Thiết kế và chế tạo hệ thống tự động chưng cất rượu theo công nghệ dân gian

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

PHẠM THỊ THÙY DƯƠNG

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG CHƯNG CẤT RƯỢU THEO
CÔNG NGHỆ DÂN GIAN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HĨA

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :
PGS.TSKH Trần Hồi Linh

Hà Nội – Năm 2018


LỜI CẢM ƠN
Với lịng kính trọng và biết ơn, đầu tiên Em xin chân thành gửi lời cảm ơn
tới PGS.TSKH. Trần Hồi Linh, thầy đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong
suốt quá trình làm luận văn.
Xin chân thành cảm ơn các quý thầy cô đã giảng dạy em trong suốt quá trình
học cao học vừa qua.
Cảm ơn gia đình, anh em bạn bè, đồng nghiệp đã động viên, hỗ trợ, đóng
góp ý kiến giúp em hồn thành luận văn này.
Dù đã rất cố gắng nhưng với trình độ hiểu biết và thời gian nghiên cứu thực
tế có hạn nên khơng tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được những
lời chỉ dẫn, góp ý của các thầy/cô và bạn đọc để luận văn của em được hoàn
thiện hơn.
Em trân trọng cảm ơn!

-i-


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan bản luận văn tốt nghiệp này là cơng trình của riêng tơi, do
tơi tự thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS. TSKH. Trần Hoài Linh. Kết quả
đạt được là hoàn toàn trung thực.
Để hồn thành luận văn này tơi chỉ sử dụng những tài liệu được ghi trong
danh mục tài liệu tham khảo và không sao chép hay sử dụng bất kỳ tài liệu nào
khác. Nếu phát hiện có sự sao chép tơi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.
Hà Nội, ngày 28 tháng 2 năm 2018
Học viên thực hiện

Phạm Thị Thùy Dương

-ii-


Mục lục
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI ........................................................................................ 1
2. Phương pháp nghiên CỨU .................................................................................... 2
3. ĐỐI TƯỢNG CỦA ĐỀ TÀI ................................................................................. 2
4. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI .................................................................................... 2
5. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI ...................................................................................... 2
Chương 1: KHẢO SÁT MỘT SỐ CÔNG NGHỆ NẤU RƯỢU DÂN GIAN Ở
KHU VỰC TÂY BẮC................................................................................................ 4
1.1. RƯỢU GẠO ...................................................................................................... 4
1.1.1. Chọn gạo để làm rượu ................................................................................. 4

1.1.2. Men rượu..................................................................................................... 5
1.1.3. Nấu chín gạo ............................................................................................... 6
1.1.4. Rắc men ...................................................................................................... 6
1.1.5. Ủ cơm ......................................................................................................... 7
1.1.6. Chưng cất rượu ............................................................................................ 7
1.1.7. Lọc và trữ rượu ............................................................................................ 8
1.2. RƯỢU SAN LÙNG ........................................................................................... 9
1.2.1. Luộc thóc .................................................................................................. 11
1.2.2. Vào men ...................................................................................nh rất dốc do hằng số tích phân
TI lớn, điều này ảnh hưởng đến quá trình chưng cất thực tế là nhiệt độ trong
khoảng này tăng nhanh đột ngột dẫn đến rượu trong nồi có thể bị khê. Trong
khoảng nhiệt độ từ 500C đến 950C đặc tính chia làm nhiều đoạn và khơng tuyến
tính dẫn đến khối hỗn hợp chưng cất trong nồi tăng nhiệt khơng tuyến tính,điều
này cũng ảnh hưởng lớn đến chất lượng rượu chưng cất ra. Từ đây ta thấy, bộ
điều khiển có hằng số tích phân và vi phân lớn trong trường hợp này cũng khơng
có lợi.
Qua khảo sát một số trường hợp khi chọn chu kỳ điều khiển đầu ra lớn lên
thì bộ điều khiển có thể cho tham số điều khiển PID mà trong đó hằng số tích
phân TI và hằng số vi phân TD giảm xuống.

- 75 -


Chương 5: Kết quả thử nghiệm và đánh giá

Từ đây ta thí nghiệm đặt chu kỳ điều khiển đầu ra r=20(s), sau đó bật chế độ
autotuning. Sau khi kết thúc chế độ autotuning thì thu được bộ thơng số PID
trong trường hợp này như bảng 5.7 sau:
Bảng 5.7 : Bảng thông số cài đặt cho bộ điều khiển nhiệt độ ổn định ở 950C và
1000C khi r=20s

Thông số

Ý nghĩa

Giá trị

AL1

Cảnh báo nhiệt độ

1010C

ARU

Chế độ Autotuning

0

SRU

Chế độ Self tuning

0

P

Hệ số khuếch đại

6

I

Hằng số thời gian tích phân

166

D

Hằng số thời gian vi phân

41

AR
r

Giá trị tham khảo

43(%)

Chu kỳ điều khiển đầu ra

20 (s)

Các thông số khác

Mặc định theo nhà sản xuất

Kết quả đặc tính điều khiển nhiệt độ:

Hình 5.5: Đặc tính điều khiển nhiệt độ 2 giai đoạn 950C và 1000C với các thông số

Bảng 5.7

- 76 -


Chương 5: Kết quả thử nghiệm và đánh giá

Nhận thấy đặc tính điều khiển nhiệt độ trong hai giai đoạn: khoảng nhiệt độ
từ nhiệt độ môi trường lên 950C là tuyến tính, ổn định ở 950C và khi được cài
đặt lên 1000C thì đường đặc tính là qn tính bậc 1. Khoảng nhiệt độ từ 950C lên
1000C nhỏ nên đoạn này cũng có thể coi là tuyến tính. Như vậy đường đặc tính
nhiệt độ cho thấy q trình tăng nhiệt đều, thuận lợi cho quá trình chưng cất.
Như vậy với thiết bị gia nhiệt có cơng suất 500W thực hiện cấp nhiệt cho nồi
chưng cất có dung tích 0.5 lit thì bộ tham số PID phù hợp chọn được là: P=6,
TI=166, TD=41.
5.3. HÌNH ẢNH THÍ NGHIỆM

