NGHIÊN cứu kỹ THUẬT sấy nấm LINH CHI tại VIỆT NAM tt

Trong đó, sấy bằng sóng RF là một công nghệ sấy đã đư c các nhà khoa học nghiên cứu và phát triển vì một số các ưu điểm nổi bật như: i cơ chế gia nhiệt thể tích trên toàn bộ thể tích vật

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

PHẠM VĂN KIÊN

NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT SẤY NẤM LINH CHI

TẠI VIỆT NAM

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí

Mã số: 9.52.01.03

T M TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

TP Hồ Chí Minh - năm 2020

- Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay, trên thế giới và ở Việt Nam đã ứng dụng nhiều các phương pháp sấy khác nhau cho các sản phẩm nông nghiệp và trong lĩnh vực công nghệ thực phẩm Các phương pháp sấy đư c ứng dụng bao gồm sấy đối lưu bằng không khí nóng, sấy bơm nhiệt, sấy chân không, sấy bằng sóng hồng ngoại, sấy bằng vi sóng và sấy bằng sóng radio (RF) Trong đó, sấy bằng sóng RF là một công nghệ sấy đã đư c các nhà khoa học nghiên cứu và phát triển

vì một số các ưu điểm nổi bật như: i) cơ chế gia nhiệt thể tích trên toàn bộ thể tích vật liệu sấy nên tốc độ gia nhiệt nhanh; ii) nhiệt độ và ẩm độ phân bố đồng đều tr n toàn bộ thể t ch vật liệu sấy; iii) gradient nhiệt độ và gradient ẩm cùng chiều nên thuận l i cho quá trình khuếch tán ẩm trong vật liệu sấy gi p t ng tốc độ sấy (Yang và ctv, 8)

Nấm linh chi là một loại dư c phẩm thuộc nhóm sản phẩm nông nghiệp có một số tính chất như: chứa nhiều dư c chất nhạy nhiệt, có cấu tạo dạng thân gỗ, xốp, hệ số d n nhiệt thấp (Trigos và ctv, ; attra và ctv, ) o đó, để bảo toàn đư c hàm lư ng các

dư c chất nhạy nhiệt c ng như màu sắc và mùi vị của nấm linh chi c n sấy ở nhiệt độ thấp Tuy nhiên, khi sấy ở nhiệt độ thấp thì thời gian sấy sẽ kéo dài Bên cạnh đó, nấm linh chi có hàm lư ng nước cao, hệ số d n nhiệt thấp nên trong quá trình sấy đối lưu, khả n ng truyền nhiệt sẽ kh ng hiệu quả Vì vậy, phương pháp sấy phù h p là phải sấy ở nhiệt độ thấp nhằm giữ đư c các dư c chất nhưng phải có biện pháp để t ng tốc độ sấy Vấn đề này có thể giải quyết đư c bằng cách kết h p gia nhiệt ứng dụng các phương pháp khác như gia nhiệt bằng sóng RF

Trên thế giới và tại Việt Nam c ng đã có một số nghiên cứu và ứng dụng các phương pháp sấy vào công nghệ sấy nấm linh chi như sấy đối lưu sử dụng kh ng kh nóng, sấy bơm nhiệt và sấy chân kh ng với kết quả đạt đư c là rất khả quan Tuy nhiên, h u như kh ng có công trình nghiên cứu nào về sấy nấm linh chi bằng phương pháp sấy bơm nhiệt kết h p sóng RF Trong đó, nguy n lý sấy bằng bơm nhiệt với tác nhân sấy tu n hoàn ở nhiệt độ thấp có thể đảm bảo duy trì đư c hàm lư ng cao các dư c chất nhạy nhiệt của nấm linh chi, đồng thời có thể giữ lại đư c mùi vị, màu sắc đặc trưng của nấm Cơ chế gia nhiệt bằng sóng RF là cơ chế gia nhiệt thể tích trên toàn bộ VLS sẽ gi p t ng tốc độ gia nhiệt, nhiệt độ

và ẩm độ phân bố đều trên toàn bộ thể tích vật liệu, gradient nhiệt độ và gradient ẩm cùng chiều giúp cho quá trình khuếch tán ẩm diễn ra nhanh hơn trong quá trình sấy và rút ngắn thời gian sấy

Luận án lựa chọn phương pháp sấy nấm linh chi bằng bơm nhiệt kết h p gia nhiệt bằng sóng RF để thực hiện nghiên cứu kỹ thuật sấy nấm linh chi tại Việt Nam

2 Mục tiêu của đề tài

Nghiên cứu quá trình truyền nhiệt truyền ẩm trong quá trình sấy nấm linh chi bằng phương pháp sấy bơm nhiệt kết h p sóng radio Trong đó, m hình toán đư c xây dựng nhằm mô phỏng truyền nhiệt truyền ẩm, phân tích lý thuyết động học quá trình sấy và thực nghiệm sấy xác định chế độ sấy cho nấm linh chi

