện (ThS. Vũ Văn Phong), hệ thống hoạt động ổn định nhưng lưu đồ thuật toán điều khiển còn điểm chưa chuẩn xác và cần hiệu chỉnh lại. Ngoài ra, văn bản cũng ghi nhận hệ thống chưa đo lường trực tiếp được độ ẩm của múi mít, công đoạn đóng gói vẫn là bán tự động cần người gạt máy hàn miệng túi FPS-200 bằng tay, và cần nghiên cứu thêm các phương pháp điều khiển nhiệt độ chính xác hơn (như thuật toán PID).

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế và thi công mô hình hệ thống sấy mít" của sinh viên Đoàn Anh Đức và Trương Minh Khôi đã hoàn thành việc chế tạo mô hình thực nghiệm sấy đối lưu kết hợp định lượng sản phẩm nông sản dựa trên nền tảng PLC Siemens S7-1200 và SCADA WinCC. Nghiên cứu giải quyết tốt bài toán điều khiển nhiệt độ sấy ở ngưỡng 70°C, vận hành đồng bộ hệ thống đẩy trục vít me, cửa khí nén và bàn cân loadcell TAL201. Dù còn một số giới hạn về khả năng đo độ ẩm trực tiếp và mức độ tự động hóa ở khâu đóng gói bao bì, đề tài đã xây dựng thành công một giải pháp công nghệ có tính ứng dụng thực tiễn và giá trị học thuật rõ ràng cho chuyên ngành Điều khiển và Tự động hóa.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Tổng Quan Đề Tài  Thiết kế giao diện HMI để hiển thị, giám sát và điều khiển hệ thống.  Sử dụng bộ điều khiển PLC Siemens S7-1200 để điều khiển hoạt động của mô hình. Giới hạn đề tài  Đề tài thực hiện với đối tượng là múi mít đã được sơ chế và chế biến.  Đề tài chỉ dừng lại ở việc điều khiển và giám sát nhiệt độ, khối lượng mít sấy; không giám sát trực tiếp được độ ẩm.

 Đề tài chỉ là mô hình của hệ thống nên năng suất sấy và đóng gói thấp.  Vì hệ thống bán tự động nên vẫn phải thao tác đóng gói bằng tay. Đồ Án Tốt Nghiệp Trang 3 Luan van Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết CHƯƠNG 2 CƠ SƠ LÝ THUYẾT 2. Yêu cầu chung Một hệ thống sấy nông sản phải đạt được những yêu cầu cơ bản sau:  Dễ dàng điều khiển, vận hành.

 Hệ thống làm việc ổn định, đúng năng suất được yêu cầu.  Lắp đặt, sửa chữa đơn giản.  Vận hành hệ thống bằng 2 chế độ AUTO và MANUAL.  Sản phẩm được sấy đều, đủ yêu cầu về chất lượng độ ẩm.

 Khối lượng từng bịch thành phẩm phải chính xác theo khối lượng đặt. Quy trình sấy 2. Khái niệm về sấy Sấy là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng nhiệt. Nhiệt được cung cấp cho vật liệu bằng dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ hoặc năng lượng điện trường có tần số cao.

Mục đích của quá trình sấy là làm giảm khối lượng và độ ẩm của vật liệu, tăng độ bền và bảo quản được tốt. Trong quá trình sấy nước được cho bay hơi ở nhiệt độ bất kỳ do quá trình khuếch tán bởi sự chênh lệch độ ẩm ở bề mặt và bên trong vật liệu và sự chênh lệch áp suất hơi riêng phần của nước tại bề mặt vật liệu và môi trường chung quanh. Sấy là một quá trình không ổn định, độ ẩm của vật liệu thay đổi theo không gian và thời gian. Sấy là một trong những phương pháp làm khô thực phẩm xuất hiện từ lâu đời nay.

Chúng ta thường bắt gặp sản phẩm sấy ở mọi nơi, đủ các loại thực phẩm, đủ các loại nguyên liệu đều có thể được đem đi sấy, tuy vậy, tùy mỗi loại nguyên liệu với các đặc tính khác nhau mà người ta áp dụng hoặc phát minh những phương pháp sấy khác nhau. Phân loại phương pháp sấy: gồm có 2 phương thức  Sấy tự nhiên: Là phương thức sấy truyền thống, thủ công tiến hành bay hơi bằng năng lượng tự nhiên như mặt trời, năng lượng gió…còn gọi là phơi sấy tự nhiên. Phương pháp này đỡ tốn nhiệt năng, nhưng không chủ động điều Đồ Án Tốt Nghiệp Trang 4 Luan van Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết chỉnh được nhiệt độ theo yêu cầu kỹ thuật dẫn tới năng suất thấp, làm chậm tốc độ kinh doanh nông nghiệp… Hình 2.1: Phương pháp phơi khô tự nhiên  Sấy nhân tạo: Thường được tiến hành trong các loại thiết bị sấy để cung cấp nhiệt cho các vật liệu ẩm với mục đích nhằm giữ cho thực phẩm được lâu mà không bị ảnh hưởng đến chất lượng bởi môi trường bên ngoài. Sấy nhân tạo có nhiều dạng, tùy theo phương pháp truyền nhiệt mà trong kỹ thuật sấy có thể được phân loại như sau: sấy thăng hoa, sấy tuần hoàn khí nóng, sấy bơm nhiệt, sấy lạnh, sấy năng lượng mặt trời.

