Tối ưu hóa hệ thống cấp đông, giảm tiêu hao năng lượng
Thứ hai, 10/01/2022 - 08:03
Việc nghiên cứu nâng cao hiệu quả hệ thống cấp đông thông qua việc thiết lập chế độ cấp đông tối ưu có ý nghĩa thực tiễn rất lớn nhằm giảm chi phí năng lượng và tăng tính cạnh tranh của sản phẩm
Ở Việt Nam, ngành chế biến thủy sản đông lạnh trong những năm gần đây phát triển với tốc độ khá cao về sản lượng cũng như kim ngạch xuất khẩu và là một trong những ngành công nghiệp mũi nhọn. Quá trình tăng trưởng này đã đưa Việt Nam trở thành một trong năm quốc gia xuất khẩu thủy sản lớn nhất thế giới. Đồng thời, cũng là nước đứng thứ ba về nuôi trồng và đánh bắt, thứ 4 về xuất khẩu thủy sản, chỉ sau Trung Quốc, Na Uy và Thái Lan.
Để việc xuất khẩu thủy sản phát triển ổn định theo hướng bền vững thì chất lượng sản phẩm là yếu tố hàng đầu. Chất lượng sản phẩm phụ thuộc vào nguyên liệu ban đầu, quy trình đánh bắt và quy trình công nghệ chế biến. Trong đó, quá trình cấp đông thực phẩm là khâu quan trọng nhất trong quá trình bảo quản và chế biến thực phẩm.
Hiện nay, các công ty thủy sản trên cả nước đang sử dụng hơn 400 tủ đông gió để cấp đông thực phẩm. Tuy nhiên, tủ đông gió và các thiết bị làm lạnh chủ yếu sử dụng trong các nhà máy này được nhập khẩu từ những năm 80 của thế kỷ trước nên công nghệ cấp đông đã quá lạc hậu.
Xuất phát từ thực tế đó, nhóm nghiên cứu Trường Cao đẳng Công nghiệp Huế do ThS. Hoàng Minh Tuấn làm chủ nhiệm đã thực hiện đề tài "Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển quạt gió để tối ưu hóa chế độ làm việc tủ đông gió trong các nhà máy thủy sản". Mục tiêu của đề tài nhằm nâng cao hiệu quả hệ thống cấp đông, giảm chi phí năng lượng và tăng tính cạnh tranh của sản phẩm.
Hệ thống thiết bị thực nghiệm.
Chia sẻ về mức tiêu hao năng lương trong quá trình cấp đông, ThS. Hoàng Minh Tuấn - Chủ nhiệm đề tài cho biết, theo một cuộc khảo sát tại 21 nhà máy trong tổng số 193 nhà máy tại Đồng bằng sông Cửu Long, tổng năng lượng tiêu thụ tại các nhà máy này mỗi năm là hơn 17,8 ngàn TOE. Trong đó, điện năng tiêu thụ chủ yếu do quá trình cấp đông và trữ đông chiếm khoảng 55 % tổng năng lượng tiêu thụ điện của các nhà máy thủy sản.
Do đó, việc tối ưu hóa chế độ làm việc tủ đông gió trong các nhà máy thủy sản sẽ giúp các nhà máy tiết kiệm một lượng lớn điện năng tiêu thụ, từ đó giúp tăng doanh thu, giảm giá thành sản phẩm, nâng cao sức cạnh tranh cho doanh nghiệp trên thị trường.
Theo ThS. Hoàng Minh Tuấn, thông thường, nhiệt độ làm lạnh trong tủ đông gió dao động từ -35oC đến -52oC, được phân bố đồng đều trong tủ nhờ quạt đối lưu cưỡng bức. Khi cấp đông ở nhiệt độ cao thời gian cấp đông kéo dài, bên trong thực phẩm tạo ra các tinh thể băng lớn và tăng hao hụt khối lượng. Do đó, cấp đông nhanh với nhiệt độ âm sâu là cần thiết để duy trì chất lượng thực phẩm nhằm tạo ra nhiều tinh thể băng có kích thước nhỏ, giảm hao hụt khối lượng.
Ngoài ra, khi tốc độ quạt lớn làm tăng hệ số truyền nhiệt và tổng tải nhiệt. Năng lượng tiêu thụ của hệ thống tăng khi khi nhiệt độ làm lạnh giảm và tăng tốc độ không khí. Do đó, “việc nghiên cứu nâng cao hiệu quả hệ thống cấp đông thông qua việc thiết lập chế độ cấp đông tối ưu có ý nghĩa thực tiễn rất lớn nhằm giảm chi phí năng lượng và tăng tính cạnh tranh của sản phẩm”, ThS. Hoàng Minh Tuấn cho biết.
Màn hình chính của phần mềm vận hành hệ thống
Nhóm nghiên cứu đã xây dựng hệ thống thiết bị cho quá trình thực nghiệm gồm tủ đông gió với máy nén hai cấp có công suất 4 kW, sử dụng dàn lạnh quạt gió, ngưng tụ giải nhiệt bằng nước. Tủ đông gió có vỏ bọc bên trong, bên ngoài được làm bằng chất liệu inox. Đồng thời, nhóm cũng thiết kế và lập trình hệ thống điều khiển quạt gió để tối ưu chế độ làm việc tủ đông gió.
Từ kết quả nghiên cứu đạt được, nhóm thực hiện đề xuất: Nghiên cứu mở rộng xác định tính chất nhiệt vật lý cho một số loại thủy hải sản có giá trị kinh tế cao ở Việt Nam; Thực nghiệm kiểm chứng mô hình dự đoán thời gian cấp đông, hao hụt khối lượng các loại thực phẩm khác cho quá trình cấp và trữ đông; Ứng dụng kết quả nghiên cứu tối ưu hóa chế độ làm việc tủ đông gió để nghiên cứu áp dụng cho tủ đông IQF phù hợp cho từng nhà máy tại các tỉnh miền Trung.
Đề tài "Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển quạt gió để tối ưu hóa chế độ làm việc tủ đông gió trong các nhà máy thủy sản" được đánh giá có tính ứng dụng cao, có thể áp dụng mang lại hiệu quả kinh tế trong các nhà máy thủy sản của Việt Nam.
Mai Anh