THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ ĐIỀU KHIỂN MÁY TẠO ĐỘ ẨM BẢO QUẢN RAU, CỦ QUẢ

BỘ CƠNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ ĐIỀU KHIỂN MÁY
TẠO ĐỘ ẨM BẢO QUẢN RAU, CỦ QUẢ

Giáo viên hướng dẫn

: LĂNG VĂN THẮNG

Sinh viên thực hiện

: NHĨM

Lớp

: ĐHCK 7ALT

Khóa

: 2011-2013

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 5 năm 2013

1


BỘ CƠNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ ĐIỀU KHIỂN MÁY
TẠO ĐỘ ẨM BẢO QUẢN RAU, CỦ QUẢ

Giáo viên hướng dẫn

: LĂNG VĂN THẮNG

Sinh viên thực hiện

: NHĨM

Lớp

: ĐHCK 7ALT

Khóa

: 2011-2013

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 5 năm 2013

2


LỜI MỞ ĐẦU

-Xu thế mới của con người hiện nay hướng đến bảo quản tự nhiên, hạn chế tối đa
việc đưa các nguồn độc hại vào cơ thể qua đường ăn uống. Đó chính là phương pháp
tạo độ ẩm cho rau củ quả bằng máy phun sương sử dụng siêu âm.
- Mục tiêu của việc bảo quản rau, củ, quả là góp phần nâng cao giá trị thương mại
và giá trị kinh tế cho người sản xuất. Kéo dài tuổi thọ bảo quản, tạo điều kiện cho tiêu
thụ sản phẩm trong nước và phục vụ xuất khẩu rau, củ, quả tươi.
- Góp phần làm cho rau, củ, quả tươi lâu hơn và giữ được vitamin, chất xơ… cần
thiết cho nhu cầu hằng ngày của con người.
- Các phương pháp nghiên cứu: bằng máy ozone, trong tủ lạnh, bằng dung dịch
chiết xuất tự nhiên, bằng phương pháp chiếu xạ, máy phun hơi nước công nghê siêu
âm.
- Bố cục đề tài:
Chương 1: Tổng quan về máy tạo ẩm bảo quản rau, củ quả
Chương 2: Cơ sở lý thuyết của việc bảo quản rau củ quả
Chương 3: Thiết kế máy tạo ẩm bảo quản rau củ quả
Chương 4: Thiết kế mạch điều khiển bằng vi điều khiển pic 16F877A

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
3


1. Về thái độ, ý thức của sinh viên:
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
2. Về đạo đức, tác phong:
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
3. Về năng lực chuyên môn:

…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
4. Kết luận :
Nhận xét:……………………………………………………………………
…………….., ngày

tháng

năm ……

Giảng viên hướng dẫn

4


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………

5


MỤC LỤC
Nội dung

Trang

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ MÁY TẠO ẨM BẢO QUẢN RAU, CỦ, QUẢ...

1

1.1 Đặt vấn đề...........................................................................................

1

1.2 Các phương pháp bảo quản rau, củ, quả...........................................

2

1.2.1 Bằng máy ozone.........................................................................

2

1.2.2 Trong tủ lạnh (trong công nghiệp thì kho lạnh)........................

3

1.2.3 Bằng dung dịch chiết xuất tự nhiên (Chitosan).........................

3

1.2.4 Bằng phương pháp chiếu xạ......................................................

4

1.2.5 Máy phun hơi nước công nghê siêu âm.....................................

4

1.3 Lịch sử phát triển của việc bảo quản rau, củ, quả..............................

4

1.4 Mục tiêu của đồ án..............................................................................

5

1.5 Đóng góp của đề tài............................................................................

5

CHƯƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA VIỆC BẢO QUẢN RAU CỦ QUẢ
2.1 Các phương án sử dụng để bảo quản rau, củ quả...............................

6

2.1.1 Máy phun sương dùng áp suất...................................................

6

2.2.2 Máy phun sương (hơi) dùng siêu âm.........................................

7

2.2 Cơ sở lý thuyết về thông số độ ẩm của từng loại rau, củ quả và hệ
máy siêu âm..............................................................................................
2.2.1 Thông số độ ẩm cần thiết để bảo quản của một số
rau, củ, quả..........................................................................................
2.2.2 Thông số và các thành phần cơ bản của máy tạo ẩm................
2.2.3 Chọn và bố trí quạt.....................................................................
2.2.4 Thùng chứa nước.......................................................................
2.3 Kết luận...............................................................................................

thống
8
loại
8
10
11

14
16

CHƯƠNG 3
THIẾT KẾ MÁY TẠO ẨM BẢO QUẢN RAU CỦ QUẢ........................

17
6


3.1 Khung máy....................................................................................... 17
3.2 Thùng nước...................................................................................... 19
3.3 Khay đựng rau, củ, quả.................................................................... 23
CHƯƠNG 4
THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN MÁY TẠO ẨM BẢO QUẢN
RAU
CỦ QUẢ BẰNG VI ĐIỀU KHIỂN PIC 16F877A......................................
4.1 Giới thiệu.....................................................................................................
A. Giới thiệu vi điều khiển PIC 16F877A..................................................

