Nghiên cứu xác định một số thông số kỹ thuật làm cơ sở để thiết kế và chế tạo máy sấy hạt sen ở thừa thiên huế

Vì vậy, nó có vai trò quan trọng trong đời sống, sản xuất công nghiệp vànông nghiệp như: góp phần đa dạng cây trồng, làm thực phẩm cho con người, làmặt hàng xuất khẩu mang lại giá trị ki

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ

Khoa Cơ khí – Công nghệ

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Giáo viên hướng dẫn : ThS Trần Võ Văn May

Năm 2015

Lời Cảm Ơn

Đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất về những giúp đỡ lớn lao, sự chỉ bảo tận tình và những lời khuyên bổ ích của thầy giáo ThS Trần Võ Văn May, bộ môn Kỹ thuật công trình, Khoa Cơ khí – Công nghệ, trường Đại học Nông Lâm Huế đối với em trong suốt thời gian thực tập.

Em xin trân trọng cảm ơn quý thầy cô giáo trong khoa Cơ khí – Công nghệ, đặc biệt là thầy cô bộ môn Kỹ thuật công trình, những người đã dạy dỗ nâng đỡ em cũng như các bạn sinh viên khác trong suốt thời gian học và thực tập ở trường.

Em cũng xin cảm ơn chân thành tới các cô chú, anh chị và ban lãnh đạo sỡ nông nghiệp phát triển nông thôn ThừaThiên Huế, phòng nông nghiệp phát triển nông thôn huyện Phong Điền, Hương Trà, đã hướng dẫn, giúp đỡ chỉ bảo tận tình, cho em những kinh nghiệm bổ ích trong suốt thời gian thực tập.

Cuối cùng em xin gửi lời chân thành cảm ơn chân thành đến bạn

bè những người trực tiếp hoặc gián tiếp giúp đỡ em, cùng chia sẽ với em những khó khăn trong suốt quat trình học và thực tập tại trường.

Xin chân thành cảm ơn

Huế, tháng 5 năm 2015

Sinh viên Đặng Vĩnh Thiên

MỤC LỤC

Trang

Phần 1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1 Phần 2 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 2

2.1 Tổng quan nghiên cứu 22.1.1 Tình hình sản xuất sen trên thế giới và Việt Nam 2

2.1.1.1 Tình hình sản xuất sen trên thế giới 2

2.1.1.2 Tình hình sản xuất sen ở Việt Nam 4

2.1.2 Đặc điểm sinh học của hạt sen 4

2.1.2.1 Đặc điểm sinh học của cây sen 4

2.1.2.2 Các giống sen được trồng phổ biến ở Việt Nam 6

2.1.2.3 Các giống sen được trồng phổ biến ở Thừa Thiên Huế 9

2.1.3 Tình hình sản xuất sen tại tỉnh Thừa Thiên Huế 10

2.1.3.1 Tìm hiểu diện tích trồng, năng suất, sản lượng sen tại tỉnh Thừa Thiên Huế

2.1.4.2 Tình hình bảo quản hạt sen ở tỉnh Thừa Thiên Huế 15

2.2 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu 152.2.1 Mục tiêu nghiên cứu 15

2.2.2 Nhiệm vụ nghiên cứu 15

Phần 3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16

3.1 Đối tượng nghiên cứu 163.2 Phương pháp nghiên cứu 163.2.1 Phương pháp nghiên cứu tài liệu 16

3.2.2 Phương pháp thu thập thông tin 16

3.2.3 Phương pháp tính toán lý thuyết16

3.2.4 Phương pháp xử lý số liệu 17

3.2.5 Phương pháp tính toán, thiết kế 17

Phần 4 NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 18

4.1 Nghiên cứu cở sở lý thuyết quá trình sấy hạt sử dụng năng lượng mặt trời .184.1.1 Bản chất của quá trình sấy hạt 18

4.1.1.1 Các công nghệ sấy hạt hiện nay 18

4.1.1.2 Nguyên tắc cơ bản của quá trình sấy hạt 20

4.1.2 Cơ sở lý thuyết của quá trình sấy 21

4.1.2.1 Quá trình bay hơi của ẩm từ hạt 21

4.1.2.2 Lý thuyết quá trình sấy hạt 23

4.2 Nghiên cứu tình hình sấy hạt sen ở Thừa Thiên Huế 254.2.1 Các phương pháp sấy hạt sen tại Thừa Thiên Huế 25

4.2.2 Quy trình sấy hạt sen tại Thừa Thiên Huế 26

4.2.3 Các loại máy và thiết bị sấy hạt sen tại Thừa Thiên Huế 27

4.3 Nghiên cứu xác định nguyên lý làm việc của máy sấy hạt sen tại ThừaThiên Huế 284.3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chuyển hoá quang nhiệt trong thiết bịsấy sử dụng năng lượng mặt trời 28

