Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống sấy bánh tráng sử dụng năng lượng mặt trời phù hợp với quy mô nông hộ sản xuất bánh tráng trên địa bàn tỉnh quảng ngãi

TÓM TẮT Đề tài đã nghiên cứu, thiết kế và chế tạo hoàn chỉnh mô hình hệ thống sấy bánh tráng sử dụng năng lượng mặt trời kiểu hổn hợp đối lưu tự nhiên hoạt động với hiệu quả đáng kể.. Kế

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa từng được công bố trong bất cứ công trình nào khác Mọi tài liệu tham khảo trong luận văn đã được trích dẫn cụ thể

Tác giả

Nguyễn Đạt

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này, trước tiên tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy giáo khoa Cơ khí – Công nghệ, trường Đại học Nông Lâm Huế đã truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt khóa học

Đặc biệt tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy giáo TS Đỗ Minh Cường, người đã luôn theo sát bên tôi, tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ tôi cả về kiến thức, vật chất lẫn tinh thần trong suốt quá trình để tôi có thể hoàn thành luận văn tốt nghiệp của mình

Tôi xin chân thành cảm ơn cán bộ - giáo viên xưởng thực hành khoa Cơ khí – Trường Cao Đẳng Kỹ Nghệ Dung Quất đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp này

Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân, bạn bè đã động viên tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn

Xin chân thành cảm ơn!

Huế, tháng 20 tháng 8 năm 2017

Học viên

Nguyễn Đạt

TÓM TẮT

Đề tài đã nghiên cứu, thiết kế và chế tạo hoàn chỉnh mô hình hệ thống sấy bánh tráng sử dụng năng lượng mặt trời kiểu hổn hợp đối lưu tự nhiên hoạt động với hiệu quả đáng kể Cụ thể:

Thứ nhất, đề tài đã phân tích điều kiện thời tiết, khí hậu tại Quảng Ngãi để làm

cơ sở cho việc thiết kế, chế tạo

Thứ hai, Lựa chọn kết cấu, thiết bị sấy bánh tráng sử dụng NLMT với qui mô 25kg/mẻ

Thứ ba, thiết kế, chế tạo được giàn sấy theo hình bậc thang và có thể gấp xếp gọn gàng

Thứ tư, Thiết kế bộ điều khiển khay sấy với hai phương án hoạt động theo nguyên lý hẹn giờ và sử dụng cảm biến nhiệt, quang (nắng, mưa)

Thứ năm, Giàn sấy cũng có thể gọi là 1 giàn phơi thông minh để phơi các loại nông sản, hải sản Nhờ bộ phận rơ le thời gian kết hợp với cảm biến nhiệt, cảm biến quang điều khiển động cơ điện 1 chiều thu gọn các khaysấy khi trời mưa hoặc đã đảm bảo độ ẩm

Thứ sáu, lựa chọn phương án truyền động cơ khí, đó là sử dụng bộ truyền động xích để xếp các khay sấy đơn giản, hiệu quả

Thứ bảy, Xác định độ ẩm ban đầu của bánh tráng, độ ẩm tráng sau khi khô để được bảo quản lâu dài và xác định thời gian sấy bánh tráng của hệ thống sấy

Thứ tám, tiến hành khảo nghiệm để đánh giá khả năng hoạt động của hệ thống sấy bánh tráng Kết quả chỉ ra rằng hiệu suất bộ thu nhiệt của hệ thống sấy cao lên trên

600C dẫn đến giảm thời gian sấy so với phơi tự nhiên là 2 giờ (=1/2 thời gian phơi)

Kết quả tính toán các thông số kỹ thuật để thiết kế, chế tạo hệ thống sấy bánh tráng sử dụng năng lượng mặt trời, sẽ làm cơ sở khoa học cho sự phát triển của việc nghiên cứu các ứng dụng khai thác năng lượng Mặt Trời

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

TÓM TẮT iii

MỤC LỤC iv

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii

DANH MỤC CÁC BẢNG viii

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ix

MỞ ĐẦU 1

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀTÀI 1

2 MỤC TIÊU CHUNG CỦA ĐỀTÀI 2

3 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰCTIỄN 2

3.1 Ý nghĩa khoahọc 2

3.2 Ý nghĩa thực tiễn 2

4 NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA ĐỀTÀI 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 3

1.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA VỀ BỨC XẠ MẶT TRỜI 3

1.1.1 Một số khái niệm 3

1.1.2 Định nghĩa các góc tạo bởi chùm tia bức xạ với mặt phăng 4

1.1.3 Những yếu tố ảnh hưởng đến CĐBX nhận được trên mặt đất 6

1.1.4 Tương tác chùm tia bức xạ mặt trời với môi trường vật chất 7

1.1.5 Tính chất cơ lý hóa của một số vật liệu thường dùng trong thiết bị sử dụng NLMT 10

1.2 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 15

1.2.1 Sơ lược tình hình sử dụng NLMT trên thế giới 15

1.2.2 Sơ lược tình hình sử dụng NLMT ở Việt Nam 19

1.2.3 Các nguyên lý sấy sử dụng NLMT 22

1.3 CƠ SỞ THỰC TIỄN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 26

1.3.1 Đặc trưng của bánh tráng 26

1.3.2 Tình hình sản xuất, chế biến và tiêu thụ bánh tráng 27

1.4 NHẬN XÉT VÀ ĐỀ XUẤT HƯỚNG NGHIÊN CỨU 33

CHƯƠNG 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁPNGHIÊN CỨU 35

2.1 MỤC TIÊU CỤ THỂ 35

2.2 PHẠM VI, ĐỐI TƯỢNG NGHIÊNCỨU 35

2.2.1 Phạm vi nghiên cứu: 35

2.2.2 Đối tượng nghiêncứu 35

2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊNCỨU 35

2.3.1.Phương pháp thu thập và nghiên cứu tài liệu 35

2.3.2.Phương pháp đo đạc số liệu 36

2.3.3 Phương pháp xử lý số liệu đo đạc 37

2.3.4 Phương pháp giải tích 38

2.3.5 Phương pháp thực nghiệm 38

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH SẤY 40

3.1 CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU SẤY 40

3.1.1 Độ ẩm của vật liệu sấy 40

3.1.2 Phân loại vật ẩm 42

3.2 CÁC THÔNG SỐ TRẠNG THÁI CỦA TÁC NHÂN SẤY 44

3.2.1 Không khí ẩm 44

3.2.2 Không khí nóng 46

3.3 ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH SẤY 47

3.3.1 Đặc điểm diễn biến của quá trình sấy 47

3.3.2 Một số quy luật cơ bản của quá trình sấy 48

3.3.3.Cơ sở vật lý của quá trình sấy 51

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 54

4.1 KHÁI QUÁT ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU Ở TỈNH QUẢNG NGÃI 54

4.2 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA QUANG NHIỆT TRONG THIẾT BỊ SỬ DUNG NLMT 57

4.3 NGHIÊN CỨU, LỰA CHỌN KẾT CẤU HỆ THỐNG SẤY SỬ DỤNG NLMT

PHÙ HỢP VỚI ĐIỀU KIỆN NÔNG HỘ TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH QUẢNG NGÃI 58

4.3.1 Phân tích ưu nhược điểm của các nguyên lý sấy sử dụng NLMT 58

4.3.2.Lựa chọn kết cấu, cấu tạo của hệ thống sấy sử dụng NLMT để thiết kế, chế tạo, thí nghiệm 61

4.4 THIẾT KẾHỆ THỐNG SẤY 61

4.4.1 Tính toán, thiết kếhệ thống sấy NLMT kiểu kết hợp đối lưu tự nhiên 61

4.4.2 Chế tạo hệ thống sấy bánh tráng sử dụng NLMT năng suất 25kg/mẻ 64

4.5 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM SẤY BÁNH TRÁNG TRÊN HỆ THỐNG SẤY 74

4.6 TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH THIẾT BỊ 76

4.7 NHẬN XÉT CHUNG: 77

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 78

1 KẾT LUẬN 78

2 ĐỀ NGHỊ 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 79

PHỤ LỤC 80

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Tính chất của một số bề mặt tấm hấp thụ 12 Bảng 1.2 Thành phân dinh dưỡng của bánh tráng 31 Bảng 4.1 Nhiệt độ không khí trung bình các tháng trong năm của tỉnh Quảng Ngãi 54 Bảng 4.2 Số giờ nắng các tháng trong năm của tỉnh Quảng Ngãi 55 Bảng 4.3 Độ ẩm không khí trung bình các tháng trong năm của tỉnh Quảng Ngãi 56

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Các thành phần bức xạ lên mặt nghiêng 4

Hình 1.2 Mô tả vị trí tương đối của tia bức xạ mặt trời trên mặt phẳng nằm ngang và mặt phẳng nghiêng 4

Hình 1.3 Bức xạ trực xạ trên bề mặt nằm ngang và nghiêng 5

Hình 1.4 Sơ đồ thể hiện khả năng xuyên qua tấm trong suốt của bức xạ mặt trời 7

Hình 1.5 Quá trình truyền của tia bức xạ 8

Hình 1.6 Quá trình truyền tia của tia bức xạ qua lớp phủ không trong suốt 9

Hình 1.7 Bếp nấu NLMT 16

Hình 1.8 Thiết bị lọc nước sử dụng năng lượng mặt trời Carocell 16

Hình 1.9 Xe năng lượng mặt trời 4 chỗ đầu tiên thế giới chạy được 800 km 17

Hình 1.10 Máy bay Solar Impulse 2 chạy hoàn toàn bằng năng lượng mặt trời 17

Hình 1.11 Đèn giao thông sử dụng NLMT 18

Hình 1.12 Sạc pin bằng NLMT 18

Hình 1.13 Hầm sấy kiểu kết hợp với sinh khối và kiểu trực tiếp đối lưu tự nhiên 19

Hình 1.14.Thiết bị sấy kiểu gián tiếp đối lưu tự nhiên và kiểu hỗn hợp đối lưu tự nhiên 19

Hình 1.15 Số giờ nắng trung bình mỗi tháng và trong năm 2002-2003 tại Việt Nam 20 Hình 1.16 Máy sấy nông sản/lúa bằng NLMT sử dụng ống nhiệt thủy tinh chân không 21