24

B. Giới thiệu về PIC16F8XX và PIC16F877A..........................................

27

C. Sơ đồ chân và chức năng PIC 16F877A loại 40 chân PDIP..................

29

4.2 Tổ chức bộ nhớ...........................................................................................

33

A. Bộ nhớ chương trình...............................................................................

33

B. Bộ nhớ dữ liệu.................................................................................................

34

C. STACK....................................................................................................

37

4.3 CÁC CỔNG XUẤT NHẬP CỦA PIC16F877A........................................

37

A. PORTA ..................................................................................................

38

B. PORTB....................................................................................................

38

C. PORTC....................................................................................................

39

D. PORTD...................................................................................................

39

E. PORTE....................................................................................................

39

4.4 TIMER 0.....................................................................................................

39

4.5 TIMER1.......................................................................................................

41

4.6 TIMER2.......................................................................................................

43

4.7 ADC.............................................................................................................

44

4.8 COMPARATOR.........................................................................................

46

4.9 CCP (CAPTURE/COMPARE/PWM)........................................................

49

4.10 GIAO TIẾP NỐI TIẾP..............................................................................

52

4.10.1 USART.............................................................................................

52

4.10.2 MSSP................................................................................................

53

4.11 CỔNG GIAO TIẾP SONG SONG PSP ..................................................

53

4.12 TỞNG QUAN VỀ MỘT SỐ ĐẶC TÍNH CỦA CPU..............................

54

4.12.1 BỘ DAO ĐỘNG (OSCILLATOR).................................................

54

4.12.2 CÁC CHẾ ĐỘ RESET.....................................................................

55

4.12.3 NGẮT (INTERRUPT).....................................................................

57

24
24

7


4.12.4 WATCHDOG TIMER (WDT)........................................................

59

4.13 GIỚI THIỆU VỀ CẢM BIẾN ĐO ĐỘ ẨM HS1101..............................
4.14 Nguyên lý làm việc HS1101.....................................................................
4.15 Thiết kế phần cứng ..................................................................................
4.15.1 Cấu trúc tổng quát............................................................................
4.15.2 Cấu trúc chi tiết................................................................................
4.15.3 Khối vi xử lý trung tâm....................................................................
4.15.4 Khối cảm biến..................................................................................
4.15.5 Khối mạch công suất........................................................................
4.15.6 Keyboard..........................................................................................
4.16 Giải thuật điều khiển chương trình...........................................................

59
61
64

64
65
66
67
68
69
70

8


GVHD: LĂNG VĂN THẮNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
------------------------------------------------------------------------------------------------------------

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ MÁY TẠO ẨM BẢO QUẢN RAU, CỦ QUẢ
1.1 Đặt vấn đê
Nơng sản nói chung và rau quả nói riêng là một thành phần quan trọng trong hệ
thống thực phẩm của con người. Do đó, việc tìm cách nâng cao sản lượng, năng suất là
một yêu cầu vô cùng cấp thiết. Thế nhưng nếu chỉ tập trung vào việc gia tăng sản xuất
thôi thì vẫn chưa đủ. Đặc điểm của rau quả là loại thực phẩm rất dễ bị tác động từ
nhiều khía cạnh như mơi trường, khí hậu… và dẫn đến hư hỏng. Hơn nữa, rau quả còn
là loại thực phẩm theo mùa, việc có trái cây trái theo mùa đôi khi cũng phục vụ
cho con người về mặt thị hiếu và góp phần làm tăng tính đa dạng trong khẩu phần ăn
của con người. Vì thế, song song với việc tìm cách nâng cao sản lượng đến mức tối đa
cũng không thể không quan tâm đến vấn đề bảo quản nơng sản sau thu hoạch. Để làm
được điều đó cần phải nghiên cứu tất cả các quá trình xảy ra trong bản thân các loại
rau quả khi bảo quản để từ đó tìm mọi biện pháp nhằm đề phịng, ngăn chặn hoặc hạn
chế những hiện tượng hư hại có thể xảy ra. Bảo quản nơng sản nói chung thật sự cũng

còn tồn tại nhiều vấn đề lợi bất cập hại. Việc sử dụng hóa chất để bảo quản trái cây ít
nhiều làm giảm khả năng tự đề kháng chống bệnh tật của quả và ảnh hưởng đến chất
lượng trái cây, mặt khác có khi làm ảnh hưởng đến sức khỏe của người tiêu dùng.
Chính vì hậu quả tiềm ẩn của các hóa chất bảo vệ này mà hiện nay chúng ta phải dè
chừng khi sử dụng chúng. Xu thế mới của con người hiện nay hướng đến bảo quản
tự nhiên, hạn chế tối đa việc đưa các nguồn độc hại vào cơ thể qua đường ăn uống. Đó
chính là phương pháp tạo độ ẩm cho rau củ quả bằng máy phun sương sử dụng siêu
âm.
Yêu cầu muốn có đa dạng loại rau quả để sử dụng quanh năm mà bản chất rau quả
lại là sản phẩm theo mùa vụ. Nghịch lý đó có thể thực hiện được khơng? Cơng nghệ
bảo quản rau củ quả bằng máy phun sương sử dụng siêu âm có thể giải quyết được vấn
đề nêu trên .
Từ vấn đề nêu trên thì câu hỏi đặt ra là đã có người làm thiết bị để bảo quản rau, củ
quả này chưa?

