tính toán thiết kế hệ thống sấy lạnh dsl 05 năng suất 1000kg mẻ mít

Hiện nay, người ta sử dụng một số phương pháp để bảo quản thực phẩm như: phơi sấy, sấy khô, sấy bằng tia hồng ngoại, sấy bằng dòng điện cao tần, sấy chân không bảo quản lạnh, sâý lạnh, l

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

Tp Hồ Chí Minh, tháng 8/2023 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY LẠNH DSL-05 NĂNG SUẤT 1000KG/ MẺ MÍT

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN DŨNG SVTH: TRẦN MỸ UYÊN

S K L 0 1 1 6 8 9

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

MÃ SỐ: 2023-19116146

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN DŨNG SVTH: TRẦN MỸ UYÊN

MSSV: 19116146

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 08/2023TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY LẠNH

DSL-05 NĂNG SUẤT 1000KG/ MẺ MÍT

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành tốt đồ án này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô trong Bộ môn Công nghệ thực phẩm và đặc biệt là thầy PGS.TS Nguyễn Tấn Dũng đã dạy dỗ, truyền đạt cho em nhiều kiến thức hay và bổ ích, tạo điều kiện ,hỗ trợ tôi hết mình trong đồ án tốt nghiệp này Thầy đã đưa ra nhiều lời động viên, góp ý cho đề tài hoàn chỉnh hơn Tuy nhiên thời gian có hạn, và vốn kiến thức còn hạn hẹp, đồ án này sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, mong thầy cô thông cảm và góp ý cho đồ án tốt nghiệp của em ngày càng hoàn thiện hơn nữa

Em xin chân thành cảm ơn!

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan đồ án “Tính toán thiết kế hệ thống sấy lạnh DSL-05 năng suất 1000kg/mẻ mít” là của em, do chính em viết Đồ án này cam đoan không sao chép, copy, lấy bài làm của người khác Dựa vào những thông tin em tìm hiểu được và tham khảo thông tin, kiến thức từ nhiều nguồn khác nhau như: nghiên cứu khoa học, bài báo mang tính khoa học, từ nhiều nguồn sách, vở, mạng internet để hoàn thành đề tài được giao, mà không có bất kì sự gian lận, sao chép nào Nếu phát hiện có sự gian lận, copy trong đồ án , em xin cam đoan chịu hoàn toàn mọi trách nhiệm