Mỗi loại sấy sẽ có những ưu điểm và nhược điểm riêng, cho phép người dùng áp dụng cho từng loại sản phẩm cụ thể.2: Một trong những phương pháp sấy nhân tạo Đồ Án Tốt Nghiệp Trang 5 Luan van Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết 2. Các phương pháp sấy  Sấy thăng hoa Sấy thăng hoa (freeze drying) là một kỹ thuật còn được gọi là “làm khô lạnh” hay còn gọi là kỹ thuật khử nước, thường được sử dụng để bảo quản các loại nguyên liệu và thực phẩm, giúp thuận tiện hơn cho vận tải, cũng như giữ được các phẩm chất của sản phẩm ban đầu. Công nghệ sấy thăng hoa không chỉ giữ cho sản phẩm luôn chất lượng tốt (các thành phần dinh dưỡng và hoạt chất sinh học, màu sắc, mùi, vị… gần như được bảo toàn không bị phá hủy) mà còn giữ được độ xốp mềm, khi ngâm vào nước sẽ nở trở lại và gần giống như nguyên liệu ban đầu.  Ưu điểm:  Công nghệ sấy thăng giúp sản phẩm có thành phần dinh dưỡng (protein, lipit, gluxit), vitamin, enzyme và hoạt chất sinh học, màu sắc, mùi, vị …v.v gần như được bảo toàn không bị phá hủy.

 Sấy thăng hoa giúp sản phẩm giữ được cấu trúc vật lý, hóa học. Sản phẩm sấy có độ xốp, không bị xẹp như các phương pháp sấy khác. Khi ngâm vào nước nó hoàn ẩm trương nở trở lại và gần giống như nguyên liệu ban đầu.  Sản phẩm sau khi sấy thăng hoa có độ ẩm rất thấp 1-5% nên bảo quản được lâu hơn.

 Nhược điểm:  Khi gia nhiệt sẽ tăng áp suất khí gas dễ xảy ra nổ ống dẫn khí.  Chi phí thiết bị và chuyển giao công nghệ còn cao.  Buồng sấy và buồng cấp đông là 1 nên phải bọc bảo ôn khiếp khó chế tạo, bảo hành, bảo trì.  Hệ thống điều khiển phức tạp, ít ổn định.

 Ứng dụng thực tế của hệ thống sấy thăng hoa:  Sấy thăng hoa được ứng dụng trong rất nhiều ngành công nghiệp sản xuất sữa bột, trà bởi đặc tính ưu việt của nó khi hòa vào nước vẫn giữ được hương vị của sản phẩm. Đồ Án Tốt Nghiệp Trang 6 Luan van Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết  Sấy bơm nhiệt Sấy bơm nhiệt là sử dụng hệ thống bơm nhiệt kết hợp với bộ cấp nhiệt phụ để có thể điều chỉnh chính xác nhiệt độ sấy cần cung cấp cho buồng sấy, sử dụng hệ thống bơm nhiệt nhằm 2 mục đích chính là làm khô không khí sấy trước khi đưa trở lại buồng sấy và tận dụng nguồn nhiệt từ bơm nhiệt tạo ra để làm nóng khí sấy. Chính vì vậy, phương pháp sấy này giúp tiết kiệm đến 80% điện năng so với sử dụng phương pháp thông thường.  Ưu điểm: Tiết kiệm điện năng hơn 80% so với sấy nhiệt.

Chất lượng sản phẩm đáp ứng được nhu cầu trên thị trường. Sấy được các dòng sản phẩm cao cấp đòi hỏi mức nhiệt thấp. Giữ được màu sắc đối với các loại thực phẩm. Sản phẩm sấy còn nguyên vẹn, không bị biến dạng.

Sấy công suất lớn, mỗi mẻ sấy có thể đến vài tấn sản phẩm.  Nhược điểm: Chi phí đầu tư ban đầu khá cao. Chiếm diện tích, cần có một kho lớn để đặt máy. Chỉ áp dụng vào sản xuất dạng công nghiệp đối với ngành thực phẩm.