Nhóm

Page 9


GVHD: LĂNG VĂN THẮNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Từ rất lâu con người đã biết bảo quản rau củ quả sau khi thu hoạch. Rau, quả tươi
sau khi thu hoạch về, chúng được đưa vào phịng mát, thống khí và ln giữ độ ẩm để
hạn chế sự thoát hơi nước. Với phương pháp trên thì thời gian bảo quản phụ thuộc vào
đặc tính sinh học của từng loại rau quả khác nhau. Khoa học kỹ thuật phát triển dẫn
đến công nghệ bảo quản rau, củ, quả ngày càng đa dạng và phong phú, thời gian bảo
quản cũng được tăng lên. Nhiều năm gần đây, các nhà khoa học đã bắt tay nghiên cứu

để tìm ra phương pháp bảo quản rau, củ, quả tươi lâu hơn và để được dài ngày, cũng
như hạn chế việc mất chất dinh dưỡng và hao hụt. Tuy nhiên việc áp dụng các ứng
dụng vào nước ta vẫn chưa phổ biến, và vẫn có nhiều hạn chế. Ví dụ, rau, củ, quả bỏ
vào tủ đông thì giữ được độ tươi nhưng phải rã đông khi sử dụng ( rất bất tiện).
Để giải quyết vấn đề trên, chúng ta nghiên cứu và chế tạo máy tạo độ ẩm cho rau,
củ, quả sử dụng sóng siêu âm với cơng suất lớn sử dụng trong các siêu thị… Hiện nay
có nhiều loại máy tạo độ ẩm nhưng công suất nhỏ không đạt yêu cầu.
1.2 Các phương pháp bảo quản rau, củ quả
1.2.1 Bằng máy ozone
- Muốn biết sử dụng máy ozone như thế nào là hợp lý thì trước tiên ta cùng tìm
hiểu nguyên lý hoạt động của máy và chúng ta sẽ có những cách khai thác sử dụng
hiệu quả nhất đối với máy ozone.
- Nguyên lý hoạt động của máy ozone
- Với nguyên lý hòa trộn bằng máy ozone bơm hút trộn chuyên dụng ORP của
nước khi chưa có rau quả cần không nhỏ hơn + 320 mV, khi có rau quả cần khơng nhỏ
hơn +350mV đến + 400mV. Duy trì tối thiểu trong 7 phút cho mục đích sát khuẩn hay
10-15 phút cho đồng thời vừa sát khuẩn vừa tiêu độc.
- Tuy là ozone nhanh chóng tự phân giải sau một thời gian ngắn (thời gian giảm
một nửa trong mơi trường nước là bể có nắp đậy, có nhiệt độ 18 0C, pH ~7, và khơng
có thành phần hóa học, yếu tố vật lý xúc tác … vào khoảng 40-60 phút , trong mơi
trường khơng khí nhiệt độ 28-300C, độ ẩm 80% áp suất 1 bar …vào khoảng 20-30
phút. Sau khi phân giải gần như không để độc hại thứ cấp gì, nhưng cũng không nên
nhiều ozone quá hoặc ORP cao quá hay thời gian xử lý dài quá sẽ làm giảm màu sắc,
chất lượng (một số Vitamine), mùi vị …của rau quả, nhất là loại rau có tinh dầu như
rau thơm, húng, tía tơ … hay rau có lá mỏng như rau diếp, cải cúc,…
Với nguyên lý hòa trộn bằng Venturi-Injector ORP của nước trong bể khi chưa
cho rau quả vào (nhúng bút đo trực tiếp hoặc lấy ra 1 cốc 200ml để đo) cần khơng nhỏ
Nhóm

Page 10

GVHD: LĂNG VĂN THẮNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
------------------------------------------------------------------------------------------------------------