4.3.2 Tính chất cơ lý của hạt nông sản ảnh hưởng đến quá trình sấy 31

4.3.3 Nghiên cứu, lựa chọn kết cấu thiết bị sấy sử dụng năng lượng mặt trời phùhợp với điều kiện sản xuất nông hộ trên địa bàn Thừa Thiên Huế 32

4.3.3.1 Phân tích ưu nhược điểm của các nguyên lý sấy sử dụng năng lượng mặt trời

4.4.2 Kích thước buồng sấy 40

4.5 Thiết kế mẫu máy sấy hạt sen tại Thừa Thiên Huế 43

Phần 5 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 46

5.1 Kết luận 46

5.2 Khuyến nghị 46

Phần 6 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 PHỤ LỤC

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Tình hình sản xuất sen trên thế giới (giai đoạn 2008-2013) 2

Bảng 2.2 Thành phần hóa học có trong ngó sen và hạt sen 6

Bảng 2.3 Thành phần hóa học của hạt sen 6

Bảng 2.4 Kết quả thống kê một số đặc tính của hạt sen tươi 7

Bảng 2.5 Giá trị dinh dưỡng có trong 100g hạt sen 8

Bảng 2.6 Các đặc điểm đặc trưng của sen Thừa Thiên Huế 10

Bảng 2.7 Tình hình sản xuất sen ở Thừa Thiên Huế 11

Bảng 2.8 Diện tích và sản lượng sen một số khu vực ở Thừa Thiên Huế năm 2012 11

Bảng 4.1 Độ ẩm bảo quản và nhiệt độ sấy giới hạn của một số loại hạt 22

Bảng 4.2 Bảng dữ liệu nhiệt độ tháng ở Huế 29

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 2.1 Hình ảnh hoa sen 5

Hình 2.2 Hình ảnh hạt sen loại nhỏ 7

Hình 2.3 Giống sen cao sản được trồng ở Thừa Thiên Huế 9

Hình 2.4 Hình ảnh cánh đồng sen (Phong Điền, Thừa Thiên Huế, 2015) 12

Hình 2.5 Hình ảnh thu hoạch sen 13

Hình 2.6 Gương sen và hạt sen tươi 14

Hình 4.1 Sơ đồ công nghệ sấy một giai đoạn 19

Hình 4.2 Sơ đồ công nghệ sấy hai giai đoạn 19

Hình 4.3 Đồ thị quá trình sấy hạt 24

Hình 4.4 Phơi trên giá, kết hợp với hiệu ứng nhà kính 25

Hình 4.5 Quy trình sấy hạt sen tại Thừa Thiên Huế 26

Hình 4.6 Hình ảnh tim sen 26

Hình 4.7 Hình ảnh hạt sen được xâu thành chuỗi sau khi đã sấy khô 27

Hình 4.8 Buồng sấy thủ công 27

Hình 4.9 Hình ảnh hạt sen già (sen khô trên cây) 28

Hình 4.10 Sơ đồ thiết bị sấy trực tiếp năng lượng mặt trời 33

Hình 4.11 Sơ đồ thiết bị sấy bằng năng lượng mặt trời kiểu gián tiếp với bộ thu năng lượng riêng 34

Hình 4.12 Sơ đồ thiết bị sấy hỗn hợp đối lưu tự nhiên 34

Hình 4.13 Sơ đồ thiết bị sấy năng lượng mặt trời kiểu gián tiếp cưỡng bức 35

Hình 4.14 Sơ đồ hệ thống sấy năng lượng mặt trời kiểu đối lưu tự nhiên 36

Hình 4.15 Một số dạng bố trí tấm hấp thụ của collector 37

Hình 4.16 Một số dạng bố trí dòng khí đi qua collector 38

Hình 4.17 Sơ đồ nguyên lý của thiết bị sấy dùng năng lượng mặt trời đối lưu tự nhiên 40

