Nghiên cứu sấy tôm khô bằng năng lượng mặt trời

Các phần tiếp theo trình bày tổng quan về việc ứng dụng bộ gia nhiệt không khí bằng năng lượng mặt trời vào sấy khô sản phẩm ở thế giới và Việt Nam, qua đó đánh giá khả năng việc ứng dụn

Trang 1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Trang 2

Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa-ĐHQG Tp.HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN MINH PHÚ

Chữ ký: -

Chữ ký

Chữ ký - Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM, ngày 27 tháng 12 năm 2017

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

1 Chủ tịch: TS NGUYỄN VĂN TUYÊN

2 Thư ký : TS TẠ ĐĂNG KHOA

3 ủy viên - Phản biện 1 : TS NGUYỄN THẾ BẢO

4 ủy viên-Phản biện 2 : TS HÀ ANH TÙNG

5 ủy viên: PGS TS HOÀNG ĐÌNH TÍN

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khỉ luận văn đã được sửa chữa (nếu cố)

Trang 3

ĐẠI HỌC QUÓC GIA TP.HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VỆT NAM

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Ngày, tháng, năm sinh: 14/10/1988 Nơi sinh: TT - Huế

Chuyên ngành: KỸ THUẬT NHIỆT MSHV: 13061220

TRỜI”

❖ Tìm hiểu tổng quan quá trình sấy tôm khô quy trình sấy tôm khô hiện nay ở Việt Nam

❖ Nghiên cứu ứng dụng bộ gia nhiệt không khí bằng năng lượng mặt trời vào sấy tôm khô ở Việt Nam

❖ Xác định các thông số hợp lý cho bộ gia nhiệt không khí bằng năng lượng mặt trời

❖ Nghiên cứu động học quá trình sấy tôm khô, qua đó xác định các thông số truyền khối của tôm khô

❖ Chế tạo mô hình thực nghiêm mô hình sấy tôm khô bằng bộ gia nhiệt không khí bằng năng lượng mặt ười

❖ Khảo nghiệm và đánh giá hiệu tính hiệu quả của mô hình

❖ Viết chương trình tính toán bằng ngôn ngữ Matlab và EES

Trang 4

LỜI CẢM ƠN

Trong cả quá trình làm luận văn học viên gửi lời tri ân đến Thầy hướng dẫn TS Nguyễn Minh Phú Thầy đã định hướng, hướng dẫn, giải thích các vấn đề mấu chốt, giúp

đỡ học viên để học viên hoàn thành các nội dung nghiên cứu trong luận văn

Học viên gửi lời cảm ơn sâu sắc đến quý Thầy Cô trong bộ môn Công Nghệ Nhiệt Lạnh Trường Đại Học Bách Khoa - ĐHQG TPHCM đã truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm trong suốt thời gian học viên học cao học giúp học viên nâng cao chuyên môn và trải nghiệm chuyên môn trong cuộc sống

Học viên gửi lời cảm ơn chân thành đến quí Thầy Cô, đồng nghiệp trong Khoa Điện trường Trung cấp Kinh Tế - Kỹ Thuật Quận 12 Đã giúp đỡ, động viên, chia sẻ công việc trong thời gian học viên thực hiện luận văn

Học viên gửi lời cảm ơn chân thành đến em Mai Thành Đảm, học viên cao học ngành Công Nghệ Nhiệt trường Trường Đại Học Bách Khoa - ĐHQG TPHCM khóa 2017 đã nhiệt tình giúp đỡ trong quá trình chế tạo mô hình thí nghiệm

Học viên gửi lời cảm ơn gia đình và những người bạn thân luôn đồng hành và hỗ trợ trong suốt thời gian qua

Trong quá hình viết báo cáo luận văn, hoàn thiện mô hình, tuy đã cố gắng nhưng vẫn còn những thiếu sót Vì vậy, học viên mong nhận được ý kiến đánh giá chân thành của quí Thầy Cô để luận văn được hoàn thiện hơn

Học viên xin chân thành cảm ơn !

Lê Đình Quang

Trang 5

TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN

Trước tiên, luận văn giới thiệu về tình hình khai thác và đánh bắt tôm ở thế giới và Việt Nam, đồng thời tác giả cũng đã phân tích được những bất lợi của việc sấy tôm khô bằng năng lượng mặt trời truyền thống hiện nay ở Việt Nam và qua đó đưa ra phương án cải tiến

Các phần tiếp theo trình bày tổng quan về việc ứng dụng bộ gia nhiệt không khí bằng năng lượng mặt trời vào sấy khô sản phẩm ở thế giới và Việt Nam, qua đó đánh giá khả năng việc ứng dụng bộ gia nhiệt không khí bằng năng lượng mặt trời vào sấy tôm khô với điều kiện khí hậu ở Việt Nam

Tác giả cũng đã đưa ra mô hình toán học để tính toán bộ gia nhiệt không khí bằng năng lượng mặt trời, tối ưu các thông số và xây dựng chương trình tính toán trên ngôn ngữ Matlab và EES

Tác giả cũng đã xây dựng mô hình thực nghiêm, khảo sát và đưa ra phương trình đường cong sấy thực nghiệm cho tôm khô, đồng thời tác giả cũng đã nêu ra hàm toán học của phương trình nói trên

Qua những thông số thực nghiêm, tác giả cũng đã đưa ra những đánh giá tính kinh tế

- kỹ thuật và đề xuất

Trang 6

ii

ABSTRACT

Fhstly, the dissertation introduces the situation of shrimp exploitation and capture

in the world and Vietnam, and the author also analyzes the disadvantages of drying shrimp by traditional methods at Vietnam and thus suggests an improvement