hơn +350mV . Khi đang có rau quả cầm khơng nhỏ hơn +400mV đến + 450mV. Duy
trì tối thiểu trong 10 phút cho mục đích sát khuẩn hay 15 -20 phút cho đồng thời vừa
sát khuẩn vừa tiêu độc.
- Tùy theo các loại rau xuất xứ và thu hoạch như thế nào thì đơn vị cần theo dõi
đúc rút quy trình thích hợp tương thích với thiết bị xử lý của mình.
Nếu chuyên dịch vụ xử lý rau thì nên trang bị thêm một số dụng cụ đo kiểm và xây
“Hầm nổi” xử lý liên tục trên băng xích hay xe gng, quang treo …di chuyển qua
từng khoang trong “Tunen” chứ không theo từng mẻ trong bể chứa.
- Có thể dùng máy các thiết bị, máy ozone để xử lý một số loại rau quả khơng cho
phép rửa nước, muốn vậy có thể thực hiện xử lý khơ trong tủ kính có các giàn treo, giá
đỡ và cánh đóng kín, Riêng với nho, dâu tay nên trộn ozone nước đậm đặc bằng
Dynamic Injector nối tiếp với Static Magnetic Mixer rồi phun mù trong tủ kín chứa rau
quả cần xử lý. Một số loại rau sau xử lý, có thể dùng máy quay li tâm nhẹ nhàng để
nhanh chóng làm ráo nước. Rau quả sau xử lý nếu không chế biến ngay hay ăn ngay
thì cần bao gói và bảo quản lạnh nhiệt độ thích hợp, nếu để trong siêu thị nên phun bọc
màng Chitosan (Việt nam sản xuất từ vỏ con tôm)
1.2.2 Trong tủ lạnh ( trong công nghiệp thì kho lạnh)
Kho lạnh bảo quản là kho được sử dụng để bảo quản các loại thực phẩm, nông
sản, rau quả, các sản phẩm của cơng nghiệp hố chất, cơng nghiệp thực phẩm, cơng
nghiệp nhẹ vv…Hiện nay kho lạnh được sử dụng trong công nghiệp chế biến thực
phẩm rất rộng rãi và chiếm một tỷ lệ lớn nhất
1.2.3 Bằng dung dịch chiết xuất tự nhiên (Chitosan)
Yêu cầu cơ bản nhất trong bảo quản rau quả là tránh được tổn thất về khối lượng
và giữ được trạng thái tươi cho rau quả, ngoài ra biện pháp bảo quản phải đơn giản và

chi phí đầu tư thấp. Vì thế bảo quản bằng màng bao mang lại nhiều hiệu quả trên.
Chitosan là một polyme động vật được thu từ phế thải của ngành thuỷ sản(vỏ tôm),
mang nhiều đặc tính phù hợp để bảo quản rau quả.

1.2.4 Bằng phương pháp chiếu xạ

Nhóm

Page 11


GVHD: LĂNG VĂN THẮNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Chuyển một phần năng lượng từ dòng electron hoặc tia bức xạ điện từ cho mẫu
thực phẩm được chiếu xạ, nhờ đó sẽ tạo ra một số biến đổi có lợi cho quá trình chế
biến hoặc bảo quản thực phẩm.
Trong số các tia bức xạ điện tử như tia X, tia gamma, tia beta,...chỉ có tia gamma là
được sử dụng ở quy mộ cơng nghiệp cho mục đích chiếu xạ thực phẩm. Người ta sử
dụng tia bức xạ gamma của chất phóng xạ Cobalt 60 hoặc của chất Césium 137 để
chiếu vào thực phẩm nhằm diệt vi trùng (thịt), vi sinh vật, sâu bọ, côn trùng và ký sinh
trùng (lúa mì, bột, đồ gia vị, ngũ cốc, trái cây khô), làm chậm lại sự phát triển, làm
chậm chín cũng như ngăn chặn sự nẩy mầm ở các loại trái cây và củ hành... Phóng xạ
tác động thẳng vào phần DNA tức là phần quyết định tính chất di truyền, làm tế bào
khơng thể phân cắt được. Đôi khi phương pháp chiếu xạ thực phẩm còn được gọi bằng
những tên như khử trùng bằng điện tử electronic pasteurization hoặc cold
pasteurization (phương pháp khử trùng lạnh) vì không sử dụng đến nhiệt để phân biệt
với phương pháp pasteurization
1.2.5 Máy phun hơi nước công nghê siêu âm

Khi phun hơi nước làm cho mơi trường trong phịng của bạn có độ ẩm cao như
mong muốn, những hạt hơi nước li ti kết hợp với những hạt bụi trong phòng quá trình
này diễn ra cho tới khi hạt bụi đủ nặng rơi xuống nền nhà làm cho môi trường sống
trong lành hơn, khơng khí lúc này như sau một trận mưa rào, thật dễ chịu, làm mát và
làm giảm nhiệt độ 5-70C trong phòng. Từ độ ẩm ổn định có thể bảo quản rau củ quả
giúp chúng giữ được độ ẩm mong muốn mà không bị héo úa. Không gian bảo quản
rộng rãi giúp bảo quản số lượng rau quả lớn.
1.3 Lịch sử phát triển của việc bảo quản rau, củ quả
Từ xưa, người ta đã biết cách để bảo quản rau củ quả khỏi bị hư bằng những biện
pháp kỹ thuật truyền thống như:
- Khi thu hoạch rau quả cần thu hái đúng thời vụ, đúng độ chin, tránh thu hoạch
quá non, tránh những ngày mưa, phải loại bỏ những rau quả bị sâu bệnh và dập nát.
- Khi vận chuyển cần tránh vứt ném, phải nhẹ nhàng tránh dập nát để hạn chế xự
xâm nhập của vi sinh vật vào rau quả.

