(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế, chế tạo, thực nghiệm mô hình sấy bơm nhiệt để sấy lá dấp cá

(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế, chế tạo, thực nghiệm mô hình sấy bơm nhiệt để sấy lá dấp cá(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế, chế tạo, thực nghiệm mô hình sấy bơm nhiệt để sấy lá dấp cá(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế, chế tạo, thực nghiệm mô hình sấy bơm nhiệt để sấy lá dấp cá(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế, chế tạo, thực nghiệm mô hình sấy bơm nhiệt để sấy lá dấp cá(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế, chế tạo, thực nghiệm mô hình sấy bơm nhiệt để sấy lá dấp cá(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế, chế tạo, thực nghiệm mô hình sấy bơm nhiệt để sấy lá dấp cá(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế, chế tạo, thực nghiệm mô hình sấy bơm nhiệt để sấy lá dấp cá(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế, chế tạo, thực nghiệm mô hình sấy bơm nhiệt để sấy lá dấp cá(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế, chế tạo, thực nghiệm mô hình sấy bơm nhiệt để sấy lá dấp cá(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế, chế tạo, thực nghiệm mô hình sấy bơm nhiệt để sấy lá dấp cá(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế, chế tạo, thực nghiệm mô hình sấy bơm nhiệt để sấy lá dấp cá(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế, chế tạo, thực nghiệm mô hình sấy bơm nhiệt để sấy lá dấp cá(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế, chế tạo, thực nghiệm mô hình sấy bơm nhiệt để sấy lá dấp cá(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế, chế tạo, thực nghiệm mô hình sấy bơm nhiệt để sấy lá dấp cá(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế, chế tạo, thực nghiệm mô hình sấy bơm nhiệt để sấy lá dấp cá(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế, chế tạo, thực nghiệm mô hình sấy bơm nhiệt để sấy lá dấp cá(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế, chế tạo, thực nghiệm mô hình sấy bơm nhiệt để sấy lá dấp cá(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế, chế tạo, thực nghiệm mô hình sấy bơm nhiệt để sấy lá dấp cá(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế, chế tạo, thực nghiệm mô hình sấy bơm nhiệt để sấy lá dấp cá

TỔNG QUAN

Tính cấp thiết của đề tài

Theo báo cáo năm 2018, sản lượng cây hoa màu của Việt Nam đạt hơn 144,6 nghìn tấn, trong đó rau đạt trên 67,8 nghìn tấn Ngoài việc tiêu thụ dưới dạng thực phẩm tươi sống, rau củ quả còn được sử dụng phổ biến dưới dạng thực phẩm chế biến như sấy khô, sấy dẻo và gia vị Rau sấy khô là gia vị quen thuộc trong các món ăn chế biến sẵn như phở, miến, bún, cháo và mì ăn liền tại Việt Nam, góp phần nâng cao hương vị và tiện lợi cho người tiêu dùng.

Cây dấp cá là loại rau dược liệu có sản lượng trồng đáng kể tại các vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long, Nam Trung Bộ và Tây Nam Bộ Đặc điểm nổi bật của cây gồm lá màu xanh lục, hình tim, đầu lá hơi nhọn, mọc so le và khi vò ra có mùi tanh đặc trưng của cá; thân cây màu tím đỏ Lá dấp cá chứa các hợp chất quan trọng như flavonoid, protid, glucid, cellulose, vitamin C và tinh dầu, mang lại giá trị dinh dưỡng cao Cây dấp cá rất phổ biến trên thị trường, được dùng để ăn tươi như rau hoặc chế biến thành dạng sấy khô, bột để sử dụng tiện lợi.

Hiện nay, có một số sản phẩm chế biến từ cây dấp cá như đã có mặt trên thị trường Việt Nam nhƣ:

- Là thành phần của trà túi lọc dấp cá, khổ qua

- Các viên uống thực thực phẩm chức năng tăng cường sức đề kháng

Các máy sấy cây thảo dược như dấp cá hiện nay chủ yếu sử dụng công nghệ sấy bằng không khí nóng đối lưu cưỡng bức, giúp giảm thiểu chi phí năng lượng Tuy nhiên, quá trình này thường gây tổn thất lớn về thành phần dinh dưỡng của sản phẩm sau khi sấy, làm giảm chất lượng và giá trị sử dụng của dược liệu Do đó, việc nâng cao công nghệ sấy để bảo toàn tối đa hàm lượng dưỡng chất luôn là mục tiêu quan trọng của ngành chế biến thảo dược.

Nghiên cứu đã thực nghiệm các chế độ sấy dấp cá khác nhau trên hệ thống máy sấy bơm nhiệt nhằm xác định chế độ sấy phù hợp, giúp nâng cao chất lượng sản phẩm so với dấp cá sấy trên thị trường Mục tiêu của nghiên cứu là đạt hàm lượng flavonoid ≥ 4,65% (w/w) để phát huy tác dụng dược lý và đáp ứng yêu cầu vệ sinh an toàn thực phẩm theoThông tư 05/2012/TT-BYT Đồng thời, nghiên cứu cũng xem xét tối ưu chi phí điện năng và giá thành sản phẩm sấy, tạo điều kiện cho việc phát triển ứng dụng thực tế trong sản xuất thực phẩm chức năng, trà túi lọc, thuốc trị bệnh.

Dựa trên các lý do đề cập, tác giả đã chọn thực hiện đề tài "Nghiên cứu thiết kế, chế tạo và thử nghiệm mô hình sấy bơm nhiệt nhằm phục vụ quá trình sấy cây dấp cá." Mục tiêu của nghiên cứu là phát triển công nghệ sấy tiên tiến, nâng cao hiệu suất và giảm tiêu thụ năng lượng trong quá trình sấy cây dấp cá Đề tài hướng đến việc tạo ra mô hình sấy bơm nhiệt phù hợp, mang lại hiệu quả cao và tiết kiệm chi phí cho các ứng dụng thực tế Việc nghiên cứu này góp phần mở rộng kiến thức khoa học về công nghệ sấy sinh nhiệt, đồng thời đáp ứng nhu cầu thực tiễn của ngành nông nghiệp và chế biến thực phẩm.

Tổng quan cây dấp cá

Cây dấp cá còn có tên là cây diếp cá, giấp cá, ngƣ tinh thảo Tên khoa học là

Dấp cá là loại cây thân thảo cao từ 20 đến 40 cm, có lá màu xanh hoặc tím đỏ hình trái tim, đầu lá nhọn và mọc so le, khi vò ra có mùi tanh đặc trưng như cá Thân cây đứng, có rễ phụ mọc ở các đốt và có lông hoặc ít lông, rễ mọc sâu vào đất để hấp thụ dưỡng chất Cụm hoa của dấp cá hình bông, được bao bọc bởi 4 lá bắc màu trắng, chứa nhiều hoa nhỏ màu vàng nhạt Quả của cây là quả nang có hình trái xoan, nhẵn, thời gian hoa nở từ tháng 5 đến tháng 8 còn quả chín từ tháng 7 đến tháng 10.

Bảng 1.1 Thành phần hóa học cấy dấp cá [3,4]

Các thành phần khác (Nước, protid, glucid, lipid, Sắt, Magnesi, Mangan, Arsen )

- Các flavonoid: quercitrin (quercetin 3-rhamnosid), isoquercitrin (quercetin 3-glucosid)

Tinh dầu là thành phần quan trọng tạo nên mùi đặc trưng cho dược liệu, trong đó chủ yếu gồm methylnonylceton, laurylaldehyd, caprylaldehyd và decanonyl acetaldehyd Trong đó, decanonyl acetaldehyd là thành phần chính nhưng khá dễ phân huỷ và không bền khi chưa qua bảo quản đúng cách.

- Ngoài ra trong dấp cá còn có nhiều chất khác: N-(4-hydroxystyryl)-benzamid, aristolactam, các alcaloid nhân pyridin 1, 3, 5 – tridecanonylbenzen

Dấp cá chủ yếu phân bố tại các nước Châu Á, từ Ấn Độ qua Trung Quốc, Nhật Bản, Thái Lan đến các nước Đông Dương Tại Việt Nam, dấp cá mọc hoang ở những khu vực ẩm ướt và thường được trồng như một loại rau ăn hàng ngày Thu hái cành lá dấp cá diễn ra quanh năm và thường được sử dụng tươi hoặc phơi, sấy khô để bảo quản lâu dài Hiện nay, miền Nam Việt Nam là khu vực trồng dấp cá nhiều nhất, đặc biệt tập trung tại các tỉnh Tiền Giang và Vĩnh Long, góp phần đáp ứng nhu cầu tiêu thụ trong nước và mở rộng thị trường.