3 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu kỹ thuật sấy nấm linh chi bằng bơm nhiệt kết h p gia nhiệt bằng sóng cao

t n t n số radio

4 Nội dung khoa học của đề tài

- Tìm hiểu tổng quan các công trình nghiên cứu trong nước và trên thế giới về nấm linh chi và c ng nghệ gia nhiệt bằng sóng RF Trong đó, kỹ thuật sấy nấm linh chi là cơ sở cho việc phân t ch đánh giá đề xuất phương án sấy nấm linh chi phù h p với điều kiện thực

tế tại Việt Nam

- Nghiên cứu thực nghiệm xác định các thông số nhiệt - vật lý của nấm linh chi Việt Nam

- Nghiên cứu thực nghiệm xác định thông số công suất gia nhiệt của bộ phát RF trong quá trình sấy nấm linh chi

- Xây dựng mô hình toán mô tả quá trình truyền nhiệt truyền ẩm trong quá trình sấy nấm linh chi bằng bơm nhiệt kết h p sóng RF với hệ phương trình truyền nhiệt truyền ẩm

5 Điểm mới của đề tài

- Xác định đư c các thông số nhiệt - vật lý của nấm linh chi Việt Nam bằng thực nghiệm Các thông số bao gồm: khối lư ng riêng, nhiệt dung riêng, ẩm độ cân bằng, ẩn nhiệt hóa hơi của ẩm trong vật liệu, hệ số khuếch tán ẩm và hệ số d n nhiệt

- Xác định đư c thông số công suất gia nhiệt của bộ phát RF trong quá trình sấy nấm linh chi Trong đó, giá trị công suất gia nhiệt của bộ phát phụ thuộc vào ẩm độ của nấm linh chi

- Xây dựng đư c mô hình toán mô tả quá trình truyền nhiệt truyền ẩm trong quá trình sấy nấm linh chi bằng bơm nhiệt kết h p sóng RF trong đó có xét đến nguồn sinh nhiệt bên trong VLS do ẩm trong VLS hấp thụ n ng lư ng sóng RF và ảnh hưởng của dòng khuếch tán ẩm đến dòng nhiệt

- Xây dựng đư c các đường cong động học quá trình sấy nấm linh chi bằng phương pháp sấy bơm nhiệt kết h p sóng RF

- Xây dựng đư c mô hình hồi quy đa yếu tố cho quá trình sấy nấm linh chi Việt Nam bằng phương pháp sấy bơm nhiệt kết h p sóng RF

- Xác định đư c chế độ sấy phù h p cho nấm linh chi nhằm đảm bảo đư c chất lư ng của sản phẩm sấy nấm Linh chi trong điều kiện thực tế tại Việt Nam

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về nấm linh chi

1.1.1 Khái niệm về nấm linh chi

Linh chi là loại thuốc quý hiếm đã đư c nghi n cứu và sử dụng từ rất lâu Nấm linh chi có tên khoa học là Ganoderma lucidum, thuộc họ nấm Lim

M nấm hoá gỗ, x e tròn, khi non có hình trứng, lớn d n có hình quạt, hình b u dục Trên mặt m có vân gạch đồng tâm màu sắc đa dạng như vàng chanh, vàng nghệ, vàng nâu, vàng cam, đỏ nâu, nâu t m, đư c phủ bởi lớp sắc tố bóng như láng vecni M nấm có đường kính 120 – 150 mm, dày 12 - 15 mm

1.1.2 Thành phần các hoạt tính của nấm linh Chi

Nấm linh chi là một loại dư c phẩm quý có công dụng bồi bổ sức khỏe và hộ tr điều trị bệnh hiệu quả (Trigos và ctv, ) Thành ph n các hoạt tính của nấm linh chi đư c thể hiện như trong bảng 1.1 ( atra và ctv, )

Bảng 1.1 Thành phần các chiết chất hoạt tính ở nấm linh Chi

H, K, S, Y…

Ganodermadiol Ganosporelacton A, B Lucidon A

Lucidol

Ức chế sinh tổng h p cholesterol

Ức chế giải phóng Histamin

Hạ huyết áp, ức chế ACE Chống khối u

Bảo vệ gan

Nucleosid Adenosine d n suất Ức chế kết dính tiểu c u, thư giãn cơ, giảm đau Protein Lingzhi – 8 Chống dị ứng phổ rộng, điều hòa miễn dịch Acid béo Oleic acid Ức chế giải phóng Histamin

1.2 Tổng quan về ứng dụng phương pháp sấy ơ nhiệt h nông sản, thực phẩm

Nghi n cứu ứng dụng phương pháp sấy bơm nhiệt cho n ng sản, thực phẩm đư c trình bày trong bảng