Nhóm

Page 12


GVHD: LĂNG VĂN THẮNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
------------------------------------------------------------------------------------------------------------

- Không nên chất đống rau quả ngồi trời nắng, nóng, rau quả sẽ hô hấp mạnh dẫn
đến hư hỏng.
- Rau quả cần được xếp vào kho mát hoặc kho lạnh. Có thể giữ được vài tháng (đối
với loại quả)
Ngồi ra chúng ta có thể dùng biện pháp sơ chế như sấy khô, muối chua để giữ rau
quả được lâu dưới dạng thành phẩm khác.

Sau khi khoa học công nghệ phát triển thì những cách bảo quản truyền thống trên
dường như không đáp ứng được những nhu cầu ngày càng cao của con người. Vì thế,
người ta đã áp dụng những biện pháp kỹ thuật hiện đại vào việc bảo quản rau, củ, quả.
1.4 Mục tiêu của đồ án
- Mục tiêu của việc bảo quản rau, củ, quả là góp phần nâng cao giá trị thương mại
và giá trị kinh tế cho người sản xuất. Kéo dài tuổi thọ bảo quản, tạo điều kiện cho tiêu
thụ sản phẩm trong nước và phục vụ xuất khẩu rau, củ, quả tươi.
- Góp phần làm cho rau, củ, quả tươi lâu hơn và giữ được vitamin, chất xơ… cần
thiết cho nhu cầu hằng ngày của con người.
1.5 Đóng góp của đê tài
Đề tài nhóm chúng em đang triển khai là :
- Hệ thống bảo quản rau củ quả bằng hơi ẩm để chống lại sự mất nước đó của nơng
sản, chúng ta cần bù vào cho nơng sản lượng nước bị mất đi, đồng thời hạn chế sự mất
hơi nước nhờ vào nhiệt độ trong môi trường bảo quản thích hợp. Từ hệ thống này
chúng ta có thể triển khai các hệ thống lớn hơn với sự kết hợp các yếu tố khác như
kiểm soát nhiệt độ ở mức thích hợp, kiểm sốt từng ngăn riêng biệt với các loại sản
phẩm khác nhau.
- Rau, củ, quả giữ được màu bắt mắt và hạn chế việc mất vitamin, chất xơ…
- Tăng thời gian bảo quản, giúp cho việc tiêu thụ sản phẩm dễ dàng hơn.

CHƯƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA VIỆC BẢO QUẢN RAU CỦ QUẢ
2.1 Các phương án sử dụng để bảo quản rau, củ quả:
Nhóm

Page 13


GVHD: LĂNG VĂN THẮNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Với nội dung được phân tích ở trên cùng với nội dung của đồ án này chúng ta sẽ đi
sâu vào phân tích các biện pháp bảo quản rau, củ quả dùng hơi ẩm hay là dùng sương
(đều là các hạt nước) ?
Đầu tiên chúng ta sẽ tìm hiểu về các thiết bị dùng để tạo hơi và tạo sương.
2.1.1 Máy phun sương dùng áp suất:

Máy gồm:
1 - Máy nén áp lực
2 - Béc phun
3 - Ống dẫn
4 - Lọc nước

►Ưu điểm của hệ thống
* Dễ lắp đặt và giá thành thấp
* Tiêu thụ ít nước – Khoảng 2 lít / h
* Tiêu thụ điện năng ít – Khoảng 50W/h.
* Giảm nhiệt so với nhiệt độ ngoài trời khoảng 10°C
* Sử dụng lâu và tiêu chuẩn an toàn cao.

►Nhược điểm của hệ thống:
Hạt nước cịn tương đối lớn nên sẽ khơng áp dụng được với máy bảo quàn của
chúng ta. Vì hạt sẽ không kịp hịa lẫn vào mơi trường, mà liên kết lại với nhau, đọng
trên thực phẩm.làm cho thực phẩm bị úng nước.
2.1.2 Máy phun sương (hơi) dùng siêu âm:
Máy dùng cơ chế sóng âm vận hành trên cơ sở các chất lỏng khi rung động ở tần số
cao (trên 500 KHz). Ở tình trạng đó, năng lượng truyền qua sự rung động sẽ phá vỡ bề
Nhóm

Page 14


GVHD: LĂNG VĂN THẮNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------mặt chất lỏng thành những phần tử nhỏ li ti có kích thước nhỏ ( 4 µm - 12 µm ). Các

phần tử đó thốt ra ngồi tạo thành màn sương mỏng.
* Máy gồm:
1/ Mạch tạo sóng siêu âm ngõ vào 220-240V-50/60Hz.
2/ Loa áp điện ở tần số 1,7MHz hoặc 2,4MHz. Vật liệu là Pb[Zr, Ti]O3 (hay còn
gọi là PZT) pha tạp Mn. Mảnh gốm áp điện có độ dày 0,87mm. Đúng độ dày này thì
mảnh gốm cộng hưởng tốt nhất nên phun mạnh nhất (Độ dày chính xác cịn phụ thuộc
vào vật liệu chế tạo nên tấm gốm). Khác độ dày thì lệch cộng hưởng -> không phun
được mà mạch công suất sẽ bị nóng.
Thơng số:
Điện áp: 220v-50hz
Cơng suất: 38w
Lượng phun: 380 ml/h