Công suất lớn, cần nguồn điện 3 pha với dòng sấy thực phẩm.  Ứng dụng thực tế của hệ thống sấy bơm nhiệt:  Hệ thống sấy bơm nhiệt được sử dụng rộng rãi trong ngành sấy nhiệt, cụ thể như:  Ngành sấy khô quần áo: Những chiếc máy sấy quần áo chúng ta đang sử dụng hằng ngày và một ví dụ điển hình nhất. Ngoài việc quay ly tâm tách nước bình thường. Khi quần áo còn độ ẩm nhất định thì hệ thống sấy bơm nhiệt trong máy sấy hoạt động.

Tạo luồng khí nóng thổi vào buồng sấy, thu lại hơi nóng và tách nước qua hệ thống làm mát, rồi đưa không khí được làm khô quay trở lại buồng sấy. Sấy khô quần áo, chăn màn, khăn rất hiệu quả.  Ngành công nghiệp gỗ: Mỗi mẻ sấy có thể sấy một lượng lớn gỗ. Mức tiêu thụ điện năng thấp, sấy liên tục trong thời gian dài tối ưu được nhiều chi phí.

Phụ phí để ra thành phẩm giảm đi đủ sức cạnh tranh trên thị trường. Đồ Án Tốt Nghiệp Trang 7 Luan van Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết  Sấy khô, sấy dẻo thực phẩm: Đối với ngành công nghiệp thực phẩm thì sấy bơm nhiệt được sử dụng nhiều nhất. Với các công ty, xí nghiệp hay hộ kinh doanh lớn thì sử dụng sấy bơm nhiệt cực kỳ hiệu quả. Sấy đa dạng sản phẩm từ rau củ, thịt cá, ngũ cốc, thuốc, hoa trà vv.

 Sấy lạnh Sấy lạnh là phương pháp sấy bằng tác nhân là không khí rất khô ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ sấy thông thường. Dải nhiệt độ sấy từ 35-65 độ C, độ ẩm không khí sấy vào khoảng 10-30%” nhằm bảo quản sản phẩm được lâu dài hơn. Máy sấy lạnh được cấu thành bởi một máy bơm nhiệt được đặt trong một tủ sấy hoặc một hầm sấy tùy theo quy mô. Máy bơm nhiệt có một đầu nóng và đầu lạnh, đầu nóng sẽ cung cấp nhiệt lượng cho tác nhân sấy, còn đầu lạnh dùng để tách ẩm cho không khí sấy.

Do đó, một số nơi, còn gọi máy sấy lạnh là máy sấy bơm nhiệt.  Ưu điểm:  Máy sấy lạnh được sấy ở nhiệt độ môi trường nên đảm bảo được màu sắc, mùi vị từ nhiên và đặc biệt là hàm lượng chất dinh dưỡng bao gồm: dưỡng chất, vitamin, hoạt tính,…  Quá trình sấy sản phẩm khép kín và hoạt động một cách độc lập nên luôn đảm bảo được vệ sinh, không bị vi khuẩn xâm nhập vào sản phẩm sấy.  Nhược điểm:  Chi phí đầu tư ban đầu sẽ tốn kém hơn rất nhiều so với các loại máy sấy thông thường khác. Máy sấy lạnh thường phải nhập khẩu bên ngoài nên thời gian chờ hàng về khá lâu.

 Quá trình vận hành và bảo dưỡng cũng phức tạp hơn rất nhiều.  Người vận hành máy phải am hiểu rõ về cách thức hoạt động và quy trình làm lạnh của máy, phải lưu ý tới độ kín của buồng sấy.  Máy sấy lạnh công nghiệp cồng kềnh nên vận hành phức tạp, chi phí vận hành và bảo dưỡng lớn.  Ứng dụng thực tế của hệ thống sấy lạnh:  Sấy lạnh thích hợp để sấy đa dạng các sản phẩm nhạy cảm với nhiệt, dễ nóng chảy như đông trùng hạ thảo, nấm linh chi… Đồ Án Tốt Nghiệp Trang 8 Luan van Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết  Sấy năng lượng mặt trời Nguyên lý hoạt động của máy sấy bằng năng lượng mặt trời trên cơ sở tận dụng nhiệt bức xạ mặt trời theo nguyên lý hiệu ứng nhà kính, đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm.

Hiệu suất của máy sấy năng lượng mặt trời có thể đạt 55-65%. Có thể nói thiết bị sấy này đã giúp tận dụng nguồn năng lượng rất lớn, siêu sạch là năng lượng mặt trời.  Ưu điểm: Tiết kiệm năng lượng tiêu thụ. Không khí sấy sạch.

Hệ thống đảo chiều gió giúp vật sấy khô đều, nhanh. Có thể tích hợp hệ thống điều khiển, giám sát, phân tích … từ xa qua mạng internet (IoT).