TP Hồ Chí Minh, ngày 4 tháng 8 năm 2023

Sinh viên

Trần Mỹ Uyên

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP i

LỜI CẢM ƠN ii

LỜI CAM ĐOAN iii

PHIẾU ĐÁNH GIÁ CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN ……… iii

PHIẾU ĐÁNH GIÁ CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN ……… vi

PHIẾU ĐÁNH GIÁ CỦA HỘI ĐỒNG…….……… x

1.1 Cơ sở khoa học của quá trình sấy lạnh 4

1.1.1 Khái niệm về bơm nhiệt 4

1.1.2 Lịch sử hình thành và phát triển của bơm nhiệt 4

1.1.3 Các phương pháp sấy lạnh 5

1.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy lạnh 7

1.1.5 Các biến đổi trong quá trình sấy lạnh 10

1.1.6 Phương pháp sấy nhiệt độ thấp 11

1.1.7 Sự khác biệt hệ thống sấy lạnh và sấy nhiệt 12

1.1.8 Tình hình nghiên cứu trong nước về lĩnh vực sấy lạnh 16

1.1.9 Tình hình nghiên cứu ngoài nước về lĩnh vực sấy lạnh 18

1.2.5 Các tính chất nhiệt vật lý của nguyên liệu 23

1.2.6 Các biến đổi nguyên liệu sau thu hoạch trước khi sấy lạnh 24

1.2.7 Ảnh hưởng của quá trình sấy đến chất lượng sản phẩm 24

1.3 Thiết bị của hệ thống sấy lạnh 26

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN VÀ CHẾ TẠO 33

2.1 Phương pháp tiếp cận và sơ đồ nghiên cứu 33

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 33

2.1.2 Sơ đồ nghiên cứu 33

2.2 Quy hoạch mặt bằng xây dựng nhà xưởng lắp đặt hệ thống 33

2.3.2 Phương pháp tính cân bằng năng lượng 36

2.3.3 Phương pháp tính toán và chọn máy nén 39

2.3.4 Phương pháp tính toán thiết kế thiết bị ngưng tụ 41

2.3.5 Phương pháp tính toán thiết bị bay hơi 43

2.4 Phương pháp xây dựng bản vẽ kỹ thuật 45

2.4.1 Xây dựng bản vẽ kỹ thuật bằng Auto-cad 45

2.4.2 Ý nghĩa của bản vẽ kĩ thuật 45

CHƯƠNG 3 47

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 47

3.1 Tính toán buồng sấy lạnh 47

3.2 Tính toán thông số điểm nút trong quá trình sấy bơm nhiệt 49

3.3 Tính toán nhiệt cho quá trình sấy 54

3.3.1 Tính cân bằng vật chất 54

3.3.2 Tính cân bằng năng lượng 55

3.3.3 Năng lượng tổn thất ra ngoài 58

3.4 Tính toán nhiệt tải cho hệ thống lạnh 64

3.5 Tính toán hệ thống nén lạnh 65

3.6 Tính toán thiết kế cho thiết bị bay hơi 69

3.7 Tính toán thiết kế dàn ngưng tụ 74

3.7.1 Tính toán thiết bị ngưng tụ chính 74

3.7.2 Tính toán thiết kế thiết bị ngưng tụ thứ 2: 79

3.8 Tính toán các thiết bị phụ: 85

3.8.1 Tính toán chọn đường ống 85

3.8.2 Tính toán bình tách lỏng 86

3.8.3 Tính toán bình tách dầu 87

3.8.4 Tính toán bình chứa cao áp 89

3.8.5 Tính chọn van tiết lưu 89

CHƯƠNG 4 91

XÂY DỰNG BẢN VẼ CHẾ TẠO 91

CHƯƠNG 5 99

NGHIÊN CỨU TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG SẤY 99

5.1 Khái niệm điều khiển tự động 99

5.2 Mục đích và ý nghĩa 99

5.3 Các thiết bị điều khiển tự động sử dụng 99

5.3.1 Thiết bị truyền động cơ cho máy nén CB 100

5.3.2 Công tắc tơ 100

5.3.3 Relay trung gian 101

5.3.4 Relay thời gian 102

5.3.5 Relay nhiệt độ 103

5.4 Kiểm soát các thông số trong hệ thống sấy 103

5.4.1 Ổn định nhiệt độ làm lạnh 103

5.4.2 Ổn định nhiệt độ ngưng tụ 104

5.5 Sơ đồ hệ thống và nguyên lí hoạt động 105

5.6 Phương pháp lắp đặt mạch điều khiển tự động 106

CHƯƠNG 6 108

TỔNG KINH TẾ- KỸ THUẬT 108

6.1 Các thành phần chi phí 108

6.1.1 Chi phí nhiên liệu 108

6.1.2 Chi phí lao động 108

6.1.3 Chi phí khấu hao 108

6.2 Tổng thu và thời gian hoàn vốn 109

6.3 Hiệu quả kinh tế của thiết kế 109

CHƯƠNG 7 111

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẤY LẠNH 111

7.1 Sơ đồ quy trình công nghệ sấy lạnh 111

7.2 Thuyết minh quy trình 111

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 114

1.Kết luận 114

2 Kiến nghị 114

TÀI LIỆU THAM KHẢO 115

Phụ lục 7: Đồ thị Log- H của môi chất R22 dùng trong tính toán 119

Hình 3.1 Đồ thị không khí ẩm quá trình sấy lý thuyết 50

Hình 3.2 Kết cấu vách máy sấy 59

Hình 3.3 Đồ thị I-d không khí ẩm quá trình sấy thực tế 63

Hình 3.4 Chu trình nhiệt động của máy nén lạnh 66

Hình 3.5 Các mẫu thiết bị tách lỏng hãng O&F 87

Hình 4.1 Bản vẽ sơ đồ nguyên lí hệ thống sấy lạnh 91

Hình 4.2 Bản vẽ chi tiết buồng sấy 92

Hình 4.3 Bản vẽ thiết bị ngưng tụ chính 93

Hình 4.4 Bản vẽ thiết bị ngưng tụ phụ 94

Hình 4.5 Bản vẽ thiết bị bay hơi 95

Hình 4.6 Bản vẽ chi tiết máy nén lạnh 96

Hình 4.7 Bản vẽ chi tiết bình tách lỏng 97

Hình 4.8 Bản vẽ chi tiết bình tách dầu 98

Hình 5.1 Công tắc CB 100

Hình 5.2 Công tắc tơ 101

Hình 5.3 Relay trung gian 102

Hình 5.4 Relay thời gian 102

Hình 5.5 Relay nhiệt độ 103

Hình 5.6 Hệ thống điều khiển tự động kín 104

Hình 5.7 Hệ thống điều khiển tự động hở 104

Hình 5.8 Hệ thống điều khiển thông minh 105

Hình 5.9 Mạch điện điều khiển tự động 105

Hình 7.1 Quy trình công nghệ sấy lạnh 111

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 So sánh phương pháp sấy nóng và phương pháp sấy nhiệt 14

Bảng 1.2 Đánh giá so sánh chất lượng sản phẩm sấy 15

Bảng 1.3.Giá trị dinh dưỡng của quả mít 22

Bảng 1.4 Kết quả phân tích sơ bộ các tính chất nhiệt vật lý 24

Bảng 2.1 Nhiệt độ bay hơi của môi chất ở dàn lạnh phụ thuộc vào hệ số k 40

Bảng 3.1 Kích thước buồng sấy 54

Bảng 3.2 Bảng thông số của tác nhân sấy lý thuyết 56

Bảng 3.3 Nhiệt dung riêng các thành phần của thực phẩm theo nhiệt độ (−40°C ≤ t ≤150°C) 57

Bảng 3.4 Thành phần của các chất trong mít 63

Bảng 3.5 Bảng thông số của tác nhân sấy 64

Bảng 3.6 Hệ số k phụ thuộc vào nhiệt độ bay hơi ở dàn lạnh 66

Bảng 3.7 Các thông số trạng thái của máy nén lạnh 66

Bảng 6.1 Chi phí khấu hao 109

TÓM TẮT KHÓA LUẬN

Đề tài “ tính toán thiết kế hệ thống sấy lạnh DSL-05 năng suất 1000 kg/ mẻ mít” đã nghiên cứu, tính toán, thiết kế hệ thống sấy lạnh với năng suất 1000kg mít/ mẻ để ứng dụng vào thực tiễn sản xuất để khi tiến hành quy trình sấy sẽ tạo ra được các sản phẩm mít sấy lạnh có chất lượng cao, giữ lại các yếu tố đặc trưng của múi mít

Ngoài ra, đề tài này còn nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quy trình công nghệ và chất lượng sản phẩm mít trong quá trình sấy lạnh.Thông qua đề tài, thấy được tổng quan về công nghệ sấy lạnh và hệ thống máy móc, thiết bị sấy với năng suất 1000 kg / mẻ,tổng quan về nguyên liệu sấy và các sản phẩm sấy trên thị trường, các lựa chọn công nghệ sấy phù hợp Sấy mít với năng suất 1000 kg/ mẻ thời gian 14 tiếng để giảm độ ẩm từ 71% đến 10 %, lựa chọn chế độ làm việc thích hợp , máy nén có công suất 80 Hp, nhiệt tải của thiết bị bay hơi là 214,2 kW, nhiệt tải của thiết bị ngưng tụ là 15,49 kW Tính toán được các thông số điểm nút, xác định được nhiệt độ và chế độ làm việc tối ưu cho công nghệ sấy lạnh, từ đó xây dựng quy trình công nghệ ứng dụng vào trong sản xuất

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Việt Nam là một đất nước có khí hậu nhiệt đới ẩm, gió mùa quanh năm, khí hậu nóng ẩm, địa hình thuận lợi, nhiều kênh rạch, sông suối, giáp biển đã mang đến cho nước ta một lượng mưa lớn và độ ẩm dồi dào Điều này thuận lợi cho sự sinh trưởng và phát triển của thiên nhiên, cây cối Nhờ vào khí hậu nóng ẩm, lượng mưa lớn, ngành nông nghiệp của nước ta phát triển vô cùng mạnh mẽ, các loại cây trồng, cây ăn trái đa dạng, phong phú, hàng năm sản lượng cây trồng, cây ăn quả tăng cao Do vậy, việc bảo quản nông sản sau thu hoạch ngày càng được chú trọng đầu tư, đề cao để đảm bảo chất lượng của sản phẩm và kéo dài thời gian bảo quản nông sản , nhằm làm tăng các giá trị cảm quan và giá trị kinh tế Bảo quản nông sản không chỉ bảo quản các giá trị cảm quan như màu sắc, mùi vị, giá trị dinh dưỡng không thay đổi, mà còn sáng tạo nông sản theo các cách mới lạ hơn nhưng vẫn giữ được chất lượng và vẫn tối ưu hóa chi phí bảo quản đang là vấn đề được quan tâm hàng đầu hiện nay

Ngày nay, xã hội ngày càng hiện đại, nhu cầu của con người về thực phẩm càng cao hơn, những tiêu chuẩn làm sao để sản phẩm thơm ngon, mới lạ, có tính sáng tạo mà lại đáp ứng được các nhu cầu dinh dưỡng và các giá trị cảm quan phải bắt mắt , thu hút càng được đề cao Một số sản phẩm trải qua quá trình chế biến, ở nhiệt độ cao, một số yếu tố làm ảnh hưởng đến thành phần dinh dưỡng: vitamin, khoáng chất màu sắc, mùi vị, do vậy quy trình bảo quản phải đảm bảo không làm tổn thất thêm các giá trị này, hạn chế tối đa nhằm tránh làm giảm chất lượng của sản phẩm Hiện nay, người ta sử dụng một số phương pháp để bảo quản thực phẩm như: phơi sấy, sấy khô, sấy bằng tia hồng ngoại, sấy bằng dòng điện cao tần, sấy chân không bảo quản lạnh, sâý lạnh, lạnh đông Mỗi phương pháp sẽ có những ưu nhược điểm khác nhau, nhưng phương pháp sấy lạnh được xem là tối ưu nhất trong việc giữ lại hàm lượng dinh dưỡng và bề mặt , mùi vị sản phẩm, tuy nhiên thời gian sấy lâu do vậy việc tính toán nghiên cứu thiết kế hệ thống sấy lạnh để đảm bảo giữ lại màu sắc, mùi vị, chất lượng, hạn chế tổn thất nhất đang được nghiên cứu và phát triển mạnh mẽ Đây là vấn đề cấp thiết để nâng cao chất lượng nông sản Việt