1.2.5 Tính vị và tác dụng

Dấp cá có vị chua, cay, mùi tanh, tính mát, không độc, mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe như thanh nhiệt, giải độc, giảm sưng tấy và sát khuẩn Được nghiên cứu từ lâu, dấp cá đã chứng minh có tác dụng hỗ trợ giải độc, tiêu thũng và tăng cường sức đề kháng cho cơ thể.

- Dấp cá có tác dụng lợi tiểu, thanh nhiệt, giải độc, tiêu thũng, sát trùng

Dấp cá được sử dụng để điều trị nhiều bệnh như trĩ, mụn nhọt, sởi ở trẻ em, viêm phổi hoặc phổi có mủ, đau mắt đỏ, đau mắt do trực khuẩn mủ xanh, viêm ruột, bí tiểu tiện và kinh nguyệt không đều Ngoài ra, dấp cá còn có tác dụng giảm sốt rét, trị giật ở trẻ em và đau răng, trở thành bài thuốc dân gian hiệu quả trong việc chăm sóc sức khỏe.

Các nghiên cứu trong nước liên quan

Phan Văn Cư đã tiến hành chiết xuất tinh dầu bằng phương pháp vi sóng và phân lập Flavonoid trong dịch chiết cây diếp cá

Hoàng Văn Tuấn cùng các cộng sự đã thực hiện nghiên cứu tách chiết và xác định các hoạt tính sinh học của dịch chiết flavonoid từ cây dấp cá Nghiên cứu này giúp làm rõ tiềm năng ứng dụng của flavonoid trong y học và dược phẩm Kết quả cho thấy các hoạt tính sinh học của dịch chiết flavonoid từ dấp cá có khả năng chống oxy hóa, kháng viêm và các tác dụng có lợi khác Phương pháp chiết xuất tiên tiến đã giúp xác định thành phần hoạt tính chính trong dịch chiết, mở ra hướng nghiên cứu mới cho các sản phẩm từ cây dấp cá Những phát hiện này góp phần nâng cao giá trị khoa học và thực tiễn của cây dấp cá trong lĩnh vực dược liệu tự nhiên.

Nguyễn Hay, Lê Anh Đức, Lê Quang Giảng Sách chuyên khảo “Công nghệ và thiết bị sấy một số loại nông sản”:

Kết quả khảo nghiệm sấy A-ti-sô bằng lò đốt than đá cho thấy, trong khoảng nhiệt độ từ 45°C đến 55°C, nhiệt độ 45°C cho hàm lượng Cynarin cao nhất Đây là mức nhiệt tối ưu để giữ lại tối đa chất chống oxy hóa trong quá trình sấy Các nghiên cứu đã xác định rằng nhiệt độ 45°C là điều kiện lý tưởng giúp đảm bảo chất lượng và hiệu quả của sản phẩm sau sấy.

Các nghiên cứu thực nghiệm sấy chùm ngây đã chỉ ra rằng, ở nhiệt độ từ 45°C đến 80°C, với tốc độ thông gió (TNS) 0,5 m/s và 1,3 m/s, hàm lượng vitamin C trong lá chùm ngây sấy cao nhất đạt 350,8 mg/kg khi sấy ở 45°C bằng máy sấy bơm nhiệt, giảm đáng kể so với các điều kiện khác.

Huy và cộng sự đã nghiên cứu chế tạo và thử nghiệm hệ thống sấy ớt bằng bơm nhiệt kết hợp năng lượng mặt trời Hệ thống sấy hoạt động ở nhiệt độ 55°C với vận tốc tác nhân sấy 2 m/s nhằm đảm bảo giữ nguyên protein và các vi chất có trong sản phẩm, tránh tình trạng biến tính Nghiên cứu này cung cấp giải pháp sấy ớt hiệu quả, tiết kiệm năng lượng và bảo vệ chất lượng sản phẩm.

Phương và cộng sự đã nghiên cứu, thiết kế và chế tạo hệ thống sấy lạnh sản phẩm cà rốt với năng suất nhỏ 10 kg/mẻ, nhằm tối ưu hóa quá trình sấy Hệ thống hoạt động ở điều kiện lý tưởng, duy trì nhiệt độ 35,79°C và tốc độ tác nhân sấy là 1,46 m/s, giúp đảm bảo chất lượng và hiệu quả sấy cà rốt.

Các nghiên cứu ngoài nước lên quan

Yan Lu và cộng sự đã nghiên cứu hoạt chất trong cây dấp cá có khả năng hạ sốt và giải độc hiệu quả, đồng thời được sử dụng trong điều trị hội chứng hô hấp cấp tính nghiêm trọng (SARS), cho thấy tiềm năng của cây dấp cá trong y học cổ truyền và hiện đại.

Mohammad Ahamedul Kabir và cộng sự đã nghiên cứu hoạt chất trong cây dấp cá với tác dụng phòng chống bệnh viêm nha chu ở người Bệnh viêm nha chu là một dạng nhiễm trùng truyền nhiễm ảnh hưởng đến biểu mô nướu răng (HGECs) Nghiên cứu này cho thấy các hợp chất tự nhiên trong cây dấp cá có tiềm năng hỗ trợ trong việc phòng ngừa và điều trị bệnh lý nha khoa này.

W Trirattannapikul và cộng sự [23] nghiên cứu kết hợp vi sóng vào máy sấy bơm nhiệt và máy sấy không khí nóng để rau má Các thực nghiệm đƣợc tiến hành ở các giá trị

Nghiên cứu cho thấy nhiệt độ sấy bằng máy sấy bơm nhiệt tại các mức 40°C, 50°C và 60°C ảnh hưởng đến hàm lượng phenolics trong sản phẩm Kết quả cho thấy ở nhiệt độ 40°C với vận tốc tác nhân sấy 0,5 m/s, hàm lượng phenolics cao nhất đạt 3,1 mg/g, cho thấy điều kiện này tối ưu để giữ giữ được hợp chất phenolics trong sản phẩm sấy.

Nghiên cứu của Monica Premi và cộng sự (2010) đã phân tích tác động của nhiệt độ sấy và vận tốc tác nhân sấy (TNS) đến quá trình sấy lá chùm ngây Các mức nhiệt độ được khảo sát bao gồm 50, 60, 70 và 80 độ C để xác định ảnh hưởng của từng điều kiện đến chất lượng sản phẩm Kết quả cho thấy nhiệt độ sấy và TNS đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa quá trình sấy, giúp duy trì dưỡng chất và nâng cao năng suất Việc điều chỉnh các yếu tố này phù hợp sẽ giảm thiểu thời gian sấy và tiết kiệm năng lượng, đồng thời đảm bảo chất lượng lá chùm ngây sau sấy.

Tại nhiệt độ 70°C và vận tốc TNS 1,3 m/s, kết quả sấy đạt hiệu quả năng lượng cao nhất, trong khi độ ẩm cuối quá trình sấy là 3% Các mức vận tốc TNS 0,5 m/s và 1,3 m/s đều ảnh hưởng đến quá trình sấy, nhưng vận tốc 1,3 m/s cho kết quả tối ưu về mặt năng lượng Nhiệt độ 0°C cùng hai mức vận tốc TNS này đã được đánh giá và nhận định chung là mang lại hiệu quả tốt nhất trong quá trình sấy sản phẩm.

M Shafiur Rahman và cộng sự (1997) đã xác định đường giảm ẩm và tốc độ TNS đối với sấy lớp mỏng đậu Hà Lan Quá trình thí nghiệm với thông số nhiệt độ 25 đến 65

Tổng kết các nghiên cứu

Dựa trên tổng hợp và phân tích dữ liệu từ các nghiên cứu liên quan, chúng tôi nhận thấy nhiệt độ sấy tối ưu cho các vật liệu dạng thảo dược, cây thân cỏ và lá nhỏ nằm trong khoảng từ 35°C đến 55°C Việc chọn mức nhiệt phù hợp giúp bảo quản chất lượng nguyên liệu, giảm thiểu tổn thất do quá trình sấy Nhiệt độ này đảm bảo giữ nguyên đặc tính dược lý của các loại thảo dược, đồng thời tối ưu hóa hiệu quả sấy khô và tiết kiệm năng lượng.

0C, bước nhảy nhiệt độ là 5 0 C Vận tốc TNS chọn từ 0,5 m/s – 2 m/s

Nhiệt độ sấy và vận tốc TNS ảnh hưởng đáng kể đến hàm lượng các dược chất như flavonoid trong VLS Không nên sấy ở nhiệt độ quá cao để tránh gây phân hủy các dược chất quý Ngược lại, sấy ở nhiệt độ và vận tốc TNS quá thấp kéo dài thời gian sấy, làm tăng quá trình oxy hóa các dược chất do tiếp xúc lâu với môi trường Việc điều chỉnh nhiệt độ và vận tốc TNS phù hợp giúp tối ưu hóa hàm lượng dược chất và giảm tiêu thụ điện năng, nhân công, từ đó giảm giá thành sản phẩm và nâng cao khả năng ứng dụng trong sản xuất.