The following sections provide an overview of the application of solar ah heaters to dry products in the world and in Vietnam, thereby evaluating the possibility of using an air solar heater into the filed of drying shrimp in climatic conditions of Vietnam

The author introduces a mathematical model for calculating solar ah heater, optimizing parameters and proposing computer program in Matlab and EES languages

The author also makes experimental apparatus The apparatus is to experimentally investigate and propose an experimental drying curve equation for drying shrimp, and propose the mathematical function of the above equation

Through the experimental parameters, the author also makes the discussion and proposition

Trang 7

3

LỜI CAM ĐOAN

Bản luận văn này do tôi nghiên cứu và thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của Thầy T.s Nguyễn Minh Phú

Để hoàn thành luận văn này, tôi đã sử dụng những tài liệu được ghi ửong mục Tài liệu tham khảo, ngoài ra không sử dụng bất cứ tài liệu tham khảo nào khác mà không được ghi Tôi xin cam đoan không sao chép các kết quả nghiên cứu, các công trình khoa học của người khác

Tp.Hồ Chí Minh, ngày 3 tháng 12 năm 2017

Lê Đình Quang

Trang 8

4

MỤC LỤC

TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN i

LỜI CAM ĐOAN iii

MỤC LỤC iv

DANH SÁCH HÌNH VẼ xii

DANH SÁCH BẢNG BIÊU ĐỒ xvi

Chương 1: MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Lý do lựa chọn đề tài 4

1.2.1 Tiềm năng khai thác sản lượng tôm ở Việt Nam 4

1.2.2 Tiềm năng sử dụng năng lượng mặt ười ở Việt Nam 5

1.2.3 Kết luận 7

1.3 Giới hạn của đề tài 8

1.4 Mục tiêu nghiên cứu 9

1.5 Phương pháp nghiên cứu 9

1.6 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài 9

Chương 2: TỔNG QUA VỀ SẤY TÔM KHÔ BẰNG NLMT 10

2.1

Quy trình sản xuất tôm khô 10

2.2 Tiêu chuẩn Việt Nam tôm khô 16

2.2.1 Tiêu chuẩn về cảm quan 16

2.2.2 Tiêu chuẩn về hóa lý 17

2.2.3 Tiêu chuẩn về vi sinh vật 17

2.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy lên tôm sấy khô 18

2.4 Tổng quan về quá trình sấy đối lưu cưỡng bức sử dụng năng lượng mặt ười22

Trang 9

2.4.1 ứng dụng quá trình sấy đối lưu cưỡng bức bằng năng lượng mặt ười ưên

thế giới 22

2.4.2 So sánh trữ nhiệt và không trữ nhiệt ở collector trong phương pháp sấy đôi lưu cưỡng bức bằng năng lượng mặt ười 30

2.4.3 So sánh hiệu quả giữa các phương pháp sấy 33

2.4.4 ứng dụng quá trình sấy đối lưu cưỡng bức bằng năng lượng mặt ười ở Việt Nam 38

2.4.5 Tình hình sấy tôm khô ở Việt Nam 39

2.4.6 Đề xuất phương các án nâng cao hiệu suất sấy tôm khô và đánh giá sơ bộ 40 2.4.7 Đánh giá các phương án và lựa chọn phương án 43

Chương 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÈ SẤY TÔM KHÔ ĐỐI LƯU CƯỠNG BỨC BÀNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 44

3.1 Tính toán bộ thu collector mặt ười 45

3.1.1 Bức xạ lên mặt phang nghiêng 45

3.1.2 Tính toán nhiệt độ khí nóng ra khỏi bộ thu collector 48

3.2 Hiệu suất quá ưình sấy 51

3.3 Sơ đồ giải thuật 51

3.3.1 Tính toán nhiệt độ gió ra khỏi collector 52

Chương 4: NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH SẤY TÔM 54

4.1 Cơ sở lý thuyết 54

4.2 Thực nghiệm động học quá trình sấy tôm 57

4.2.1 Thí nghiệm xác định khối lượng khô của tôm 58

4.2.2 Thí nghiệm xác định các thông số truyền khối của tôm 60

4.3 Xác định hàm hồi quy của s theo T và V 68

Trang 10

vi

Chương 5: THỰC NGHIỆM SẤY TÔM KHÔ BÀNG BỘ GIA NHIỆT

KHÔNG KHÍ BẰNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 74

5.1 Xác định các thông số cho bộ gia nhiệt không khí 74

5.2 Mô hình thực nghiệm sấy tôm khô bằng năng lượng mặt trời 77

5.3 Thực nghiệm quá trình sấy tôm khô bằng mô hình 85

5.3.1 Mục tiêu của quá trình thí nghiêm 85

5.3.2 Quy trình thực hiện thí nghiêm 86

5.3.3 Quy trình đo đạt thông số thực nghiêm 86

5.3.4 Quy trình tính toán thông số 88

5.3.5 Xác định công suất của quạt cưỡng bức 89

5.3.6 Thực nghiệm sấy tôm khô bằng mô hình 91

Chương 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 108

6.1 Kết luận 108

6.2 Kiến nghị 109

6.3 Phương hướng phát triển đề tài 110

TÀI LIỆU THAM KHẢO 111

PHỤ LỤC 114

Trang 11

7

DANH MỤC CÁC HÌNH - BIỂU ĐỒ

Hình 1.1: sản lượng tôm khai thác trên toàn thế giới 1

Hình 1.2: sấy tôm khô bằng phơi nắng tại Việt Nam 4

Hình 1.3: sản lượng tôm xuất khẩu 5

Hình 1.4: phần trăm xuất khẩu thủy hải sản 5

Hình 1.5: bức xạ mặt ười trung bình ngày của các tháng ố Hình 1.6: biểu đồ bức xạ các nước Châu Á 7