Thơng số:
Điện áp: 220v-50hz
Công suất 100w
Lượng phun: 1000ml/h

Thông số:
Điện áp: 220v-50hz
Công suất 150w
Lượng phun: 1500 ml/h

Nhóm

Page 15


GVHD: LĂNG VĂN THẮNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Thông số:
Điện áp: 220v-50hz
Công suất 250w
Lượng phun: 2500 ml/h

Với lưu lượng 2500ml/h ~2.5 dm³/h thì sau 4h hơi nước sẽ bão hòa 1 m³ (độ ẩm đạt
100%). Do nhiều loại thực phẩm cần nhiều loại độ ẩm khác nhau nên để đáp ứng
nhanh nhất nhóm em chọn loại 10 đầu loa gốm để dùng cho diện tích khoảng 0.5m³.
►Ưu điêm của máy sử dụng siêu âm là: Tạo được hạt nước rất nhỏ nên không
gây đọng nước lên thực phẩm, máy chạy êm, tiết kiệm nước, đảm bảo độ ẩm.
2.2 Cơ sở lý thuyết vê thông số độ ẩm của từng loại rau, củ quả và hệ thống máy
siêu âm.
2.2.1 Thông số độ ẩm cần thiết để bảo quản của một số loại rau, củ quả:
Độ ẩm của khơng khí trong mơi trường bảo quản quyết định tốc độ bay hơi nước
của rau quả. Độ ẩm môi trường càng thấp, cường độ hô hấp và tốc độ bay hơi nước
càng cao dẫn đến khối lượng tự nhiên của rau quả càng giảm, làm rau quả bị héo. Sự
mất nước quá nhiều sẽ gây ra hiện tượng co nguyên sinh chất làm cho hoạt động của tế
bào bị rối loạn.
Chọn độ ẩm tối ưu cho loại rau quả muốn bảo quản để tránh ảnh hưởng xấu đến
chất lượng sản phẩm
Thơng thường, các loại rau có thời gian bảo quản ngắn, độ ẩm khơng khí duy trì ở

90-95%.
Quả có khả năng chống bốc hơi nước tốt hơn và thời gian bảo quản lâu hơn thì cần
giảm độ ẩm (80-90%).
Sau đây là bảng thông số độ ẩm 1 số loại rau củ quả thường gặp:
CÁC LOẠI RAU QUẢ
Hành Tây

75-80 %

Cà Chua

90 %

Khoai Tây
Nhóm

ĐỘ ẨM

85- 90 %
Page 16


GVHD: LĂNG VĂN THẮNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Xúp Lơ

90 %

Đậu Ve
Dưa Chuột

85 %
85- 90 %

Nấm

85- 90 %

Cải Bắp Tím

90- 95 %

Ngơ Râu

85- 90 %

Cà rốt

90- 95 %

Mận Tím

90 %

Mơ

85-90 %

Cam

90 %

Chanh Chín

85- 90 %

Chanh chin tới

85- 90 %

Chanh Tượng

55- 90 %

Táo Tây

90 %

Nho nhiệt Đới

85- 90 %

Dưa Hấu

80- 85 %

Đào

80- 90 %

Vải

80- 85 %

Xoài

80- 85 %

Cam ương

82- 85 %

Cam vàng

85- 90 %

Cam chín vàng da cam

85-90 %

Qt xanh trên ¼ quả

82- 85 %

Qt xanh dưới ¼ quả

85- 90 %

Qt chín vàng

85- 90 %

Bưởi

89-90 %

Chanh xanh

85-95 %

Chanh ương

85- 90 %

Chanh chín vàng

85- 90 %

Trong thời gian bảo quản cần kiểm tra thường xuyên để phát hiện bệnh, đồng thời thay đổi
độ chín để kịp thời thay đổi chế độ bảo quản cho thích hợp
Nhóm

Page 17


GVHD: LĂNG VĂN THẮNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------2.2.2 Thông số và các thành phần cơ bản của máy tạo ẩm:

- Máy siêu âm tạo hơi ẩm:
Thông số:
Điện áp: 220v-50hz
Công suất 250w
Lượng phun: 2500 ml/h
Tạo ra kích thước hạt nước từ 4 µm - 12 µm (có thể coi là hơi nước)
Năng lượng siêu âm: là động năng dao động và thế năng đàn hồi của các phần tử
trong môi trường, được tính theo cơng thức sau:
e = 1/2r.w2.a2 = k .a2.f2
e: năng lượng siêu âm
r: mật độ môi trường;
w=2pf
f: tần số siêu âm;
a: biên độ siêu âm.
Cường độ siêu âm: là năng lượng siêu âm truyền qua một đơn vị diện tích đặt
vng góc với phương truyền sóng:
I =w.v = k .a2.f2.v I: cường độ siêu âm (W/cm2);
v: vận tốc truyền âm.