Hình 4.18 Mô hình vật lý của máy sấy năng lượng mặt trời 40

Hình 4.19 Cấu tạo của mô hình thiết bị sấy năng lượng mặt trời năng suất 5 kg/ mẻ 44

Phần 1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Công nghiệp hóa hiện đại hóa nông nghiệp và nông thôn hiện đang là chủtrương lớn của Đảng và Nhà nước ta trong tình hình đổi mới hiện nay nhằm pháthuy những thế mạnh, đẩy mạnh phát triển kinh tế của đất nước và hội nhập kinh

tế thế giới Trong đó việc nghiên cứu, tìm hiểu, thiết kế nhằm tạo ra những thiết

bị cơ giới hóa có tính năng ưu việt để phục vụ cho hoạt động sản xuất nôngnghiệp của người nông dân, giảm nhẹ sức lao động, tăng năng suất, chất lượng

và hiệu quả kinh tế của các sản phẩm nông sản đã, đang và sẽ luôn là việc làm

có ý nghĩa hết sức quan trọng và thiết thực

Hạt sen được sử dụng phổ biến trong nhiều nước trên thế giới để làm thức

ăn và nó cũng là những vị thuốc quý mà con người biết đến từ lâu Ở nước ta, nóđược chế biến thành nhiều món ăn bổ dưỡng và những bài thuốc trị bệnh hiệuquả Vì vậy, nó có vai trò quan trọng trong đời sống, sản xuất công nghiệp vànông nghiệp như: góp phần đa dạng cây trồng, làm thực phẩm cho con người, làmặt hàng xuất khẩu mang lại giá trị kinh tế cao, Tuy nhiên, thời gian bảo quản

và sử dụng hạt sen ở nước ta đặc biệt là tại Thừa Thiên Huế không được lâu dothiếu máy móc, trang thiết bị cũng như trình độ kỹ thuật còn hạn chế Vì vậy,yêu cầu cấp thiết là có những loại máy móc hay thiết bị sấy phù hợp, đảm bảocho quá trình bảo quản hạt sen được lâu hơn Để kéo dài thời gian sử dụng hạtsen Thừa Thiên Huế phục vụ nhu cầu của con người thì phải nghiên cứu, thiết

kế, chế tạo được mẫu máy sấy hạt sen phù hợp nhằm kéo dài thời gian bảo quảnhạt sen ở Thừa Thiên Huế hiện nay

Xuất phát từ vấn đề mang tính thực tiễn như vậy, tôi tiến hành thực hiện đề

tài: Nghiên cứu xác định một số thông số kỹ thuật làm cơ sở để thiết kế và chế tạo máy sấy hạt sen ở Thừa Thiên Huế.

Phần 2 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU2.1 Tổng quan nghiên cứu

2.1.1 Tình hình sản xuất sen trên thế giới và Việt Nam

2.1.1.1 Tình hình sản xuất sen trên thế giới

Bảng 2.1 Tình hình sản xuất sen trên thế giới (giai đoạn 2008-2013)

Năm Diện tích (triệu hecta) Sản lượng (triệu tấn)

Diện tích và sản lượng sen của một số nước trên thế giới: [1], [6]

Trung Quốc

Sen được trồng ở Trung Quốc từ thế kỷ 12 trước công nguyên Hạt sen và

củ sen được sử dụng làm thực phẩm hơn 3.000 năm trước Sen được trồng ởkhắp Trung Quốc, diện tích trồng sen của Trung Quốc trên 140.000 hecta, năngsuất sen bình quân 22,5 tấn củ/năm Thời vụ thu hoạch củ sen Trung Quốc là từtháng 8 đến tháng 3 năm sau