ảng 1 Ứng dụng phương pháp sấ ơ nhiệt h n ng sản, thực phẩm

1 Nguyễn Đức L i (1998) sấy kẹo sấy bơm nhiệt đạt

hiệu quả sấy cao

cả về tốc độ sấy

và khả n ng tiết kiệm điện n ng tiêu thụ

2 Oktay và ctv (2003) sấy s i

3 Kohayakawa và ctv (2004) sấy xoài

4 Adapa và ctv (2005) củ sâm và các loại rau thơm

5 Hawlader và ctv (2006) sấy đậu xanh

6 Chegini và ctv (2007) sấy ổi

7 Aktas và ctv (2009) sấy táo bằng hệ thống sấy bơm nhiệt

kết h p với n ng lư ng mặt trời

8 Nguyễn Mạnh Hùng (2012) sấy khoai tây

9 Gokul và ctv ( 7) sấy hạt đậu xanh bằng phương pháp sấy

kết h p bơm nhiệt - t ng s i Perera (2001) sấy táo sấy bằng bơm

nhiệt với nhiệt độ TNS thấp giúp

10 Phạm V n Tùy và ctv

(2003)

sấy cà rốt, hành tây, củ cải và thì là

11 Phani và ctv (2005) sấy vật liệu nhạy nhiệt giữ đư c thành

ph n chất dinh dưỡng, đặc tính lý hóa c ng như màu sắc mùi vị của sản phẩm sấy

12 Hawlader và ctv (2006) sấy táo, ổi và khoai tây

13 Guochen và ctv (2009) sấy tôm

14 Lê Thị Đoan Thùy ( ) sấy hành lá bằng phương pháp sấy bơm

nhiệt kết h p bức xạ hồng ngoại

15 Yue và ctv (2013) sấy chuối bằng bơm nhiệt kết h p hồng

ngoại

16 Chien và ctv ( ) sấy táo cắt lát bằng phương pháp sấy

bơm nhiệt kết h p chân kh ng - vi sóng

17 Lê Quang Huy (2017) sấy phấn hoa

1.3 Tổng quan về công nghệ sấy ứng dụng sóng radio

1.3.1 Nguyên lý gia nhiệt ng sóng radio

Sóng RF có t n số hoạt động trong dải từ MHz đến MHz Trong đó có ba giá trị t n số hoạt động đư c ứng dụng trong công nghiệp là 13 MHz, 27 MHz và 40 MHz (Electron Code Fed.Regul (ECFR), 2017)

Trong hệ thống sấy ứng dụng sóng RF, bộ phát sóng RF sẽ tạo ra một điện trường thay đổi giữa hai bản điện cực Vật liệu ẩm luôn tồn tại các ion dương, ion âm, điện tử và các phân tử phân cực o đó, khi vật liệu ẩm đư c đặt giữa hai bản điện cực RF thì điện trường thay đổi giữa hai bản điện cực sẽ tác dụng khiến các ion và các điện tử liên tục đổi chiều chuyển động trong khi các phân tử phân cực liên tục đổi chiều quay Hiện tư ng này

đã ti u tốn một n ng lư ng nhất định của điện trường sinh ra bởi sóng RF và biến n ng

lư ng này thành nhiệt n ng làm cho vật liệu ẩm nóng lên nhanh chóng trên toàn bộ vật liệu

Cơ chế gia nhiệt bằng sóng RF là cơ chế gia nhiệt thể tích trên toàn bộ VLS sẽ giúp

t ng tốc độ gia nhiệt, nhiệt độ phân bố đều trên toàn bộ thể tích vật liệu giúp cho quá trình khuếch tán ẩm diễn ra nhanh hơn trong quá trình sấy gi p r t ngắn thời gian sấy (Yang và ctv, 2018)

1.3.2 Ứng dụng ủa sóng radio t ng ng nghệ sấ

Nghi n cứu ứng dụng của sóng radio trong c ng nghệ sấy đư c trình bày trong bảng 1.3

ảng 1 Ứng dụng ủa s ng radio t ng ng nghệ sấ

1 Balakrishnan và ctv (2004) sấy các loại da tổng h p sấy bằng RF hoặc kết h p

RF với phương pháp sấy khác gi p t ng tốc độ gia nhiệt, nhiệt độ và ẩm độ phân bố đều tr n thể t ch VLS