Việc sấy ở vận tốc TNS quá cao giúp giảm thời gian sấy đáng kể, tuy nhiên, lá dấp cá sau khi sấy thường gặp phải hiện tượng biến dạng nhiều, co rúm và văng lộn xộn trong quá trình sấy Điều này xảy ra bởi vì khi đạt độ ẩm yêu cầu, lá dấp cá rất nhẹ, dễ bị ảnh hưởng bởi tốc độ sấy cao Do đó, cần điều chỉnh vận tốc phù hợp để đảm bảo chất lượng sản phẩm mà vẫn tối ưu thời gian sấy.

Độ ẩm của sản phẩm sấy đóng vai trò quan trọng trong quá trình bảo quản và chế biến Nếu độ ẩm còn cao, VLS dễ bị mốc trong quá trình lưu trữ, còn nếu quá thấp thì chi phí điện năng tăng cao và VLS trở nên giòn Hiện nay, nhiều nghiên cứu đã tiến hành thí nghiệm sấy thảo dược dạng lá như chùm ngây, dấp cá để đạt độ ẩm cuối từ W ≤ 6% hoặc W ≤ 5%, phù hợp với mục đích sử dụng Ở mức độ ẩm này, VLS có thể bảo quản lâu hơn, dễ dàng xay nhuyễn thành bột hoặc dùng để làm thành phần trà túi lọc, nâng cao chất lượng và hiệu quả sử dụng sản phẩm.

Các sản phẩm thảo dược dạng viên nén và viên con nhộng, như viên thuốc và thực phẩm chức năng, đang được bán phổ biến trên thị trường hiện nay Các sản phẩm bột khổ qua và bột dấp cá đã được cấp phép lưu hành, thường có mức độ ẩm khoảng 5% Trong nghiên cứu này, lá dấp cá được sấy đến mức độ ẩm 6%, nhằm đảm bảo chất lượng và khả năng bảo quản tốt hơn.

Cây (lá) dấp cá nên được sấy bằng máy sấy bơm nhiệt đối lưu TNS để đạt hiệu quả tối ưu Phương pháp này giúp duy trì nhiệt độ TNS thấp, giảm thời gian sấy và hạn chế chi phí điện năng so với các công nghệ sấy khác như sấy lạnh chân không hay sấy thăng hoa Đồng thời, phân áp suất hơi nước trong TNS rất thấp, góp phần nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm sấy khô.

Các chế phẩm có chứa dấp cá trên thị trường

HELAF (viên nang mềm) của Công ty cổ phần Dược Hậu Giang là sản phẩm hỗ trợ điều trị các vấn đề về tiêu hóa như trĩ, táo bón và kiết lỵ Sản phẩm được chiết xuất từ cao khô dấp cá và cao khô rau má, giúp tăng cường sức đề kháng và cải thiện chức năng tiêu hóa hiệu quả Với thành phần tự nhiên and an toàn, HELAF là giải pháp tin cậy cho sức khỏe tiêu hóa của bạn.

- CENDITAN (viên nang mềm), sản phẩm của Công ty cổ phần dƣợc phẩm 3/2 Thành phần gồm cao dấp cá, bột rau má Tác dụng trị trĩ, táo bón

RUTON là sản phẩm trà túi lọc do Công ty cổ phần Dược phẩm OPC sản xuất, chứa thành phần tự nhiên gồm rau dấp cá và nụ hòe Công dụng nổi bật của RUTON là thanh nhiệt, giải độc cơ thể và có tác dụng lợi tiểu hiệu quả, phù hợp để hỗ trợ chuyển đổi trong việc làm mát gan, giải độc, cải thiện sức khỏe toàn diện.

TROXITON là viên bao phim sản phẩm của Công ty cổ phần Dược Danapha, thiết kế để hỗ trợ điều trị bệnh trĩ hiệu quả Thành phần của sản phẩm gồm bạch truật, đương quy, trần bì, cam thảo, dấp cá, đảng sâm và hoàng kỳ, giúp bổ dưỡng cơ thể, tăng cường lưu thông máu huyết và hỗ trợ tiêu hóa Sản phẩm còn có đặc tính kháng khuẩn và kháng viêm, giúp giảm các triệu chứng của bệnh trĩ và nâng cao sức khỏe tổng thể.

- TRISELAN (viên nang), sản phẩm của Công ty cổ phần dƣợc phẩm Đông Dƣợc

5 Thành phần gồm: dấp cá, hòe hoa, kim ngân hoa, sinh địa, hoàng liên, đương quy, thăng ma, chỉ xác, trắc bách diệp, cam thảo Tác dụng bồi bổ cơ thể, thanh nhiệt, an thần, hạ huyết áp

Trĩ Linh Đơn là sản phẩm hoàn cứng của Công ty cổ phần Dược Danapha, chứa thành phần chủ yếu gồm bạch truật, đương quy, trần bì, cam thảo, dấp cá, đảng sâm và hoàng kỳ Sản phẩm có tác dụng chữa bệnh trĩ hiệu quả, đồng thời giúp bồi bổ cơ thể, lưu thông máu huyết, cải thiện tiêu hóa và có khả năng kháng khuẩn kháng viêm, mang lại sức khỏe toàn diện cho người sử dụng.

Hình 1.2 Bột dấp cá sấy lạnh

Hình 1.3 Thức uống từ bột dấp cá

Hình 1.4 Trà túi lọc dấp cá

Mục đích của đề tài

Thiết kế chế tạo mô hình sấy lá dấp cá theo nguyên lý bơm nhiệt

Nghiên cứu thực nghiệm các chế độ sấy lá dấp cá khác nhau bằng máy sấy nhằm xác định các thông số công nghệ tối ưu cho quá trình sấy Mục tiêu của nghiên cứu là nâng cao chất lượng sản phẩm sấy, đặc biệt là giữ lại hàm lượng chất flavonoid cao hơn so với các sản phẩm dấp cá sấy trên thị trường hiện nay Việc tối ưu hóa quy trình sấy góp phần nâng cao giá trị của sản phẩm và đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về y học cổ truyền và thực phẩm chức năng.

Phân tích, so sánh chất lƣợng, hàm lƣợng dƣợc chất flavonoid giữa mẫu thí nghiệm và mẫu dấp cá đang được bán trên thị trường

20 Đánh giá các chỉ tiêu cảm quan về màu sắc, mùi, độ biến dạng của lá dấp cá sau sấy

Xác định xem sản phẩm có nhiễm khuẩn E coli hay không là bước kiểm tra cơ bản và quan trọng theo tiêu chuẩn vi sinh của Bộ Y tế Việc đảm bảo sản phẩm không chứa E coli giúp đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm và chất lượng sản phẩm dược thảo Kiểm soát nhiễm khuẩn E coli không chỉ bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng mà còn đáp ứng các yêu cầu về tiêu chuẩn y tế và quy định pháp luật Đây là phần không thể thiếu trong quy trình kiểm nghiệm và đánh giá chất lượng các sản phẩm dược thảo theo tiêu chuẩn vi sinh của Bộ Y tế.

Xác định tốc độ tách ẩm riêng phần SMER (kg/kWh) giúp đánh giá hiệu quả hoạt động của quy trình sấy lá dấp cá Thông qua đó, các doanh nghiệp có thể tối ưu hóa chi phí sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm Việc đo lường chính xác tốc độ tách ẩm là bước quan trọng để đảm bảo quy trình sấy đạt hiệu quả cao nhất Những kết quả này cung cấp cơ sở để ứng dụng công nghệ vào thực tế sản xuất, nâng cao năng suất và giảm giá thành sản phẩm.

Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp tổng quan tài liệu giúp tổng hợp các nghiên cứu liên quan từ các nguồn uy tín như công trình khoa học, luận văn của các tác giả đến từ các trường đại học danh tiếng trong nước Việc này đảm bảo cơ sở khoa học vững chắc và xác định các hướng nghiên cứu mới, tránh trùng lặp nội dung Đồng thời, phương pháp này giúp xác định các đề tài phù hợp dựa trên các nghiên cứu đã được công bố, nâng cao tính khách quan và độ tin cậy của dự án nghiên cứu.

Phương pháp phân tích lý thuyết: Xác định đối tượng cần nghiên cứu, thiết kế - chế tạo mô hình thực nghiệm

Phương pháp thực nghiệm: Chế tạo mô hình thực nghiệm dựa trên thiết kế, thu thập và xử lý số liệu thực nghiệm từ đó rút ra kết luận.

Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu tập trung vào thực nghiệm sấy lá dấp cá using mô hình máy sấy bơm nhiệt, với các thông số hoạt động của hệ thống được điều chỉnh phù hợp với yêu cầu của từng lần thử nghiệm Mục tiêu chính của đề tài là đánh giá tác động của các thông số công nghệ trong các chế độ sấy đến chất lượng sản phẩm, bao gồm các chỉ tiêu như cảm quan, hàm lượng flavonoid, mức độ vi khuẩn E.Coli, hiệu quả sử dụng điện năng, và giá thành sản phẩm.