Số liệu thống kê từ 1997-1998 của Bộ nông lâm ngư Nhật về lượng sen

Nhật Bản

Các giống sen của Nhật được du nhập từ Trung quốc vào 500 năm sau côngnguyên (Takahashi, 1994) và được trồng rộng rãi từ đảo Hokkaido đến đảoKyushu Giống sen nguyên thuỷ có nguồn gốc Nhật Bản chuyên cho hoa trangtrí (hanabasu) Những giống sen cho củ (renkon) hiện nay được du nhập từTrung Quốc trong thời kỳ 1911-1937 Các giống sen trồng ở Nhật do đó đượcphân thành nhóm có nguồn gốc từ Nhật Bản và Trung Quốc Hầu hết giống sentrồng như Tenno cho hoa đỏ và Aichi cho hoa trắng có củ thon dài, thuộc nhómngắn ngày và trung mùa Giống sen Trung Quốc như Shina Shirobana, Bitchu cóthời gian sinh trưởng dài hơn nhưng cho năng suất cao và kháng bệnh tốt hơn.Hoa sen trồng trong các công viên quốc gia, chùa chiền, lãng tẩm Nhật với mụcđích tạo sinh cảnh Giống sen lấy củ được trồng ở một số ít tỉnh miền trung vàmiền nam nước Nhật Diện tích sen canh tác 1998 là 4900 hecta, tập trung ở tỉnhIbaragi (1.650 hecta), Tokuhima (711 hecta), Aichi (474 hecta), Yamaguchi(309 hecta), nigata 278 hecta) và Okayama (164 hecta)

Nhật Bản là thị trường củ sen chính trên thế giới Năm 1982, sản lượng củsen của Nhật đạt 82.200 tấn trên diện tích 6.350 hecta thì năm 1998 chỉ còn

71900 tấn trên diện tích 4.900 hecta, giảm 1.450 hecta so với 16 năm trước.Thời vụ thu hoạch sen từ tháng 9 đến tháng 5 Sen thu hoạch trong tháng 8 đượctrồng trong nhà kính Do đó tháng 6 và tháng 7 giá củ sen rất cao, bình quân664-1.182 Yên/kg (5-9 USD/kg) Những tháng khác giá củ sen bình quân 317Yên/kg (2,43 USD/kg)

Hàn quốc

Năm 1995, diện tích canh tác sen của Hàn Quốc là 291 hecta, đạt sản lượng9.261 tấn củ (Anon,1997) Năng suất củ sen trung bình của Hàn Quốc là 31,83tấn/ hecta Thời vụ thu hoạch củ sen từ tháng 8 đến tháng 12

Đài Loan

Thị trường bán sỉ hạt sen của Đài Loan rất mạnh, giá hạt sen cao gấp đôi sovới giá củ sen, trong khi sản lượng hạt của Đài Loan chỉ bằng 5% sản lượng củsen Thời vụ thu hoạch củ sen của Đài Loan kéo dài từ tháng 6 đến tháng 11, tậptrung vào tháng 8

Sản lượng củ sen tiêu thụ ở Đài Loan giảm từ 750 tấn năm 1987 xuống còn

600 tấn năm 1993 nhưng giá củ sen tăng từ 25-30 Đài tệ/kg (0,9 - l,l USD/kg)lên 55 Đài tệ/kg (2 USD/kg) trong cùng thời gian trên (27,5 Đài tệ = 1 USD năm1997)

2.1.1.2 Tình hình sản xuất sen ở Việt Nam [1]

Chưa có thống kê chính thức về diện tích và sản lượng sen cả nước củaViệt Nam Năm 1990 – 1996 các tỉnh Cần Thơ, Sóc Trăng có trồng sen lấy củbán cho công ty MêKô xuất khẩu sang Nhật Bản Nhưng do phần lớn diện tíchsen lúc đó được trồng trên đất sét nặng củ chậm phát triển nên đến tháng 6 mớithu hoạch, hình dạng cũ không đẹp nên nhiều lô hàng bị trả về Năm 1999, mộtcông ty Đài Loan đầu tư trồng sen ở xã Tân Hộ Trung – Đồng Tháp lúc đó diệntích trồng thử là 20 hecta nhưng đến năm 2005 diện tích đã phát triển trên 1.024hecta tại 2 huyện Cao Lãnh và Tháp Mười của tỉnh Đồng Tháp

Theo nhân dân địa phương, cây mọc trong trạng thái tự nhiên đã có từ lâuđời Hàng trăm hecta sen mọc tập trung và gần như thuần loại ở đây đã góp phầntạo nên cảnh quan sinh thái đặc biệt của vùng ngập nước Đồng Tháp Mười.Đồng Tháp là tỉnh có diện tích trồng sen lấy hạt lớn nhất nước ta hiện nay vớidiện tích 750 hecta trở thành mô hình sống chung với lũ rất lý tưởng Sen ở đâyđược trồng trên đất ruộng với mật độ 2.000 cây/hecta (hàng cách hàng 2,5-3m,cây cách cây 2-2,5 m) Bên cạnh quần thể hoang dại, sen cũng là cây trồng quenthuộc ở các tỉnh đồng bằng và trung du suốt từ Nam đến Bắc Do ưa khí hậunóng và ẩm của vùng nhiệt đới nên cây được trồng nhiều ở các vùng ao hồ nướcnông và trung bình Ở nhưng vùng nước sâu năng suất không cao, người ta chỉtrồng ở vùng nước ngập khoảng 25 – 30 cm