5 Zhou và ctv (2018) sấy quả óc chó

6 Jumah (2005) sấy hạt ng cốc bằng t ng sôi

7 Piyachat (2012) sấy gạo bằng đối lưu kh ng kh

nóng kết h p với sóng RF

8 Jiao và ctv (2016) sấy đậu phụng bằng không khí

nóng kết h p sóng RF

1.4 Tổng quan về công nghệ làm khô nấm linh chi ở Việt Nam và trên thế giới

1.4.1 Công nghệ làm khô nấm linh chi trên thế giới

Wei Cui và ctv (2006) đã thực nghiệm sấy nấm linh Chi theo phương pháp sấy đối lưu

kh ng kh nóng, sấy chân kh ng và sấy chân kh ng kết h p vi sóng Kết quả cho thấy phương pháp tốt nhất cả về thời gian sấy và chất lư ng sản phẩm sấy là sấy chân kh ng kết

h p vi sóng Sản phẩm sấy v n giữ đư c màu sắc mùi vị của nấm

Christina và Arun ( 8) đã thực nghiệm sấy nấm linh chi bằng phương pháp sấy đối lưu kh ng khí nóng tu n hoàn Kết quả cho thấy sấy ở nhiệt độ 600

C là tốt nhất và đảm bảo

đư c cấu trúc bề mặt nấm đồng thời bảo toàn đư c hàm lư ng dư c chất cao nhất

Chin và ctv ( ) đã thực nghiệm sấy nấm linh chi bằng bốn phương pháp: sấy đối lưu kh ng kh nóng, sấy lạnh, sấy chân không và sấy bơm nhiệt Kết quả cho thấy sấy bơm nhiệt tại nhiệt độ 30oC duy trì đư c 88,5% hàm lư ng Polysaccharide và rút ngắn đư c thời gian sấy đáng kể so với sấy lạnh và sấy chân không Sấy đối lưu kh ng kh nóng chỉ duy trì

đư c 8 % hàm lư ng Polysaccharide

Liuping Fan và ctv ( ) đã thực nghiệm sấy nấm linh chi bằng ba phương pháp sấy bằng kh ng kh nóng, sấy chân kh ng và sấy lạnh chân kh ng Kết quả cho thấy phương pháp sấy lạnh chân kh ng là hiệu quả nhất trong đó nấm linh chi v n giữ đư c các dư c chất quan trong như Polysaccharide, hydroxyle và peoxide

Chin và ctv ( ) đã thực nghiệm sấy nấm linh chi bằng phương pháp sấy đối lưu

kh ng kh nóng Kết quả thực nghiệm cho thấy chế độ sấy để đạt thời gian sấy thấp nhất và bảo toàn đư c lư ng cao nhất đối với các dư c chất như axit Ganoderic và Polysaccharies là sấy với nhiệt độ TNS nằm trong dải từ 50 - 65oC, vận tốc TNS 1,66 m/s, bề dày vật liệu là 0,1 cm

Bai và ctv (2013) đã thực nghiệm sấy nấm linh chi bằng không khí nóng ở nhiệt độ trong khoảng 55 - 70°C Kết quả cho thấy hàm lư ng Polysaccharide t ng khi nhiệt độ t ng

từ 55 - 65°C và giảm khi nhiệt độ đạt trên 65 - 70°C

Chin và ctv ( ) đã thực nghiệm sấy nấm linh chi quả thể và thái lát theo phương pháp sấy hai giai đoạn (giai đoạn đ u sấy chân kh ng và giai đoạn tiếp theo là sấy bơm nhiệt) Phương pháp sấy hai giai đoạn giúp cải thiện đư c quá trình động học sấy, c ng như việc bảo toàn cả hai loại dư c chất axit Ganoderic và Polysaccharides đồng thời gi p t ng tốc độ sấy, rút ngắn tổng thời gian sấy đáng kể so với phương pháp sấy một giai đoạn Hayati và và ctv ( 6) đã thực nghiệm sấy nấm linh chi bằng phơi nắng, phơi nắng có che màn đen, phơi trong bóng râm, sấy đối lưu và sấy đối lưu kh ng khí nóng tu n hoàn Kết quả cho thấy sấy đối lưu kh ng kh nóng tu n hoàn ở nhiệt độ 50°C và vận tốc TNS 1.65 m/s cho kết quả hàm lư ng Polysaccharides là cao nhất

Prasetyo và ctv (2017) đã thực nghiệm sấy nấm linh chi bằng đối lưu kh ng kh nóng

tu n hoàn Kết quả cho thấy sấy ở nhiệt độ 50°C và vận tốc TNS 1,3 m/s là phù h p nhất để duy trì hàm lư ng Polysaccharides, tại nhiệt độ sấy 40°C sẽ kéo dài thời gian sấy và làm giảm hàm lư ng Polysaccharides Tại nhiệt độ 70°C có thể rút ngắn thời gian sấy nhưng lại làm giảm hàm lư ng Polysaccharide do ảnh hưởng của nhiệt độ cao

Tại Trung uốc, phương pháp sấy bằng thiết bị sấy đối lưu kh ng kh nóng và phương pháp phơi nắng đư c sử dụng để làm kh nấm linh chi