Hình 1.17 Hệ thống sấy tỏi SMT kiểu hổn hợp đối lưu tự nhiên – 01LS tại An Vĩnh, Lý Sơn, Quảng Ngãi 22

Hình 1.18 Sơ đồ hệ thống sấy NLMT đối lưu tự nhiên 23

Hình 1.19 Máy sấy NLMT đối lưu tự nhiên 24

Hình 1.20 Sơ đồ máy sấy NLMT dùng quạt cưỡng bức 24

Hình 1.21 Một số dạng bố trí dòng khí đi qua collector 25

Hình 1.22 Kết cấu của bộ thu phẳng 26

Hình 1.23 Kết cấu của collector ziczắc 26

Hình 1.24 Bánh tráng đã được phơi khô 27

Hình 1.25 Qui trình công nghệ sản xuất Bánh tráng 29

Hình 1.26 Hệ thống sấy bằng hơi nước 32

Hình 1.27 Phơi bánh tráng 33

Hình 1.28 Thiết bị sấy bánh tráng được lắp đặt tại hộ dân 33

Hình 2.1 một số hình ảnh các thiết bị đo sử dụng trong đề tài 37

Hình 2.2 Chế tạo hệ thống sấy bánh tráng sử dung NLMT năng suất 25kg bánh tráng/mẻ sấy 39

Hình 3.1 Đường cong vật sấy 49

Hình 3.2 Đường cong tốc độ sấy hạt ngô 50

Hình 3.3 Đường cong nhiệt độ sấy 50

Hình 4.1 Sơ đồ thiết bị sấy trực tiếp NLMT 58

Hình 4.2 Sơ đồ thiết bị sấy bằng NLMT kiểu gián tiếp với bộ thu năng lượng riêng 59 Hình 4.3 Sơ đồ thiết bị sấy hỗn hợp đối lưu tự nhiên 60

Hình 4.4 Sơ đồ thiết bị sấy NLMT kiểu gián tiếp cưỡng bức 60

Hình 4.5 Cấu tạo của hệ thống sấy NLMT năng suất 25kg/mẻ 61

Hình 4.6 Sơ đồ nguyên lý sấy dùng NLMT đối lưu tự nhiên và đồ thị I-d 62

Hình 4.7.Hình 3D Cấu tạo của giàn sấy 65

Hình 4.8 Giàn sấy gấp xếp đưa vào kho khi không sấy hoặc phơi 66

Hình 4.9 Bộ truyền đai 67

Hình 4.10 Bộ truyền xích 67

Hình 4.11 Bộ truyền trục vít 68

Hình 4.12 Thiết bị tủ điều khiển 70

Hình 4.13 Một số hành ảnh thiết bị điện 71

Hình 4.14 Sơ đồ mạnh điện động lực và sơ đồ mạch nguyên lý 72

Hình 4.15 Một số hành ảnh chế tạo và khảo nghiệm của hệ thống sấy 73

Hình 4.15 Đường cong giảm ẩm của bánh tráng 74

Hình 4.16 Đồ thị biến thiên của nhiệt độ các lớp bánh tráng theo thời gian 75

Hình 4.17 Khả năng nâng nhiệt của collector 75

MỞ ĐẦU

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀTÀI

Trong quá trình Công nghiệp hóa – Hiện đại hóa (CNH-HĐH), nhu cầu về năng lượng ngày càng tăng Trong đó, nguồn năng lượng truyền thống như than đá, dầu mỏ, khí thiên nhiên… đóng vai trò chủ chốt hiện nay Tuy nhiên, việc khai thác và sử dụng nguồn năng lượng truyền thống này quá mức đã và đang gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Đồng thời, với một trữ lượng có hạng, nguồn năng lượng truyền thống

có khả năng dần cạn kiệt sau 50 đến 70 năm nữa đang khiến cho nhân loại đứng trước nguy cơ thiếu hụt năng lượng trầm trọng Vì vậy, các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời (NLMT) là nguồn năng lượng sạch, có trữ lượng lớn và ít biến đổi nhất trong thời kỳ biến đổi khí hậu hiện nay Nghiên cứu sử dụng năng lượng mặt trời như một nguồn năng lượng tái tạo dần thay thế cho các dạng năng lượng truyền thống, đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế xã hội là chiến lược phát triển năng lượng sạch có ý nghĩa cao về mặt kinh tế xã hội, an ninh quốc phòng

Hơn thế nữa, Việt Nam là một nước nhiệt đới, nằm ở vành đai nội chí tuyến, tổng

số giờ nắng trong năm lớn Ở khu vực miền Trung có khoảng 2900 giờ nắng/năm và với cường độ bức xạ cao, lên đến 950W/m2

Vì thế, việc triển khai ứng dụng các thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời là rất triển vọng Năng lượng mặt trời được coi là một giải pháp hoàn toàn phù hợp nếu được ứng dụng rộng rãi trong đời sống hàng ngày

Hiện nay, ở nước ta trong khâu phơi sấy bánh tráng, các hộ sản xuất bánh tráng thường sử dụng dạng hong phơi tự nhiên trực tiếp dưới ánh nắng mặt trời Đây là phương pháp đơn giản với chi phí thấp, phù hợp với điều kiện sản xuất quy mô nhỏ lẻ

và truyền thống của các nông hộ Tuy nhiên, phương pháp này có nhiều hạn chế như: Việc đô thị hóa nông thôn dẫn đến hạn chế về mặt bằng để phơi, thời tiết mưa nắng bất thường đòi hỏi cần tốn nhân công lao động nhiều, hao hụt trong quá trình phơi, vấn đề

an toàn thực phẩm không đảm bảo (lẫn tạp chất do điều kiện sân phơi)…

Vì vậy, nghiên cứu thiết kế và ứng dụng các thiết bị sấy để nâng cao năng suất

và chất lượng sản phẩm bánh tráng khô là hết sức cấp thiết, đặc biệt là thiết bị sử dụng nguồn năng lượng nhiệt mặt trời Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn nêu trên, tôi thực hiện

đề tài “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống sấy bánh tráng sử dụng năng lượng mặt trời phù hợp với quy mô nông hộ sản xuất bánh tráng trên địa bàn tỉnh Quảng Ngãi”

2 MỤC TIÊU CHUNG CỦA ĐỀTÀI

Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu, thiết kế đưa ra mô hình hệ thống sấy bánh tráng sử dụng năng lượng mặt trời kiểu hổn hợp đối lưu tự nhiên năng suất 25kg/mẻ phù hợp với quy mô hộ gia đình và sản xuất nhỏ trên địa bàn tỉnh Quảng Ngãi.Hệ thống có thể gập xếp các khay sấy sau một khoảng thời gian sấy nhất định được cài đặt sẵn hoặc khi gặp trời mưa, đảm bảo giữ cho bánh tráng không bị ảnh hưởng bởi điều kiện thời tiết nhằm nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm

3 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰCTIỄN

3.1 Ý nghĩa khoahọc

Việc ứng dụng năng lượng mặt trời vào sấy bánh tráng cũng như sấy nông hải sản là đề tài được quan tâm từ lâu Nó phù hợp với quy mô nông hộ và sản xuất nhỏ ở những nơi có cường độ bức xạ cao như tỉnh Quảng Ngãi Đặc biệt chi phí vận hành thấp, bảo trì đơn giản nên có thể ứng dụng rộng rãi Năng lượng mặt trời là năng lượng tái tạo, vì vậy đề tài mở ra hướng phát triển bền vững cho việc ứng dụng vào công nghệ sấy bánh tráng để xuất khẩu

sản-3.2 Ý nghĩa thực tiễn

Kết quả xây dựng một hệ thống sấy bánh tráng hoàn chỉnh, bán tự độngsố bộ phận trong mô hình sấy hoặc phơi với giá thành thấp, dễ sử dụng, dễ thay thế, hoạt động hiệu quả phù hợp với điều kiện giờ nắng và đối tượng sử dụng trên địa bàn tỉnh Quảng Ngãi.Đề tài đã góp phần tạo ra một sản phẩm thiết thực, đáp ứng kịp thời nhu cầu của đời sống kinh tế xã hội Từ đó, tạo điều kiện phổ biến rộng rãi và khuyến khích người dân sử dụng hệ thống sấy bánh tráng nhằm tiết kiệm chi phí chất đốt bảo

vệ môi trường, tiến tới tự động một số khâu trong sản xuất bánh tráng, giảm chi phí nhân công lao động trong sản xuất, tăng chất lượng và giá thành sản phẩm

4 NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA ĐỀTÀI

Đề tài nghiên cứu ứng dụng hệ thống sấy bánh tráng sử dụng NLMT có kết cấu đơn giản, dễ sử dụng và chế tạo dựa trên cơ sở các vật liệu sẵn có trên thị trường, phù hợp với nhu cầu các nông hộ tại tỉnh Quảng Ngãi Hệ thống có thể bán tự động gập xếp các khay sấy sau một khoảng thời gian sấy nhất định được cài đặt sẵn hoặc khi gặp trời mưa, đảm bảo giữ cho bánh tráng không bị ảnh hưởng bởi điều kiện thời tiết và có chất lượng tốt nhất

Giàn sấy cũng có thể sử dụng như một giá phơi thông minh,bộ điều khiển LOGO với hai phương án hoạt động theo nguyên lý hẹn giờ và sử dụng cảm biến nhiệtcảm biến quang.Mô hình có thể gấp xếp gọn gàng và di chuyển thuận tiện Ngoài phơi, sấy bánh tráng thì mô hình còn có thể áp dụng rộng rãi cho cả nông sản

và hải sản khác

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1.MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA VỀ BỨC XẠ MẶT TRỜI

Thực chất mặt trời là một lò phản ứng nhiệt hạch, xảy ra bởi sự kết hợp giữa nguyên tử hydro có 4 proton, tạo thành một nguyên tử "He" có số proton ít hơn Do đó khi tạo thành nguyên tử He xảy ra hiện tượng hụt khối m, và giải phóng ra năng lượng theo định luật bảo toàn năng lượng của Einstein E=m.C2 Trong đó, C là tốc độ ánh sáng Năng lượng này tạo ra nhiệt độ rất cao tới nhiều triệu độ Ở trung tâm khoảng từ 8.106 0K ÷ 40.106 0K rồi lan truyền qua lớp vỏ mặt ngoài của mặt trời, nhiệt độ trên bề mặt là 57620 k, sau đó phát xạ dưới dạng sóng và hạt lan truyền ra khắp không gian vào vũ trụ