2.1.2 Đặc điểm sinh học của hạt sen

2.1.2.1 Đặc điểm sinh học của cây sen [10], [15]

Sen là một loại cây mọc dưới nước, sống dai nhờ thân rễ (ngó sen) Ngósen màu trắng, tiết diện gần tròn, có khía dọc màu nâu, ngọn có mang chồi hìnhchóp nhọn Thân rễ phình to thành củ, màu vàng nâu, hình dùi trống, gồm nhiềuđoạn, thắt lại ở giữa, trong có nhiều khuyết rộng Lá hình lọng có 2 thùy sâu đốixứng nhau, dài 30-55 cm, rộng 20-30 cm, mép lá hơi uốn lượn, mặt trên xanhđậm, nhẵn bóng, mặt dưới xanh nhạt, nhám Gân tỏa tròn, nổi rõ ở mặt dưới.Cuống lá màu xanh, hình trụ, dài 1-1,5 m, có nhiều gai Hoa to, màu hồng haytrắng Cuống hoa màu xanh, dài 1,3-1,5 m, già chuyển sang màu nâu, có nhiều gainhọn Cuống lá và cuống hoa có nhiều khoang rỗng bên trong Đế hoa rất lồi dạnghình nón ngược, mép lồi lõm, xốp, non màu vàng, già màu xanh, dài 5-7 cm,đường kính 6-8 cm, chứa nhiều quả sen Bao hoa gồm 12-16 phiến xếp xoắn ốckhông phân biệt rõ lá đài và cánh hoa, bên ngoài 3-5 phiến màu xanh hơi hồng,

màu trắng hồng, đậm hơn ở bìa và ngọn cánh hoa, nhiều gân dọc nổi rõ ở mặtdưới; móng rất ngắn, màu trắng, hình chữ nhật hơi loe Bộ nhị: nhiều, rời, đều,đính xoắn ốc, chỉ nhị màu trắng, hình sợi, dài 7-9 mm, nhẵn; chung đới màutrắng, hình sợi, dài 1,2-1,3 cm, đầu chung đới kéo dài thành hình chùy (gạo sen),màu trắng, dài 4-5 mm; bao phấn 2 ô, màu vàng, thuôn dài, nứt dọc, hướng ngoại,hạt phấn hình bầu dục hay hình trứng, màu vàng, dài 57-75 µm, có rãnh dọc.

Bộ nhụy nhiều lá noãn rời đính thành nhiều vòng vùi sâu trong đế hoa, bầumàu vàng nhạt, hình bầu dục dài 6-11 mm, rộng 3-4 mm Vòi nhụy rất ngắn, đầunhụy hình tròn, lõm ở giữa Quả bé màu xanh, nhẵn, hình bầu dục, dài 1,7-2,5

cm, đường kính 0,6-1,2 cm Hạt màu trắng, dài 1,3-1,5 m, đường kính 5-6 mm,

2 lá mầm dày mập màu trắng bên trong có tâm sen màu xanh Tâm sen gồm rễmầm, thân mầm, chồi mầm và 2 lá đầu tiên; thân mầm màu xanh dài 3-4 mm,tiết diện bầu dục, nhẵn bóng; 2 lá đầu tiên, 1 to, 1 nhỏ, cuống lá mầm màu xanh,hình móc câu, tiết diện đa giác, dài 1,8-2 cm, phiến lá mầm hai mép cuộn vàogiữa tạo thành một đoạn dài 6-7 mm Có nhiều giống sen được trồng, với màuhoa dao động từ màu trắng như tuyết tới màu vàng hay hồng nhạt Loài cây này

có thể trồng bằng hạt hay thân rễ

Hình 2.1 Hình ảnh hoa sen (Nguồn: www.violet.vn)

Các bộ phận của cây sen được dùng vào mục đích khác nhau tùy thuộc vàonhững thành phần có sẵn trong cây Chúng thường được sử dụng phổ biến trongnhiều nước trên thế giới để làm thức ăn và nó cũng là những vị thuốc quý màcon người biết đến từ lâu

Hạt sen trị tỳ hư, lỵ, di mộng tinh, khí hư, hồi hộp mất ngủ, cơ thể suynhược, kém ăn, ít ngủ, cắt nôn hay làm dịu phản ứng co giật của hệ thống tiêuhoá Hạt sen chín có tính bổ tì và được sừ dụng để điều trị bệnh tiêu chảy mãn

tính, tăng tiết dịch và khí hư, cũng như có tác dụng làm giảm đau, rất hiệu quảtrong điều trị bệnh mất ngủ và đau tim Tâm sen có tác dụng làm an thần, trị mấtngủ, sốt cao với thần kinh căng thẳng, cao huyết áp.

Lá sen chữa chảy máu (đại tiện ra máu, chảy máu chân răng, xuất huyếtdưới da) Tua sen chữa rong huyết, thổ huyết, di mộng tinh, mất ngủ Quả senchữa lỵ, cấm khẩu Gương sen là thuốc cầm máu, chữa đại tiểu tiện ra máu, bạchđới, huyết áp cao Ngó sen là thuốc cầm máu, chữa đại tiểu tiện ra máu, chảymáu cam, tử cung xuất huyết

Bảng 2.2 Thành phần hóa học có trong ngó sen và hạt sen

2.1.2.2 Các giống sen được trồng phổ biến ở Việt Nam [1]

Ngoài mục đích làm thuốc và thực phẩm, ngày nay nhiều người còn dùngsen như thú chơi cây cảnh bởi vẻ đẹp nhẹ nhàng, thanh thoát của chúng.Loại senchúng ta thường thấy ngoài đầm trồng để thu hoạch hạt, lá, hoa,… là giống senViệt, Sen Việt hồng giản dị, gần gũi được nhiều người ưu chuộng

Bảng 2.3 Thành phần hóa học của hạt sen

Ngoài ra, chúng ta còn bắt gặp nhiều loại sen lạ mắt khác như: Sen Tháicòn được gọi sen Bách Diệp hay sen Quan Âm với hai màu trắng và hồng, đặcđiểm nổi bật là có rất nhiều cánh nhỏ li ti bên trong Sen Nhật là loại đắt nhất vì

sự quý hiếm, khó nhân giống nhưng lại dễ chăm sóc Đồng Tháp là tỉnh có diệntích trồng sen lấy hạt lớn nhất nước với diện tích 750 hecta tập trung ở 2 huyệnCao Lãnh và Đồng Tháp Mười, 3 tháng sau khi gieo trồng sen bắt đầu bước vào

vụ thu hoạch gương sen kéo dài 2 tháng Năng suất bình quân 30.000 - 45.000gương sen/hecta với giá 250-450 đồng/gương Sau khi thu hoạch, hạt sen đượcbảo quản và chuyên chở và phân phối đi khắp các vùng trong cả nước

Bảng 2.4 Kết quả thống kê một số đặc tính của hạt sen tươi

Loại sen

(kích cỡ)

Khối lượng (g)

Thể tích (mm 3 )

Khối lượng riêng (g/mm 3 )

Hàm lượng tinh bột (%)

Loại nhỏ (N): Hạt sen còn vỏ cứng có đường kính trong khoảng 13 – 15 mm

Loại trung bình (TB): Hạt sen còn vỏ cứng có đường kính trong khoảng >15 – 16,5 mm Loại lớn (L): Hạt sen còn vỏ cứng có đường kính > 16,5 mm

Hình 2.2 Hình ảnh hạt sen loại nhỏ

Từ kết quả bảng 2.4 cho thấy:

Kích thước của hạt càng tăng thì khối lượng, thể tích, khối lượng riêng vàhàm lượng tinh bột càng tăng Sự thay đổi của hàm lượng tinh bột ảnh hưởngđến chất lượng sản phẩm sau này

Bảng 2.5 Giá trị dinh dưỡng có trong 100g hạt sen

(Nguyễn Phước Tuyên, 2008)

Thành phần Đơn vị tính Luộc Tươi

2.1.2.3 Các giống sen được trồng phổ biến ở Thừa Thiên Huế

Hình 2.3 Giống sen cao sản được trồng ở Thừa Thiên Huế

(Hồ Tịnh Tâm, 2015)

Ở Thừa Thiên Huế, sen được trồng trong các ao, hồ và quanh khu vựcđại nội Giống sen được trồng phổ biến là giống sen cao sản chủ yếu được lấygiống từ Quảng Nam ra ươm trồng Ngoài ra, ở Thừa Thiên Huế còn trồnggiống sen quý như: Sen Cung Đình hồng với đài hoa giống những chú sếuđang đứng ăn trên cánh đồng Tương tự sen Cung Đình hồng, sen Cung Đìnhtrắng cũng là một loại hoa được vua chúa ngày xưa chọn tô điểm cung đình.Hạt sen có giá trị kinh tế cũng như giá trị dinh dưỡng cao nên được người dânrất ưa chuộng Diện tích trồng được mở rộng và quá trình chăm sóc cũngđược cải thiện đáng kể nhờ vào việc sử dụng công nghệ kỹ thuật vào sản xuấtcũng như bảo quản sản phẩm Hạt sen Thừa Thiên Huế có rất nhiều dinhdưỡng và rất có giá trị trong ẩm thực, y học

Hạt sen Thừa Thiên Huế trở thành một đặc sản nổi tiếng gần xa bởi sựthơm ngon đặc biệt Những cây sen được trồng trên đất cố đô, hấp thụ nhữngtinh túy đất trời, cho ra đời những hạt sen màu sắc trắng pha vàng nhạt rất tươi

tắn, vị bùi béo, ngọt mát thanh thanh trên vị giác Hạt sen Thừa Thiên Huế được

phơi khô, kết thành chùm, là một hình ảnh rất quen thuộc đặc trưng của senThừa Thiên Huế

Bảng 2.6 Các đặc điểm đặc trưng của sen Thừa Thiên Huế

STT Các đặc điểm đặc trưng Biểu hiện tính trạng

1 Màu sắc phiến lá Xanh đậm

2 Độ ráp trên bề mặt phiến lá Mặt lá ráp

4 Cuống lá, cuống hoa Màu xanh nhạt

5 Màu sắc nụ hoa Hồng nhạt

6 Hình dạng nụ hoa Bầu dục dài, chóp tù

7 Màu sắc cánh hoa Màu hồng

8 Cấu tạo cánh hoa Cánh kép

9 Kiểu gương sen Gương mặt bằng

10 Hình dạng hạt sen xanh Bầu dục dài

2.1.3 Tình hình sản xuất sen tại tỉnh Thừa Thiên Huế

2.1.3.1 Tìm hiểu diện tích trồng, năng suất, sản lượng sen tại tỉnh Thừa Thiên Huế

Ở Thừa Thiên Huế diện tích trồng sen ngày càng được mở rộng đáp ứngnhu cầu sử dụng các sản phẩm từ sen ngày càng tăng của người dân Cây senphát triển ở nơi nước tĩnh nhiều bùn phù hợp vời nhiều khu vực trồng tại ThừaThiên Huế Ở Thừa Thiên Huế, việc tận dụng các ao hồ để trồng sen lấy hạt đã

có từ lâu Cây sen được trồng trong các đầm, ao, hồ hay kênh rạch, năng suấtsen hằng năm thường không cao, tuy nhiên nghề trồng sen cũng phát triển rấtmạnh mẽ, một số loại sen được trồng khá phổ biến, đó là sen trắng, sen xanh,sen hồng,… sản phẩm từ sen được tiêu thụ chủ yếu ở dạng tươi, sấy khô, đónghộp và làm thuốc Hạt sen được sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau, nó đượcchế biến thành các món ăn quen thuộc như: chè sen, hạt sen sấy khô, mứt hạtsen, hạt sen dầm nước đường đóng hộp, hạt sen chiên chân không,… ThừaThiên Huế là một nơi có nhiều điều kiện thuận lợi để phát triển nghề trồng sennói riêng và nghề trồng sen lấy hạt nói chung

Bảng 2.7 Tình hình sản xuất sen ở Thừa Thiên Huế

(Nguồn: Sở nông nghiệp phát triển nông thôn Thừa Thiên Huế)

