Công nghệ lên men tỏi đen là quá trình lên men hoàn toàn tự nhiên ở nhiệt độ cao với độ ẩm chính xác mà cuối cùng từ 45 đến 60 ngày, tùy thuộc vào chất lượng Tỏi. Màu sắc của tỏi dần tối lại và thay đổi từ màu trắng sang màu nâu, đến màu sẫm và cuối cùng là màu đen do phản ứng hóa học của đường và các axit amin theo nhiệt độ và độ ẩm hiệu chỉnh.
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Khái quát chung về công nghệ lên men tỏi đen
Công nghệ lên men tỏi đen là quá trình tự nhiên diễn ra trong 45 đến 60 ngày, tùy thuộc vào chất lượng tỏi, với nhiệt độ và độ ẩm chính xác Trong quá trình này, tỏi chuyển màu từ trắng sang nâu, sau đó là màu sẫm và cuối cùng là màu đen do phản ứng hóa học giữa đường và axit amin Hương vị của tỏi cũng thay đổi, trở nên mềm, ngọt ngào và có chút chua giống như trái cây Quá trình lên men hoàn toàn tự nhiên này mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe.
Tổng quan về sản phẩm tủ lên men tỏi đen
Tủ lên men tỏi đen là sản phẩm được phát triển dựa trên sự kết hợp giữa công nghệ tự động hóa và quy trình lên men tỏi đen thực tế, mang lại hiệu quả cao trong việc sản xuất tỏi đen chất lượng.
Sơ đồ tổng quan sản phẩm cho thấy quá trình nhận tín hiệu số từ cảm biến, qua bộ điều khiển để thực hiện thao tác đóng/cắt relay Relay hoạt động như một công tắc kết nối với bộ phận gia nhiệt của tủ, cho phép điều chỉnh nhiệt độ trong tủ theo yêu cầu.
Hình 1 Sơ đồ tổng quan tủ lên men tỏi đen
Nhiệt độ đóng vai trò quan trọng trong quá trình lên men tỏi, và sản phẩm tủ lên men tỏi đen đã bắt đầu đáp ứng được yếu tố này.
MỤC TIÊU, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Mục tiêu
Tủ lên men tỏi đen đã được thiết kế, chế tạo và thử nghiệm thành công, tạo nền tảng cho việc nghiên cứu và phát triển máy sấy gỗ trong tương lai.
- Sản phẩm sẽ là yếu tố thúc đẩy hoạt động nghiên cứu khoa học trong Sinh Viên ngày càng sôi nổi và hiệu quả hơn.
Nội dung nghiên cứu
Một số nội dung cần phải thực hiện để hoàn thành được mục tiêu đã đề ra:
Nghiên cứu và phân tích quy trình phát triển ngành công nghiệp tỏi đen trong và ngoài nước hiện nay là cần thiết để xác định các xu hướng và thách thức Việc tìm hiểu sâu về tình hình thị trường sẽ giúp đưa ra những hướng thiết kế phù hợp, tối ưu hóa quy trình sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm.
- Tính toán thiết kế tổng thể cho tủ lên men tỏi đen:
+ Tính toán, thiết kế các bộ phận điều khiển
+ Tính toán, thiết kế các bộ phận cơ khí và tính thẩm mỹ của tủ
- Tiến hành lắp ráp các bộ phận và thử nghiệm sản phẩm.
Phương pháp nghiên cứu
Đề tài áp dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với phương pháp thực nghiệm khoa học nhằm mục đích thiết kế, thử nghiệm và hoàn thiện sản phẩm.
Phạm vi nghiên cứu
Đề tài chủ yếu tập trung nghiên cứu, thiết kế tủ lên men tỏi và bộ điều khiển điều khiển nhiệt độ của tủ lên men tỏi.
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Tổng quan
Sơ đồ khối tổng quan của hệ thống điều khiển trong tủ Hình 2
Hình 2 Sơ đồ khối tổng quan bộ điều khiển
- Đồng hồ thời gian thực
Bộ phận điều khiển hoạt động bằng cách cung cấp nguồn điện qua bộ lọc nguồn một chiều, tạo ra điện áp thấp cho vi xử lý và các thiết bị INPUT/OUTPUT Vi xử lý tiếp nhận và xử lý các tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ, bàn phím và đồng hồ thời gian thực, sau đó chuyển đổi chúng thành tín hiệu đầu ra cho màn hình LCD và loa báo Dựa trên các tín hiệu này, vi xử lý điều khiển thao tác đóng cắt của relay kết nối với mâm nhiệt.
Thiết kế chi tiết sản phẩm
3.2.1 Thiết kế bộ phận cơ khí
Bộ phận cơ khí đóng vai trò quan trọng trong tủ lên men tỏi đen, ảnh hưởng trực tiếp đến quy trình và chất lượng sản phẩm Thiết kế khung (vỏ) tủ sấy cần đảm bảo tính tiện lợi và an toàn cho người sử dụng, góp phần nâng cao hiệu quả của quá trình lên men.
Nhóm nghiên cứu đã thiết kế chi tiết bộ phận khung (vỏ) tủ sấy trên phần mềm Autodesk Inventor, sau đó sử dụng bản vẽ để gia công và tạo ra sản phẩm thực tế.
Hình 3 Bản vẽ hình chiếu Hình 4 Bản vẽ chi tiết
Khung tủ sấy được chế tạo với bề mặt bên trong bằng tôn mạ kẽm, kết hợp với lớp bông thủy tinh giúp giữ nhiệt và bảo vệ sự ổn định bên trong tủ khỏi các yếu tố bên ngoài Lớp gỗ dày 5mm bên ngoài không chỉ có tác dụng giữ nhiệt mà còn đảm bảo an toàn cho người sử dụng và nâng cao tính thẩm mỹ của sản phẩm.
Bộ phận gia nhiệt của nồi cơm điện được thiết kế dựa trên mâm nhiệt, mang lại khả năng phát nhiệt nhanh chóng và duy trì nhiệt độ ổn định.
Hình 5 Mâm nhiệt c)Thiết kế bộ phận điều tiết nhiệt độ
Bộ phận điều tiết nhiệt độ trong tủ bao gồm khay khuếch tán nhiệt và quạt điều hòa nhiệt Khay khuếch tán nhiệt được làm từ thép mỏng với các lỗ nhỏ, khi kết hợp với quạt điều hòa nhiệt, giúp nhiệt tỏa ra từ mâm nhiệt lưu thông đều khắp không gian trong tủ Điều này đảm bảo quá trình lên men diễn ra ổn định.
Hình 6 Quạt điều hòa nhiệt Hình 7 Khay khuếch tán nhiệt b) Thiết kế hệ thống chiếu sáng
Hệ thống chiếu sáng bên trong tủ giúp người dùng dễ dàng quan sát và kiểm tra quá trình lên men tỏi ngay cả trong điều kiện tối hoặc thiếu sáng Đèn LED được lắp đặt trên nắp cửa tủ và được điều khiển thông qua công tắc hành trình ở mép tủ, đảm bảo sự tiện lợi và hiệu quả trong quá trình sử dụng.
Hình 8 Đèn led chiếu sáng Hình 9 Công tắc hành trình
3.2.2 Thiết kế bộ phận điều khiển a) Thiết kế phần mềm điều khiển
* Ý tưởng: Trong thực tế, để tăng hoặc giảm nhiệt độ có rất nhiều cách khác nhau.
Việc điều khiển nhiệt độ trong điều kiện không thuận lợi hoặc tự động mà không cần can thiệp của con người gặp nhiều hạn chế Do đó, sử dụng vi xử lý với chương trình được nạp sẵn để điều khiển nhiệt độ qua thiết bị đóng/cắt relay là một phương pháp tối ưu và hiện đại.
Xây dựng thuật toán điều khiển nhiệt độ
Các giai đoạn lên men của tỏi theo tiêu chuẩn:
+ Giai đoạn 1: cài đặt nhiệt độ 55 độ C, độ ẩm 70%, trong thời gian 10h
+ Giai đoạn 2: cài đặt nhiệt độ 70 độ C, độ ẩm 85%, trong thời gian 30h
+ Giai đoạn 3: cài đặt nhiệt độ 80 độ C, độ ẩm 95%, trong thời gian 200h
Sau khi trải qua các giai đoạn chế biến, tỏi đã chuyển sang màu đen và có thể sử dụng ngay Tuy nhiên, để đạt được chất lượng tốt nhất, cần kết hợp với thời gian sấy khô thích hợp.
Dựa trên các giai đoạn lên men của tỏi tươi theo tiêu chuẩn, nhóm nghiên cứu đã phát triển một lưu đồ thuật toán điều khiển nhiệt độ cho bộ điều khiển tủ (Hình 10)
Hình 10 Sơ đồ thuật toán điều khiển tổng quát
Giải thích sơ đồ thuật toán:
Khi khởi động hệ thống, người dùng có thể chọn số lượng chu trình, thời gian và nhiệt độ mong muốn Sau khi cài đặt xong, hệ thống sẽ đo nhiệt độ thực tế bên trong tủ bằng cảm biến DS18b20 và so sánh với nhiệt độ đã cài đặt Có hai trường hợp sẽ xảy ra.
+ Nếu nhiệt độ thực tế nhỏ hơn nhiệt độ mong muốn: relay sẽ đóng, mạch điện nối với mâm nhiệt kín, quá trình gia nhiệt bắt đầu.
Khi nhiệt độ thực tế vượt quá nhiệt độ mong muốn và đạt ngưỡng ổn định, relay sẽ tắt và hệ thống sẽ chuyển sang giai đoạn đếm thời gian Trong giai đoạn này, hệ thống tiến hành so sánh thời gian từ khi tủ bắt đầu gia nhiệt với thời gian mong muốn ban đầu, dẫn đến hai trường hợp khác nhau.
Nếu thời gian thực tế thấp hơn thời gian mong muốn, hệ thống sẽ tự động quay lại quá trình đo nhiệt độ và tính toán thời gian cho đến khi đạt được giá trị ổn định và mong muốn.
+ Nếu thời gian thực tế lớn hơn thời gian mong muốn: relay sẽ ngắt, hệ thống chuyển sang chu trình tiếp theo.
Quá trình sản xuất tỏi đen bao gồm ba giai đoạn, mỗi giai đoạn tương ứng với mức nhiệt độ, thời gian và chu trình cụ thể Sau khi hoàn thành ba chu trình này, sản phẩm cuối cùng là tỏi đen sẽ được tạo ra.
* Lập trình cho Vi điều khiển
Dựa vào thuật toán đã xây dựng, nhóm nghiên cứu đã sử dụng phần mềm
CodevisionAVR để viết chương trình cho Vi điều khiển trong khối điều khiển của tủ.
Mã code của chương trình:
Project : Mo hinh tu len men toi den
AVR Core Clock frequency: 16.000000 MHz
// - KHAI BAO BIEN CO DINH -
In the provided code snippet, several unsigned char variables are declared for time management, including hours, minutes, seconds, and date components Additionally, variables for temperature readings and scheduling are defined, alongside a pointer for the temperature array The main function serves as the entry point for the program, facilitating the execution of the defined operations The code also includes a buffer for displaying information on an LCD screen, ensuring efficient data handling.
Đoạn mã trên thực hiện các bước khởi tạo cho hệ thống cảm biến nhiệt độ Đầu tiên, hàm i2c_init() được gọi để khởi động giao thức I2C Tiếp theo, rtc_init(0,1,0) khởi tạo đồng hồ thời gian thực, và w1_init() khởi động giao thức 1-wire Màn hình LCD 16 ký tự được khởi tạo bằng hàm lcd_init(16) Cảm biến nhiệt độ DS18B20 được khởi tạo với độ phân giải 11 bit thông qua ds18b20_init(T,0,0,DS18B20_11BIT_RES) Cuối cùng, các biến nhiệt độ nhiet_1, nhiet_2, và nhiet_3P được gán giá trị mặc định ban đầu, trong đó chu_trinh được khởi tạo với giá trị 1.
// - HAM SO LUONG CHU TRINH - while (SEL==1)