Tại Hàn Quốc, nấm linh chi chủ yếu đư c làm kh theo phương pháp sấy đối lưu bằng không khí nóng với các khay sấy bố trí thành nhiều t ng bên trong khoang sấy

Tại một số nước châu Âu, nấm linh chi sau khi thu hoạch v n đư c phơi kh hoặc làm khô bằng thiết bị sử dụng n ng lư ng mặt trời và sấy th ng hoa

Tại công ty Trách nhiệm hữu hạn Sài Gòn Linh Chi (SAGO) Quận Tân Bình, TP.HCM sấy nấm linh chi bằng đối lưu không khí nóng ở nhiệt độ 50 – 600C

Viện Nghi n cứu C ng nghệ Sinh học và M i trường, Trường Đại học N ng âm TP HCM thực hiện sấy nấm linh chi bằng tủ sấy đối lưu, sử dụng nhiệt điện trở, nhiệt độ sấy khoảng 50 – 55oC, thời gian sấy khoảng 12 – 14h

Nguyễn Hay và ctv (Trường Đại học N ng âm TP HCM, ) đã thực nghiệm sấy nấm linh chi dựa tr n phương pháp là phơi nắng, sấy bằng kh ng kh nóng và sấy bơm nhiệt Kết quả cho thấy sấy bơm nhiệt đạt đư c thời gian sấy ngắn hơn đáng kể và nấm linh chi sau khi sấy v n giữ đư c màu sắc, mùi vị đặc trưng của nấm

Hiện nay trên thị trường có xuất hiện rất nhiều các thiết bị sấy nấm linh chi ứng dụng phương pháp sấy đối lưu bằng không khí nóng, vật liệu sấy đư c bố trí trên các khay, nhiệt

độ sấy có thể điều chỉnh theo yêu c u

1.5 Thả uận v đề xuất phương án sấy nấm linh chi

Các kết quả nghiên cứu về ứng dụng phương pháp sấy bơm nhiệt vào kỹ thuật sấy nông sản, thực phẩm cho thấy sấy bằng bơm nhiệt với nhiệt độ TNS thấp giúp giữ đư c thành ph n chất dinh dưỡng, đặc tính lý hóa c ng như màu sắc mùi vị của sản phẩm sấy (Perera, 2001; Phạm V n Tùy, 2003; Hawlader và ctv, 6; Guochen và ctv, 9; Yue và ctv, 2013; Lê Quang Huy, 2017) Sấy bơm nhiệt c ng đạt hiệu quả sấy cao cả về tốc độ sấy

và khả n ng tiết kiệm điện n ng ti u thụ (Kohayakawa và ctv, 2004; Adapa và ctv, 2005; Hawlader và ctv, 2006; Chegini và ctv, 2007; Aktas và ctv, 2009) Phương pháp sấy bơm nhiệt c ng đư c nghiên cứu và ứng dụng cho sấy nấm linh chi với kết quả cho thấy sấy bơm nhiệt giúp rút ngắn thời gian sấy và duy trì đư c hàm lư ng cao Polysaccharide trong nấm (Chin và ctv, )

Công nghệ gia nhiệt bằng sóng RF đã đư c nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật sấy Trong đó, các kết quả nghiên cứu cho thấy với cơ chế gia nhiệt thể tích, sóng RF giúp tốc độ gia nhiệt nhanh và đều trên toàn bộ thể tích vật liệu sấy Sấy bằng sóng RF giúp giảm thời gian sấy và nâng cao chất lư ng sản phẩm sấy cả về dinh dưỡng và cảm quan (Balakrishnan và ctv, 2004; Yunyang Wang và ctv, 2012, 2013; Wang và ctv, 2014; Zhou

và ctv, 2018; Jumah, 2005; Piyachat và ctv, 2012; Jiao và ctv, 2016)

Nấm linh chi là một loại dư c phẩm chứa một lư ng đáng kể các dư c chất như Polysaccharides, Tannin, Triterpenoid, Steroid, Saponin… Trong đó, Polysaccharides là nhóm chất quý và quan trọng nhất với t nh n ng bồi bổ sức khỏe, t ng cường hệ miễn dịch, chống khối u, chống viêm, chống virus, chống ung thư và kháng HIV (Perumal, 2009) Tuy nhi n, Polysaccharides là dư c chất rất nhạy nhiệt nên c n đư c lưu ý trong quá trình sấy nấm linh chi Đã có nhiều nghiên cứu về phương pháp sấy và chế độ sấy nhằm duy trì tốt nhất hàm lư ng Polysaccharides trong nấm linh chi với kết quả cho thấy các mức giá trị