Nội dung nghiên cứu

-Tổng quan các nghiên cứu liên quan

- Thiết kế, chế tạo mô hình máy sấy bơm nhiệt cơ bản để sấy lá dấp cá

Trong bài viết này, chúng tôi trình bày kết quả thực nghiệm sấy lá dấp cá trên mô hình máy sấy đã chế tạo, bao gồm việc thu thập dữ liệu từ các quá trình sấy thử nghiệm Dựa trên các kết quả này, hệ thống sấy được hiệu chỉnh lại nhằm nâng cao hiệu quả hoạt động và đảm bảo quá trình sấy diễn ra tối ưu Các bước điều chỉnh hệ thống dựa trên phân tích số liệu thực nghiệm nhằm tối ưu hóa quá trình sấy lá dấp cá, góp phần nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.

- Phân tích, đánh giá kết quả thực nghiệm

- Đƣa ra kết luận dựa trên kết quả phân tích, đánh giá

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Tổng quan kỹ thuật sấy

Sấy là quá trình loại bỏ nước (hơi nước) khỏi vật liệu rắn thông qua nhiều phương pháp khác nhau, nhằm giảm độ ẩm và bảo vệ chất lượng sản phẩm VLS được cấp nhiệt bằng cách truyền nhiệt tiếp xúc hoặc qua truyền nhiệt trực tiếp, đảm bảo hiệu quả sấy tối ưu và tiết kiệm năng lượng.

Phương pháp sấy truyền thống

- Sấy nhiệt độ cao tiếp xúc dùng chất đốt hoặc điện trở cấp nhiệt

- Sấy nhiệt độ cao đối lưu chất đốt hoặc điện trở cấp nhiệt.

Phương pháp sấy hiện đại

- Sấy lạnh : Bơm nhiệt, thăng hoa, chân không

- Phương pháp sử dụng máy hút ẩm chuyên dụng kết hợp

Sấy thăng hoa là quá trình tách ẩm khỏi VLS trực tiếp từ trạng thái đóng băng chuyển thành hơi qua quá trình thăng hoa, giúp giữ nguyên cấu trúc và chất lượng của sản phẩm Phương pháp này sử dụng quá trình thăng hoa ẩm dạng băng, trong đó VLS được cấp đông dưới điểm ba thể (t < 0°C) và áp suất trong môi trường sấy (TNS) thấp hơn áp suất khí quyển, đảm bảo quá trình thăng hoa diễn ra hiệu quả và nhanh chóng.

Vào năm 610, VLS được cấp nhiệt đồng thời để chuyển đổi từ trạng thái rắn sang thể hơi thông qua quá trình thăng hoa Trong quá trình thăng hoa của HTS, việc tạo áp suất chân không xung quanh VLS sau khi đóng băng là vô cùng cần thiết để đảm bảo quá trình thăng hoa hiệu quả và kiểm soát chất lượng sản phẩm.

HTS chân không là thiết bị tạo áp suất chân không trong buồng sấy nhằm cấp nhiệt cho VLS Nhờ sự chênh lệch phân áp suất hơi nước trong VLS, các phần tử nước sẽ thoát ra một cách hiệu quả, giúp quá trình sấy nhanh chóng và tối ưu hơn Đây là giải pháp công nghệ hiện đại giúp nâng cao hiệu suất sản xuất và đảm bảo chất lượng sản phẩm.

* Phương pháp sấy bơm nhiệt: Tách ẩm của VLS bằng cách cho TNS đi qua

Hệ thống bơm nhiệt TBBH hoạt động dựa trên nguyên lý điều chỉnh nhiệt độ dưới nhiệt độ động sương, giúp ẩm trong TNS ngưng tụ để giảm độ ẩm Quá trình này còn giúp ẩm trong VLS thoát ra và hòa vào TNS nhờ sự chênh lệch phân áp suất hơi nước, đến khi đạt được mức độ ẩm phù hợp.

- Ƣu nhƣợc điểm HTS bơm nhiệt:

+ Khả năng bảo tồn màu sắc, mùi vị và dƣỡng chất cao

+ Năng lƣợng tiêu thụ ở mức vừa phải do tận dụng luôn phần nhiệt năng TBNT + Bảo đảm vệ sinh sản phẩm sấy

+ Giá thành so với sấy truyền thống cao hơn

+ Chi phí đầu tƣ hệ thống so với sấy truyền thống cao hơn

Tác nhân sấy

Tác nhân sấy đóng vai trò quan trọng trong quá trình tải ẩm và thoát ra khỏi VLS trong buồng sấy, giúp nâng cao hiệu quả sấy và chất lượng sản phẩm Việc lựa chọn tác nhân sấy phù hợp phụ thuộc vào chế độ sấy và yêu cầu về chất lượng sản phẩm, đảm bảo quá trình sấy diễn ra hiệu quả và an toàn Các tác nhân sấy phổ biến thường được sử dụng bao gồm không khí, khói và hơi quá nhiệt, phù hợp với từng ứng dụng cụ thể.

Chế độ sấy

Chế độ sấy bao gồm các yếu tố quan trọng như nhiệt độ buồng sấy, vận tốc TNS và phương pháp luân chuyển TNS, nhằm tối ưu hóa chất lượng sản phẩm sấy Việc điều chỉnh chính xác các tham số này giúp nâng cao hiệu quả sấy, tiết kiệm chi phí và đảm bảo sản phẩm đạt tiêu chuẩn về chất lượng Tối ưu hóa chế độ sấy không chỉ làm tăng giá trị sản phẩm mà còn giảm thiểu hao phí năng lượng và chi phí vận hành.

* Sau đây là một số chế độ sấy thông dụng:

- Chế độ sấy có gia nhiệt trung gian

- Chế độ sấy hồi lưu một phần khí thải

- Chế độ sấy hồi lưu toàn phần khí thải

Nguyên lý mô hình sấy bơm nhiệt

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý sấy bơm nhiệt

Bơm nhiệt làm việc theo các quá trình nhƣ sau:

Sấy bơm nhiệt là phương pháp sấy sử dụng nhiệt độ thấp để tiết kiệm năng lượng Quạt (6) đưa tác nhân sấy vào dàn bay hơi (4), nơi khí làm lạnh gặp nhiệt độ đọng sương khiến ẩm ngưng tụ và tách ra khỏi tác nhân sấy, giúp dung ẩm giảm Tác nhân sấy sau đó tiếp tục được quạt đưa vào dàn ngưng tụ (2), nơi nó được gia nhiệt đến nhiệt độ sấy phù hợp Tác nhân sấy sau đó được đưa vào buồng sấy (5) để hấp thụ ẩm từ vật liệu, làm độ ẩm của tác nhân tăng lên, rồi quay trở về dàn bay hơi để tiếp tục quá trình tách ẩm Quá trình này diễn ra liên tục nhằm đảm bảo vật liệu đạt độ ẩm mong muốn Điểm đặc biệt của phương pháp sấy bơm nhiệt chính là tận dụng nhiệt thải từ thiết bị ngưng tụ để cung cấp năng lượng cho quá trình sấy, giúp tiết kiệm năng lượng và nâng cao hiệu quả sản xuất.

Các thiết bị cơ bản của HTS bơm nhiệt

Môi chất lạnh sử dụng trong hệ thống sấy bơm nhiệt cùng loại môi chất lạnh sử dụng trong hệ thống lạnh

Các kiểu máy nén lạnh đều ứng dụng được Tùy trường hợp cụ thể ta chọn máy nén phù hợp nhất

Các thiết bị trao đổi nhiệt trong hệ thống sấy bơm nhiệt là TBBH và TBNT

2.7.4 Các chỉ số về hiệu quả sử dụng năng lƣợng:

- Chỉ số COP hệ thống:

- Chỉ số SMER (kg ẩm/kWh) :

- Điện năng riêng (kg VLS /kWh) :

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHẾ TẠO

Các số liệu ban đầu để tính toán thiết kế

Căn cứ vào kết quả tổng quan, ta chọn đƣợc các thông số cơ bản của máy sấy nhƣ sau:

- Năng suất sấy của thiết bị: G 1 = 5 kg/mẻ

- Độ ẩm ban đầu của dấp cá: 1 = 70 %

- Độ ẩm yêu cầu của dấp cá sau khi sấy: 2 = 6 %

Kích thước buồng sấy

Bảng 3.1 Kích thước buồng sấy

Dài khay sấy 800 Dài buồng sấy 805

Rộng khay sấy 600 Rộng buồng sấy 652

Cao khay sấy 30 Cao buồng sấy 785

- Khối lƣợng dấp cá mỗi khay 0,5 kg Tổng số khay cần thiết 10 khay

Hình 3.1 Bảng vẽ buồng sấy

Tính toán lƣợng TNS lý thuyết

3.3.1 Đồ thị đồ thị không khí ẩm i-d:

Hình 3.3 Đồ thị không khí ẩm quá trình sấy lý thuyết

1-2: Quá trình gia nhiệt tác nhân sấy đến nhiệt độ buồng sấy

2-3: Quá trình diễn ra trong buồng sấy TNS có độ ẩm thấp đi qua VLS, nhận ẩm thoát ra từ VLS và mang ra khỏi buồng sấy

3-4: Quá trình làm lạnh tác nhân sấy đến nhiệt độ đọng sương để ngưng ẩm

4-1: Quá trình tách ẩm trong TBBH

3.3.2 Thông số điểm nút TNS quá trình sấy lý thuyết: Điểm 1: Trạng thái không khí sau dàn lạnh

Nhiệt độ: Chọn t 1 = 20 0 C Độ ẩm tương đối: quá trình làm lạnh tác nhân sấy trong dàn lạnh đạt đến trạng thái bão hòa nên chọn 1 = 100%

Phân áp suất bão hòa của hơi nước:

) (5) Dung ẩm của không khí

Enthalpy của không khí ẩm:

= 1,004.20 + 0,015 (2500 + 1,842.20) = 58,13 kJ/kgkk Điểm 2: Trạng thái không khí trước khi vào buồng sấy

Nhiệt độ: t 2 = 45 0 C (Nhiệt độ sấy yêu cầu)

Phân áp suất bão hòa của hơi nước:

) (8) Dung ẩm của không khí:

Do quá trình gia nhiệt tác nhân sấy là quá trình đẳng dung ẩm nên:

Enthalpy của không khí ẩm:

= 1,004.45 + 0,015 (2500 + 1,842.45) = 83,92 kJ/kgkk Độ ẩm tương đối:

(10) Điểm 3: Trạng thái không khí sau buồng sấy

Phân áp suất hơi bão hòa của nước:

Enthalpy của không khí ẩm

Dung ẩm của không khí

(13) Điểm 4: Trạng thái không khí tại TBBH Độ ẩm:

Phân áp suất bão hòa của hơi nước:

Enthalpy của không khí ẩm:

Bảng 3.2 Bảng thông số của TNS sấy lý thuyết

Trạng thái t, 0 C d, kg/kgkk , % I, kJ/kg

Lƣợng ẩm của 5 kg VLS cần bay hơi để giảm ẩm từ 70 % xuống còn 6 % :

(21) Lƣợng không khí khô cần thiết để bay hơi 1 kg ẩm ra khỏi VLS:

Lƣợng không khí khô cần thiết để bay hơi 3,41 kg ẩm ra khỏi VLS:

Lưu lượng không khí khô cần thiết cho mẻ sấy 8 h:

Lưu lượng thể tích không khí khô lý thuyết:

Với = 1,1105 kg/m 3 khối lƣợng riêng tác nhân sấy tra theo nhiệt độ t = 45 0 C

3.3.3 Tính toán nhiệt quá trình sấy lý thuyết:

Nhiệt lƣợng dàn ngƣng tụ cung cấp cho quá trình sấy để làm bay hơi 1 kg ẩm:

Nhiệt lƣợng dàn ngƣng tụ cung cấp để sấy 1 mẻ:

Năng suất nhiệt dàn ngƣng tụ cung cấp để sấy:

Lƣợng ẩm ngƣng tụ: Δdlt = d 3 – d2 = = 0,002 kg ẩm (28) Lƣợng nhiệt thu đƣợc từ ngƣng tụ 1 kg ẩm: q dllt = l lt (i 3 – i 1 ) = 500.(83,92 – 58,13) = 12895 kJ/kg ẩm (29) Lƣợng nhiệt dàn bay hơi thu đƣợc:

3.3.4 Tính cho quá trình sấy thực:

Phương trình cân bằng nhiệt:

Q + Q bs + WC n t m1 + G 2 C m t m1 + LI 1 + G vc C vc t m1 = G 2 C m t m2 + Q 5 + LI 3’ + G vc C vc t m2

 Q là nhiệt lƣợng cung cấp để gia nhiệt tác nhân sấy

 Q bs là nhiệt lƣợng bổ sung Do không dùng thiết bị gia nhiệt cho không khí sau dàn nóng nên Q bs = 0

 Q 1 = WC n t m1 là nhiệt vật lý do ẩm mang vào

 Q m = G 2 C m (t m2 – t m1 ) là nhiệt lƣợng tổn thất do vật liệu sấy mang ra

 Q 5 là nhiệt tổn thất ra môi trường theo kết cấu bao che

 Q vc = G vc C vc (t m2 – t m1 ) là nhiệt lƣợng tổn thất theo thiết bị vận chuyển

 Q 2 = L.(I 3’ – I 1 ) là nhiệt tổn thất do tác nhân sấy mang đi

Chia 2 vế (*) cho W và bỏ qua Q bs , ta có: q = - q 1 + q 2 + q vc + q 5 + q m (30)

l(I 3’ – I 2 ) = C n t m1 (qvc + q 5 + q m ) Đặt: C n t m1 (q vc + q 5 + q m ) =  là tổn thất nhiệt để làm bay hơi 1 kg ẩm (32) Suy ra: l.(I 3’ – I 2 ) =  hay I3’ = I 2 +  (33)

 Tổn thất nhiệt ra môi trường theo kết cấu bao che q 5 :

Nhiệt độ bên ngoài buồng sấy: t f2 = t 0 = 27 0 C

Nhiệt độ bên trong buồng sấy: 0 C (34)

Buồng sấy có tường làm bằng inox có chiều dày  1 mm

Tra bảng phụ lục V [13], ta có hệ số dẫn nhiệt  = 16 W/mK

Nhiệt tổn thất ra môi trường được tính theo công thức: Q 5 = k.F.t, W (35) Trong đó:

 F là diện tích xung quanh của buồng sấy, m 2

Buồng sấy là hình hộp có các thông số:

Ta tính tổng diện tích xung quanh của buồng sấy:

 t là độ chênh nhiệt độ bên trong và bên ngoài buồng sấy, 0 C

- Lớp cách nhiệt Polyurethane: λ 2 = 0,03 W/mK, δ 2 = 20 mm

Hình 3.4: Kết cấu vách máy sấy

Ta có: k là hệ số truyền nhiệt, W/m 2 K k 1 3

Trong quá trình xác định hệ số tỏa nhiệt, chúng ta sử dụng phương pháp lặp để tính toán các giá trị của α₁ và α₂ Hệ số α₁ đại diện cho khả năng truyền nhiệt từ tác nhân sấy đến vách trong buồng sấy, trong khi α₂ phản ánh khả năng truyền nhiệt từ vách ngoài ra không khí bên ngoài Các hệ số này được đo bằng đơn vị W/m²K, giúp đảm bảo hiệu quả quá trình sấy và tối ưu hóa quy trình phân bổ nhiệt trong hệ thống.

Giả thiết t w1 = 41,3 0 C (nhiệt độ vách trong của tường), ta có phương trình cân bằng nhiệt: q =  1 (t f1 - t w1 ) = 1

 (t w3 - t w4 ) =  2 (t w4 - t f2 ) Với tốc độ tác nhân sấy trong buồng sấy đã chọn  = 1,6 m/s

Theo công thức 7.46 [17] (tốc độ không khí  < 5 m/s), ta có:

Hệ số toả nhiệt  1 đƣợc xác định theo công thức kinh nghiệm sau:

Vậy mật độ dòng nhiệt truyền qua: q =  1 (t f1 - t w1 ) = 10,32.(42,5 – 41,3) = 12,38 W/m 2 (43) Nhiệt độ vách ngoài lớp inox thứ nhất đƣợc xác định theo công thức: t w2 = t w1 - q 1

Nhiệt độ vách ngoài lớp Polyurethane đƣợc xác định theo công thức: t w3 = t w2 - q 2

= 33 0 C Nhiệt độ vách ngoài lớp inox thứ hai đƣợc xác định theo công thức: t w4 = t w3 - q 3

Tra bảng thông số không khí với t m = 30 0 C ta có:

= 2,67.10 -2 W/ m độ; = 16.10 -6 m 2 /s; Pr= 0,701 Tiêu chuẩn Grashoft:

Theo mục 5.2.2 [17], sai số này rất nhỏ nên các kết quả tính trên đƣợc chấp nhận Vậy hệ số truyền nhiệt: k 1 3

( ) = 0,82 W/m 2 K (52) Nhiệt tổn thất ra môi trường trong 1 giây là:

Q 5 = k.F.t = 0,82.3,39.15,5 = 43,09 W (53) Nhiệt tổn thất ra môi trường trong 8 h sấy:

 Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy q m

Trong đó: C m = 3,621 kJ/kgK là nhiệt dung riêng của lá Diếp cá

Nhiệt độ vật liệu sấy vào: t m1 = t 0 = 27 0 C

Nhiệt độ vật liệu sấy ra: t m2 = t f1 = 42,5 0 C

Vậy nhiệt tổn thất do vật liệu sấy mang đi

 Tổn thất nhiệt để làm nóng khay sấy q vc :

Khay sấy được làm bằng inox có độ dày 1 mm, mang đặc tính kỹ thuật với thông số C= 0,51 kJ/kg và mật độ ρ= 7900 kg/m³ theo phụ lục V [17] Với diện tích đã tính toán, khay sấy có kích thước F = L × B = 0,65 × 0,805 = 0,52 m², phù hợp để đảm bảo hiệu quả trao đổi nhiệt Để đáp ứng nhu cầu, số khay sấy được xác định là n=10 khay, giúp tối ưu hóa quá trình sấy và nâng cao năng suất.