2.2.3 Chọn và bố trí quạt:

A. Chọn quạt:
* Quạt vuông:
Là loại quạt được sử dụng rất phổ biến. Tiện lợi, dễ sử dụng, nhiều hình dạng và
kích cỡ.
►Ưu điểm:
- Lượng gió mạnh.
- Có nhiều kích cỡ lựa chọn.
- Gọn, nhẹ, đơn giản.

Nhóm

Page 18


GVHD: LĂNG VĂN THẮNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
------------------------------------------------------------------------------------------------------------

- Chi phí thấp.
►Khuyết điểm:
- Khó điều chỉnh lượng gió ra vào.
- Đầu ra có kích thước lớn, bằng với đường kính cánh quạt.
* Quạt lồng sóc:
Tương tự như quạt khò hay sử dụng cho các bếp củi.
►Ưu điểm:
- Đầu ra của quạt nhỏ.
- Có thể điều chỉnh lượng gió ở đầu ra và đầu vào.
►Khút điểm:
- Lượng gió ra khơng mạnh bằng loại quạt vng có cùng cơng suất.
- Khá lớn và nặng.
- Chi phí hơi cao.
- Lựa chọn: Do yêu cầu đồ án là điều khiển độ ẩm mà độ ẩm phụ thuộc vào lượng hơi
sương được đẩy đi nên cần chọn quạt lồng sốc có thể điều chỉnh được lượng gió ở đầu
vào và đầu ra.

B. Cách bố trí quạt
a) Thổi từ trên x́ng:

Nhóm

Page 19


GVHD: LĂNG VĂN THẮNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Khi ta bố trí quạt như trên, gió sẽ thổi từ trên xuống. Khi đến mặt nước thì bị phân
tán ra.
Hơi sương được tạo ra từ bề mặt nước ngay tại vị trí đặt máy tạo hơi bay lên. Khi
đó sẽ bị lực gió phân tán đẩy đi theo ống thoát hơi dẫn ra ngồi.
Ưu điểm của cách bố trí này là lượng hơi sương được tạo ra, ngay lập tức sẽ bị lực
gió phân tán cuốn đi và thốt ra ngồi liền nên hiệu suất hơi thốt ra cao. Lượng hơi
sương ít bị đập vào thành, bị dồn nén và ngưng tụ thành giot nước bám trên bề mặt
thành.
b) Thổi ngang:

Khi ta bố trí quạt như trên, gió sẽ ngang với bề mặt nước. Khi đến thành thì bị phân
tán ra.
Hơi sương được tạo ra từ bề mặt nước ngay tại vị trí đặt máy tạo hơi bay lên. Khi
đó sẽ bị lực gió thổi ngang cuốn đi đập vào thành rồi theo ống thốt hơi dẫn ra ngồi.
Cách bố trí này thì hiệu suất hơi thoát ra cũng đạt nhưng do lượng hơi sương bị đập
vào thành nhiều nên dễ bị dồn nén và ngưng tụ thành giot nước bám trên bề mặt thành.
Đây là nguyên nhân làm giảm hiệu suất.
c) Hút hơi sương ở ớng thoát hơi:
Với cách bố trí này, lượng hơi sương tạo ra sẽ trực tiếp bị hút qua ống thoát hơi,
qua quạt hút và bị đẩy ra ngồi.
Cách này bị một vấn đề rất nghiêm trọng. Chính là lượng hơi sương đi qua quạt hút
sẽ ít nhiều tồn đọng trong quạt. Nước tồn đọng trong quạt sẽ tạo ra tác hại:

- Làm bạc bị cứng do bị ô xi hóa.
- Motor bị chạm điện.
Đây là cách bố trí có hiệu suất khá cao nhưng rất dễ hư hỏng thiết bị, khơng có
kinh tế.
Nhóm

Page 20


GVHD: LĂNG VĂN THẮNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
------------------------------------------------------------------------------------------------------------

d) Bố trí quạt thổi trên ớng dẫn hơi:
Cách bố trí này, hơi sương tạo ra theo ống thoát hơi ra đường ống dẫn. Tại đó bị
quạt thổi đẩy đi ra ngồi.
Nhưng thực tế khi áp dụng phương pháp này, do áp tạo ra của quạt thổi mạnh hơn
nhiều so với áp tạo hơi sương của máy tạo hơi nên lương hơi sương bị cuốn đi rất ít.
Phần lớn bị dồn nén trong khoang chứa và dễ dàng ngưng tụ lại thành giọt nước.
Phương pháp này không đạt hiệu suất mong muốn.
* Lựa chọn:
Như vậy, trong bốn phương pháp đã nêu trên, phương pháp bố trí quạt thổi trên
ống dẫn hơi khơng đạt u cấu về hiệu suất, phương pháp hút hơi sương ở ống thoát
hơi gây hư hại cho thiết bị. Hai phương pháp này loại.
Trong hai phương pháp còn lại, Phương pháp bố trí quạt thổi từ trên xuống đạt hiệu
suất cao hơn, nên lựa chọn cách bố trí này.
2.2.4 Thùng chứa nước:
Thùng chứa phải đảm bảo các yêu cầu:
- Thùng chứa nước phải đảm bảo nước khơng bị rị rỉ ra ngoài trong bất kỳ trường
hợp nào.