Hình dáng mặt trời là một khối khí hình cầu có đường kính 1,390.106km (lớn hơn 110 lần đường kính trái đất), cách xa trái đất 150.106km (Ánh sáng mặt trời cần khoảng 8 phút để vượt qua khoảng này đến trái đất) Khối lượng mặt trời khoảng Mo = 2.1030kg

Khoảng cách trung bình giữa mặt trời và trái đất là 1,5.108km Mặt trời tự quay quanh trục của nó với chu kỳ 28 ngày đêm, nhưng không giống như sự tự quay của vật rắn, chu kỳ quay của xích đạo mặt trời là 27 ngày đêm [19]

1.1.1 Một số khái niệm

* Tổng bức xạ mặt trời lên một bề mặt đặt trên trái đất bao gồm hai phần chính

đó là trực xạ và tán xạ

- Phần trực xạ: Là phần bề mặt nhận được ánh sáng chiếu trực tiếp

- Phần tán xạ: Hướng của bức xạ khuếch tán truyền tới bề mặt là hàm số của

độ mây và độ trong suốt của khí quyển Các đại lượng này thay đổi khá nhiều Có thể xem bức xạ tán xạ là tổng hợp của ba thành phần

+ Thành phần tán xạ đẳng hướng: Phần tán xạ nhận được đồng đều từ toàn bộ vòm trời

+ Phần tán xạ quanh tia: Phần tán xạ bị phát tán của bức xạ mặt trời xung quanh tia mặt trời

+ Phần tán xạ chân trời là: Phần tán xạ tập trung gần đường chân trời

Hình 1.1 Các thành phần bức xạ lên mặt nghiêng

* Cường độ bức xạ (CĐBX), E n (W/m 2 ): Là cường độ năng lượng bức xạ mặt

trời đến một bề mặt tương ứng với một đơn vị diện tích của bề mặt Enđược lấy trị trung bình cả năm theo số liệu đo lường thực tế tại vĩ độ cần xét Cường độ bức xạ tổng xạ bao gồm cường độ bức xạ trực xạ Etrx, cường độ bức xạ tán xạ Etx và cường

độ bức xạ quang phổ Eqp

* Năng lượng bức xạ (NLBX), (J/m 2 ): Là năng lượng bức xạ mặt trời truyền tới

một đơn vị diện tích bề mặt trong một khoảng thời gian, như vậy năng lượng bức xạ là một đại lượng bằng tích phân của cường độ bức xạ trong một khoảng thời gian nhất định (thường là 1 giờ hay 1 ngày)

* Hằng số mặt trời (HSMT): HSMT được định nghĩa là CĐBX đo được trong

không gian nằm ngoài lớp khí quyển bao quanh trái đất trong một đơn vị thời gian, trên một đơn vị diện tích bề mặt đặt vuông góc với tia bức xạ Người ta đã xác định được HSMT có giá trị bằng Esn= 1.353W/m2, tương đương với 1940Cal/cm2

/phút, hay 4.871kJ/m2/h Tuy nhiên, khi đến mặt đất, do bị hấp thụ và tán xạ nên cường độ bức xạ giảm đi đáng kể Theo [8] cụ thể En= 500 - 1000 W/m2

1.1.2 Định nghĩa các góc tạo bởi chùm tia bức xạ với mặt phăng

Hình 1.2 Mô tả vị trí tương đối của tia bức xạ mặt trời trên mặt phẳng nằm ngang và

mặt phẳng nghiêng

Trong đó: OZ - pháp tuyến của mặt phẳng ngang (p);

OZ' - pháp tuyến của mặt phẳng nằm nghiêng (p);

p - góc hợp bởi mặt phẳng nằm nghiêng và mặt phẳng nằm ngang;

ϴT - góc tới của tia bức xạ trên mặt phẳng nghiêng;

ϴZ- góc đỉnh, hợp bởi tia bức xạ và pháp tuyến của mặt phẳng nằm ngang;

Y - góc phương vị mặt phẳng nghiêng, hợp bởi hình chiếu của pháp tuyến mặt phẳng nghiêng (OZ') trên mặt phẳng nằm ngang và phương chính Nam, dương khi mặt phẳng nghiêng hướng về phía Nam và âm khi mặt phẳng nghiêng về hướng Bắc;

Ys - góc phương vị của mặt trời, hợp hình chiếu của tia tới trên mặt phẳng nằm ngang và phương chính Nam, dương khi mặt trời ở phía Đông, âm khi Mặt Trời ở phía Tây và bằng không khi mặt trời ở đỉnh đầu;

 - góc độ cao mặt trời;

ΔAz - hiệu của góc phương vị mặt trời và phương vị của mặt phẳngnghiêng; Ngoài ra ta còn phải định nghĩa thêm các góc có liên quan đến tọa độ của địa điểm đặt thiết bị trên mặt đất, và vị trí của mặt trời trên bầu trời tại thời điểm đang xét

Ví dụ như: góc vĩ tuyến φ, góc kinh tuyến ϕvà góc giờ mặt trời ω

Góc giờ mặt trời ω là góc xác định vị trí của mặt trời trên bầu trời tại một thời điểm bất kỳ từ lúc mặt trời mọc đến lúc mặt trời lặn Người ta quy ước khi mặt trời ở đỉnh đầu (lúc 12 giờ trưa ) ω = 0 Vì Quả Đất quay xung quanh trục của nó một vòng

24 giờ, nên mỗi giờ nó quay được một góc là 150

Bây giờ ta tìm hệ thức khi mặt trời cũng ở độ cao  nhưng tia bức xạ En chiếu trên mặt phẳng nghiêng với góc tớiϴ(hình 1.3), khi đó cường độ bức xạ Ebnghtrên mặt phẳng nghiêng sẽ là:

Hình 1.3 Bức xạ trực xạ trên bề mặt nằm ngang và nghiêng

a - Trên mặt phẳng nằm ngang ϴ Z ; b - Trên mặt phẳng nghiêng ϴ

Ta thấy khi có cùng một giá trị cường độ bức xạ gửi tới nhưng các giá trị nhận được trên các mặt phẳng nằm ngang và mặt phẳng nghiêng có sự khác nhau

1.1.3 Những yếu tố ảnh hưởng đến CĐBX nhận được trên mặt đất

a Tỉ khối khí m:

Tỷ khối khí m là tỉ số của quãng đường xuyên qua lớp khí quyển từ một điểm bất kỳ trên mặt đất nhìn thấy mặt trời so với quãng đường cũng xuyên qua lớp khí quyển theo phương xuyên tâm của trái đất

Như vậy, khi tia trực xạ tới từ đỉnh đầu thì giá trị của tỉ khối khí bằng đơn vị (m

=1), và khi tia tới hợp với thiên đỉnh một góc ϴz = 600 thì m = 2; còn khi ϴz>600thì m

> 3; khi góc tới ϴz> 600, nếu xét tới hiện tượng khúc xạ xuyên qua lớp khí quyển quanh mặt đất theo một đường cong thì m được tính bằng công thức:

b Sự suy giảm cường độ BXMT khi xuyên qua lớp khí quyển

Khi phân tích các số liệu BXMT phát ra từ bề mặt mặt trời ở bên ngoài lớp khí quyển trong nhiều năm người ta thấy cường độ BXMT thay đổi rất ít, khoảng 1% Vì vậy, khi xét cho quá trình nhiệt dùng cho mục đích năng lượng, thì sự thay đổi này có thể bỏ qua Tuy nhiên, khi BXMT xuyên qua lớp khí quyển thì cường độ của chúng suy giảm đáng kể là do bị hấp thụ hơi nước hay do bị tán xạ khi gặp các phần tử khí như O2, O3, CO2, NO2 , các hạt bụi bay lơ lửng trong không khí hay các phân tử khác, hoặc khi xuyên qua các đám mây

c Ảnh hưởng bởi khoảng cách giữa mặt trời và trái đất

Khoảng cách giữa mặt trời và trái đất có ảnh hưởng đến cường độ bức xạ mặt trời Để xem ảnh hưởng của quả đất và mặt trời đến cường độ BXMT trên mặt đất, khi quả đất chuyển động trên quỷ đạo của nó trong chu kỳ một năm Sự định hướng của trục quả đất cùng với sự chuyển động của nó xung quanh mặt trời và xung quanh trục riêng của nó, dẫn tới sự thay đổi khoảng cách giữa quả đất và mặt trời, và tức là thay đổi cường độ BXMT trên bề mặt quả đất hàng ngày, hàng tháng và hàng mùa trong năm

Cường độ bức xạ mặt trời phụ thuộc vào khoảng cách tương đối giữa mặt trời

và điểm quan sát trên trái đất Trong một ngày khoảng cách này sẽ giảm dần cho đến khi mặt trời lặn Như vậy, cường độ bức xạ tương ứng sẽ tăng dần trong buổi sáng cho đến khi đạt giá trị lớn nhất Emaxvào giữa trưa sau đó giảm dần vào buổi chiều

1.1.4.Tương tác chùm tia bức xạ mặt trời với môi trường vật chất

Giả sử một tia bức mặt trời có năng lượng E0 tác dụng lên một vật đặt trên bề mặt trái đất Khi tương tác với vật chùm tia bức xạ bị biến thành ba thành phần là: phản xạ, hấp thụ và truyền qua

Phương trình cân bằng năng lượng trong trường hợp này là:

Et - phần năng lượng bức xạ được truyền qua

Hình 1.4 Sơ đồ thể hiện khả năng xuyên qua tấm trong suốt của bức xạ mặt trời

* Các tỷ số ở hai vế của phương trình được định nghĩa:

Er/E0= p là hệ số phản xạ

Ea/E0= alà hệ số hấp thụ

Et/E0= tlà hệ số truyền qua

Hay p + + t= 1

Nếu = t= 0 thì p = 1, ta có vật trắng tuyệt đối, phản xạ hoàn toàn

Nếu p = t= 0 thì = 1, ta có vật đen tuyệt đối, hấp thụ hoàn toàn, và nếu = p =

0 thì I =1, ta có vật trong suốt tuyệt đối

Trong thực tế không có trường hợp nào như vậy, mà mỗi vật khi tương tác với tia bức xạ mặt trời đều xảy ra hoặc cả ba khả năng trên, tuỳ theo từng chất liệu mà các khả năng đó có khác nhau Giá trị của các hệ số này luôn nhỏ hơn 1 (p, , t< 1) Vật

mà các giá trị p, , tđều khác không được gọi là vật mờ

Dựa trên các đặc tính đó của vật chất khi tương tác với bức xạ mặt trời người ta chế tạo các dạng thiết bị khác nhau để thu năng lượng mặt trời Sử dụng khả năng phản xạ để chế tạo các thiết bị gương hội tụ; khả năng truyền qua của kính và hấp thụ của tấm để chế tạo bộ thu phẳng

Đối với các bề mặt nhẵn, biểu thức Fresnel của độ phản xạ bức xạ qua môi trường thứ nhất có độ khúc xạ (chiết suất) n1 đến môi trường thứ 2 có chiết suất n2 là:

)(

sin

)(

sin

1 2 2

1 2 2

)(

1 2 2

1 2 2

r r E

  ; là độ phản xạ trung bình của 2 thành phần song song và vuông góc

Ei,Er, tương ứng là cường độ bức xạ tới, cường độ bức xạ phản xạ

Các góc 1,2, là góc tới và góc khúc xạ (hình 1.5) có quan hệ với độ khúc xạ n theo định luật Snell:

1 2

Hình 1.5 Quá trình truyền của tia bức xạ

Như vây, nếu biết các đại lượng 1,2 và chiết suất các môi trường n1, n2 ta có thể xác định được độ phản xạ r của bề mặt Đối với tia bức xạ tới vuông góc 12  0

và các phương trình trên có thể kết hợp

2

2 1

2 1

n n E

E

r

i

Nếu một môi trường là không khí (chiết suất n2 ≈ 1) thì:

2

1

1 0



r )2 đi qua bề mặt phân cách và r(1-r) bị phản xạ trở lại bề mặt phân cách thứ nhất Cộng tất cả các thành phần được truyền qua thì hệ số truyền qua của thành phần vuông góc :

) 1 (

) 1 ( ) 1

(

) 1

( r

) r -

2 2n

(

) 1 ( ) 1 (

) 1 ( 2

1

r

r r

r r

N

r

d rN

) 1 2

( 1

) 1

( )

1 2

( 1

) 1 ( 2

1

(1.9)

Hình 1.6 Quá trình truyền tia của tia bức xạ qua lớp phủ không trong suốt

1.1.5.Tính chất cơ lý hóa của một số vật liệu thường dùng trong thiết bị sử dụng NLMT

a Tấm đậy trong suốt

Hiện nay, người ta thường dùng 3 loại vật liệu trong suốt dưới đây để làm tấm đậy:

Kính xây dựng

Kính xây dựng có hai loại: Trong suốt và có màu Tuy nhiên, thường dùng loại trong suốt (vì trong kính màu xanh có hàm lượng oxit sắt cao, hấp thụ nhiều ánh sáng mặt trời) Với loại kính trong suốt chiều dày 3mm khi tia tới trùng với pháp tuyến của mặt phẳng kính sẽ cho qua 84 - 92% bức xạ mặt trời [19]

Hạn chế lớn nhất của kính là giòn, dễ vỡ, trọng lượng lớn gây khó khăn cho việc vận chuyển và lắp đặt Nhưng khi đã lắp đặt xong thì nó rất bền vững, cấu trúc hóa học không bị thay đổi dưới tác động của bức xạ tử ngoại của ánh sáng mặt trời Đôi khi người ta lắp hai tấm kính để tăng cường hiệu quả hiệu ứng nhà kính và giảm tổn thất nhiệt lên phía trên Nhưng lại làm cho giá thành thiết bị cao và làm giảm hệ số tích truyền qua xa Do đó khi thiết kế các công trình cần nhiệt độ cao nên dùng hai lớp kính đậy

Polycarbonat

Loại vật liệu hữu cơ này có tên thương mại là “Lexan” hoặc “Macrolon” Hệ số truyền qua của vật liệu này kém hơn kính, khoảng 83% lúc còn mới khi tia tới trùng với pháp tuyến, nhưng giảm dần theo thời gian phơi nắng Theo đo đạc thì sau 5 năm

hệ số truyền qua giảm xuống còn 79% Tuy nhiên, hiệu ứng nhà kính của Polycarbonat tốt hơn kính, do đó thường được dùng để uốn thành vòm tạo thành hai vách

Polymethacrylat Methyl

Trên thị trường loại này có nhiều tên như: Thủy tinh hữu cơ hoặc kính chống vỡ hay kính “dị ứng” nắng Nó có các tính chất quang học khác nhau tùy thuộc vào chuổi cấu trúc phân tử Polycacbonat Về cơ tính vật liệu này giòn, không chịu được tải nặng, không biến dạng Nhiệt độ làm việc của nó có thể lên tới 950C (có loại đạt tới 1400C) Vật liệu này được ưu chuộng vì giá thành không đắt, chịu được nhiệt độ tương đối cao

và dễ uốn thành nhiều hình dạng khác nhau như bán cầu

khỏi bị tác động khí quyển người ta cho rằng có thể đặt dưới một lớp kính để tăng hiệu quả của nó

Ngoài ra, còn có hai loại vật liệu đặc biệt cũng được ứng dụng như:

Polyester tăng cường sợi thủy tinh Loại này được khuyên nên dùng thay cho kính vì giá rẻ hơn kính, ánh sáng phân bố rất đồng đều sau khi xuyên qua

Polyethylene có khối lượng riêng bé Chất dẻo này không nên dùng làm tấm phủ cho các bộ thu phẳng, vì các tính chất quang và cơ tính rất kém, chóng già hóa, chỉ nên dùng làm tấm phủ trong sản xuất nông nghiệp, vì giá rất rẻ, có thể phủ trên diện tích nhiều hecta và chỉ cần làm việc được trong một vài tháng Các loại tấm mỏng chiều dày 59 |um, chiều rộng 12m và chiều dài hàng nghìn mét để giữ ấm cho đất trong sản xuất rau, màu; chống rét cho mạ và giữ ấm cho hoa trong những ngày giá rét , năng suất có thể tăng đến 50%

Hệ số phát xạ đối với tia hồng ngoại phải nhỏ nhất nếu có thể được;

Hệ số dẫn nhiệt và khuếch tán nhiệt phải tốt;

Độ bền hóa học tốt, không bị chất tải nhiệt ăn mòn

Thế hệ thứ nhất, tấm hấp thụ được làm bằng một trong 3 vật liệu sau đây có phủ một lớp sơn mỏng, đen trộn với bột oxit sắt để tăng độ nhám, tăng hệ số hấp thụ và giảm hệ số phát xạ của mặt hấp thụ

Đồng là vật liệu tốt nhất nhưng giá thành đắt nhất Tôn thép thường dùng trong các lò sưởi, cũng như trong một số bộ thu làm tấm hấp thụ phát xạ của lò sưởi trung tâm

Nhôm có ưu điểm là nhẹ và có độ dẫn nhiệt tốt Nhưng có nhược điểm là dễ bị

ăn mòn, đặc biệt cần phải tránh ghép nối với các vật liệu khác Vì như thế sẽ gây ra hiệu ứng Pile làm cho hệ bị phá hủy một cách nhanh chóng

Các chất dẻo phủ lên bề mặt các vật liệu nói trên để làm giảm khả năng bị ăn mòn, đôi khi người ta trộn thêm một ít bột cacbon đen để chống bong lớp sơn Nhưng điều đó cũng làm cho khả năng dẫn và khuếch tán nhiệt giảm, nhiệt độ của nó tăng gây tổn thất nhiệt lên mặt trên lớn

Thế hệ thứ hai của tấm hấp thụ dùng bằng các loại chất dẻo như sau:

Polypropylen là chất trơ hóa học đã được thử nghiệm ngay với Clo hòa tan trong nước ở các bể bơi Tấm hấp thụ được làm dưới dạng ống dẫn phơi nắng, trải trên mặt đất Người ta bơm nước từ bể bơi tuần hoàn qua ống dẫn Loại này có độ dẫn nhiệt kém, nhưng diện tích trao đổi nhiệt lớn, trên mỗi 1m2 bề mặt có thể rải 25m ống dẫn

Polyphenyloxid (P.P.O) có tên thương phẩm “Noryl” chịu được nhiệt độ 150oC Tuy độ dẫn nhiệt của nó kém hơn đồng đến 1500 lần, nhưng người ta có thể tạo được một bộ thu hoàn toàn bằng chất dẻo và hiệu suất có thể so sánh được với loại làm bằng kim loại

Polyamid, trên thương phẩm “rilsan” được dùng dưới dạng ống cuốn theo tỷ lệ 100m cho mỗi một bộ thu Vì tính mềm của vật liệu mà người ta tìm thấy trong

“noryl” giống như chất hấp thụ bằng cao su đen, khi bị đóng băng không làm hỏng bộ thu Phương pháp này tiết kiệm được việc phá băng khi bộ thu đặt ở ngoài trời vào đêm đông, và có mối liên hệ rất chặt chẽ với quá trình trao đổi nhiệt Loại vật liệu này

có độ dẫn nhiệt kém so với các loại đã nói trước đây

Để cải thiện khả năng hấp thụ bức xạ, có thể phủ lên mặt tấm hấp thụ một lớp mỏng oxit hoặc sulfur với các phương pháp xử lý hóa học khác nhau (Ví dụ tạo lớp oxit niken: đầu tiên tạo một lớp niken sạch dày 13miromet trên đế silicôn, sau đó phủ lên một lớp oxit dày 0,3micromet) Các tính chất của một số bề mặt hấp thụ được cho