- Vậy tổng diện tích khay sấy là:

- Khối lƣợng inox để làm khay sấy:

 Nhiệt vật lý do ẩm mang vào q 1 : q 1 = C n t m1 (63)

Trong đó: C n là nhiệt dung riêng của nước, C n = 4,18 kJ/kg a K

Điểm 3’ trong quá trình sấy thực tế nằm bên trái điểm (3), phản ánh trạng thái không khí sau khi ra khỏi buồng sấy Điểm 1 mô tả trạng thái không khí vừa thoát khỏi phòng dùng để bay hơi, trong khi điểm 2 thể hiện trạng thái không khí sau khi đi qua phòng ngưng tụ Các điểm 4’ đại diện cho trạng thái không khí trong phòng bay hơi, còn điểm 3’ là trạng thái không khí sau khi rời khỏi buồng sấy, giúp xác định hiệu quả quá trình sấy và tối ưu hoá các điều kiện vận hành.

Tính toán thông số tại các điểm nút: Điểm 1, 2

Thông số tại các điểm 1, 2 không thay đổi so với quá trình sấy lý thuyết Điểm 3’

Nhiệt độ: t 3’ = t 3 = 40 0 C Độ chứa ẩm d3’ của quá trình sấy thực:

Phân áp suất bão hòa:

Enthalpy của không khí ẩm:

= 1,004.21,78 + 0,0167.(2500 + 1,842.21,78) = 64,29 kJ/kgkk Dựa vào các thông số trạng thái đã tính toán, ta có bảng nhƣ sau:

Bảng 3.3 Bảng thông số trạng thái tại các điểm nút quá trình sấy thực tế

Trạng thái t ( 0 C) d (kg/kgkkk) , (%) I, (kJ/kg)

- Lƣợng không khí khô cần thiết để bay hơi 1 kg ẩm ra khỏi VLS:

- Lƣợng không khí khô cần thiết để bay hơi 3,404 kg ẩm ra khỏi VLS:

- Lưu lượng không khí khô thực tế cần thiết cho mẻ sấy 8 h:

- Lưu lượng thể tích không khí khô thực tế:

Với = 1,1105 kg/m 3 khối lƣợng riêng tác nhân sấy tra theo nhiệt độ t = 45 0 C

- Nhiệt lƣợng dàn ngƣng tụ cung cấp cho quá trình sấy để làm bay hơi 1 kg ẩm:

- Nhiệt lƣợng thiết bị ngƣng tụ cung cấp để sấy 1 mẻ:

- Năng suất nhiệt thiết bị ngƣng tụ cung cấp để sấy:

- Lƣợng nhiệt thu đƣợc từ ngƣng tụ 1 kg ẩm: q dltt = l tt (i 3’ – i 1 ) = 588,24.(83,14 – 58,13) = 14711,88 kJ/kg ẩm (78)

- Lƣợng nhiệt thiết bị bay hơi thu đƣợc:

- Năng suất thiết bị bay hơi cung cấp để làm lạnh:

Thông số làm việc của chu trình lạnh

Trong hệ thống lạnh sử dụng gas R22 và máy nén rô-to lăn, nhà sản xuất đề xuất chọn nhiệt độ ngưng tụ tối ưu tại 45°C để đảm bảo hiệu quả làm lạnh cao nhất Nhiệt độ này phù hợp để giải nhiệt trong cả thiết bị điều hòa trong nhà và thiết bị phụ đặt ngoài trời, giúp duy trì hiệu suất hoạt động tốt và tiết kiệm năng lượng Công thức t_k = t_1 + (82) thể hiện mối liên hệ giữa nhiệt độ ngưng tụ t_k, nhiệt độ môi trường giải nhiệt t_1 và các yếu tố liên quan, hỗ trợ tối ưu hóa quá trình làm lạnh trong các hệ thống sử dụng gas R22.

: độ chênh nhiệt độ ngƣng tụ, 0 C Chọn = 5 0 C

- Vậy nhiệt độ ngƣng tụ của môi chất: t k = t 1 + = 45 + 5 = 50 0 C

- Nhiệt độ bay hơi của môi chất lạnh nhƣ sau: t o = t b - t o (83) t b là nhiệt độ không khí ra khỏi TB bay hơi, chọn t b = 20 0 C

t o là độ chênh nhiệt độ, 0 C Chọn t o = 10 0 C t o = 20 – 10 = 10 0 C

3.5.3 Tính cấp nén của chu trình lạnh:

 Chọn chu trình một cấp

Chu trình làm việc

Hình 3.5 Chu trình nhiệt động

1-2: Nén đoạn nhiệt hơi môi chất từ p 0 đến p k

2-3: Làm mát và ngƣng tụ đẳng áp trong thiết bi ngƣng tụ

3-4: Quá trình tiết lưu đẳng enthalpy

4-1: Quá trình bay hơi đẳng áp trong thiết bị bay hơi

Bảng 3.4 Bảng thông số của môi chất Điểm p, bar T, 0 C v, dm 3 /kg i, kJ/kg s, kJ/kg.K

Chọn độ quá nhiệt phù hợp là 5°C so với độ quá lạnh, đặc biệt phù hợp với các máy nén rôto lăn Hệ thống này thường sử dụng ống mao tiết lưu và đường ống dẫn môi chất ngắn, giúp duy trì hiệu quả hoạt động tối ưu của hệ thống làm lạnh Việc điều chỉnh độ quá nhiệt hợp lý góp phần nâng cao hiệu suất làm việc của máy nén và giảm thiểu rủi ro hư hỏng trong quá trình vận hành.

3.6.1 Tính toán chu trình lạnh 1 cấp:

Ta có: Q ktt = 1,79 kW; Q 0tt = 1,74 kW (85)

Xem hiệu suất của dàn ngƣng tụ và dàn bay hơi bằng nhau:   0  k = 0,7

- Công suất dàn ngƣng tụ của bơm nhiệt

- Công suất dàn bay hơi của bơm nhiệt

- Lưu lượng môi chất qua dàn bay hơi:

- Lưu lượng môi chất qua dàn ngưng tụ:

 Để đảm bảo công suất của toàn hệ thống thì ta chọn lưu lượng lớn nhất:

3.6.2 Tính chọn công suất máy nén:

- Thể tích hút thực tế của máy nén: m 3 /s (91)

N s = G.(i 2 - i 1 ) = 0,0161.(439,80 – 412,77 ) = 0,419 Kw (92) + Hiệu suất nén chỉ thị:

+ Trong đó: (94) b = 0,001; t o là nhiệt độ sôi, 0 C

- Thể tích hút thực tế V tt = 0,000535 m 3 /s

- Áp suất ma sát riêng p ms = (0,019 0,034) MPa, chọn p ms = 0,03 MPa

Công nén hiệu dụng (công có ích):

Công suất tiếp điện N el :

(100) là hiệu suất động cơ điện, = 0,8 , chọn = 0,9

- Chọn hệ số dự trữ là 1,3

N đc = 1,3.N el = 1,3.0,55 = 0,71 (103) Vậy ta chọn máy nén có công suất tiêu thụ của động cơ tương đương 1 HP

3.6.3 Tính trở lực TNS để chọn quạt :

- Trở lực TNS trong hệ thống gồm trở lực ma sát trên phần ống thẳng và các trở lực cục bộ:

* Trở lực ma sát trên các đoạn ống thẳng:

Trong hệ thống đường tuần hoàn TNS, các đoạn ống thẳng có chiều dài rất ngắn và tiết diện rộng, giúp giảm thiểu đáng kể trở lực ma sát trong quá trình lưu thông Do đó, trong quá trình tính toán, ta có thể bỏ qua tác động của trở lực này để đơn giản hóa các phép tính kỹ thuật.