Hình 2.1: quá trình sấy tôm khô bằng khói nóng từ đốt than 10

Hình 2.2: tách tôm khô ra khỏi vỏ sau khi đập tôm khô 12

Hình 2.3: máy đập tôm khô 12

Hình 2.4: quá trình sấy tôm khô lần 1 13

Hình 2.5: quá trình sấy tôm khô lần 14

Hình 2.6: lò sấy tôm đốt than và ống dẫn khói nóng 15

Hình 2.7: sấy tôm khô kiểu phun ưào 20

Hình 2.8: sơ đồ nguyên lý sấy đối lưu cưỡng bức bằng năng lượng mặt ười 23

Hình 2.9: biểu đồ nhiệt độ sấy theo thời gian 24

Hình 2.10: biểu đồ độ ẩm của dừa khô theo thời gian 24

Hình 2.13: biểu đồ của độ ẩm theo thời gian 27

Trang 12

8

Hình 2.17: sơ đồ nguyên lý sấy đối lưu tự nhiên bằng năng lượng mặt ười 31

Hình 2.20: sơ đồ thực tế sấy đối lưu cưỡng bức bằng năng lượng mặt ười 35

Hình 2.22: biểu đồ độ ẩm của dừa khô theo thời gian 36

Hình 2.23: biểu đồ độ ẩm của tôm khô theo thời gian 37

Hình 2.24: hệ thống sấy nông sản đối lưu cưỡng bức 38

Hình 2.25: mô hình sấy tôm khô bằng năng lượng mặt ười 40

Hình 2.26: mô hình sấy tôm khô bằng năng lượng mặt ười kết hợp với chất hút ẩm41 Hình 2.27: collector tấm phẳng có rãnh chữ V 42