thông số đ u vào phù h p giúp giảm thời gian sấy mà v n duy trì hàm lư ng Polysaccharides là tại mức nhiệt độ TNS trong khoảng từ 45 - 65oC và vận tốc TNS trong khoảng từ 1,3 - 1,65 m/s (Chin và ctv, ; ai và ctv, ; Hayati và ctv, 6; Prasetyo

và ctv, 7) Bên cạnh đó, nấm linh chi là loại vật liệu có hàm lư ng nước cao, hệ số d n nhiệt thấp nên phương pháp sấy phù h p là phải sấy ở nhiệt độ thấp nhằm giữ đư c các

dư c chất nhưng phải có biện pháp để t ng tốc độ sấy Vấn đề này có thể giải quyết đư c bằng cách kết h p gia nhiệt ứng dụng các phương pháp khác như gia nhiệt bằng sóng RF

ựa tr n cơ sở về đặc t nh và y u c u đối với sản phẩm sấy nấm linh chi, cơ chế sấy bơm nhiệt và cơ chế gia nhiệt bằng sóng RF, phương pháp sấy bơm nhiệt kết h p sóng RF có thể coi là phù h p với những luận điểm phân t ch sau:

i) Ti u ch quan trọng của sản phẩm nấm linh chi là

- Chất lư ng dinh dưỡng: hàm lư ng dư c chất b n trong nấm

- Chất lư ng cảm quan: màu sắc, mùi vị đặc trưng của nấm và thẩm mỹ bề mặt của

nấm giảm thiểu bị cong v nh

ii) Đặc t nh của phương pháp sấy bơm nhiệt với nhiệt độ TNS thấp gi p:

ảo toàn đư c hàm lư ng các dư c chất nhạy nhiệt trong nấm linh chi

uy trì đư c màu sắc mùi vị đặc trưng của nấm

iii) Đặc t nh của phương pháp sấy ứng dụng sóng RF với cơ chế gia nhiệt thể t ch b n trong l ng V S gi p:

+ Tốc độ gia nhiệt nhanh, gradient nhiệt độ và gradient ẩm cùng chiều n n thuận l i cho quá trình khuếch tán ẩm gi p t ng tốc độ sấy

+ Khi thời gian sấy đư c r t ngắn sẽ giảm thời gian tiếp x c của các dư c chất nhạy nhiệt với nhiệt độ gi p bảo toàn đư c hàm lư ng các dư c chất trong nấm

+ Nhiệt độ phân bố đồng đều trong toàn bộ thể t ch V S gi p giảm thiểu cong v nh bề mặt sản phẩm sấy

Trên thế giới và tại Việt Nam, thực trạng tại các cơ sở nuôi trồng nhỏ lẻ hộ gia đình thậm ch các cơ sở vừa và lớn v n thường sử dụng phương pháp làm kh truyền thống là phơi nắng để bảo quản nấm linh chi Phương pháp này có thể phơi với số lư ng nhiều tuy nhiên vấn đề về vệ sinh thực phẩm kém, chất lư ng sản phẩm giảm cả về dinh dưỡng và cảm quan Hiện nay phương pháp sấy đối lưu sử dụng kh ng kh nóng c ng đã nhanh chóng

đư c ưa chuộng và sử dụng khá rông rãi vì một số ưu điểm của nó là chi phí không cao, dễ vận hành, thời gian sấy nhanh hơn Tuy nhiên sấy bằng không khí nóng với nhiệt độ TNS cao sẽ làm mất đi dư c chất của nấm, bề mặt nấm dễ bị cong vênh và không giữ đư c màu sắc của nấm

Trên thế giới v n chưa có nghi n cứu nào về phương pháp sấy nấm linh chi bằng bơm nhiệt kết h p sóng RF Luận án lựa chọn phương pháp sấy nấm linh chi bằng bơm nhiệt kết

h p sóng RF để thực hiện nghiên cứu kỹ thuật sấy nấm linh chi tại Việt Nam Trong đó, m hình toán mô tả quá trình truyền nhiệt truyền chất trong qua trình sấy đư c xây dựng Thực nghiệm sấy đư c tiến hành nhằm kiểm chứng mô hình toán lý thuyết và xác định chế độ sấy phù h p cho nấm linh chi với hai ti u ch đ u ra là thời gian sấy và chất lư ng sản phẩm sấy nấm linh chi

CHƯƠNG VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Vật liệu nghiên cứu

Nấm linh chi sử dụng trong nghiên cứu là loại nấm linh chi đỏ (Ganoderma Lucidum) Đây là loại nấm linh chi đư c nuôi trồng rất phổ biến tại Việt Nam và trên thế giới Nấm

đư c chọn sử dụng cho thực nghiệm trồng tại trại nấm Đ ng Thành, Thị xã Tân Uyên, Bình ương, sau ngày thì thu hoạch, có màu đỏ nâu óng với đường k nh m nấm đạt từ 120 -