2 Mục tiêu đề tài Các mục tiêu của đề tài này là:

Nghiên cứu, tính toán, thiết kế hệ thống sấy lạnh với năng suất 1000kg mít/ mẻ ứng dụng vào thực tiễn sản xuất để khi tiến hành quy trình sấy sẽ tạo ra được các sản phẩm mít sấy lạnh có chất lượng cao, giữ lại các yếu tố đặc trưng của múi mít

Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quy trình công nghệ và chất lượng sản phẩm mít trong quá trình sấy lạnh

3 Giới hạn và phạm vi nghiên cứu của đề tài

Đối tượng nghiên cứu : Mít (Artocarpus heterophyllus) Phạm vi nghiên cứu: tính toán, thiết kế hệ thống sấy lạnh ứng dụng vào thực tiễn sản xuất đẻ sấy bảo quản sản phẩm mít

4 Nội dung nghiên cứu

- Tổng quan về công nghệ sấy lạnh và hệ thống máy móc, thiết bị sấy với năng suất 1000 kg / mẻ

- Tổng quan về nguyên liệu sấy và các sản phẩm sấy trên thị trường - Lựa chọn công nghệ sấy

- Phương pháp tiếp cận, nghiên cứu, và tính toán hệ thống sấy - Xây dựng bản vẽ kỹ thuật phục vụ cho quá trình chế tạo - Thiết kế hệ thống tự động hóa quá trình sấy lạnh

- Tính toán kinh tế của dự án xây dựng phân xưởng sấy - Xây dựng quy trình công nghệ sấy lạnh

5 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn 5.1 Ý nghĩa khoa học

- Tính toán tìm ra các thông số kĩ thuật, thông số công nghệ trên cơ sở để xây dựng bản vẽ kỹ thuật cho hệ thống sấy lạnh

6 Bố cục

Đề tài nghiên cứu này được trình bày gồm 7 chương, ngoài ra còn có các phần phụ như lời mở đầu, lời cam đoan, mục lục, danh mục hình ảnh, danh mục bảng, kết luận, kiến nghị, phụ lục và tài liệu tham khảo Tất cả đều được trình bày trong 141 trang

Chương 1: Tổng quan Chương 2: Phương pháp tính toán và thiết kế Chương 3: Tính toán thiết kế

Chương 4: Xây dựng bản vẽ chế tạo Chương 5: Nghiên cứu điều khiển tự động hệ thống sấy Chương 6: Tính toán kinh tế- kỹ thuật

Chương 7: Quy trình công nghệ sấy lạnh Kết luận và kiến nghị

Sấy lạnh là phương pháp tối ưu để hạn chế sự mất mát hàm lượng dinh dưỡng của thực phẩm, nông sản, đồng thời giữ lại các tính chất, giá trị ban đầu của chúng Phương pháp sấy lạnh được ứng dụng rộng rãi trong thực tiễn,đời sống, tuy nhiên thời gian sấy thường kéo dài nhiều tiếng Thông thường phương pháp này sẽ được thực hiện trong điều kiện áp suất khí quyển, dùng không khí khô để sấy các loại thực phẩm, nhiệt độ sấy thấp hơn so với các phương pháp sấy khô khác [2]

1.1.2 Lịch sử hình thành và phát triển của bơm nhiệt

Máy bơm nhiệt đã được Kelvin Thomson phát minh vào năm 1852 Đây là một hệ thống máy bơm hoạt động không theo một chu trình khép kín, tuy nhiên sự phát minh của ông đã mở ra những cơ hội mới cho việc nghiên cứu về chu trình làm lạnh, chu kỳ nén hơi sau này Sau đó Krauss, tiếp theo là Morley cũng đã kế thừa phát minh này, họ tiếp tục nghiên cứu , phát triển tiềm năng và ứng dụng của máy bơm nhiệt Những thành tựu lớn nhất của máy bơm nhiệt bắt đầu xuất hiện từ những năm 1940 khi hàng loạt các bơm nhiệt có công suất lớn được lắp thành công ở nhiều nước

Châu Âu Đầu thập kỷ 70, cuộc khủng hoảng năng lượng xảy ra, máy bơm nhiệt lại có những thành tựu mới Việc sử dụng máy bơm nhiệt ngày càng được gia tăng và trở nên phổ biến

Hàng loạt máy bơm nhiệt được nghiên cứu chế tạo và được bán rộng rãi trên thị trường Ở Hoa Kỳ có khoảng 70 nhà sản xuất, chế tạo máy bơm nhiệt, trong đó chiếm hơn 80% tổng doanh thu bán ra Ngày nay, máy bơm nhiệt đã trở nên rất quen thuộc trong đời sống hiện đại, nó được ứng dụng vào thực tiễn với các mục đích khác nhau như: điều hòa không khí, sấy, hút ẩm, hệ thống lạnh [3]

Ứng dụng bơm nhiệt quy mô lớn đầu tiên ở miền Nam nước Mỹ Một số hệ thống bơm nhiệt đã được áp dụng ở Thụy Sỹ từ những năm chiến tranh từ năm 1938 đến 1945 Người ta sử dụng bơm nhiệt để cung cấp nhiệt cho nhà máy dệt lụa, hầm lên men bia Ở Vương Quốc Anh, bơm nhiệt được sử dụng để đun nóng nguồn nước và hệ thống thủy điện

Bơm nhiệt được sử dụng phổ biến ở Nhật Bản, Hoa Kỳ, Pháp và các nước phương Tây Máy bơm nhiệt được xem là giải pháp thay thế thiết thực và kinh tế trong việc sưởi ấm , tạo năng lượng.[4]

1.1.3 Các phương pháp sấy lạnh 1.1.3.1 Nguyên lí sấy lạnh

Quá trình sấy lạnh diễn ra trong điều kiện áp suất khí quyển, được vận hành theo một quy trình khép kín, nghiêm ngặt Tác nhân sấy trong nguyên tắc sấy lạnh là không khí ẩm, lượng không khí này sẽ được xử lý tách ẩm trước khi đưa vào buồng sấy.Quá trình sấy lạnh diễn ra 2 giai đoạn, đầu tiên là giai đoạn tạo ra dòng không khí sấy khô và lạnh, không khí ẩm sẽ được làm lạnh đến dưới nhiệt độ đọng sương của hơi nước, ẩm tách ra và sau đó dòng không khí này sẽ được làm nóng ở dàn lạnh đến khi nhiệt độ đạt khoảng 30-50oC, độ ẩm từ 10-30% thì sẽ được đưa vào buồng sấy, chuyển động tuần hoàn để sấy vật liệu Tại buồng sấy, dưới sự chênh lệch áp suất riêng của hơi nước trên bề mặt vật liệu sấy với áp suất riêng của hơi nước trong tác nhân sấy, hơi nước ở vật liệu sấy sẽ tự bay hơi và hàm lượng ẩm trong vật liệu sấy giảm dần