Hình 3.1: sơ đồ nguyên lý sấy tôm bằng năng lượng mặt ười 44

Hình 3.2: sơ đồ giải thuật 53

Hình 4.1: thí nghiệm xác định khối lượng khô của tôm 59

Hình 4.2: khối lượng khô của tôm theo thời gian 60

Hình 4.3: mô hình sấy đối lưu và tủ điện điều khiển 61

Hình 4.4: đo nhiệt độ và tốc độ không khí sấy 61

Hình 4.5: đường cong sấy theo chế độ V = 1 m/s và í = 50 °C 63

Hình 4.6: tôm được cân tại thời điểm t 64

Trang 13

9

Hình 4.7: đường cong sấy theo 9 chế độ sấy 65

Hình 4.8: hàm hồi quy của 5 được tính bằng phần mềm 68

Hình 5.1: ảnh hưởng của khe hở giữa tấm kính và tấm hấp thụ 74

Hình 5.2: ảnh hưởng của tỷ số cạnh 75

Hình 5.3: ảnh hưởng góc nghiêng 76

Hình 5.4: Tfo theo lưu lượng 77

Hình 5.5: Tfo theo tháng trong năm 77

Hình 5.6: mặt cắt ngang của bộ gia nhiệt không khí 78

Hình 5.7: kích thước của tấm hấp thụ 79

Hình 5.8: bản vẽ ống góp kết nối với bộ gia nhiệt không khí 79

Hình 5.9: bản vẽ ống góp kết nối với quạt cưỡng bức 80

Hình 5.10: bản vẽ kích thước buồng sấy 81

Hình 5.11: bản vẽ kích thước khay sấy 81

Hình 5.12: bản vẽ 3D của mô hình sấy tôm khô bằng năng lượng mặt ttời 82

Hình 5.13: giai đoạn chế tạo mô hình sấy tôm khô 84

Hình 5.14: giai đoạn hoàn thiện mô hình sấy tôm khô 84

Hình 5.15: tôm thẻ chân ttắng 86

Hình 5.16: máy đo bức xạ mặt ttời PCE SPM 1 87

Hình 5.17: bộ đo nhiệt độ ewelly 87

Hình 5.18: đo cường độ dòng điện qua quạt 90

Trang 14

Hình 5.19: đường đặc tính của quạt 91

Hình 5.20: mô hình sấy tôm khô bằng năng lượng mặt trời 92

Hình 5.21: nhiệt độ trung bình lý thuyết 93

Hình 5.22: xác định lương lượng gió 94

Hình 5.23: bố trí tôm lên khay sấy 94

Hình 5.24: đo tổng bức xạ mặt trời đến phương ngang 95

Hình 5.25: đo nhiệt độ tác nhân sấy bằng bộ ewelly 95

Hình 5.26: nhiệt độ tác nhân sấy lý thuyết và thực nghiệm 96

Hình 5.27: đường cong tỉ số ẩm của tôm theo thời gian 97

Hình 5.28: so sánh bức xạ mặt trời 99

Hình 5.29: nhiệt độ tác nhân sấy lý thuyết và thực nghiệm ở chế độ sấy thứ 2 99

Hình 5.32: đường cong tỉ số ẩm 4 chế độ sấy 102

Hình 5.33: đường cong tỉ số ẩm của 2 phương pháp sấy 106

Trang 15

xi

DANH MỤC CÁC BẢNG

•

Bảng 1.1: giá xuất khẩu khẩu tôm đông lạnh tại Việt Nam năm 2013 2

Bảng 1.2: hàm lượng dinh dưỡng trong tôm khô 3

Bảng 2.1: tiêu chuẩn của quốc tế về kích thước của tôm khô 11

Bảng 2.2: tiêu chuẩn vể cảm quan 16

Bảng 2.3: tiêu chuẩn về hóa lý 17

Bảng 2.4: tiêu chuẩn về vi sinh vật 17

Bảng 2.5: ưu nhược điểm của hai phương pháp 18

Bảng 4.1: khối lượng tôm khô theo thời gian 59

Bảng 4.2: các giá trị khối lượng của tôm Wf theo thời gian 63

Bảng 4.3: các hệ số phương trình hồi quy và các thông số truyền khối 64

Bảng 4.4: các hệ số phương trình hồi quy và các thông số truyền khối 66

Bảng 4.5: các thông số truyền khối 67

Bảng 4.6: kết quả thí nghiệm 71

Bảng 4.7: kết quả tính toán 71

Bảng 5.1: công suất quạt theo lưu lượng 90

Bảng 5.2: trị số các giá trị theo lý thuyết và thực nghiệm 96

Bảng 5.3: khối lượng của tôm theo thời gian 97

Trang 16

xii

Bảng 5.4: hiệu suất sấy theo từng chế độ 103

Bảng 5.5: khối lượng của tôm theo thời gian ở từng chế độ sấy 101

Bảng 5.6: thông số truyền khối của mô hình 102

Bảng 5.7: hiệu suất sấy theo từng chế độ 103

Bảng 5.8: so sánh hiệu suất quá trình sấy của từng loại vật sấy 104

Bảng 5.9: so sánh lưu lượng tác nhân sấy đi vào collector của từng vật sấy 104

Bảng 5.10: khối lượng và độ ẩm của tôm bằng hai phương pháp sấy 106

Trang 17

xiii

CÁC DANH MỤC KÝ HIỆU

Trang 18

xiv

Trang 19

Global shrimp production 1950 - 2012

Hình 1.1: sản lượng tôm khai thác ttên toàn thế giới, [1]

Một nguyên nhân khác khiến tôm ttở thành thực phẩm không thể thiếu ttên toàn thế giới đó là hàm lượng nhiều các vitamin ttong tôm như lượng Protein, Canxi, Selen, Lipid, Vitamin B12 Tuy nhiên có một vấn đề ở đây là sau khi đánh bắt thì các hàm lượng khoáng chat, vitamin này sẽ bị phá hủy một cách nhanh chóng ở điều kiện môi trường, do đó chúng phải được bảo quản nếu muốn giữ lại hàm lượng khoáng chất và vitamin nói ttên

Tôm có hàm lượng ẩm cao do đó có hai cách phù hợp để bảo quản tôm là [2]:

> Trữ đông tôm

Trang 20

2

GVHD: TS Nguyễn Minh Phú

HVTH: Lê Đình Quang

> Sấy tôm khô

Quá trình trữ đông tôm tươi gồm các giai đoạn làm sạch tôm sơ bộ và cấp đông tôm trong các buồng cấp đông, với quá trình cấp đông tôm này sẽ hạn chế được sự hình thành và phát triển của các vi sinh vật do đó các thành phần vitamin và khoáng chất trong tôm được bảo quản và kéo dài hạn sử dụng của tôm Tuy nhiên phương pháp trữ tôm bằng cấp đông này rất tốn kém dẫn đến giá tôm thành phẩm khá cao

Bảng 1.1: giá xuất khẩu tôm đông lạnh tại Việt Nam năm 2013

> Sử dụng nguồn khí nóng, nguồn khí nóng này có thể đến từ hơi nước, bơm

Trang 21

3

nhiệt, khói thải nóng

> Sử dụng năng lượng mặt ười

Sử dụng năng lượng mặt ười để sấy tôm là phương thức truyền thống nhất ở Việt Nam và ưên thế giới, tuy nhiên những thuộc tính không ổn định của năng lượng mặt ười vẫn là nhược điểm của phương pháp này Để khắc phục nhược điểm của phương pháp sấy tôm bằng phơi nắng (hình 1.2), thì phương pháp sử dụng năng lượng để tạo ra nguồn khí nóng sẽ khắc phục nhược điểm đó là giảm thời gian sấy so với phương pháp phơi nắng Tuy nhiên, ưong vấn đề kinh doanh sử dụng chi phí thấp nhất để tạo ra thành phẩm vẫn được ưa chuộng hơn nên sấy tôm khô bằng năng lượng mặt ười vẫn tỏ ra chiếm ưu thế hơn cả Mỗi phương pháp đều có ưu và nhược điểm riêng, nhưng sản phẩm sấy của cả hai phương pháp vẫn tạo ra thành phẩm với chất lượng tương đương nhau Bảng 1.2 cho thấy thành phần dinh dưỡng theo phần trăm của tôm khô sau khi sấy bằng phơi nắng và lò vi sóng [2],

Bảng 1.2: hàm lượng dinh dưỡng ưong tôm khô

Trong giai đoạn khủng hoảng năng lượng như hiện nay việc tạo ra nguồn nhiệt từ điện năng có thứ bậc năng lượng cao hay nhiên liệu hóa thạch rõ ràng đây là một việc lãng phí và gây ô nhiễm môi trường do đó trong lĩnh vực sấy tôm khô, việc sử dụng hiệu quả năng lượng mặt trời là nội dung chính nghiên cứu của học viên trong bài luận văn thạc sĩ