Chất Hệ số hấp

thụ

Hệ số phát

c Chất cách nhiệt

Chất cách nhiệt đóng một vai trò rất quan trọng trong các ứng dụng nhiệt năng lượng mặt trời Giống như các chất hấp thụ, nó vừa hạn chế được tổn thất nhiệt, vừa giữ được nhiệt lượng trong các ống dẫn nhiệt, trong các bình tích trữ nhiệt

Người ta có thể chia các chất cách nhiệt làm ba loại: khoáng chất, thực vật và chất dẻo Vấn đề là, trong mọi trường hợp các chất phải có khối lượng riêng nhỏ, có tích được không khí trong các khe trống của các sợi, hoặc bọt bóng

* Các chất cách nhiệt khoáng chất

Đá bọt là các loại đá (sản phẩm của Nam Mỹ), rắn và chứa nhiều bọt khí Trên thị trường thường bán để làm đá kỳ, hoặc đá mài, đôi khi còn dùng làm chất cách nhiệt

Sợi thủy tinh có dạng sợi rất mảnh, trong thương phẩm có nhiều dạng: Tấm phẳng, cuộn tròn hoặc được bọc trong thạch cao v.v Độ dẫn nhiệt của nó thay đổi từ 0,034 W m-1.K-1 ở 00C đến 0,063 W m-1.K-1 ở 2900C Đó là loại vật liệu khá hiệu quả, nhưng khó khăn khi thao tác bằng tay vì những kim thủy tinh tự bay ra và bắn vào người Cần phải tránh không được sơn làm mất đi tính cách nhiệt của nó Sợi thuỷ tinh rất có hại cho môi trường

Vermiculit hoặc còn gọi là mica co giãn (hệ số dẫn nhiệt X bằng 0,12- 0,16W.m-1.K-1) thường được tạo thành dạng hạt, rất nhẹ thuận tiện khi nhét đầy vào mọi không gian cách nhiệt

Ba chất cách nhiệt khoáng chất này là loại tự nhiên, không cháy và không bị thoái hóa vì nhiệt

*Chất cách nhiệt thực vật hữu cơ

Gỗ khô (X=0,13-0,4 W m-1.K-1), tùy theo bản chất và phương truyền nhiệt Gỗ

là vật liệu cách nhiệt rất tốt, đồng thời cũng là loại vật liệu dùng trong xây dựng Gỗ dùng làm chất cách nhiệt thường được chế tạo dưới dạng sợi dính kết (X=0,05-0,1 W

m-1.K-1)

Mùn cưa, (X=0,11W m-1.K-11 ) là phụ phẩm trong chế biến gỗ Nhưng có hạn chế là chất dễ cháy và có độ dẫn nhiệt rất cao khi nóng, nên không thích hợp dùng làm chất cách nhiệt

Các loại tro thực vật rất dồi dào ở các nước nhiệt đới, đặc biệt là rơm, rạ là nguồn nhiên liệu chính dùng để đun nấu trong các gia đình nông thôn, cho rất nhiều tro Đây là chất cách nhiệt nhẹ và an toàn

* Chất cách nhiệt hữu cơ tổng hợp

Nói chung, các vật kiệu thuộc loại này như đã nói trước đây, ưu điểm của chúng

là không gây cảm giác khó chịu cho con người, Tuy nhiên, nó có nhược điểm là giải phóng ra khí độc khi bị hỏa hoạn Vì vậy, không nên dùng hoặc nếu dùng thì phải hạn chế bằng cách bóc ngoài bằng một lớp khoáng hoặc nhôm

Các chất dẻo, có độ dẫn nhiệt kém Thường có thể làm thay đổi tính dẫn nhiệt của nó bằng cách tạo bọt khí khi đông rắn để thành mút, và được gọi là mút phenol (X=0,044 W.m-1.k-1) và mút clorua-polyvinil (X=0,033 W.m-1.k-1)

Mút polyurethan là một sản phẩm công nghiệp, nhờ phản ứng của rất nhiều chất khác nhau: ioscyanat, nước, chất nhũ hóa, chất ủ định, freon, phản ứng thải ra khí

CO2 trong quá trình nung rắn và tạo thành những bọt khí nhỏ, phấn bố đều trong toàn

bộ khối thể tích Tùy theo tỷ lệ thành phần mà người ta nhận được hai loại mút có trọng lượng riêng khác nhau: polyurethan có tỷ trọng lớn ( d=0,6), đủ cứng dùng để làm thành hộp của bộ thu vừa nhẹ, vừa cách nhiệt tốt (X=0,08W m- 1.K-1) Loại khác

có tỷ trọng nhỏ (d=0,03), rất dòn, có độ cách nhiệt tốt hơn (X=0,025 W m'1.K'1) Người ta có thể thu trực tiếp polyurethan lỏng vào các khoảng trống giữa các thành cách nhiệt sau khi đông rắn sẽ tạo ra mút định hình theo khoảng không gian này

Nhôm là loại có độ dẫn nhiệt tốt (Ằ, = 230W.m-1.K-1), nhưng nó cũng trở thành

“cách nhiệt” khi tạo ra những lá rất mỏng trên màng đế chất dẻo Loại này có hệ số phản xạ rất tốt (p = 0,95), được dùng để quấn xung quanh các vách nóng, và tránh nguy hiểm cho người khi chạm phải và làm giảm tổn thất nhiệt do bức xạ

Ngoài ra, còn có phương pháp cách nhiệt bằng chân không Đây là loại cách nhiệt rất hiệu quả và khá đắt Chân không thường được dùng trong các bộ thu có công suất cao như các bộ thu hội tụ

Nước ở nhiệt độ trên 800

C có thể gây ra sự lắng đọng calic đường ống dẫn Mặt khác, nước cũng là môi chất có độ dẫn điện tốt, dễ gây ra sự ăn mòn điện phân đối với các kim loại, đặc biệt là nhôm

1.2 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.2.1 Sơ lược tình hình sử dụng NLMT trên thế giới

Việc nghiên cứu ứng dụng năng lượng trên thế giới đã có từ lâu, đặc biệt là sau

sự cấm vận dầu năm 1973 và sự khủng hoảng năng lượng thế giới năm 1979 đã làm thay đổi chính sách năng lượng trên phạm vi toàn thế giới, nhu cầu năng lượng thay thế và phát triển bền vững cho tương lai càng trở nên rõ ràng và cấp thiết Các nước công nghiệp phát triển đã đi tiên phong trong việc nghiên cứu và ứng dụng NLMT như

Mỹ, EU, Nhật Bản, Israel, Trung Quốc, Ấn Độ Nhiều tổ chức quốc tế đã có những chương trình nghiên cứu, hỗ trợ, khuyến khích việc phát triển ứng dụng NLMT nhằm phát triển bền vững, xóa đói giảm nghèo, đặc biệt là ở châu Phi, châu Á Hai dạng ứng dụng NLMT phổ biến nhất hiện nay là hệ thống chuyển hoá NLMT thành nhiệt năng như hệ thống đun nước nóng NLMT, bếp nấu ăn bằng NLMT, hệ thống sấy NLMT

và hệ thống chuyển hoá NLMT thành điện năng như pin NLMT

Các ứng dụng phổ biến sử dụng NLMT là:

- Bếp NLMT: Có hai dạng bếp nấu là bếp parabol và bếp hộp Với bếp parabol,

NLMT thu được qua các chảo thu nhiệt hình parabol hay hình hộp Bếp parabol, nồi chứa thức ăn được đặt giữa một bán cầu được tráng gương để phản xạ và tập trung tia mặt trời vào nồi chứa Để duy trì nhiệt độ, người ta đặt một cái bao giữ nhiệt trong suốt bằng nylon bao quanh nồi chứa Chảo thu nhiệt cần phải thường xuyên điều chỉnh quay theo hướng mặt trời để thu được nhiều nắng nhất

Ở bếp hộp thì nồi nấu đặt

bên trong thành bếp và thu nhiệt

nhờ hai tấm gương phản xạ được

gắn hai bên cánh phản xạ của bếp

Ngoài ra, phía trong là mặt nhôm

được đánh bóng để phản xạ, biên

dạng của mặt phản xạ được thiết kế

là mặt kết hợp của các parabol tròn

xoay sao cho nồi nấu có thể nhận

được chùm tia trực xạ của ánh sáng

mặt trời và chùm phản xạ từ gương

phẳng khi đặt cố định Bếp có giá

thành rẻ và hiệu suất khá cao

Hình 1.7 Bếp nấu NLMT

- Thiết bị lọc nước bằng năng lượng mặt trời Carocell là phát minh của nhà

khoa học Úc Peter Johnstone với 6 bằng sáng chế được công nhận toàn cầu Công nghệ khử muối/chưng cất nước sử dụng năng lượng mặt trời của Carocell có thể coi là một trong những sản phẩm hữu ích đạt hiệu quả chi phí tốt nhất của loại hình này trên thế giới Hệ thống này sản xuất ra nước uống chất lượng cao, an toàn từ bất kỳ nguồn nước nào, bao gồm cả nước thải công nghiệp, nước bị ô nhiễm, nước nhiễm bẩn, nước ngầm nhiễm mặn và nước mặn

Tấm Carocell không dùng

màng lọc, lõi lọc hay phụ kiện điện

tử đắt tiền, không sử dụng hóa chất,

không phải tốn chi phí nhiên liệu

điện/xăng dầu, thích hợp mọi địa

hình Và trong quá trình xử lý, nơi

nào có nước và ánh sáng mặt trời là

có nước uống Carocell sản xuất ra

nước ngọt uống trực tiếp từ tất cả

mọi nguồn nước đầu vào Đặc biệt

cũng dễ lắp đặt và chỉ cần đầu tư

một lần là có thể dùng trong 20 năm

Hình 1.8.Thiết bị lọc nước sử dụng năng lượng

mặt trời Carocell

- Xe Ôtô:Một nhóm sinh viên trường Đại học Công nghệ Eindhoven ở Hà Lan

đã chế tạo thành công chiếc xe năng lượng mặt trời có 4 chỗ ngồi đầu tiên Đây cũng

là chiếc xe điện có quãng đường đi xa nhất cho một lần sạc pin Dự kiến, chiếc xe sẽtiếp tục được nghiên cứu và đưa vào thị trường trong 5-10 năm tới