150 mm, bề dày trung bình 15 mm Nấm tươi sau khi thu hoạch có độ chứa ẩm TB là 3 ± 0,05 (kg Â/ kg VLK) Khối lư ng nấm linh chi cho mỗi mẻ sấy là 2 kg

2.2 Phương pháp nghiên ứu lý thuyết

Quá trình TNTA đư c nghiên cứu nhằm thiết lập HPT TNTA dựa tr n cơ chế sấy bằng bơm nhiệt kết h p gia nhiệt bằng sóng RF Trong đó, TNS sau khi đi qua hệ thống bơm nhiệt đư c trao đổi nhiệt - ẩm đối lưu với VLS trong buồng sấy Cùng l c đó, sóng RF

sẽ kết h p gia nhiệt cho VLS với cơ chế gia nhiệt thể tích trong lòng VLS o đó, quá trình truyền nhiệt có xét đến nguồn sinh nhiệt bên trong VLS do ẩm trong VLS hấp thụ n ng

lư ng sóng RF Nguồn sinh nhiệt này đư c đặc trưng bởi thông số công suất gia nhiệt, qRF(W/m3) thay đổi liên tục theo ẩm độ VLS trong suốt quá trình sấy

Quá trình TNTA xem như là quá trình truyền nhiệt truyền ẩm đối với tấm phẳng và là một chiều có xét đến hiện tư ng khuếch tán ẩm ảnh hưởng đến truyền nhiệt

Như vậy, bài toán TNTA đư c xây dựng c n cứ vào lý thuyết TNTA cơ bản ứng dụng trong kỹ thuật sấy, cơ chế gia nhiệt thể tích bằng sóng RF đối với VLA và mô hình vật lý quá trình sấy nấm linh chi bằng đối lưu kết h p gia nhiệt bằng sóng RF

Hệ phương trình TNTA đư c giải bằng phương pháp sai phân hữu hạn trong đó thuật toán giải hệ phương trình đư c lập trình trên máy tính sử dụng ph n mềm Matlab

Nghiệm của hệ phương trình TNTA đư c sử dụng để so sánh, đánh giá và kết luận về các vấn đề li n quan đến động học quá trình sấy như ảnh hưởng của các thông số đ u vào (nhiệt độ TNS, vận tốc TNS và công suất bộ phát sóng RF) đến sự thay đổi nhiệt độ và ẩm

độ của VLS trong quá trình sấy

Phương pháp nghiên ứu thự nghiệ

Thực nghiệm xác định các thông số nhiệt - vật lý của nấm linh chi và

Thực nghiệm xác định th ng số công suất gia nhiệt của bộ phát sóng RF

Thực nghiệm kiểm chứng lý thuyết

uy hoạch thực nghiệm xác định th ng số của chế độ sấy phù h p

2.4 Thiết bị thực nghiệm

Để phục vụ cho nghi n cứu thực nghiệm của luận án, thiết bị thực nghiệm sấy nấm linh chi đư c sử dụng là máy sấy bơm nhiệt kết h p với sóng RF Máy sấy đư c tính toán thiết kế và chế tạo để ứng dụng cho sấy thực nghiệm các loại dư c liệu cao cấp trong đó có nấm linh chi và Đẳng sâm (Nguyen Hay và ctv, 8) Mô hình máy sấy như trong hình 2.1

Sơ đồ mô hình máy sấy bơm nhiệt kết h p sóng RF đư c trình bày như trong hình .2 Trong đó, máy nén; dàn ngưng tụ phụ ; 3 van tiết lưu; dàn ngưng tụ ; 5 dàn bay hơi;

6 tủ điều khiển bơm nhiệt; 7 quạt hút TNS; 8 khay sấy; 9 buồng sấy; 10 bản điện cực RF;

11 tủ điều khiển bộ phát RF; 12 c n điều khiển công suất bộ phát RF; 13 công tắc cấp nguồn điện

Máy sấy đư c đặt tại xưởng thực hành bộ môn Máy sau thu hoạch, khoa Cơ khí Công

nghệ, trường Đại học N ng âm TP HCM Thời gian thực nghiệm từ 8 7 đến 8 8

Hình 2.1 Mô hình máy sấy bơm nhiệt kết

h p RF

Hình 2.2 Sơ đồ mô hình máy sấy bơm nhiệt

kết h p RF

CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT

3.1 M hình t án ủa uá t ình t u ền nhiệt t u ền ẩ t ng uá t ình sấ ng

ơ nhiệt ết hợp s ng radio

Sơ đồ mô hình sấy nấm linh chi bằng bơm nhiệt kết h p sóng RF đư c trình bày trong hình 3.1 Sơ đồ m hình toán TNTA trong quá trình sấy nấm linh chi bằng bơm nhiệt kết h p sóng RF đư c trình bày như trong hình M hình vật lý quá trình sấy nấm linh chi đư c trình bày như trong hình