Trang 22

1.2.1 Tiềm năng khai thác sản lượng tôm ở Việt Nam

Do vị trí địa lý Việt Nam có chiều dài hơn 3,000 km bờ biển nối dài từ miền Bắc đến miền Nam Với địa thế thuận lợi, hiển nhiên Việt Nam là nước có số lượng thủy hải sản lớn được đánh bắt và xuất khẩu ttong khu vực Châu Á và thế giới Theo một thống kê vào tháng 4 năm 2016 của hiệp hội thủy hải sản Châu Á, Việt Nam lọt top 10 những nước

có hàm lượng xuất khẩu tôm lớn nhất thế giới, sản lượng tôm xuất khẩu ước tính vào năm

2013 lên đến hơn 250,000 tấn và chỉ đứng sau Thái Lan với sản lượng 350,000 tấn [3], xem hình 1.3

Trang 23

5

Hình 1.3: sản lượng tôm xuất khẩu, [3],

Trong ngành công nghiệp thủy sản, tôm vẫn là sản phẩm mũi nhọn và chiếm 43% (hình 1.4) trong tổng kim ngạch xuất khẩu thủy hải sản Việt Nam và mang về 2.06 tỷ USD vào năm 2013 [4], Rõ ràng từ số liệu trên, tôm ở Việt Nam vẫn đóng vai ửò là thực phẩm thủy hải sản số một và cũng là nguồn thực phẩm có giá trị cao về kinh tế

1.2.2 Tiềm năng sử dụng năng lượng mặt tròi ở Việt Nam

Việt Nam là nước có khí hậu nhiệt đới, gần đường xích đạo trải dài từ vĩ độ 8°30' Bắc đến 23°24' Bắc, thời gian chiếu sáng trung bình trong một năm là 2000 - 2600 giờ, rõ ràng Việt Nam là nước có tiềm năng về năng lượng mặt trời Việt Nam nằm ửong khu vực có

teir, Củunrrr

Other fish, Other 12.70%

crustacean

Tuna,

7.60%

Trang 24

Biểu đồ bức xạ mặt tròi

Hình 1.5: bức xạ mặt trời trung bình ngày của các tháng, [5],

Trên hình 1.5 ta thấy lượng nhiệt nhận được cao nhất ở thành phố Hồ Chí Minh vào khoảng tháng 3 là 6 kw/m2/ngày Nhìn vào biểu đồ bức xạ mặt ười, ta nhận thấy rằng những thành phố từ đèo Hải Vân đi vào thì lượng bức xạ mặt ười cao hơn hẳn so với các thành phố khác, lý do ở đây là ranh giới mùa đông và mùa hè ở các thành phố này không phân biệt được, ưong khi các tỉnh phía Bắc và Bắc Trung bộ sự khác nhau này quá cách biệt, cụ thể ở Hà Nội vào tháng 11, lượng bức xạ mặt ười ở thành phố Hà Nội là 3 kw/m2/ngày còn ở Vũng Tàu bức xạ mặt ười đo được là xấp xỉ 5 kw/m2/ngày

Thành phố Hồ Chí Minh có diện tích hơn 2,000 km2, giả sử một ngày vào tháng 3 bức xạ mặt ười nhận được là 6 kw/m2/ngày thì tổng bức xạ của thành phố Hồ Chí Minh ưên 2000 km2 là 12 km2, ta thấy rằng một lượng bức xạ mặt ười lớn hay nói cách khác một nguồn năng lượng sạch đang bị lãng phí hằng ngày trên thành phố của chúng ta

Nhìn vào biểu đồ bức xạ mặt trời của các nước ưong khu vực Châu Á (hình 1.6), Việt Nam một ưong những nước có lượng bức xạ lớn nhất ưong khu vực, như vậy với nguồn năng lượng mặt ười dồi dào này hoàn toàn có thể ứng dụng để sấy các sản phẩm tôm tươi và kéo dài hạn sử dụng của chúng

Trang 25

và còn có sự ảnh hưởng các yếu tố bên ngoài như [6]:

Trang 26

vì vậy đó là lý do học viên quyết định lựa chọn đề tài “NGHIÊN cứu SẤY TÔM KHÔ BÀNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI” để cải thiện các vấn đề còn gặp phải của phương pháp sấy tôm truyền thống và nâng cao chất lượng sản phẩm chủ lực của nước nhà

1.3 Giói hạn của đề tài

Trên thế giới, các nhà nghiên cứu đã ứng dụng các kiểu Collector khác nhau nhằm mục đích nâng cao hiệu quả trao đổi nhiệt giữa tấm bề mặt hấp thụ và không khí cấp để tạo ra được nhiệt độ cao hơn cho không khí ở đầu ra Tuy nhiên trong giới hạn của luận văn, học viên chỉ sử dụng Collector tấm phẳng vì những ưu điểm hoạt động bền bỉ, dễ chế tạo

về phía buồng sấy, để đơn giản hóa cho việc tính toán, học viên xem như việc bọc cách nhiệt xung quanh buồng sấy là khá tốt do đó quá trình tổn thất nhiệt ra ngoài môi trường xung quanh là không đáng kể

1.4 Mục tiêu nghiên cứu

ứng dụng bộ gia nhiệt không khí vào sấy tôm khô cho ra năng suất và chất lượng cao hơn so với phương pháp sấy tôm khô truyền thống

Tính toán nhiệt độ không khí sấy ra khỏi collector với các dữ liệu đầu vào cho trước

Tối ưu hóa các thông số như tốc độ không khí vào, kích thước Collector

Xây dựng phương trình đường cong tốc độ sấy tôm khô

Đề xuất hàm toán học cho phương trình đường cong tốc độ sấy tôm khô

Trang 27

1.6 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Như học viên đã nêu trên, các phương pháp phổ biến sấy tôm như phơi trực tiếp bằng ánh nắng mặt trời và dùng năng lượng điện, hóa thạch đều có các ưu nhược điểm của nó Tuy nhiên việc ứng dụng không triệt để gây nên lãng phí nguồn năng lượng, sự lãng phí này sẽ gây nguy hại đến môi trường xung quanh