* Các trở lực cục bộ:

- TNS chuyển động trong “dường ống” dẫn như sau: + Qua 1 TBBH

+ Qua 3 vị trí chuyển hướng 90 0 ;

+ Qua 2 lưới kim loại (vách buồng sấy);

+ Qua 1 vị trí giảm tiết diện ống

 Trở lực qua TBBH/TBNT

Thông số Ký hiệu Đơn vị Thông số Đường kính trong của ống d tr m 0,008 Đường kính ngoài của ống d ng m 0,01

Chiều cao của dàn bay hơi W m 0,31

Chiều dài của dàn bay hơi L m 0,33

Số hàng ống theo chiều dọc z 1 Hàng 12

Số hàng ống theo chiều ngang z 2 Hàng 2

- Vận tốc không khí khi đi qua khe hẹp của dàn bay hơi:

F 0 là diện tích bề mặt ngoài của ống nằm giữa các cánh ứng với 1 m ống;

F c là diện tích cánh của 1 m ống;

(107) n c là số cánh trên 1 ống;

(109) Nhiệt độ trung bình của không khí qua dàn bay hơi: t dl = 0,5.(40 + 20) = 30 0 C (110)

Tra bảng thông số vật lý của không khí ở 30 0 C, ta có:

Tiêu chuẩn Reynolds của không khí qua dàn bay hơi:

Hệ số trở lực qua chùm ống sole có cánh:

Vậy trở lực qua dàn bay hơi:

Thông số Ký hiệu Đơn vị Thông số Đường kính trong của ống d tr m 0,008 Đường kính ngoài của ống d ng m 0,01

Chiều cao của dàn ngƣng tụ W m 0,34

Chiều dài của dàn ngƣng tụ L m 0,34

Số hàng ống theo chiều dọc z 1 Hàng 12

Số hàng ống theo chiều ngang z 2 Hàng 4

Vận tốc không khí khi đi qua khe hẹp của dàn ngƣng tụ:

F 0 là diện tích bề mặt ngoài của ống nằm giữa các cánh ứng với 1 m ống:

F c là diện tích cánh của 1 m ống;

(125) n c là số cánh trên 1 ống:

Nhiệt độ trung bình của không khí qua dàn ngƣng tụ: t dn = 0,5.(20 + 45) = 32,5 0 C (127)

Tra bảng thông số vật lý của không khí ở 32,5 0 C, ta có:

Tiêu chuẩn Reynolds của không khí qua dàn ngƣng tụ: (128)

Hệ số trở lực qua chùm ống sole có cánh:

Vậy trở lực qua dàn ngưng tụ:

 Trở lực qua co 90 độ:

- Ta có 3 cút 90 0 , tiết diện hình chữ nhật 800 mm x 250 mm Tra bảng 9.12 [19], hệ số trở lực qua cút = 0,98

Vậy trở lực qua cút:

 Trở lực qua tấm lưới kim loại (vách buồng sấy):

Hệ thống sử dụng 2 tấm lưới kim loại kích thước 805 mm x 840 mm, bề dày 1

50 mm Tấm lưới cú cỏc lỗ nhỏ đường kớnh lỗ là ỉ 5 mm, số lỗ là 5950

A o là tiết diện của tấm, m 2

A or là tiết diện của lỗ, m 2 n là tỉ số phần diện tích còn trống của tấm d là đường kính lỗ, mm t là bề dày của tấm, mm

Diện tích của một lỗ:

Vậy diện tích của tất cả các lỗ là: 0,117 m 2 :

Tra bảng 10.83 [20] với t/d = 0,2 và n = 0,174 ta đƣợc = 50

Vậy trở lực qua 2 tấm lưới:

 Vị trí giảm tiết diện ống không đáng kể, ta có thể bỏ qua Ta sẽ nhân thêm hệ số dự trữ ở cuối phần tính toán

Ta có tổng trở lực cục bộ:

* Vậy tổng trở lực của hệ thống:

- Công suất quạt đƣợc tính theo công thức:

- Công suất tiêu thụ động cơ điện đƣợc tính theo công thức:

K = 1,2 là hệ số dự trữ td = 1 là hiệu suất truyền động trực tiếp q là hiệu suất của quạt, chọn q = 0,5

Vậy chọn động cơ quạt dọc trục có công suất tương đương 320 W

3.6.4 Chọn thiết bị ngƣng tụ trong buồng sấy và TBNT phụ:

Trong hệ thống của chúng ta, TBNT được chọn phù hợp với công suất của máy nén để đảm bảo hiệu quả làm mát tối ưu Chúng tôi sử dụng loại TBNT kiểu ống đồng cánh nhôm, giúp tăng khả năng truyền nhiệt và tiết kiệm năng lượng Quạt giải nhiệt cưỡng bức bằng không khí được trang bị để nâng cao khả năng làm mát, phù hợp với các yêu cầu vận hành của hệ thống.

Trong hệ thống sấy, thiết bị gia nhiệt (TBNT) trong buồng sấy có nhiệm vụ cung cấp nhiệt cho tác nhân sấy, đồng thời hệ thống còn được kết nối với một TBNT ngoài để điều chỉnh nhiệt độ TNS Khi nhiệt độ TNS đạt mức yêu cầu, TBNT ngoài phải xả toàn bộ nhiệt thừa ra môi trường để duy trì quá trình điều chỉnh chính xác Để đơn giản hóa quá trình tính toán, ta chọn TBNT ngoài bằng TBNT trong hệ thống, đảm bảo tính đồng bộ và hiệu quả của quá trình sấy.

3.6.5 Chọn thiết bị bay hơi:

502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared

THIẾT KẾ - CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY SẤY BƠM NHIỆT

3.7.1 CÁC BẢN VẼ BỐ TRÍ THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG:

Hình 3.6 Kết nối thiết bị hệ thống bơm nhiệt

Hình 3.7 Buồng sấy và khung máy

Hình 3.8 Máy sấy HPD hoàn chỉnh 3.7.2 Mạch điện điều khiển:

Hình 3.9 Sơ đồ mạch điện điều khiển máy sấy HPD

Nguyên lý hoạt động mạch điện điều khiển:

Timer 1 (T1) tạo thời gian trễ giữa hai lần khởi động máy nén liên tiếp, giúp cân bằng áp suất HP, LP máy nén khởi động dễ dàng hơn Timer 2 (T2) dừng hệ thống khi thời gian sấy đạt yêu cầu ban đầu Cảm biến độ ẩm (D) để đo độ ẩm TNS Cảm biến nhiệt độ (E) để đo nhiệt độ TNS sấy

QUÁ TRÌNH THỰC NGHIỆM

Quy trình sấy lá dấp cá

Theo tìm hiểu tại một số cơ sở kinh doanh, lá dấp cá đƣợc sản xuất theo quy trình sau:

- Dấp cá tươi → Loại bỏ lá úng/hỏng → Làm sạch → Để ráo → Làm khô/Sấy → Xay thành bột/Đóng gói thành phẩm

- Đa phần là phơi/sấy nóng truyền thống, chỉ rất ít doanh nghiệp ở Việt Nam sấy lạnh

4.2 Phương pháp xác định thông số độ ẩm, nhiệt độ, vận tốc TNS trong quá trình thực nghiệm Độ ẩm trung bình của lá dấp cá tươi sau khi làm sạch, để ráo, được xác định w1 = 70

502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared

Nhiệt độ TNS đƣợc đo bằng bộ cảm biến, hiển thị và điều khiển Ewelly EW-181H, độ chính xác: ± 1 0 C, TOHO TTM-J4, độ chính xác: ± 0.1 0 C

Vị trí cảm biến nhiệt độ, độ ẩm TNS đặt trong đường tròn (D = 200 mm) chứa giao điểm hai đường chéo của vách bên trái buồng sấy và đầu nguồn TNS cấp vào buồng sấy, được xác định là vị trí lý tưởng để đo đạc Nghiên cứu cho thấy, tại vị trí này, các thông số nhiệt độ và độ ẩm của TNS thể hiện kết quả chính xác nhất, giúp đảm bảo quá trình kiểm soát điều kiện môi trường trong buồng sấy hiệu quả.

Quá trình đo khảo sát các thông số: nhiệt độ, độ ẩm, vận tốc TNS đƣợc xác định tại

Có 8 điểm phân bố đều trên vách trái buồng sấy, đây là vách nhận TNS cấp vào Dữ liệu từ các vị trí này giúp xác định chính xác quá trình sấy Việc lấy trung bình các giá trị đo được từ các điểm này đảm bảo kết quả phản ánh đúng tình trạng của hệ thống Phương pháp này giúp tối ưu hóa quá trình sấy và nâng cao hiệu quả của quá trình kiểm soát nhiệt độ.