Nhiệt độ sấy lạnh thấp, thường dao động trong khoảng 40-45°C nên chất lượng sản phẩm sẽ ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, giữ lại toàn vẹn màu sắc, hương vị, sản

phẩm có chất lượng tốt, đem lại giá trị kinh tế cao.[5]

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lí của hệ thống sấy lạnh

1.1.3.2 Đặc điểm của quá trình truyền nhiệt, truyền chất

Trong công nghệ sấy lạnh, thế sấy của không khí tăng lên thông qua các quá trình tách hơi ẩm ở thiết bị bay hơi và quá trình gia nhiệt ở thiết bị ngưng tụ Quá trình truyền nhiệt và truyền chất có mối quan hệ liên kết lẫn nhau trong quá trình sấy lạnh Quá trình làm lạnh không khí là yếu tố quan trọng nhất để tác nhân sấy có nhiệt độ và độ chứa hơi (d) nhỏ đảm bảo cho quá trình truyền nhiệt, truyền chất giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy xảy ra ở điều kiện gradient nhiệt độ và gradient áp suất cùng chiều So sánh với các phương pháp sấy nóng, quá trình truyền nhiệt và truyền chất ở công nghệ sấy lạnh không xảy ra hiệu ứng Luikov A.V Đây là hiệu ứng cản trở, ảnh hưởng đến quá trình sấy Ngoài ra quá trình tách ẩm ở dàn lạnh, yếu tố chiếm vai trò quyết định là chiều dài ống dẫn của dòng không khí Vì vậy, việc thiết kế, tính toán chế độ , cấu tạo của dàn lạnh có vai trò vô cùng quan trọng vì nó ảnh hưởng trực

tiếp đến quá trình truyền nhiệt và truyền chất trong hệ thống sấy lạnh 1.1.3.3 Ưu, nhược điểm của kĩ thuật sấy lạnh

a) Ưu điểm

Phương pháp sấy lạnh được ứng dụng rộng rãi trong thực tiễn vì nó có rất nhiều ưu điểm như: việc sử dụng nguồn nhiệt độ thấp thích hợp để sấy các loại vật liệu không chịu được nhiệt độ cao, các loại thực phẩm dễ biến tính khi gặp nhiệt độ cao như: rau quả, trái cây, thực phẩm dồi dào vitamin, khoáng chất Thời gian sấy lâu nhưng sản phẩm có chất lượng cao, giữ nguyên vẹn các giá trị cảm quan, màu sắc, hương vị, đặc biệt là khả năng giữ mùi , ít tổn thất hàm lượng dinh dưỡng nhất so với các phương pháp sấy khô khác

Ngoài ra, hệ thống sấy lạnh có khả năng tự động hóa cao, thiết bị dễ vận hành, an toàn với con người, khả năng hút ẩm cao, hệ thống tuần hoàn, khép kín Phương pháp sấy lạnh còn giúp tiết kiệm năng lượng hiệu quả, năng suất thiết bị cao Trước những ưu điểm vượt trội, hệ thống sấy lạnh được ứng dủng rộng rãi trong đời sống và được xem là phương pháp tối ưu nhất trong công cuộc cải tiến chất lượng và kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm.[1]

b) Nhược điểm

So với những ưu điểm vượt trội trên thì phương pháp sấy lạnh cũng có một số nhược điểm cần khắc phục sau: thời gian sấy lạnh thường rất lâu từ 8-16 giờ do nhiệt độ sấy lạnh thấp, chi phí chế tạo máy móc thiết bị cao do sử dụng công nghệ tiên tiến nhất, do vậy một số chi phí phát sinh khác như chi phí lắp đặt, sửa chữa, thay thế , bảo trì cũng thường rất đắt Tuy nhiên, không phải loại thực phẩm nào cũng áp dụng được phương pháp sấy lạnh

Độ ứng dụng cho các loại thực phẩm không đa dạng, do sấy ở nhiệt độ thấp và thời gian lâu , thường phù hợp cho các loại thực phẩm bị biến tính ở nhiệt độ cao , quý hiếm như sâm, đông trùng hạ thảo, dược liệu Khả năng điều chỉnh nhiệt độ tác nhân sấy theo yêu cầu công nghệ thấp.[1]

Việc hệ thống sấy lạnh sử dụng chất tải lạnh không thân thiện với môi trường như R22 là một nhược điểm rất lớn Ngoài ra, do việc giới hạn của nhiệt độ của tác nhân lạnh tại thiết bị ngưng tụ của hệ thống bơm nhiệt theo chu trình Carnot, đôi khi hệ thống không thể gia nhiệt được tác nhân sấy bằng hoặc cao hơn nhiệt độ giới hạn đã đặt ra Vì vậy , việc lắp đặt thêm một hệ thống gia nhiệt để hỗ trợ hệ thống sấy lạnh làm việc hiệu quả hơn rấ cần thiết Đây là một giải pháp tối ưu để cải tiến công nghệ này [1]

1.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy lạnh 1.1.4.1 Nhiệt độ

Nhiệt độ sấy là tác nhân đóng vai trò vô cùng quan trọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng và các giá trị cảm quan của sản phẩm Mỗi một chế độ sấy sẽ cho ra sản phẩm có chất lượng khác nhau Nhiệt độ sấy tỉ lệ thuận với thời gian, tốc độ và năng suất hoạt động của hệ thống sấy lạnh Nhiệt độ càng cao thì tốc độ sấy càng nhanh, thời gian càng được rút ngắn và nhưng nhiệt độ cao sẽ làm ảnh hưởng đến giá trị cảm quan của sản phẩm

Nhiệt độ cao còn làm tăng tốc độ truyền nhiệt, tốc độ bay hơi.Nhiệt độ sấy trong công nghệ sấy lạnh được giới hạn một khoảng nhất định cho phép vì nếu nhiệt độ quá cao không chỉ làm ảnh hưởng đến chất lượng vật liệu sấy, mà còn làm mất đi các giá trị dinh dưỡng trong thực phẩm, bề mặt vật liệu sấy co nhúm, giảm mùi hương, sậm màu Quá trình bay hơi làm khô các chất tan ở bề mặt vật liệu sấy, các phản ứng lý hóa phức tạp trong vật liệu sấy diễn ra, tạo nên lớp vỏ bề mặt cứng,dẫn đến tốc độ sấy giảm và làm cho sản phẩm có bề mặt khô,nhưng bên trong thì vẫn ẩm [6]

Ở nhiệt độ sấy thấp thì quá trình làm khô vật liệu ẩm sẽ diễn ra trong thời gian dài do vậy chất lượng sản phẩm giảm do sự biến đổi tính chất vật lý và hoá học trong vật liệu sấy Chính vì những lý do đó, nhiệt độ là yếu tố cần được cần kiểm soát hàng đầu để tránh chênh lệch độ ẩm quá cao giữa bên trong và bề mặt sản phẩm ảnh hưởng đến cấu trúc cũng như chất lượng sản phẩm.[7]

1.1.4.2 Thời gian

Thời gian sấy ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của sản phẩm Thời gian sấy quyết định màu sắc, cấu trúc và trạng thái của sản phẩm Do sấy ở nhiệt độ thấp, thời gian sấy lâu làm thất thoát các chất dinh dưỡng trong sản phẩm, ngoài ra thời gian sấy còn ảnh hưởng trực tiếp đến các chi phí về năng lượng, độ ẩm và giá trị cảm quan, hương vị và bề mặt sản phẩm.Thời gian sấy tỉ lệ thuận với chi phí năng lượng Thời gian sấy càng lâu thì chi phí năng lượng tổn thất càng lớn

1.1.4.3 Kích thước vật liệu, độ dày lớp sấy

Trong công nghệ sấy lạnh, kích thước của vật liệu sấy và độ dày của vật liệu sấy cũng ảnh hưởng đáng kể đến quá trình sấy Kích thước và độ dày của nguyên liệu càng mỏng, càng nhỏ thì quá trình sấy sẽ diễn ra nhanh chóng do diện tích bề mặt nhỏ, mỏng, hơi nước trong vật liệu ẩm dễ bay hơi ra bên ngoài, quá trình khuếch tán nội diễn ra nhanh, quá trình sấy diễn ra đồng đều và tiết kiệm thời gian đáng kể Ngược lại, lớp vật liệu quá dày, quá lớn ảnh hưởng đến quá trình dịch chuyển ẩm bên trong lòng vật liệu sấy ra bên ngoài, quá trình khuếch tán chậm dẫn đến quá trình sấy sẽ diễn ra chậm hơn, tốn nhiều thời gian hơn, làm giảm sự lưu thông của tác nhân sấy đến bề mặt vật liệu sấy do vậy dẫn đến sản phẩm bị "đổ mồ hôi" do hơi ẩm còn đọng lại, sản phẩm không được khô [8]

1.1.4.4 Độ ẩm không khí

Độ ẩm không khí cũng là yếu tố ảnh hưởng không nhỏ đến tốc độ sấy lạnh Độ ẩm không khí cao sẽ làm giảm khả năng giữ hơi nước, ức chế tốc độ bay hơi từ đó dẫn đến làm giảm chất lượng của sản phẩm sấy, thời gian sấy lâu hơn, hiệu quả làm khô bằng hệ thống sấy lạnh không cao [6]

Để tránh được sự giảm chất lượng không mong muốn này thì chúng ta cần phải giảm nhiệt độ của tác nhân sấy xuống trước, tách không khí ẩm sau đó tăng nhiệt độ lên [7]

Một vài nghiên cứu cho thấy độ ẩm tương đối của không khí lớn hơn 65% thì quá trình sấy lạnh chậm lại rõ rệt và lớn hơn 80% thì quá trình sấy lạnh sẽ dừng lại và bắt đầu xảy ra hiện tượng hút ẩm Không khí có độ ẩm quá thấp sẽ gây tiêu tốn năng lượng, còn độ ẩm cao sẽ gây ra hiện tượng đọng sương sản phẩm Để điều chỉnh độ ẩm không khí, người ta sẽ điều chỉnh tốc độ lưu thông của nó và lượng vật liệu sấy trong buồng sấy

1.1.4.5 Lưu lượng không khí

Lưu lượng không khí là lượng không khí ẩm lưu thông trong hệ thống sấy lạnh Trong thiết bị sấy, không khí lưu thông tự nhiên với tốc độ nhỏ hơn 0,4m/s Tốc độ không khí lưu thông chậm dẫn đến quá trình sấy lâu, thời gian sấy kéo dài, làm chất lượng sản phẩm sấy không như mong muốn, màu sắc và các giá trị cảm quan không được đẹp mắt, hương vị không giữ được như ban đầu Vì vậy, để cải thiện tốc độ lưu thông không khí ,người ta phải dùng quạt để thông gió với tốc độ trong khoảng 0,4m/s đến 4,0m/s Lưu lượng không khí lớn hơn 4,0m/s sẽ gây ra thiệt hại tổn thất nhiệt lượng Thông thường, vận tốc chuyển động của không khí chỉ ảnh hưởng đến giai đoạn sấy đẳng tốc, giai đoạn sấy giảm tốc ảnh hưởng không đáng kể.Vì vậy, để tối ưu, người ta thường chọn lưu lượng không khí không lớn hơn 5m/s ở giai đoạn sấy đẳng tốc và 1m/s ở giai đoạn sấy giảm tốc

1.1.4.6 Tốc độ sấy

Tốc độ sấy tỷ lệ thuận với thời gian sấy Tốc độ sấy càng lớn thì thời gian sấy sẽ càng nhanh, ngược lại tốc độ sấy càng chậm thì quá trình sấy sẽ kéo dài, tiêu tốn thời gian và làm ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm Tốc độ sấy ảnh hưởng rất lớn đến sự thoát hơi ẩm trong lòng vật liệu sấy ra bên ngoài Tốc độ sấy càng lớn thúc đẩy quá trình thoát hơi ẩm, đẩy nhanh thời gian sấy lạnh Tuy nhiên, tốc độ sấy quá lớn sẽ ảnh hưởng đến thành phần dinh dưỡng của một số loại sản phẩm Ngoài ra tác

nhân sấy có vận tốc tương đối cao đi qua bề mặt vật liệu sấy sẽ làm giảm độ dày của lớp laminar và làm tăng tốc độ truyền nhiệt và tốc độ bay hơi [6]

1.1.5 Các biến đổi trong quá trình sấy lạnh 1.1.5.1 Biển đổi về vật lý

Trong quá trình sấy lạnh, một số tính chất vật lí biến đổi như: nhiệt độ, thời gian, hoạt độ nước, sự chuyển đổi pha, quá trình ngưng tụ và bay hơi, độ xốp Quá trình sấy lạnh làm cho tính linh động của phân tử trong cơ chất giảm, hoạt độ nước giảm kết quả là tốc độ sấy cũng giảm, khối lượng riêng vật liệu sấy giảm và độ xốp tăng lên

Một số tính chất vật lí như khối lượng, thể tích, diện tích bề mặt của nguyên liệu cũng sẽ giảm dưới tác động của nhiệt độ, tuy nhiên hình dạng của vật liệu sấy ít bị ảnh hưởng [6]

Các giá trị cảm quan như: màu sắc, mùi vị cũng bị ảnh hưởng dưới tác động của nhiệt độ, thời gian và tốc độ sấy trong quá trình sấy lạnh Nhiệt độ sấy quá cao sẽ làm biến đổi màu sắc của thực phẩm, thực phẩm trở nên sậm màu,thay đổi cấu trúc, vật liệu sấy sẽ phồng lên, tạo thành các lỗ khí nhỏ, cấu trúc rỗng xốp, bề mặt bị cháy xém Nhiệt độ lý tưởng 30-45oC sẽ làm cho cấu trúc, trạng thái của vật liệu sấy đồng đều hơn, màu sắc không bị sẫm đen, đạt tiêu chuẩn về chất lượng hơn.[9]

Nhiệt độ và tốc độ sấy ảnh hưởng đến mùi vị sản phẩm.Vì các hợp chất tạo mùi thơm của thực phẩm dễ bay hơi hơn nước nên ở nhiệt độ cao và quá trình kết tinh có khả năng loại bỏ các tạp chất, bao gồm các chất tạo mùi, các chất bay hơi ,do vậy quá trình kết tinh có thể làm khả năng mất mùi thơm của sản phẩm cao, nhưng ở nhiệt độ lý tưởng, mùi của sản phẩm thay đổi không đáng kể.[10]

1.1.5.2 Biến đổi về hóa học

Một số biến đổi hóa học diễn ra trong hệ thống sấy lạnh là sự biến đổi các thành phần dinh dưỡng trong vật liệu sấy Quá trình sấy lạnh có khả năng giữ toàn vẹn hàm lượng vitamin A và C nhiều so với các phương pháp sấy thông thường [11] Các loại thực phẩm chứa nhiều vitamin C cần được sấy trong thời gian ngắn, nhiệt độ thấp, cần được bảo quản ở độ ẩm thấp, nồng độ oxi thấp để tránh hao hụt hàm lượng vitamin do vậy phương pháp sấy lạnh rất phù hợp với những loại thực phẩm này Sấy lạnh rất thích hợp cho các loại thực phẩm có mùi hương, và nhạy cảm với nhiệt độ vì nhiệt độ sấy trong mức lý tưởng, không làm ảnh hưởng đến các hợp chất

tạo mùi cho sản phẩm, giúp sản phẩm giữ lại mùi hương đặc trưng Nhiều hợp chất hóa học bị phá hủy dưới tác động của nhiệt độ cao như : vitamin, chất béo , protein, carotenoid do vậy quá trình sấy lạnh với mức nhiệt độ thấp sẽ giúp hạn chế tình trạng thất thoát chất dinh dưỡng trong vật liệu sấy [12]

1.1.5.3 Biến đổi về vi sinh vật

Quá trình sấy lạnh còn giúp ức chế và tiêu diệt sự sinh trưởng và phát triển của các vi sinh vật tồn tại trong vật liệu sấy Nhiệt độ sấy lý tưởng giúp ức chế sự sinh trưởng và phát triển của một số các loài vi sinh vật ưa lạnh, hạn chế sự hoạt động của một số enzym gây hư hỏng thực phẩm Việc ứng chế vi sinh vật có hại trong thực phẩm vừa giúp kéo dài tuổi thọ của sản phẩm vừa đảm bảo tiêu chuẩn về an toàn vệ sinh

1.1.6 Phương pháp sấy nhiệt độ thấp 1.1.6.1 Phương pháp sấy ở nhiệt độ nhỏ hơn 0 0 C

Phương pháp sấy ở nhiệt độ nhỏ hơn 0oC được chia thành 2 phương pháp: phương pháp sấy thăng hoa và phương pháp sấy chân không

Phương pháp sấy thăng hoa

Đây là phương pháp sấy khô thực phẩm nhờ sự chuyển pha từ trạng thái rắn sang trạng thái hơi nhờ quá trình thăng hoa Điều kiện để tạo ra quá trình thăng hoa là vật liệu sấy phải có nhiệt độ nhỏ hơn 0oC và áp suất của môi trường sấy dưới 4,58 mmHg

Ưu điểm của hệ thống này là bảo toàn được các hoạt chất, dinh dưỡng trong vật liệu sấy cũng như các giá trị cảm quan như màu sắc sản phẩm, trạng thái, cấu trúc

Nhược điểm là chi phí đầu tư cũng như chi phí bảo trì cao, phải kết hợp 2 hệ thống bơm chân không và máy lạnh, thiết bị cồng kềnh, phức tạp

Phương pháp sấy chân không

Ngược lại với phương pháp sấy thăng hoa, để phải tạo ra môi trường gần như chân không, người ta phải điều chỉnh nhiệt độ và áp suất, vật liệu sấy phải có nhiệt độ nhỏ hơn 0oC và áp suất của tác nhân sấy trên 620 Pa Phương pháp này có ưu điểm không làm ảnh hưởng quá nhiều đến các đặc tính vật lý và hóa học của sản phẩm, tuy nhiên nhược điểm là thiết bị quá cồng kềnh , vận hành phức tạp [13]

1.1.6.2 Phương pháp sấy ở nhiệt độ lớn hơn 0 0 C

Phương pháp sấy ở nhiệt độ lớn hơn 0oC được chia thành 2 phương pháp: phương pháp sử dụng máy hút ẩm kết hợp với máy lạnh, và phương pháp dùng máy bơm nhiệt có nhiệt độ thấp

Phương pháp sử dụng máy hút ẩm kết hợp máy lạnh

Những hệ thống sấy lạnh có nhiệt độ của tác nhân sấy xấp xỉ bằng nhiệt độ của môi trường bên ngoài thì tác nhân sấy thường sẽ là không khí ẩm được khử ẩm trước khi đi vào buồng sấy Một số phương pháp khử ẩm thường được sử dụng là phương pháp làm lạnh hoặc khử ẩm bằng các thiết bị hấp phụ So với các phương pháp sấy nóng khác, người ta sẽ điều chỉnh sao cho áp suất hơi nước của tác nhân sấy giảm bằng cách giảm hàm lượng ẩm d thông qua phương pháp làm lạnh và thiết bị hấp phụ Về nguyên tắc thì hệ thống sấy lạnh vẫn giống nhau, vẫn đảm bảo nguyên tắc dịch chuyển hơi ẩm từ lòng vật liệu ra bên ngoài Ưu điểm là khả năng hút ẩm lớn, không làm hao hụt lượng dinh dưỡng

Phương pháp dùng máy bơm nhiệt có nhiệt độ thấp

Đối với phương pháp này, người ta sử dụng thiết bị bơm nhiệt để tạo ra môi trường thuận lợi cho quá trình sấy Tùy thuộc vào đặc tính của vật liệu sấy mà người ta có thể điều chỉnh nhiệt độ thích hợp

Điểm khác biệt ở phương pháp dùng máy bơm nhiệt có nhiệt độ thấp là sự kết hợp của 2 dàn nóng và dàn lạnh, phối hợp đồng đều tạo ra chu trình làm việc ổn định, năng suất tiêu thụ cao, hiệu suất hoạt động cao

Hệ thống này có ưu điểm bảo toàn được màu sắc, mùi vị, dinh dưỡng, tiết kiệm năng lượng, chi phí đầu tư thấp tuy nhiên thời gian sấy khá lâu

1.1.7 Sự khác biệt hệ thống sấy lạnh và sấy nhiệt

Phương pháp sấy là quá trình tách ẩm và làm bay hơi nước trong vật liệu sấy ra bên ngoài môi trường nhờ các tác nhân sấy như: không khí ẩm, khói lò, tia UV Tùy vào mỗi phương pháp sấy sẽ có các tác nhân sấy khác nhau.Mỗi phương pháp sấy sẽ có những ưu nhược điểm khác nhau

Ngoài ra, sấy còn là phương pháp bảo quản thực phẩm, nông sản hiệu quả, vừa kéo dài tuổi thọ cho sản phẩm, vừa tạo được các giá trị cảm quan cho sản phẩm

Quá trình sấy đòi hỏi yêu cầu cao vật liệu sau khi sấy phải đảm bảo chất lượng, tiêu tốn năng lượng ít và chi phí vận hành thấp, và thời gian bảo quản lâu, các giá trị cảm quan ban đầu và hàm lượng dinh dưỡng không bị ảnh hưởng nhiều

Đối với hệ thống sấy nhiệt, sử dụng nguồn nhiệt để đốt nóng vật liệu sấy và tác nhân sấy để giảm hàm lượng ẩm ra khỏi vật liệu sấy Để tạo sự chênh lệch hơi nước giữa tác nhân sấy và vật liệu sấy, tạo động lực cho quá trình bốc hơi ẩm , người ta thường giảm phân áp suất của hơi nước trong tác nhân sấy bằng cách đốt nóng, hoặc tăng phân áp suất hơi nước trong vật liệu sấy lên

Quá trình đốt nóng giúp hiệu số giữa phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật liệu Phb và phân áp suất hơi nước trong tác nhân sấy Ph tăng lên tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình dịch chuyển ẩm từ trong lòng vật liệu sấy ra bề mặt và ra khỏi môi trường Một số hệ thống sấy nóng như: sấy đối lưu, sấy tiếp xúc, sấy bức xạ, sấy dùng dòng điện cao tần, hoặc năng lượng từ trường

Hình 1.2 Thiết bị sấy lạnh DSL-04

Phương pháp sấy lạnh còn được gọi là phương pháp sấy bơm nhiệt Phương pháp sấy lạnh được thực hiện trong điều kiện áp suất khí quyển, nhiệt độ thấp từ 35-60oC, sử dụng tác nhân sấy là không khí ẩm Không khí ẩm sẽ được làm khô trước

khi đưa vào buồng sấy Trong phương pháp sấy lạnh, độ chênh áp suất hơi nước giữa

vật liệu sấy và tác nhân sấy được thực hiện bằng cách giảm phân áp suất hơi nước tác nhân sấy Ph nhờ vào giảm độ ẩm d

Ẩm trong lòng vật liệu sấy sẽ dịch chuyển ra bề mặt vật liệu và ra đi vào môi trường Sấy lạnh là phương pháp tối ưu, thích hợp cho các nguyên liệu dễ bị biến tính ở nhiệt độ cao, những nguyên liệu có mùi hương, thảo dược, quý hiếm như sâm, đông trùng hạ thảo, Tuy nhiên, một số loại nguyên liệu như gỗ, hoa quả, rau củ có vỏ dày, sấy lạnh thường không hiệu quả, phải sử dụng phương pháp sấy nóng

Ở phương pháp này, tuy thời gian sấy khá lâu, nhưng các chỉ tiêu về màu sắc, hương vị, và các giá trị dinh dưỡng bị ảnh hưởng không đáng kể Sấy lạnh giúp kéo dài tuổi thọ của sản phẩm sấy, đồng thời giữ lại các giá trị dinh dưỡng và trạng thái ban đầu của nguyên liệu Hệ thống sấy lạnh là một hệ thống tuần hoàn, khép kín, sử dụng công nghệ tiên tiến, hiện đại nhất hiện nay Vì vậy, đây là phương pháp có triển vọng lớn, và tối ưu và sẽ được phát triển rộng rãi trong tương lai

Bảng 1.1 so sánh ưu điểm và nhược điểm của các phương pháp sấy nhiệt và phương pháp sấy lạnh:

Bảng 1.1 So sánh phương pháp sấy nóng và phương pháp sấy nhiệt

năng suất cao - Chi phí thấp - Nguồn năng lượng cung cấp đa dạng: khói lò, tia UV, nguồn điện cao tần, năng lượng điện trường - Vật liệu sấy đa dạng - Chi phí thiết bị rẻ

- Năng suất cao, hiệu quả cao

- Nguồn tác nhân sấy là không khí ẩm

- Khả năng tự động hóa, hệ thống tuần hoàn, khép kín

- An toàn, dễ vận hành - Ít ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, giữ được màu sắc, mùi vị sản phẩm

Nhược điểm - Không sấy được những

vật liệu không chịu được nhiệt độ cao, biến đổi màu sắc, hương vị, dinh dưỡng

- Thời gian sấy lâu - Khả năng bị oxy hóa cao - Chi phí thiết bị, máy móc, bảo dưỡng đắt

Ngoài ra, một số nghiên cứu Viện Công Nghệ Thực Phẩm, sở Công Nghiệp Hà Nội của còn cho thấy sự so sánh về ưu nhược điểm của các phương pháp sấy khác nhau

Bảng 1.2 Đánh giá so sánh chất lượng sản phẩm sấy

Thứ tự

Phương Pháp sấy

Chỉ tiêu so sánh

lạnh

1 Chất lượng sản phẩm (màu

sắc, mùi vị, vitamin)

Kém hơn rất nhiều Tốt hơn Bằng nhau 2 Giá thành sản phẩm Thấp hơn Đắt hơn nhiều Đắt hơn

hoặc bằng

4 Chi phí đầu tư ban đầu Thường

thấp hơn Cao hơn nhiều Cao hơn

5 Chi phí vận hành, bảo dưỡng Thường rẻ

hơn Đắt hơn nhiều Đắt hơn

6

Khả năng điều chỉnh nhiệt độ tác nhân sấy theo yêu cầu công nghệ

7 Vệ sinh an toàn thực phẩm Thường

kém hơn Tốt hơn Bằng nhau

Một số chỉ tiêu so sánh như: chất lượng sản phẩm, giá thành sản phẩm, thời gian sấy, chi phí đầu tư, các chi phí vận hành, bảo dưỡng thiết bị, máy móc, các vấn đề về việc sử dụng năng lượng, bảo vệ môi trường và vệ sinh an toàn thực phẩm

1.1.8 Tình hình nghiên cứu trong nước về lĩnh vực sấy lạnh

Với những ưu điểm vượt trội mà hệ thống sấy lạnh đem lại, các nhà khoa học đang cố gắng nghiên cứu, xây dựng, thiết kế những hệ thống sấy lạnh tối ưu hơn nữa, khắc phục những nhược điểm vốn có và đưa công nghệ sấy lạnh phát triển hơn nữa trong tương lai Trong nước ta, một số công trình nghiên cứu về hệ thống sấy lạnh tiêu biểu như:

Phạm Văn Tuỳ và cộng sự đã nghiên cứu, xây dựng thành công công nghệ sấy lạnh có sử dụng bơm nhiệt, để sấy một số loại nông sản Việt Nam như cà rốt, củ cải, hành lá Các loại nguyên liệu này sau khi sấy vẫn giữ được màu sắc tự nhiên đặc trưng , cấu trúc khô ráo, trạng thái bề mặt, hàm lượng vitamin C , hàm lượng dinh dưỡng không bị hao hụt trong quá trình sấy [14]

Các nhà khoa học tại viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch: đã nghiên cứu công nghệ sấy lạnh nông sản mít, các nhà khoa học tại Viện Công nghệ thực phẩm đã nghiên cứu ưu nhược điểm của hệ thống sấy lạnh và chỉ ra những ưu điểm vượt trội của hệ thống này so với các phương pháp sấy khác

Phạm Văn Tùy và công sự đã áp dụng thành công công nghệ sấy lạnh để sấy thành công kẹo chew, kẹo cứng với năng suất 1400kg/ ngày mà vẫn nguyên các giá trị cảm quan và giá trị dinh dưỡng của kẹo, hàm lượng dinh dưỡng giữu nguyên, đem lại hiệu quả kinh tế và lợi nhuận cao

Các nhà khoa học thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt - Lạnh ,trường đại học Bách khoa Hà Nội vừa chế tạo thành công máy bơm nhiệt hút ẩm và hệ thống sấy lạnh kiểu tổ hợp lắp ghép

Đây là phát minh mới vô cùng hữu ích trong việc bảo quản nguồn nông sản dồi dào của nước ta sau mỗi vụ mùa thu hoạch, đồng thời đây là bước tiến mới cho sự phát triển vượt bậc của nền công nghiệp sấy lạnh trong tương lai

Phan Thị Hồng Thanh và Phạm Văn Tùy đã thực hiện nghiên cứu các thông số, chế độ hợp lý để tối ưu hóa quá trình sấy lạnh khi sấy lạnh hành tây bằng hệ thống bơm nhiệt máy nén BK- BSH1.4 Kết quả của quá trình nghiên cứu này đã chỉ ra rằng ở khối lượng vật liệu sấy 10kg, hệ số hồi lưu 55%, tốc độ của tác nhân sấy 2m/s và

nhiệt độ tác nhân sấy 34oC, khi hệ thống đạt được những thông số này thì năng suất của hệ thống và chất lượng của sản phẩm sẽ đạt mức tối ưu nhất, hiệu quả kinh tế và lợi nhuận tăng cao nhất.[15]

Lê Đức Trung và Võ Hồng Nhựt đã nghiên cứu thiết kế và chế tạo thành công hệ thống sấy lạnh để ứng dụng cho các loại nông sản Hệ thống này vừa đem đến năng suất hoạt động cao, chất lượng sản phẩm tốt, vừa giảm tối đa ảnh hưởng của nhiệt độ lên sản phẩm ,đồng thời giữ trọn vẹn hương vị đặc trưng của các loại nông sản như: mít, xoài, cà rốt, hành ngoài ra còn cho kết quả màu sắc của sản phẩm sau khi sấy không biến đổi nhiều, màu tự nhiên, không bị sẫm đen [16]

Dựa trên những kiến thức về lý thuyết và thực nghiệm, mô hình thiết bị sấy thực tế ở nhiệt độ thấp có sử dụng bơm nhiệt Hoàng Ngọc Đồng đã nghiên cứu về những ảnh hưởng của cấu tạo hệ thống dàn lạnh đến khả năng tách ẩm và khả năng sấy của hệ thống sấy lạnh có sử dụng bơm nhiệt, và mức độ ảnh hưởng như thế nào vào năm 2009 Từ đó , ông phát triển một số phương pháp có khả năng đẩy nhanh quá trình làm lạnh, tách ẩm của dàn lạnh nhằm nâng cao hiệu quả bơm nhiệt

Năm 2011, Nguyễn Hay cùng các cộng sự đã công bố nghiên cứu thành công tại hội nghị khoa học lần thứ 20 của trường đại học Bách khoa Hà Nội về các kết quả nghiên cứu sấy lạnh dựa nguyên lý bơm nhiệt cho một số nông sản Việt Nam

Nguyễn Minh Hạ và Hà Anh Tùng (2021) đã tiến hành nghiên cứu thực nghiệm hệ thống sấy lạnh chanh lát trên máy sấy bơm nhiệt có sự kết hợp của hồng ngoại Kết quả thực nghiệm đã khẳng định rằng đối với bề dày lát chanh 3 mm, nhiệt độ trong buồng sấy trong khoảng 42,5oC đến 45oC và mức cường độ bức xạ từ 110 W/m2 đến 300 W/m2 , những thông số này sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình sấy lạnh diễn ra hiệu quả hơn Đây là chế độ sấy lạnh tối ưu nhất cho sản phẩm chanh lát

Võ Mạnh Duy, Lê Chí Hiệp (2011): đã nghiên cứu thành công và công bố trên Tạp chí Khoa học về kết quả nghiên cứu sấy cà rốt bằng hệ thống sấy bơm nhiệt kiểu thùng quay cho chất lượng sản phẩm tốt khi sấy lạnh ở nhiệt độ 40°C, vận tốc không khí 2,5m/s và tốc độ quay thùng 15 vòng/phút.[17]

Nguyễn Thị Mỹ Trang và cộng sự (2016) đã thực hiện nghiên cứu thành công, xác định công nghệ tối ưu cho công đoạn sấy rong nho bằng kỹ thuật sấy lạnh kết hợp bức xạ hồng ngoại.[18]

Nguyễn Tấn Dũng và cộng sự đã nghiên cứu thành công và áp dụng công nghệ sấy lạnh trong việc bảo quản các sản phẩm thủy sản và sản phẩm bột rau má sấy lạnh

Nguyễn Tấn Dũng và cộng sự đã nghiên cứu thành công chế độ công nghệ tối ưu cho quá trình sấy lạnh các sản phẩm như sữa ong chúa, gấc Bằng phương pháp thực nghiệm, phương pháp vùng hạn chế ,xây dựng và giải bài toán tối ưu đa mục tiêu mô tả quá trình sấy lạnh sản phẩm, lựa chọn, thiết kế các thông số tối ưu nhất cho công nghệ sấy

Nguyễn Tấn Dũng, Lê Thanh Phong, Lê Tấn Cường, Trần Toàn và Bùi Thị Tuyết Loan thuộc Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh, đã nghiên cứu chế tạo thành công nhiều phiên bản hệ thống sấy lạnh, có nhiều tính năng vượt trội, hiệu suất sử dụng cao, tiết kiệm năng lượng tối ưu, và được ứng dụng rộng rãi trong các doanh nghiệp.[19]

1.1.9 Tình hình nghiên cứu ngoài nước về lĩnh vực sấy lạnh

Trên thế giới, một số nhà khoa học cũng bắt tay vào nghiên cứu công nghệ sấy lạnh và cho ra những kết quả công trình nghiên cứu là nền tảng, bước đệm cho sự phát triển vượt bậc của công nghệ sấy lạnh Trong tương lai, công nghệ sấy lạnh sẽ trở thành công nghệ hiện đại, tối ưu và tiên tiến nhất trong vấn đề bảo quản thực phẩm và nông sản sau thu hoạch

M Shafiur Rahman và cộng sự (1997) đã thực hiện nghiên cứu quá trình sấy lạnh đậu hà lan ở nhiệt độ sấy 25-65°C với độ ẩm tác nhân sấy là 20-60% và tốc độ không khí 1,5m/s để xác định đường giảm ẩm và tốc độ sấy của hệ thống sấy lạnh có sử dụng máy sấy bơm nhiệt.[20]

Năm 2001, T.Warunee và cộng sự đã nghiên cứu hệ thống sấy lạnh có sử dụng máy bơm nhiệt với năng suất 100kg/mẻ , mục đích của quá trinh sấy thử nghiệm dứa, chuối, bắp cải ở nhiệt độ tối đa là 55oC, lưu lượng gió 0,54m3/s, tỉ lệ hòa trộn không khí 78%.[21]

Năm 2002, U.Teeboonma, J.Tiansuwan and S.Soponronnarit đã thực hiện nghiên cứu nhằm mục đích chọn lựa được chế độ sấy tối ưu và chi phí sấy giảm thiểu đến mức thấp nhất ở hệ thống sấy bơm nhiệt , vật liệu sấy là trái cây Các điều kiện thông số của nghiên cứu là hệ số không khí tái tuần hoàn, hệ số không khí bypass qua