Việc ứng dụng ttiệt để năng lượng mặt ttời ttong sấy tôm bằng phương pháp sấy đối lưu cưỡng bức sẽ giảm bớt sự tiêu hao sản phẩm ttong quá trình sản xuất bằng phương pháp phơi dưới ánh nắng mặt ttời, tiêu thụ năng lượng điện, năng lượng hóa thạch, qua đó làm giảm phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính góp phần vào bảo vệ môi trường, đó là ý nghĩa chính trong bài luận mà học viên muốn nhắm đến

Chương 2

TỔNG QUAN VỀ SẨY TÔM KHÔ BẰNG NĂNG LƯỢNG

MẶT TRỜI

2.1 Quy trình sản xuất tôm khô

Tôm khô là sản phẩm được chế biến từ nguyên liệu tôm tươi mà trong quy trình

có hải qua công đoạn sấy khô tôm Tôm khô được chế biến khắp các địa phương ven biển của nước ta với các quy mô công nghiệp tại các nhà máy, xí nghiệp hay quy mô vừa và nhỏ ở các hợp tác xã hay gia đình

Trang 28

10

Hình 2.1: quá trình sấy tôm khô bằng khói nóng từ đốt than

Nguyên liệu tôm ban đầu đề thành tôm khô phải ừải qua 7 giai đoạn chính như sau [6], [7]:

> Phân loại và làm sạch tôm sơ bộ sau khi khai thác

> Luộc chín tôm

> Làm ráo tôm và làm nguội

> Sấy tôm khô lần 1, hình 2.1, 2.4

> Tách vỏ tôm, hình 2.2

> Sấy khô tôm lần 2, hình 2.5

> Hoàn thiện chất lượng đóng gói và bao bì

Sau khi khai thác, tôm tươi còn có thể dính bẩn bùn đất do đó cần phải làm sạch

sơ bộ để tránh việc ảnh hưởng lên chất lượng tôm thành phẩm Tôm được làm sạch và được phân loại theo tôm khô thành phẩm cuối cùng, việc phân loại này cũng mang tính chất tương đối và kinh nghiêm của người thợ Theo tiêu chuẩn của quốc tế về kích thước của tôm khô thì có thể phân ra như ở bảng 2.1 sau đây [8]:

Bảng 2.1: tiêu chuẩn của quốc tế về kích thước của tôm khô

Trang 29

Giai đoạn tiếp theo là giai đoạn sấy khô tôm, giai đoạn này mất nhiều thời gian và công sức đồng thời quyết định đến chất lượng của tôm khô Giai đoạn sấy khô tôm này chia là hai, giai đoạn thứ nhất gồm sấy khô vỏ bên ngoài của tôm, giai đoạn tiếp theo là sấy khô tôm thịt và thành phẩm đạt được là tôm nõn khô Trung bình cứ 10 kg tôm tươi thì cho ra khoảng 1 kg tôm khô

Đập vỏ tôm là quá trình ở giữa hai lần sấy, quá trình đập vỏ tôm ở Việt Nam đa số được thực hiện bằng tay, quy trình này được thực hiện bằng cách cho tôm vào các bao vải

và đập đến lúc nào võ tôm nát ra [6]

Trang 30

12

Hình 2.2: tách tôm khô ra khỏi vỏ sau khi đập tôm khô

Đối với những cơ sở chế biến thủy hải sản lớn thì công đoạn này được thực hiện bằng máy đập vỏ tôm (hình 2.3)

Hình 2.3: máy đập tôm khô

Trở lại với quá trình sấy tôm, đa số phương pháp sấy được ứng dụng rộng rãi nhất

là sử dụng năng lượng mặt ttời để sấy tôm khô Tôm khô được ừải rộng ra ttên sàn hoặc trên vĩ sấy và tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt ười (hình 2.4), ttong giai đoạn đầu tôm được sấy cho đến khi vỏ tôm được khô, thông thường số ngày để vỏ tôm giòn ra phải tiến hành phơi từ 1 đến 2 ngày tùy thuộc vào mức độ bức xạ mặt trời

Trang 31

13

Trong giai đoạn sấy tôm đợt 1 này phải chú ý việc kết hợp ủ ẩm cho tôm vào ban đêm khi tắt ánh nắng mặt trời Mục đích của việc ủ ẩm tôm là để tránh nước ở bên trong tôm khuếch tán ra vỏ ngoài của tôm, tránh việc bên trong ướt vỏ ngoài khô như vậy gây nên hiện tượng mốc tôm khô

Giai đoạn sấy tôm khô thứ 2 là làm khô tôm thịt sau khi được bóc vỏ, giai đoạn này là giai đoạn chính quyết định chất lượng của thành phẩm Cũng giống như giai đoạn

1, tôm cũng được ưải ra và phơi dưới ánh nắng mặt ười Bức xạ mặt ười tạo ra lượng nhiệt hiện khiến lượng ẩm bên ưong tôm khuếch tán ra bên ngoài và khô dàn, thông thường quá trình này cũng kéo dài từ 3 - 4 ngày tùy theo bức xạ mặt ười Trong quá trình này để ngăn

ẩm thẩm thấu ngược ưở lại tôm thì thông thường ưải một lớp nilon cách ẩm lên bề mặt tôm hoặc đóng gói hàn kín tôm lại và bảo quản ở nơi khô thoáng

Trang 32

14

Theo quy chuẩn quốc tế, độ ẩm tôm khô không được vượt quá 30% (w.b),

25% (d.b) so với trọng lượng của tôm [8], Công thức tính toán được cho như sau

[9]:

niị

Trong đó:

w: Độ ẩm của vật liệu lấy ra kiểm nghiệm,%

mj: Khối lượng vật liệu sấy cần xác định độ ẩm, g

m 2 : Khối lượng tôm sấy sau khi sấy kiệt, g

Để xác định khối lượng tôm sau khi sấy kiệt, ta tiến hành lấy lOg mẫu tôm thành

phẩm cần xác định độ ẩm (m;) và sấy ừong lò vi sóng ở nhiệt độ 105°C [23]

Tiếp tục sấy tôm cho đến khi khối lượng của tôm không thay đổi ta thu được khối lượng

tôm sấy sau khi sấy kiệt (m 2 )

Trang 33

w o : là độ ẩm ban đầu được tính toán như công thức đã đề cập ở trên

m t , m 0 : là khối lượng tôm khô tại thời điểm t và thời điểm ban đầu

Ngoài phương pháp sấy tôm khô bằng năng lượng mặt ười vẫn còn có phương pháp sử dụng khí nóng để sấy tôm khô như học viên đã trình bày ở mục ưên Dòng khí nóng ở đây có thể là khí nóng cưỡng bức bên ưong buồng sấy tôm hoặc khói nóng sinh ra

từ việc đốt than, củi, ưấu Ở hình 2.6 là một lò sấy tôm sử dụng than, không khí được cấp vào bên ưong lò qua quạt hút gió số 1, sản phẩm khí sinh ra đi qua cửa số 2 và được đưa trực tiếp vào buồng sấy tôm thông qua các ống dẫn Vào những lúc bức xạ mặt ười yếu hoặc những ngày thời tiết xấu thì sử dụng phương pháp nhân tạo này xem ra có hiệu quả hơn so với phương pháp sấy bằng năng lượng mặt ười

Hình 2.6: lò sấy tôm đốt than và ống dẫn khói nóng

Hiện nay ưên thế giới, cụ thể là Thái Lan kết hợp giữa sấy bằng năng lượng mặt ười và tủ sấy Ban đầu tôm được sấy khô từ 3 - 5 giờ [27] ở ngoài ánh nắng mặt ười và sau đó được đưa vào tủ sấy để sấy tôm khô cho đến khi sản phẩm tôm sấy khô đạt được

độ ẩm yêu cầu Phương pháp này có ưu điểm là thời gian rút ngắn hơn so với phương pháp sấy truyền thống, tuy nhiên bên cạnh đó phương pháp này cũng tồn tại nhược điểm vốn có của sấy tôm khô trực tiếp bằng ánh nắng mặt ười và sử dụng năng lượng điện

Trang 34

16

2.2 Tiêu chuẩn Việt Nam về tôm khô

Tiêu chuẩn Việt Nam tôm nõn khô gồm có các tiêu chuẩn sau [10]:

> Cảm quan

> Hóa lý

> Vi sinh

2.2.1 Tiêu chuẩn về cảm quan:

Tiêu chuẩn về cảm quan được đánh giá thông qua các giác quan của con người

được liệt kê dưới bảng 2.2:

Bảng 2.2: tiêu chuẩn vể cảm quan

Trang 35

17

2.2.2 Tiêu chuẩn về hóa lý:

Tiêu chuẩn về hóa lý đối với tôm khô được liệt kê dưới bảng 2.3:

Bảng 2.3: tiêu chuẩn về hóa lý

2.2.3 Tiêu chuẩn về vi sinh vật:

Tiêu chuẩn về vi sinh vật đối với tôm khô được liệt kê dưới bảng 2.4:

Bảng 2.4: tiêu chuẩn về vi sinh vật

Trang 36

2.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy lên tôm sấy khô

Trên thế giới cũng như tại Việt Nam cũng có những bài báo nghiên cứu đến nhiệt độ sấy của tôm khô Nhiệt độ sấy tôm khô được phân chia thành 2 mức nhiệt độ là sấy tôm khô ở mức nhiệt độ cao và sấy tôm khô ở nhiệt độ thấp Cụ thể nhiệt độ sấy tôm

khô ở mức cao là từ 100 - 14(fc và nhiệt độ thấp là 40 - 7(fc, mỗi mức nhiệt độ sấy tôm

khác nhau đều có những ưu nhược điểm và mức ứng dụng tùy theo quy mô sản xuất kinh doanh cụ thể là:

Bảng 2.5: ưu nhược điểm của hai phương pháp

Sấy ở mức nhiệt độ cao thông thường là những lò sấy lớn và đồng thời mức tiêu hao năng lượng cũng lớn hơn Do đó, với ứng dụng ở mức nhiệt độ cao này thường là quy

Trang 37

Một số công bố trong và ngoài nước về nhiệt độ sấy tôm thích hợp như sau

Công trình nghiên cứu các thông số ảnh hưởng đến chất lượng của tôm bằng phương pháp sấy phun hào, [27]

Nội dung chính của bài báo này nhằm nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình sấy tôm

khô ở những mức nhiệt độ khác nhau, cụ thể là ở những mức nhiệt độ 80 - 100 - 120°c

(hình 2.7) Phương pháp sấy mà tác giả sử dụng giống như phương pháp sấy tầng sôi, một trong nhưng ưu điểm của phương pháp này là tôm tự tách vỏ ttong quá trình sấy

Hình 2.7: sấy tôm khô kiểu phun trào

Trang 38

20

Tác giả kết luận với mức nhiệt độ 12(fc thì thích hợp với tôm nhỏ và io(fc thích

hợp với tôm to trong phương pháp này, tuy nhiên bên cạnh đó tác giả cũng kiến nghị rằng

nên sử dụng sấy tôm khô ở mức nhiệt độ thấp từ 40 - 70°c vì mức tiêu hao năng lượng

thấp hơn hẳn, chất lượng tôm khô và màu sắc sau cùng là tốt nhất

Trở về với tình hình nghiền cứu trong nước, giáo trình “Sản xuất và chế biển tôm khô MDF’’ của Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn cũng đã đưa ra mức nhiệt độ phù hợp để sấy tôm khô là từ 45 - 65°c Ban đầu tôm có thể được sấy với mức nhiệt độ cao hơn khoảng 6(fc và sau đó giảm dần đến 45°c sấy ở mức nhiệt độ này đảm bảo chất

lượng tôm khô và không bị xỉn màu

Một công trình cũng khá liên quan khác là “ Xác định điều kiện sẩy thích hợp cho chế biến và bảo quản bột thịt đầu tôm sú ’’ [28] được thực hiện bởi các tác giả ở trường

Đại Học cần Thơ Nội dung chính của bài báo là xác định mức nhiệt độ sấy đầu tôm khô,

tác giả đã thử các mức nhiệt độ từ 60 - 65°c là mức nhiệt độ tốt nhất để sấy đầu tôm khô

ttong quá trình sản xuất bột

Qua quá trình phân tích nhiệt độ phù hợp để sấy tôm khô trong khoảng từ 40 - 65°c Với mức nhiệt độ này tôm sẽ không bị xỉn màu và hàm lượng vitamin không bị đốt cháy ở nhiệt độ cao Học viên nhận thấy rằng, mức nhiệt độ 40 - 65°c hoàn toàn đạt được

ở bộ thu cưỡng bức năng lượng mặt trời, do đó sử dụng bộ thu cưỡng bức năng lượng mặt trời là phương án khả thi để ứng dụng sấy tôm khô

2.4 Tổng quan về quá trình sấy đối lưu cưỡng bức sử dụng năng lượng mặt trời

Các nhà nghiên cứu trên thế giới đã nghiên cứu thành công việc ứng dụng năng lượng mặt trời vào sấy các thực phẩm nông sản, điển hình là ở Ấn Độ và các quốc gia ở châu Á với lượng bức xạ mặt trời tương đối lớn Các nhà nghiên cứu đã đưa ra phương thức sử dụng colector mặt trời kết hợp với dòng không khí đối lưu cưỡng bức để tạo ra lượng không khí nóng có nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ không khí môi trường nhờ hiệu ứng nhà kính thay cho phương pháp truyền thống sấy trực tiếp dưới ánh nắng mặt trời Các nhà khoa học đã đưa ra kết luận rằng phương pháp này thực sự có hiệu quả vượt trội hơn

so với phương pháp sấy truyền thống Sau đây học viên xin được trình dẫn một số công

Trang 39

21

bố quốc tế liên quan này

2.4.1 ứng dụng quá trình sấy đối lưu cưỡng bức bằng năng lượng mặt tròi trên thế giói

Sấy dừa khô bằng bộ thu cưỡng bức năng lượng mặt trời, [9]

Bài báo được thực hiện bởi hai tác giả M Mohanaraj, p Chandrasekar, được thực hiện tại Ấn Độ

> Nội dung chính:

Bài báo này nghiên cứu và xây dựng mô hình sử dụng phương pháp sấy đối lưu cưỡng bức bằng năng lượng mặt trời để sấy khô dừa tạo nên dầu dừa, đây là mặt hàng truyền thống của đất nước này Khắc phục những bất lợi chính của hai phương pháp sấy dừa khô truyền thống ở Ấn Độ chiếm phần lớn như sấy bằng ánh nắng trực tiếp mặt tròi

và bằng lò sấy bằng sấy đối lưu cưỡng bức bằng năng lượng mặt ười là những nội dung chính của bài báo

> Quy trình thực hiện thí nghiệm:

Thí nghiệm được xây dựng gồm những thiết bị chính là: buồng sấy được cách nhiệt

và bên ưong có các khay bằng lưới để đặt dừa lên, một collector tấm phẳng có kính hấp thụ năng lượng mặt ười và được cách nhiệt ở phía dưới, quạt để tạo nên dòng không khí đối lưu cưỡng bức và được điều chỉnh tốc độ bằng van điều chỉnh lưu lượng Phía dưới tấm collector có chứa đầy cát, nhiệm vụ của lớp cát này là nhằm lưu trữ nhiệt cho bộ collector, lượng nhiệt này sẽ hữu ích vào những lúc bức xạ mặt ười suy yếu hoặc sấy vào ban đêm

Trang 40

22

Hình 2.8: sơ đồ nguyên lý sấy đối lưu cưỡng bức bằng năng lượng mặt ười [9]

Dừa được bóc vỏ và đặt lên ưên khay lưới ở ưong buồng sấy, không khí đối lưu cưỡng bức đi vào bộ collector được gia nhiệt nóng lên và đi vào buồng sấy Nhiệt độ tại những điểm khác nhau ưong collector, nhiệt độ của bầu khô, ướt của không khí được đo hàng giờ Tốc độ của không khí đi vào bộ collector được điều chỉnh bằng van điều chỉnh lưu lượng, tốc độ tối ưu để sấy dừa khô là 1.2 m/s Thí nghiệm chỉ được thực hiện vào ban ngày

Control vilvc

Định dạng
Số trang	111
Dung lượng	2,04 MB
File đính kèm	123.rar (13 MB)