Công thức xác định độ ẩm ban đầu và độ ẩm tại một mốc thời gian nhất định:

4.3 Các thiết bị dùng trong thí nghiệm:

* Thermostat kiểm soát nhiệt độ TNS:

- Dãy nhiệt độ làm việc: - 45 0 C ~ + 200 0 C

Hình 4.1 Thermostat kỹ thuật số

* Lưu tốc kế Lutron AM-4205TNS:

Hình 4.2 Lưu tốc kế Lutron AM-4205TNS

* Điện kế đa năng: điện áp, dòng điện, công suất, điện năng

Hình 4.3 Điện kế KTS đa năng

- Chức năng đo nhanh dòng điện bằng phương pháp kẹp ngoài

- Dùng để đo kiểm chứng với thiết bị đo kỹ thuật số

- Có chức năng đo điện áp, điện trở thông mạch, ngắn mạch

Hình 4.4 Ampe kẹp đa năng

* Cân vật liệu sấy: Cân đồng hồ Nhơn Hòa

- Thang đo tối đa 2 kg

- Có bù lệch do nhiệt độ

Hình 4.5 Cân VLS 4.4 Các thí nghiệm :

Các thí nghiệm được thực hiện nhằm đánh giá các thông số quan trọng như thời gian sấy, điện năng tiêu thụ và cảm quan chất lượng sản phẩm phù hợp với tiêu chuẩn ban đầu Mục đích chính là giảm số lần thử nghiệm, hạn chế số mẫu sấy đi xét nghiệm các chỉ tiêu về hàm lượng flavonoid và E coli để tiết kiệm thời gian, chi phí và công sức Đồng thời, quá trình này còn giảm khối lượng công việc thu thập và phân tích dữ liệu, giúp quá trình nghiên cứu hiệu quả hơn.

Quá trình thí nghiệm được thực hiện tại Bộ môn Nhiệt, khoa Cơ Khí Động Lực – Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, đảm bảo quy trình chuẩn xác Trước khi tiến hành khảo nghiệm, buồng sấy và khay sấy được vệ sinh sạch sẽ nhằm đảm bảo vệ sinh an toàn và độ chính xác của kết quả mẫu sấy.

Bảng 4.1 Thông số máy sấy bơm nhiệt dùng trong thí nghiệm

1 Kích thước buồng sấy ( 600 x 800 x 30) mm

4 TB Ngưng tụ Đối lưu cưỡng bức, chọn theo công suất máy nén

5 TB bay hơi Đối lưu cưỡng bức, chọn theo công suất máy nén

6 Tủ Điều khiển Chế độ “Auto”

7 Nhiệt độ buồng sấy 30 0 C đến 50 0 C

8 Kiểu tiết lưu Ống mao

Các thông số chế độ sấy thí nghiệm được xác định trong phạm vi vận tốc TNS từ 0,7 m/s đến 1,9 m/s với bước nhảy 0,3 m/s, giúp tối ưu quá trình sấy Nhiệt độ thí nghiệm được điều chỉnh từ 35°C đến 50°C để đánh giá khả năng chịu nhiệt của mẫu vật Thời gian sấy chọn các chế độ có thời gian ≤ 12 giờ, nhằm đảm bảo tính khả thi và ứng dụng trong sản xuất thực tế, vì các chế độ dài hơn sẽ không phù hợp do thời gian sấy kéo dài quá mức cần thiết.

4.5 Phương pháp xác định hàm lượng flavonoid của lá dấp cá sau khi sấy

Hàm lượng flavonoid của lá dấp cá được xác định bằng phương pháp USP-38 (hệ thống dƣợc điển của Mỹ)

Trong nghiên cứu này, hàm lượng flavonoid trong dấp cá sau sấy theo các chế độ sấy khác nhau đã được so sánh với hàm lượng flavonoid của sản phẩm dấp cá sấy đang lưu hành trên thị trường Mục tiêu chính của nghiên cứu là xác định chế độ sấy phù hợp nhằm nâng cao hàm lượng flavonoid của dấp cá, góp phần cung cấp sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao hơn trên thị trường Kết quả giúp tối ưu quá trình sấy và cải thiện chất lượng sản phẩm dấp cá sấy, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng về giá trị dinh dưỡng và sức khỏe.

4.6 Tiêu chuẩn E.Coli của lá dấp cá sau khi sấy

Tiêu chuẩn vi khuẩn E.Coli trong dấp cá đƣợc định lƣợng theo tiêu chuẩn TCVN 6846:2007; thông tƣ số 05/2012/TT-BYT của Bộ Y tế [Phụ lục 5]

Các chỉ tiêu này đƣợc phân tích tại Viện Nghiên Cứu Công Nghệ Sinh Học và Môi Trường - Đại học Nông Lâm TPHCM

4.7 Một số hình ảnh quá trình sấy lá dấp cá:

Hình 4.6 Dấp cá chuẩn bị sấy

Hình 4.7 Dấp cá trong buồng sấy

Các thiết bị dùng trong thí nghiệm

* Thermostat kiểm soát nhiệt độ TNS:

- Dãy nhiệt độ làm việc: - 45 0 C ~ + 200 0 C

Hình 4.1 Thermostat kỹ thuật số

* Lưu tốc kế Lutron AM-4205TNS:

Hình 4.2 Lưu tốc kế Lutron AM-4205TNS

* Điện kế đa năng: điện áp, dòng điện, công suất, điện năng

Hình 4.3 Điện kế KTS đa năng

- Chức năng đo nhanh dòng điện bằng phương pháp kẹp ngoài

- Dùng để đo kiểm chứng với thiết bị đo kỹ thuật số

- Có chức năng đo điện áp, điện trở thông mạch, ngắn mạch

Hình 4.4 Ampe kẹp đa năng

* Cân vật liệu sấy: Cân đồng hồ Nhơn Hòa

- Thang đo tối đa 2 kg

- Có bù lệch do nhiệt độ

Các thí nghiệm

Các thí nghiệm được thực hiện nhằm đánh giá các thông số quan trọng như thời gian sấy, tiêu thụ điện năng và cảm quan chất lượng sản phẩm theo tiêu chuẩn ban đầu Mục tiêu chính là giảm số lần thử nghiệm, số lượng mẫu sấy gửi xét nghiệm các chỉ tiêu về hàm lượng flavonoid và E.Coli, từ đó giảm thiểu chi phí, thời gian và công sức thực hiện Đồng thời, việc này giúp tối ưu hóa quá trình phân tích dữ liệu và giảm khối lượng công việc thu thập thông tin, nâng cao hiệu quả và độ chính xác của nghiên cứu.

Quá trình thí nghiệm được thực hiện tại Bộ môn Nhiệt, Khoa Cơ Khí Động Lực – Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Trước khi tiến hành khảo nghiệm, buồng sấy và khay sấy được vệ sinh sạch sẽ nhằm đảm bảo vệ sinh, từ đó giúp đảm bảo kết quả mẫu sấy đạt độ chính xác cao.

Bảng 4.1 Thông số máy sấy bơm nhiệt dùng trong thí nghiệm

1 Kích thước buồng sấy ( 600 x 800 x 30) mm

4 TB Ngưng tụ Đối lưu cưỡng bức, chọn theo công suất máy nén

5 TB bay hơi Đối lưu cưỡng bức, chọn theo công suất máy nén

6 Tủ Điều khiển Chế độ “Auto”

7 Nhiệt độ buồng sấy 30 0 C đến 50 0 C

8 Kiểu tiết lưu Ống mao

Các thông số chế độ sấy thí nghiệm đã được xác định rõ ràng, bao gồm vận tốc TNS trong khoảng 0,7 m/s đến 1,9 m/s với bước nhảy là 0,3 m/s, cùng với nhiệt độ từ 35°C đến 50°C Thời gian sấy được giới hạn ở mức tối đa 12 giờ để đảm bảo tính khả thi và ứng dụng thực tế, vì các chế độ sấy lâu hơn sẽ không phù hợp trong sản xuất do thời gian kéo dài.

Phương pháp xác định hàm lượng flavonoid

Hàm lượng flavonoid của lá dấp cá được xác định bằng phương pháp USP-38 (hệ thống dƣợc điển của Mỹ)

Nghiên cứu phân tích hàm lượng flavonoid trong dấp cá sau quá trình sấy theo các chế độ khác nhau nhằm so sánh với sản phẩm dấp cá sấy phổ biến trên thị trường Mục tiêu chính là xác định chế độ sấy tối ưu có khả năng nâng cao hàm lượng flavonoid, từ đó cải tiến chất lượng sản phẩm dấp cá sấy và đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng Việc này sẽ góp phần thúc đẩy sản phẩm dấp cá sấy trở nên cạnh tranh hơn trên thị trường nhờ hàm lượng flavonoid được tối ưu hóa.

Tiêu chuẩn E.Coli của lá dấp cá sau khi sấy

Tiêu chuẩn vi khuẩn E.Coli trong dấp cá đƣợc định lƣợng theo tiêu chuẩn TCVN 6846:2007; thông tƣ số 05/2012/TT-BYT của Bộ Y tế [Phụ lục 5]

Các chỉ tiêu này đƣợc phân tích tại Viện Nghiên Cứu Công Nghệ Sinh Học và Môi Trường - Đại học Nông Lâm TPHCM.

Một số hình ảnh quá trình sấy lá dấp cá

Hình 4.6 Dấp cá chuẩn bị sấy

Hình 4.7 Dấp cá trong buồng sấy