- Do phạm vi nằm trong giới hạn đồ án môn học nên yêu cầu vật liệu làm dụng cụ
chứa phải trong suốt để nâng cao khả năng quan sát từ bên ngoài.
- Hình dạng của dụng cụ chứa phải đảm bảo khi lắp quạt thổi từ trên xuống có
hiệu suất thổi hơi nước ra ngoài cao nhất.
- Ở trên nắp của dụng cụ chứa có đặt một số thiết bị tương đối nặng nên kết cấu của
dụng cụ chứa phải đảm bảo chịu được trọng tải từ trên xuống.
A. Vật liệu lựa chọn làm dụng cụ chứa:
Có 3 loại: kính, mica hoặc nhựa trong.
* Kính:
Kính có độ trong suốt cao, nên khả năng quan sát từ bên ngồi rất tốt. Có thể chịu
được trọng tải cao. Nhưng nhược điểm rất dễ nứt bể do va quẹt. Trọng lượng tương
đối nặng gây khó cho việc di chuyển. Chi phí cũng khá cao.
* Mica:

Nhóm

Page 21


GVHD: LĂNG VĂN THẮNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Có độ trong suốt khá tốt,chịu được trọng tải cao, rất dễ cắt, lắp ráp theo ý muốn.
Mica không bị hư hao khi va quẹt, được sử dụng rất rộng rãi, chi phí cao.
* Nhựa dẻo:
Nhựa có trọng lượng nhẹ, khơng bị hư hao khi va quẹt, chịu được trọng tải cao
nhưng thường đã được đúc sẵn thành các dạng thùng chứa nên có hình dạng và kích
thước khơng như mong muốn nên ta phải xem xét yêu cầu mà tìm loại phù hợp.
►Như vậy nhựa dẻo là vật liệu thích hợp nhất đảm bảo được tất cả các yêu cầu của

đồ án này.

B. Hình đạng dụng cụ chứa:
a) Hình hợp chữ nhật:
Dạng hình hộp chữ nhật rất thông dụng trong thực tế làm các dụng cụ chứa. Rất đễ
thi công thực hiện cắt miếng, lắp ráp. Kết cấu này có thể đảm bảo chịu được trọng tải
cao. Khi quạt được lắp ở trên vẫn đảm bảo được hiệu suất thổi hơi nước ra ngồi.
b) Hình chóp cụt ngược:
Do thành của thùng nghiên ra ngồi nên khả năng hơi sương chạm vào thành thùng
ít, sự ngưng tụ thành giọt nước giảm, hiệu suất thoát hơi nước cao.
►Khuyết điểm:
Khả năng chịu tải kém.
c) Hình trụ:
►Ưu điểm:
- Khả năng chịu tải cao.
►Khuyết điểm:
- Không thể làm bằng tay, phải mua, chi phí cao.
- Khó khăn trong vấn đề di chuyển.
Nhóm

Page 22


GVHD: LĂNG VĂN THẮNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-Lựa chọn: Trong ba phương pháp, phương pháp hình hộp chữ nhật là tối ưu nhất.
Có khả năng chịu được tải trọng cao, hiệu suất đạt yêu cầu, dễ thiết kế và thực hiện,
chi phí thấp.

2.3 Kết luận:
Dựa vào những phân tích ở trên ta sẽ chọn biện pháp tối ưu nhất cho phần Thiết Kế
đó là:
a) Máy tạo hơi ẩm dùng cơng nghệ siêu âm
b) Gắn cảm biến độ ẩm để cài đặt thông số cho từng loại rau củ quả.
c) Lựa chọn và bố trí quạt, thùng nước cho phù hợp để có thể can thiệp điều
chỉnh lượng hơi thốt ra

Nhóm

Page 23


GVHD: LĂNG VĂN THẮNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
------------------------------------------------------------------------------------------------------------

CHƯƠNG 3
THIẾT KẾ MÁY TẠO ẨM BẢO QUẢN RAU CỦ QUẢ
Xét tổng thể máy:
Về cơ bản máy gồm: khung máy, thùng nước, khay đựng rau củ quả, ống nối và
bảng điều khiển.
3.1 Khung máy:

Nhóm

Page 24

GVHD: LĂNG VĂN THẮNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
------------------------------------------------------------------------------------------------------------

u cầu:
-

Nhóm

Thép hộp vng 20 x 20 x 1.2
Sơn trắng sau khi hàn khung.
Mặt trước bắt màn hình, đèn báo và bàn phím điều khiển.
Gắn bánh xe để di chuyển dễ dàng.

Page 25