Hình 5.6: Giai đoạn chưng cất đặt 950C

- 77 -


Chương 5: Kết quả thử nghiệm và đánh giá

Hình 5.7: Giai đoạn chưng cất đặt 1000C

Hình 5.8: Nồi chưng cất rượu

- 78 -

Kết luận và hướng phát triển

Kết luận và hướng phát triển
Nội dung trình bày về luận văn “ Thiết kế và chế tạo hệ thống tự động chưng
cất rượu theo cơng nghệ dân gian” đã đạt được kết quả sau:
•

Khảo sát và xây dựng phương án tái tạo khâu ủ và khâu chưng cất là hai
khâu rất quan trọng của hệ thống chưng cất rượu dân gian.

•

Khảo sát được thơng số nhiệt độ thích hợp của khâu ủ và khâu chưng cất.

•

Xây dựng thành cơng được mơ hình ủ và chưng cất rượu, trong đó yếu tố
nhiệt độ được điều khiển và giữ ổn định ở các mức nhiệt độ thích hợp
với u cầu của cơng nghệ dân gian.

•

Kết quả điều khiển trên mơ hình là nhiệt độ ở các khâu ủ và khâu chưng
cất đảm bảo yêu cầu giữ ổn định ở nhiệt độ đặt. Sai lệch tĩnh <1%.

Những vấn đề cịn tồn tại:
•

Tuy có phương án xây dựng tái tạo khâu ủ và khâu chưng cất khả thi

nhưng chưa áp dụng được vào thực tiễn vì lý do khi đưa ra thực tiễn phải
khảo sát khu vực địa hình cụ thể, hoạch tốn vốn đầu tư thiết bị tương
xứng với quy mơ sản xuất từng hộ. Ngồi ra yếu tố quan trọng là khi áp
dụng vào thực tiễn phải tính tốn thêm phương án để khâu chưng cất
đảm bảo là một q trình kín, giữ nhiệt tốt. Điều này đảm bảo quá trình
chưng cất diễn ra liên tục và tăng hiệu quả tiết kiệm năng lượng.

•

Mơ hình khi vận hành vẫn phải áp dụng kinh nghiệm vận hành của người
sản xuất rượu. Ngồi ra để có được hệ thống tái tạo hồn chỉnh hơn thì
mơ hình cần đưa vào thêm điều khiển yếu tố nồng độ rượu một cách tự
động để trong quá trình vận hành giảm sự can thiệp của người sản xuất.

Trải qua 09 tháng nghiên cứu em được củng cố thêm kiến thức lý thuyết về
tự động hóa, tìm hiểu về cơng nghệ chưng cất rượu dân gian, đồng thời tích lũy
thêm về kinh nghiệm thực tế trong q trình làm thí nghiệm. Trong q trình
làm thí nghiệm có những vấn đề phát sinh cho em những định hướng nếu áp
dụng mơ hình ra thực tiễn cần giải quyết triệt để và hoàn thiện hơn để có một hệ
thống hồn chỉnh giúp giảm sức lao động cho người sản xuất, nâng cao được
chất lượng sản phẩm.

- 79 -


Kết luận và hướng phát triển

Tuy nhiên, trong quá trình làm đồ án khơng thể tránh khỏi những thiếu sót,
khuyết điểm. Do thời gian và kinh nghiệm thực tế của bản thân còn hạn chế, kết
quả đạt được chưa thực sự chuẩn với yêu cầu đặt ra.

Sau cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TSKH. Trần Hoài
Linh đã tận tình hướng dẫn em hồn thành đồ án này. Chúc thầy ln dồi dào
sức khỏe, tiếp tục có những thành tự mới trong nghiên cứu khoa học và tiếp tục
thực hiện sứ mệnh cao đẹp của mình là truyền tải kiến thức cho các thế hệ học
sinh mai sau.
Em xin chân thành cảm ơn!

- 80 -


Tài liệu tham khảo
* Nguồn trang mạng tham khảo
[www1] Quy trình nấu rượu gạo, />[www2] Quy trình nấu rượu thóc,
/>[www3] Quy trình nấu rượu ngơ, />[www4] />[www5] Xác định tham số PID tối ưu mô đun,

/>[www6] Các loại cảm biến nhiệt độ thông dụng, />[www7]: />[www8]: />[www9]: />[www10]: />[www11]: />[www12]: />[www13]: />[www14]: />[www15]: />[www16]: />[www17]: />[www18]: />

[www19]: ( />[www20]: />* Nguồn sách tham khảo
[1] Đại học Bách Khoa Hà Nội, Bài giảng lý thuyết điều khiển tự động
[2] Nguyễn Dỗn Phước, Lý thuyết điều khiển tuyến tính, Nhà xuất bản khoa học và
kỹ thuật, 2010.
[3] Nguyễn Doãn Phước, Phan Xuân Minh, Nhận dạng hệ thống điều khiển, Nhà
xuất bản khoa học và kỹ thuật, 2005
[4] Tiểu luận nhóm sinh viên Bách Khoa. Thiết kế bộ điều khiển PID cho lò điện
trở.
[5] Khoa CNTT ĐH SPKT Hưng Yên. Thiết kế hệ thống điều khiển liên tục
[6] Tài liệu hướng dẫn sử dụng bộ điều khiển nhiệt độ CH402FK02-M*AN. CH
series manual.