Hầu hết những chiếc xe chạy

bằng năng lượng mặt trời sẽ rất nhẹ,

những tấm pin năng lượng sẽ bao phủ

quanh xe sẽ là nguồn cung cấp điện

chính, tuy nhiên, nguồn điện thu được

khó có thể đáp ứng được nhu cầu của

chiếc xe, đây chính là lý do mà hầu hết

những chiếc xe năng lương mặt trời chỉ

có 1 chỗ ngồi duy nhất, thiết kế mỏng,

hẹp và có trọng lượng nhẹ để giảm tối đa

lực cản của không khí

Hình 1.9.Xe năng lượng mặt trời 4 chỗ đầu

tiên thế giới chạy được 800 km

- Máy bay: Máy bay vận hành hoàn toàn bằng năng lượng mặt trời Solar

Impulse 2 ngày 25/7 khi máy bay vận hành hoàn toàn bằng năng lượng mặt trời Solar Impulse 2 đáp xuống sân bay Al Bateen ở Abu Dhabi, máy bay này đã vượt qua chặng đường gần 40.000 km, xuyên qua 4 châu lục gồm châu Á, Bắc Mỹ, châu Âu, Bắc Phi

và 2 đại dương là Thái Bình Dương, Đại Tây Dương Các quốc gia mà Impulse 2 từng dừng lại gồm: Oman, Ấn Độ, Myanmar, Trung Quốc, Nhật Bản, Mỹ, Tây Ban Nha, Italy, Ai Cập và Ả Rập Xê út

Solar Impulse 2 là máy bay

không chạy bằng nhiên liệu thông

thường mà sử dụng hoàn toàn

nguồn năng lượng mặt trời Chiếc

máy bay có duy nhất một chỗ

ngồi này có độ sải cánh là 72m,

dài hơn cả máy bay Boeing 747

và được trang bị hơn 17.000 tấm

pin năng lượng mặt trời Vào ban

ngày trong điều kiện nhiều ánh

sáng, các tấm pin này sẽ tích lũy

điện năng, từ đó sẽ cho phép máy

bay có khả năng thực hiện các

chuyến bay vào ban đêm Tuy

nhiên, để tích đủ năng lượng cho

máy bay, ban ngày máy bay phải

được bay trong điều kiện thời tiết

nhiều nắng

Hình 1.10.Máy bay Solar Impulse 2 chạy hoàn

toàn bằng năng lượng mặt trời

- Đèn giao thông: Đèn tín hiệu

giao thông sử dụng NLMTcó ưu điểm

là không cần sử dụng dây điện và khá

linh hoạt, có thể tiết kiệm khá nhiều

tiền điện khi hoạt động liên tục trong

thời gian dài Chúng được thiết kế với

một số bóng đèn LED thân thiện với

môi trường và không cần sạc lại trong

một thời gian khá lâu Trong trường

hợp mất điện lưới thì những đèn tín

hiệu giao thông này vẫn tiếp tục hoạt

động

Hình 1.11.Đèn giao thông sử dụng NLMT

- Sạc pin: Điện thoại, máy nghe

nhạc đều cần được sạc pin và việc sạc

pin có thể được thực hiện bởi một thiết

bị mới là sạc NLMT Thiết bị này có gắn

một tấm NLMTđể tích quang năng thành

điện năng Thiết bị này tương đối rẻ và

rất tiện lợi, gọn nhẹ, giúp sạc điện cho

các thiết bị cầm tay ở những nơi không

- Sấy nông sản bằng NLMT:Sấy nông sản bằng NLMT hiện được ứng dụng ở

miền khí hậu nhiệt đới với nhiều loại thiết bị khác nhau Tuy vậy, chúng đều có một nguyên lý chung là ứng dụng nguyên lý bẫy nhiệt nhờ hiệu ứng nhà kính, NLMT được hấp thụ trực tiếp hoặc gián tiếp tới vật sấy, lượng ẩm thoát ra từ vật sấy được không khí mang đi theo cách đối lưu tự nhiên hoặc cưỡng bức

Các chuyên gia thuộc ĐH Nông nghiệp 1 (Hà Nội) đã chế tạo thành công máy sấy hạt nông sản bằng năng lượng mặt trời [23]

Nghiên cứu hiệu suất máy sấy NLMT của tác giả Mustayen, S Mekhilef, R Saidur (2014) đã đánh giá hiệu quả máy sấy NLMT so với các loại máy sấy sử dụng các nhiên liệu khác, ứng dụng của các loại máy sấy NLMT hiện nay phù hợp với từng loại sản phẩm và các giải pháp tốt nhất để nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm chi phí, các tác động môi trường [20]

Có thể phân loại gồm thiết bị sấy trực tiếp, thiết bị sấy gián tiếp và thiết bị sấy hỗn hợp Ngoài ra, còn có thiết bị sấy kết hợp NLMT với sinh khối hay pin mặt trời

Hình 1.13 Hầm sấy kiểu kết hợp với sinh khối và kiểu trực tiếp đối lưu tự nhiên

Hình 1.14.Thiết bị sấy kiểu gián tiếp đối lưu tự nhiên và kiểu hỗn hợp đối lưu tự nhiên

1.2.2 Sơ lược tình hình sử dụng NLMT ở Việt Nam

Việt Nam có bức xạ mặt trời vào loại cao trên thế giới, nguồn NLMT có hầu như quanh năm với số giờ nắng dao động từ 1.600 - 2.600 giờ/năm, đặc biệt là khu vực phía Nam Việt Nam hiện có trên 100 trạm quan trắc trên toàn quốc để theo dõi dữ liệu về NLMT Tính trung bình toàn quốc thì tổng lượng bức xạ trung bình năm vào khoảng 230 - 250 kcal/cm2/ngày tăng dần từ Bắc vào Nam Tiềm năng NLMT tốt nhất

ở các vùng từ Thừa Thiên Huế trở vào miền Nam

(Nguồn:Trung tâm khí tượng thủy văn Trung ương)

Hình 1.15 Số giờ nắng trung bình mỗi tháng và trong năm 2002-2003 tại Việt Nam

NLMT đã được nhiều nhà khoa học, các trường đại học, các viện ở Việt Nam nghiên cứu, chế tạo và thử nghiệm các thiết bị sử dụng Các thử nghiệm này đều thành công và cho thấy những kết quả đáng khích lệ

Hơn hai mươi năm trở lại đây, nước ta đã sử dụng nhiều loại thiết bị thu hứng ánh sáng mặt trời để phục vụ cho quá trình sản xuất như thiết bị sấy, thiết bị đun nước nóng, thiết bị chưng cất nước và pin mặt trời Thiết bị sấy dùng cho các loại nông sản, hải sản hoặc dược liệu; thiết bị đun nóng được lắp đặt tại các trường học, bệnh

viện hay tại các hộ gia đình để nấu nước uống; thiết bị chưng cất nước được ứng dụng nhằm biến nước mặn, ô nhiễm (nhiễm phèn, thuỷ ngân, nitrat ) thành nước tinh khiết rất hữu ích, tiết kiệm được nhiều chi phí cho người dân vùng biển, vùng nước chua phèn, vùng hải đảo

Tuy nhiên, việc ứng dụng thiết bị sử dụng NLMT vẫn chưa được khai thác một cách hiệu quả Nguyên nhân do có những khó khăn trong thiết kế, lắp đặt và vận hành, pin mặt trời giá thành cao

Trong những năm gần đây, việc sử dụng NLMT trong sấy nông sản, đã có một

Năm 2006, PGS.TS Bùi Hải Triều, Trường Đại học Nông nghiệp I đã chế tạo thành công máy sấy nông sản bằng NLMT, loại máy này có thể sấy lúa, ngô, đậu, lạc,

cà phê, Máy sấy này có hai bộ phận chính là phần thu nhiệt và buồng trao đổi nhiệt Bộ phận thu nhiệt gồm một tấm tôn mỏng, được bôi đen để hấp thụ nhiệt từ ánh nắng mặt trời Bên trên tấm tôn là tấm kính trong suốt, có tác dụng bẫy bức xạ nhiệt

Đề tài khoa học cấp Bộ "Nghiên cứu thiết bị sấy khô bằng NLMT" do TS Phạm Ngọc Trinh, Trường Đại học Xây dựng đã được đưa vào ứng dụng sấy vải khô tại tỉnh Bắc Giang năm 2006

Năm 2008, Sở Khoa học và công nghệ Bến Tre phối hợp với Trường Đại học Cần Thơ xây dựng hai hệ thống sấy hạt ca cao bằng NLMT tại xã An Khánh và xã Phú Đức, huyện Châu Thành, tỉnh Bến Tre

TS Phan Hiếu Hiền và các cộng

sự - Trung tâm Năng lượng và máy nông

nghiệp, Trường Đại học Nông Lâm

TPHCM, đã thiết kế thành công hệ thống

sấy lúa dùng NLMT năm 2008

Năm 2012, chương trình nghiên cứu kết

hợp hai tiến bộ khoa học kỹ thuật, công

nghệ cao là ống thủy tinh chân không

(nhận nhiệt bức xạ mặt trời) và thiết bị

ống nhiệt (truyền nhiệt nhanh và mạnh)

vào một bộ thu nhiệt NLMT, dùng ống

nhiệt thủy tinh chân không để cấp nhiệt

Hình 1.16.Máy sấy nông sản/lúa bằng NLMT

sử dụng ống nhiệt thủy tinh chân không

1.2.3 Các nguyên lý sấy sử dụng NLMT

a Nguyên lý sấy tự nhiên (phơi nắng)

Phơi nắng là phương pháp sấy truyền thống phổ biến nhất Hiện nay, một lượng lớn hạt và một số nông sản khác vẫn được sấy khô bởi ánh sáng mặt trời ở các nước đang phát triển