Trong m hình toán TNTA, V S là nấm linh chi đư c xếp thành lớp trong khay sấy

có cấu tạo nhiều lỗ dạng lưới Khay sấy chứa V S đư c đặt giữa hai bản điện cực RF trong buồng sấy Nguy n lý sấy bơm nhiệt kết h p sóng RF là sự kết h p giữa sấy đối lưu bằng TNS và gia nhiệt đồng thời bằng sóng RF Trong đó, TNS sau khi đi qua hệ thống bơm nhiệt sẽ có nhiệt độ, độ ẩm tương đối và vận tốc xác định đư c trao đổi nhiệt - ẩm đối lưu với V S trong buồng sấy Cùng l c đó, sóng RF sẽ kết h p gia nhiệt cho V S với cơ chế gia nhiệt thể t ch b n trong V S Sự kết h p này sẽ gi p cho quá trình truyền nhiệt truyền

ẩm diễn ra nhanh hơn trong đó sự ảnh hưởng qua lại giữa truyền nhiệt và truyền ẩm c ng thể hiện rõ hơn

Theo cơ chế sấy bằng bơm nhiệt kết h p sóng RF, quá trình truyền nhiệt bao gồm d n nhiệt b n trong V S, trao đổi nhiệt đối lưu giữa bề mặt VLS và TNS và nguồn sinh nhiệt bên trong VLS do ẩm trong VLS hấp thụ n ng lư ng sóng RF Cơ chế này tương tự như kết quả nghiên cứu của các tác giả trước đây về quá trình truyền nhiệt trong quá trình sấy

có sử dụng sóng RF (Francesco và ctv, 9; Ciprian và ctv, )

Cơ chế chính của quá trình sấy là cung cấp nhiệt lư ng để ẩm trong VLS chuyển hóa thành hơi khuếch tán ra ngoài bề mặt V S và trao đổi ẩm với TNS Hơn nữa, cơ chế gia nhiệt bằng sóng RF là gia nhiệt thể tích trong lòng VLS với công suất gia nhiệt, qRF (kW/

m3) thay đổi liên tục theo ẩm độ VLS trong suốt quá trình sấy Điều này chứng tỏ quá trình khuếch tán ẩm ảnh hưởng nhiều đến quá trình truyền nhiệt Vì vậy, trong phương trình truyền nhiệt có xét đến hiện tư ng khuếch tán ẩm ảnh hưởng đến truyền nhiệt Ảnh hưởng này đư c thể hiện bởi thành ph n nhiệt lư ng c n thiết cấp cho ẩm biến đổi pha từ lỏng thành hơi trong V S Hiện tư ng khuếch tán ẩm ảnh hưởng đến truyền nhiệt đã đư c các tác giả trước đây đề cập đến trong các mô hình toán TNTA trong quá trình sấy (Gokhan, 2008; Preeda, 2014; Đặng uốc Ph , 6)

M hình toán cho quá trình truyền nhiệt truyền ẩm đư c thiết lập với một số giả thiết sau:

- Quá trình TNTA xem là TNTA đối với tấm phẳng và là một chiều theo phương x như trong hình 3.4

- Mật độ tiếp xúc giữa TNS với bề mặt trên và bề mặt dưới của VLS là như nhau

- Quá trình truyền nhiệt bao gồm d n nhiệt b n trong V S và trao đổi nhiệt đối lưu giữa bề mặt V S và TNS trong đó có nguồn sinh nhiệt bên trong VLS do ẩm trong VLS hấp thụ n ng lư ng sóng RF

- Biến dạng của V S xem như kh ng đáng kể trong quá trình sấy

- Nhiệt độ ban đ u và ẩm độ ban đ u của V S đư c xem như đồng nhất

- Vật liệu sấy là đồng nhất, không có phản ứng hóa học, không có nguồn sinh ẩm bên trong

- Các tính chất nhiệt - vật lý của VLS phụ thuộc vào nhiệt độ và ẩm độ

Hình 3.1 Mô hình sấy nấm linh chi bằng

bơm nhiệt kết h p sóng RF Hình Sơ đồ truyền nhiệt truyền ẩm

và

Đặt t - Toán tử Laplace, ta có: t (3.5) Trong quá trình sấy có kết h p gia nhiệt bằng sóng RF thì nguồn nhiệt lư ng phát sinh trong lòng VLS do ẩm trong VLS hấp thụ n ng lư ng sóng RF chính là nguồn sinh nhiệt Khi đó c ng suất gia nhiệt của bộ phát RF, q m ch nh là n ng suất sinh nhiệt thể t ch Khi đó nhiệt sinh ra trong phân tố sau khoảng thời gian đư c tính theo công thức: