Buồng vi khí hậu là một buồng có thể tích hữu hạn được thiết kế có thể điều chỉnh nhiệt độ trong dải từ 2 độ C đến 100 độ C; độ ẩm từ 5% đến 100% phục vụ cho công việc nghiên cứu sinh trưởng, lên men, bảo quản giống, .. Do có tính năng ổn nhiệt, ổn ẩm trong một phạm vi khá rộng, thiết bị ổn nhiệt - ổn ẩm này được xem là đối tượng thích hợp cho quá trình nghiên cứu truyền nhiệt - truyền chất trong lĩnh vực Nhiệt - Lạnh, xác định các điều kiện sống, tồn tại hay sinh trưởng phù hợp của nhiều loài vi sinh vật - vi rút, phục vụ nghiên cứu trong ngành y dược - y tế, công nghệ sinh học, công nghệ thực phẩm, duy trì bảo quản các nguồn gen, ...

Đặc tính kỹ thuật của hệ thống cấp nhiệt, làm lạnh khử ẩm

Đây là một hệ thống đa tính năng tích hợp nhiều công đoạn trái chiều: cấp nhiệt – làm lạnh, làm lạnh – khử ẩm; cấp nhiệt – khử ẩm.

Tổ hợp máy lạnh được chế tạo nguyên cụm, công suất làm lạnh là 36.000 BTU/h. Nhiệt độ bay hơi ở dàn lạnh là 5⁰C. Dàn lạnh có khả năng tách ẩm là 4,2 kg/h. Hệ thống làm lạnh được điều khiển ON/OFF theo nhiệt độ yêu cầu.

Bộ tăng ẩm có khả năng tạo ẩm tối đa là 5 kg/h. Bộ tăng ẩm được điều khiển PID theo tín hiệu độ ẩm yêu cầu.

Bộ gia nhiệt có công suất cấp nhiệt là 3x2=6kW. Bộ gia nhiệt được điều khiển ON/OFF theo tín hiệu nhiệt độ yêu cầu.

Công suất điện tiêu thụ của hệ thống ở chế độ hoạt động cao nhất 12 kW, nguồn điện 380V, 50Hz.

Hình 1: Mô hình thiết kế buồng vi khí hậu 

Nguyên lý hoạt động của thiết bị

Các thiết bị chính của hệ thống bao gồm: không gian bảo quản lạnh (cold preserval space), quạt (fan), dàn lạnh (cooling coil), bộ tạo ẩm (humidifier), bộ gia nhiệt (reheater). Không khí sau khi lấy đi nhiệt và hơi ẩm từ sản phẩm trong buồng bảo quản lạnh được quạt hút về và thổi qua dàn lạnh. Khi đi qua dàn lạnh, không khí được làm lạnh xuống nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ đọng sương và một phần hơi ẩm được ngưng tụ xuống sau đó được thu hồi thông qua 1 máng nước ngưng. Không khí sau đó được đi qua bộ tạo ẩm. Bộ tạo ẩm bao gồm 1 thanh điện trở nhúng gập trong nước sẽ tạo ra hơi nước cung cấp cho không khí. Nếu như không khí có nhiệt độ quá thấp, nó sẽ được cấp nhiệt khi đi qua bộ gia nhiệt không khí. Tùy theo chế độ hoạt động, có thể chỉ một số trong các thiết bị trên hoạt động hoặc không có thiết bị nào hoạt động (ngoại trừ quạt luôn hoạt động).

Hình 2: Buồng vi khí hậu sản xuất tại xưởng

Những đặc tính cơ bản của thiết bị

- Khả năng chất tải của không gian bảo quản, kích thước thiết bị: DxRxC = 2040x1640x2390 mm.

- Số xúc xích trên 1 hàng: 15.

- Số xúc xích trên 1 cột: 15.

- Tổng xúc xích trong buồng: 2x15x15 = 450 cái.

- Khối lượng chứa được = 450x0.5 = 225 kg.

- Không gian bảo quản được chế tạo bằng thép không gỉ SU304 tấm dày 1,8 mm. Các giá treo, móc treo đều được chế tạo bằng Inox 304, đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm.

 Hệ thống khung đỡ và bao che

Hệ thống khung đỡ và kết cấu bao che được chế tạo bằng thép CT3 và tôn mạ kẽm hoặc inox. Toàn bộ hệ thống được sơn tĩnh điện đảm bảo khả năng hoạt động lâu dài trong môi trường có độ ẩm cao.

 Hệ thống điều khiển

Hệ thống điều khiển nhiệt độ, độ ẩm đa năng được sử dụng trong thiết bị. Hệ thống cho phép đo, hiển thị nhiệt độ và độ ẩm của không khí trong không gian bảo quản. Chế độ điều khiển nhiệt độ là chế độ điều khiển ON/OFF, chế độ điều khiển độ ẩm là PID.

Một ưu điểm nổi bật của hệ thống điều khiển này là: người dùng có thể can thiệp trực tiếp vào phần mềm để thay đổi thuật toán điều khiển khi nhu cầu sử dụng thay đổi.

Hình 3: Màn hình các thông số của buồng vi khí hậu tại một chế độ

 Sản phẩm này là kết quả nghiên cứu của Công ty Đức Minh phối hợp với các cán bộ đang công tác tại Viện KH&CN Nhiệt - Lạnh của Trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Sản phẩm đã được ứng dụng để nghiên cứu quá trình lên men, bảo quản xúc xích và đưa vào hoạt động từ tháng 7 năm 2012.

Do chủ động trong quá trình thiết kế, chế tạo, lắp đặt và lập trình phần mềm điều khiển hệ thống linh hoạt, chúng tôi hy vọng rằng sản phẩm này sẽ tạo ra một hướng ứng dụng vào nhiều lĩnh vực, giá thành hợp lý, công nghệ hoàn toàn chủ động trong nước.