Để làm khô, nguyên liệu được trải thành lớp mỏng phơi dưới ánh nắng mặt trời Nhiệt ánh sáng mặt trời sẽ đốt nóng nguyên liệu làm nước trong nguyên liệu bốc hơi

và đạt đến độ ẩm cần thiết Ban ngày sản phẩm được đảo một cách định kỳ, ban đêm được che phủ nhằm đạt được độ khô đồng đều để rút ngắn thời gian sấy Phương pháp sấy tự nhiên có chí phí sấy thấp, đơn giản, phù hợp với những vùng có cường độ BXMT lớn, có thể sấy với khối lượng lớn Tuy nhiên, phương pháp này có nhược điểm là sản phẩm sau khi sấy thường bị nhiễm khuẩn như nấm, mốc hoặc chim chuột xâm nhập phá hoại, khó khống chế nhiệt, nhiệt độ trên các sân bê tông có thể quá cao gây rạn nứt ngầm cho nông sản, không chủ động khi trời mưa đột xuất, tốn nhiều công lao động, độ khô không đồng đều và thường khó đạt được độ ẩm bảo quản hạt

b Sấy bằng thiết bị NLMT:

Thiết bị sấy bằng năng lượng mặt trời được thực hiện theo 2 nguyên tắc: Thiết

bị sấy trực tiếp và thiết bị sấy gián tiếp;

+ Thiết bị sấy trực tiếp có tuần hoàn khí tự nhiên (gồm thiết bị thu năng lượng kết hợp với buồng sấy hoặc bộ thu năng lượng riêng biệt)

+ Thiết bị sấy gián tiếp có dẫn nhiệt cưỡng bức (thiết bị thu năng lượng và buồng sấy riêng biệt)

Sấy trực tiếp: Sản phẩm nông nghiệp được trải thành một lớp mỏng trong một

phòng kín hấp thụ với phía trên được đậy phủ tấm trong suốt Sản phẩm nông nghiệp được gia tăng nhiệt và nóng lên, độ ẩm được bốc hơi và thoát ra ngoài, loại sấy trực tiếp này là phổ biến và phát triển ở nhiều miền quê Tuy nhiên, có một số nhược điểm

cho máy sấy nông sản/lúa bằng NLMT

hiệu suất cao

Thạc sĩ Nguyễn Xuân Trung,

trường Đại học Nông – Lâm Huế đã

nghiên cứu thành công và cho ra đời Hệ

thống sấy tỏi dùng năng lượng mặt trời

kiểu hỗn hợp đối lưu tự nhiên[9]…… Hình 1.17.Hệ thống sấy tỏi SMT kiểu hổn

hợp đối lưu tự nhiên – 01LS tại An Vĩnh,

Lý Sơn, Quảng Ngãi

Hình 1.18 Sơ đồ hệ thống sấy NLMT đối lưu tự nhiên

a Sấy trực tiếp: 1 Tấm trong suốt, 2 Vật liệu sấy, 3 Sàng sấy; b Sấy gián tiếp

như tốc độ sấy chậm, không điều chỉnh được nhiệt độ và tốc độ không khí, tốc độ giảm

ẩm chậm, chất lượng hạt giảm và mất nhiều thời gian

Sấy gián tiếp: Sản phẩm nông nghiệp đặt tại các sàng sấy, khí nóng được lấy từ

bộ thu nhiệt năng lượng mặt trời thổi xuyên qua các sàng sấy và sản phẩm sấy Có thể vừa sấy trực tiếp vừa sấy gián tiếp (sấy hỗn hợp) để nâng cao tốc độ sấy Loại sấy gián tiếp có nhiều ưu điểm hơn sấy trực tiếp vì có thể điều khiển được nhiệt độ và tốc độ sấy, có thể sấy được nhiều sản phẩm khi nhiệt độ khí nóng thay đổi theo thời gian, hiệu suất hấp thụ của bộ thu cao hơn Nhược điểm của phương pháp sấy gián tiếp là : Khi bộ thu nhiệt riêng biệt với buồng sấy: diện tích chiếm chỗ của thiết bị lớn; Khi bộ thu nhiệt nằm ở trên buồng sấy (mái che hay tường vách): không thu được BXMT trực tiếp vào buồng sấy

Căn cứ vào hai nguyên tắc sấy trực tiếp và sấy gián tiếp, có các nguyên lý sấy

cụ thể sau:

- Nguyên lý sấy kiểu bẫy nhiêt đối lưu tư nhiên

Nguyên lý sấy bẫy nhiệt kiểu đối lưu tự nhiên có thể là sấy trực tiếp hay gián tiếp hoặc sấy kết hợp Hệ thống lợi dụng sự chuyển động lên trên một cách tự nhiên của không khí nóng được sử dụng trong sấy nông sản phẩm, dòng khí mang NLMT tự nhiên được tạo ra bởi sự giảm khối lượng riêng của không khí nóng, sự chênh lệch khối lượng riêng giữa khí nóng và khí lạnh tạo thành dòng khí đối lưu tự nhiên mang hơi ẩm ra ngoài

Loại thiết bị sấy nhờ không

khí đối lưu mang NLMT gồm các

phần chính là một Collector và

một thùng chứa, tia nắng mặt trời

chiếu vào Collector và năng

lượng bức xạ được chuyển đổi

thành nhiệt năng truyền sang

không khí bằng truyền nhiệt

Hình 1.19 Máy sấy NLMT đối lưu tự nhiên

Không khí nóng lên giảm khối lượng riêng và chuyển động lên phía trên theo nguyên lý đối lưu đi qua lớp nguyên liệu sấy làm bốc hơi trong sản phẩm sấy, do nhiệt

độ ở cửa ra của không khí mặc dù đã giảm song vẫn cao hơn nhiệt độ của môi trường nên được hút qua ống thải

- Nguyên lý sấy kiểu bẫy nhiêt đối lưu cưỡng bức:

Sấy bẫy nhiệt cưỡng bức cũng có dạng sấy trực tiếp, gián tiếp hoặc kết hợp Hiện tại một số lượng đáng kể các công trình nghiên cứu trong việc sử dụng NLMT đang tập trung vào quá trình sấy thùng Đặc biệt, khi sấy thùng nhiệt độ năng lượng sấy từ nhiên liệu hoá thạch đã được thay thế bằng các Collector không khí Sấy không khí nhiệt độ thấp có nghĩa là nhiệt độ chỉ nâng lên từ 5 - 80C như vậy có thể kết hợp Collector làm vỏ bọc cho toà nhà đặc biệt là trên mái Không khí được nóng lên sau khi qua collector và được quạt đẩy hoặc hút cưỡng bức qua lớp vật liệu sấy làm vật sấy nóng lên, dòng khí đẩy ẩm ra ngoài môi trường qua cửa thải

Với loại thiết bị sấy cưỡng bức này có thể rút ngắn thời gian sấy, tăng được bề

dày lớp sấy, ít cào đảo hơn, chất lượng sấy đồng đều hơn

Hình 1.20 Sơ đồ máy sấy NLMT dùng quạt cưỡng bức

a Bộ thu nhiệt gồm mái và tường; b Bộ thu nhiệt là mái nhà

1 Vật liệu sấy, 2 Tấm trong suốt, 3 Tường vách, 4 Quạt, 5 Không khí nóng

a

e)

1

Tuỳ thuộc vào độ ẩm tương đối của hạt nông sản và cường độ bức xạ NLMT

mà việc ứng dụng các hệ thống sấy bằng NLMT đạt hiệu quả kinh tế cao hay thấp vào những vùng có cường độ BXMT yếu mà độ ẩm tương đối của hạt nông sản lại cao thì việc sấy sử dụng các hệ thống NLMT sẽ kém hiệu quả

- Một số dạng tấm hấp thu nhiệt thường được sử dụng trong collector

Có nhiều phương pháp bố trí kết cấu của collector Tuy nhiên, để có hiệu suất hấp thụ nhiệt cao, diện tích tiếp xúc với BXMT của tấm hấp thụ càng lớn, các dạng của tấm hấp thụ có các hình dáng khác nhau, tùy vào điều kiện cụ thể

- Một số phương pháp bố trí dòng khí qua collector

Phương pháp bố trí dòng khí qua collector cũng rất nhiều dạng, tùy theo nhiệt

độ yêu cầu của dòng khí nóng, chi phí chế tạo để lựa chọn kết cấu phù hợp

Hình 1.21 Một số dạng bố trí dòng khí đi qua collector

a Dòng khí một chiều thổi qua phía trên tấm hấp thụ; b Dòng khí một chiều thổi qua phía dưới tấm hấp thụ; c Dòng khí thổi qua phía trên và dưới tấm hấp thụ; d Dòng khí thổi đổi chiều qua tấm hấp thụ; e Dòng khí một chiều thổi qua tấm hấp thụ bậc thang f, g Dòng khí một chiều thổi xuyên qua tấm hấp thụ

Khi dòng khí tiếp xúc càng nhiều với bề mặt tấm hấp thụ thì khả năng truyền nhiệt giữa tấm hấp thụ càng lớn và nhiệt độ dòng khí cũng tăng hơn

- Một số kết cấu của bộ thu NLMT (Collector)

* Bộ thu phẳng: là một hệ tấm phẳng: (kính, tấm hấp thụ, lớp cách nhiệt) được

đặt song song nhau tạo thành một hệ nguyên

Tiện lợi của phương pháp này là bộ thu có kết cấu đơn giản, thuận tiện trong quá trình sử dụng, ít tốn công bảo dưỡng, nhận được tất cả tổng xạ của bức xạ mặt trời (gồm bức xạ trực xạ, và bức xạ tán xạ), thiết bị không nhất thiết phải luôn luôn định hướng về phía mặt trời, nhưng nhiệt độ nhận được không cao, chỉ có thể đạt đến

1500C

Nhược điểm của collector phẳng là

có thể phản xạ trở lại phần lớn bức xạ mặt

trời vào buổi sáng sớm hay khi chiều

muộn Người ta đã xác định được rằng,

gần 50% hao tổn chung của collector

phẳng là hao tổn đối lưu [8]

Hình 1.22 Kết cấu của bộ thu phẳng

Cấu trúc của collector zic zắclàm

giảm mạnh dòng nhiệt đối lưu nhờ giữ

phần không khí nóng giữa hai lá hấp thụ

cạnh nhau Việc chắn giữ phần không khí

giữa các lá làm giảm hao tổn nhiệt và tạo

điều kiện truyền nhiệt lớn nhất cho các

chất mang nhiệt

Hình 1.23.Kết cấu của collector ziczắc

1.3 CƠ SỞ THỰC TIỄN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.3.1 Đặc trưng của bánh tráng

Bánh tráng, hay còn gọi là bánh đa, là một dạng bánh sử dụng nguyên liệu chính là bột tráng mỏng, phơi khô, khi ăn có thể nướng giòn hoặc nhúng qua nước Bánh tráng là thực phẩm để lâu không ít sợ hư, hiện nay bánh tráng hầu như có mặt khắp nơi trên mọi miền đất nước ta, nhưng nhiều nhất vẫn là Bình Định và một số nơi khác ở miền Trung, miền Nam, nhất là vùng Đồng bằng Nam bộ Trong các bữa tiệc

sang trọng hay bình dân, bánh tráng đều được dùng để cuốn thức ăn, gói bì cuốn hoặc chả giò bánh tráng nướng giòn tan ăn rất vui miệng Kỹ thuật sản xuất bánh tráng khá đơn giản

Nguyên liệu để làm nên bánh

tráng cũng chính từ vùng quê Quảng

Ngãi Gạo cứng được ngâm cho mềm rồi

đem xay thành bột pha trộn vào bột ấy là

mè trắng, mè đen, một ít muối cho thêm

vị đậm đà, thêm tí tiêu cho có vị cay

cay… Tất cả những nguyên liệu ấy sẽ

tạo nên 1 cái bánh tráng tròn trịa dưới

bàn tay của người thợ tráng bánh, nếu có

dịp trực tiếp nhìn thấy việc làm bánh

tráng dày để nướng, để có cái bánh tròn

đều khi nhìn đôi bàn tay của người thợ

chúng ta sẽ cảm giác giống như một

nghệ nhân làm gốm vậy, nó xoay tròn

Hình 1.24 Bánh tráng đã được phơi khô

1.3.2 Tình hình sản xuất, chế biến và tiêu thụ bánh tráng

Cùng với các giá trị vật chất và tinh thần khác thì ẩm thực cũng được xemlà một trong những yếu tố làm nên diện mạo văn hoá đặc trưng của mỗi vùng miền, mỗi

dântộc.Ẩm thực ở một khía cạnh nhất định là biểu hiện cho sự hoà hợp, sự thích nghi của con người với vùng đất mà mình sinh sống Điều đó được thể hiện qua việc vận dụng một cách tinh tế, khéo léo và hợp lý những sản vật, gia vị sẵn có của địa phương để chế biến nên những món ăn độc đáo mang hương vị riêng của xứ sở và trở thành đặc sản của mỗi vùng miền Bánh tráng là một sản phẩm như vậy!

Có thể nói, địa phương nào của Việt Nam cũng có bánh tráng Bình Định nổi tiếng với bánh tráng dừa, Bến Tre là bánh tráng sữa, Tây Ninh có bánh tráng phơi sương, Đại Lộc - Quảng Nam có bánh tráng cuốn, bánh tráng Quảng Ngãi Ở từng địa phương khác nhau thì cách sử dụng nguyên liệu và cách chế biến bánh tráng cũng khác nhau, do vậy nó phản ảnh được đặc trưng của địa phương mình một cách rõ rệt Cũng chính từ đặc trưng này mà mỗi địa phương cũng đã tìm ra được những khách hàng, thị trường tiêu thụ đặc thù riêng, mang thương hiệu riêng cho chính sản phẩm của họ Nhưng nói chung, nó là một loại thực phẩm có đặc tính chung là sản phẩm truyền thống của đất Việt Với nguồn nguyên liệu chủ yếu là: gạo tẻ, nếp, bột mì (bột sắn) và một số phụ gia khác, hiện nay sản phẩm bánh tráng rất đa dạng và phong phú về chủng loại và mẫu mã, với trên 30 mặt hàng được trong và ngoài nước chấp nhận như: bánh cuốn, bánh dùng cho công nghiệp chế biến, bánh ớt, bánh mè, bánh mè tôm, bánh

màu, Sản phẩm tập trung chủ yếu vào nhu cầu sinh hoạt gia đình, phục vụ cho công nghiệp chế biến và xuất khẩu

1.3.2.1 Tình hình sản xuất

Trong tình hình phát triển kinh tế, khoa học - kỹ thuật hiện nay của thế giới và Việt Nam, các sản phẩm mang lại từ sản xuất nông nghiệp như lúa gạo, bột mì, rau quả, có một ý nghĩa hết sức quan trọng trong nền sản xuất công nghiệp hiện đại đó

là công nghiệp chế biến

Với vai trò là nguyên liệu chính của bánh tráng, gạo được xem là nguồn nguyên liệu vô tận Gạo là sản phẩm từ cây lúa và nằm trong một quá trình sản xuất nông nghiệp, thường bao gồm những khâu chính sau: làm đất, chọn thóc giống, gieo hạt, ươm mạ, cấy, chăm bón, gặt và xay xát Gạo là một sản phẩm lương thực Hạt gạo màu trắng, nâu hoặc đỏ thẫm, chứa nhiều dinh dưỡng Hạt gạo chính là nhân của thóc sau khi tách bỏ vỏ trấu và cám Gạo là một nguồn cung cấp năng lượng cho cơ thể Con người hấp thụ chất bột và một số vitamin từ gạo Có khoảng 2 tỉ người ở châu Á dùng gạo và các chế phẩm từ gạo để bổ sung 60% tới 70% nguồn năng lượng hàng ngày cho cơ thể

1.3.2.2Tình hình chế biến bánh tráng

Bánh tráng được chế biến từ bột gạo và bột sắn nên có đặc tính như tinh bột nhưng ở trạng thái hồ do quá trình hấp chín từ nồi hơi lò tráng Dung dịch bột tráng bánh sau khi hấp chín có độ ẩm nằm trong khoảng 70-80% Sau đó bánh tráng được làm khô đến độ ẩm 13-14% và đưa vào đóng gói bảo quản

Tuỳ thuộc vào quy mô và vốn đầu tư của các cơ sở sản xuất mà bánh tráng có thể được sản xuất bằng máy hoặc thủ công Quy trình công nghệ sản xuất bánh tráng bằng máy và bằng thủ công được thể hiện trên

Hình 1.25 Qui trình công nghệ sản xuất Bánh tráng

Thuyết minh quy trình sản xuất bánh tráng

- Vo gạo: Gạo được vo sạch nhằm loại bỏ tạp chất, vo đến khi nước trong mới đảm bảo độ trong của sản phẩm

- Ngâm gạo: Làm cho gạo hút nước trương lên cho quá trình xay tiến hành được

dễ dàng Thời gian ngâm: 2-3h, nhiệt độ ngâm nước: 20-250C, tỷ lệ gạo - nước: 1-2.5

là tốt nhất

- Xay gạo ướt: Tỷ lệ 2-3 phần nước so với gạo, cần điều chỉnh khe hở giữa 2 thớt cối xay hợp lý để bột mịn đều

- Lắng nước: Dịch bột sẽ được lắng xuống, tách bỏ nước thừa, tạp chất

- Phối trộn: Nguyên liệu pha trộn thường là bột sắn, mè, muối, được trộn đều trước khi tráng và hấp, lượng nguyên liệu pha trộn phụ thuộc vào công dụng của từng loại bánh và tuỳ vào yêu cầu sử dụng của khách hàng

- Tráng và hấp bánh: Thiết bị tráng bánh là nồi kim loại chứa hơi nước được đốt nóng bằng lò

- Nhiên liệu đốt lò chủ yếu là than củi, trấu, than đá Khi nhiệt độ sôi đều sẽ tiến hành tráng bánh và đậy nắp khoảng 30-40 giây để hấp được lấy ra bằng que tre để trải lên phên

- Quá trình hấp nhằm loại bỏ những thành phần gây mùi, vị lạ, làm tăng chất lượng dinh dưỡng và giá trị cảm quan sản phẩm

- Sấy bánh: Độ ẩm bánh tráng sau khi hấp là 80%, tiến hành đưa các phên bánh vào hệ thống sấy hoặc phơi nắng ngoài trời, sau thời gian khoảng 25-40 phút bánh tráng sẽ khô, độ ẩm bánh tráng sau khi sấy là 11-14% Với loại sản phẩm này khi tiến hành sấy khô nhiệt độ sấy không được quá 600C Nếu nhiệt độ quá 600C bánh tráng sẽ

bị hồ hoá, bề mặt bánh tráng bị kín làm khả năng thoát ẩm kém ảnh hưởng đến chất lượng bảo quản sản phẩm Nếu nhiệt độ thấp hơn 500C thì thời gian sấy sẽ kéo dài làm giảm năng suất

- Tách bánh, ủ bánh: Tách khỏi phên bánh nhẹ nhàng, tránh nứt vở Trước khi đóng gói bánh được ủ để làm bay hết lượng hơi nước còn lại trên bề mặt

- Đóng gói, bảo quản: Bánh tráng bảo quản 3-4 tháng, với độ ẩm 11-14% bánh tráng có thể bảo quản đến 1 năm

1.3.2.3Tình hình tiêu thụ bánh tráng

Sản phẩm bánh tráng tiêu thụ chính ở thị trường trong nước, đặc biệt là Thành phố Hồ Chí Minh, sau ngày đất nước mở cửa, sản phẩm của làng nghề đã tham gia xuấtkhẩusangthịtrườngcácnướcnhưPháp,Nhật,Úcthịtrường có triển vọng như Mỹ, Canada,

Với thị trường tại Thành phố Hồ Chí Minh toả từ các khu vực quận huyện đến thành phố, các tỉnh xa và cả nước ngoài Nhìn chung, thị trường nướcngoài có lĩnh vực rộng, nhưng hầu hết là do tình cờ hay do phía nước ngoài chủ động, hoặc qua môi giới Các hộ sản xuất trong làng nghề ít có khả năng chủ động tìm thị trường nước ngoài, nếu có xuất khẩu thì phải qua một công ty làm trung gian

Hầu hết các hộ đều bán sản phẩm cho thương lái địa phương có cơ sở thu mua,

số ít hộ có hợp đồng trước Một số cơ sở có thương hiệu như: Việt Hải, Quý Hưng,