Trong các sản phẩm sen hiện nay thì hạt sen đang là sản phẩm được ưachuộng nhất và có lượng tiêu thụ lớn Tuy nhiên, nghề trồng sen lấy hạt ở ViệtNam nói chung và tỉnh Thừa Thiên Huế nói riêng hiện nay đang gặp một số khókhăn như: quy mô vẫn còn nhỏ lẻ và thiếu ổn định, người dân vẫn còn bị động

về giá, kỹ thuật sản xuất chủ yếu dựa vào kinh nghiệm, và còn phụ thuộc nhiềuvào điều kiện thời tiết khí hậu Mặc dù trong quá trình phát triển sản xuất sencủa tỉnh đã có những giải pháp để phát triển sản xuất sen nhưng mới chỉ là tìnhthế chưa mang tính hệ thống và đồng bộ

Bảng 2.8 Diện tích và sản lượng sen một số khu vực

ở Thừa Thiên Huế năm 2012

Khu vực Diện tích (hecta) Sản lượng (tấn hạt)

(Nguồn: Sở nông nghiệp phát thiển nông thôn Thừa Thiên Huế)

Ở Thừa Thiên Huế, việc tận dụng các ao hồ để trồng sen lấy hạt đã có từlâu Khách du lịch đến Huế có thể mua hạt sen bất kỳ mùa nào ở các chợ lớnnhư Đông Ba, An Cựu, Bến Ngự Tại thành phố Huế hiện có gần 100 hecta diệntích mặt nước có thể trồng được sen, nhưng chỉ khoảng 20 hecta được trồng.Trong đó, tập trung chủ yếu ở các phường nội thành, như: Hồ Tịnh Tâm (7

hecta), hồ Mân (2 hecta), hồ Tàng Thơ (1,2 hecta), Khu vực quanh Đại Nội,người ta trồng sen làm cảnh và thu hút khách du lịch.

Sen ở Thừa Thiên Huế, thường được trồng từ khoảng tháng Hai đến thángBảy âm lịch thì cho thu hoạch Đây là một loại cây dễ trồng, khả năng sinhtrưởng, phát triển tốt Nếu quan tâm đầu tư, cải tạo môi trường tốt, sen sẽ lànguồn lợi đáng kể cho người dân

Hình 2.4 Hình ảnh cánh đồng sen (Phong Điền, Thừa Thiên Huế, 2015)

Theo điều tra trên thị trường, những người trồng sen lâu năm trên địa bànthành phố Huế cho biết mỗi kilôgam hạt sen tươi trái vụ bán ra thị trường có giá

từ 110.000 - 150.000 đồng/kg, trong vụ sen chính giá bán từ 45.000 - 80.000ngàn đồng/kg, còn sen đã được sấy khô có giá khoảng 320.000 đồng/kg Nếucây sen phát triển tốt thì cho thu nhập hàng năm khoảng từ 15 - 30 triệuđồng/hecta Ngoài ra, tất cả các phần của cây sen còn được tận dụng như lá senđược bán cho các tiệm làm thuốc, cho khách sạn để gói cơm sen; củ sen, ngó senđược thu mua với giá 40.000 - 70.000 ngàn đồng/kg tùy loại

Tháng 3 năm 2011, trạm khuyến nông Hương Trà phối hợp với Ủy banNhân dân xã Hương Chữ thí điểm mô hình trồng sen cao sản lấy hạt với diệntích 4 hecta cho 8 hộ trồng tại thôn Phụ Ổ (Hương Chữ, Hương Trà) Sau 3tháng, bà con đã thu được 1,8 tấn hạt, đạt giá trị 54 triệu đồng, trừ các chi phí,còn lãi gần 31 triệu đồng Theo đánh giá, mô hình bước đầu đã thành công,người dân đã nắm bắt được kỹ thuật trồng sen lấy hạt và có thể tiếp tục đầu tưcho vụ sau

Trạm Khuyến nông Hương Trà tiếp tục đề nghị các cơ quan chức năng hỗtrợ kinh phí để nhân rộng mô hình, khuyến khích bà con tận dụng những diệntích mặt nước, ao hồ bỏ hoang sang trồng sen lấy hạt hoặc mô hình trồng sen kếthợp với nuôi cá để tăng thêm nguồn thu nhập.

Hình 2.5 Hình ảnh thu hoạch sen (www.vietnamnet.vn)

Có nhiều hộ nhờ cây sen mà trở nên khá giả, như hộ gia đình ông Trần VănPhú, ở xã Phong Thu, huyện Phong Điền Với diện tích ao trồng 8 hecta, đầunăm 2004, ông Phú đã trồng giống sen cao sản và vụ sen vừa qua ông đã thuhoạch hơn 10 tấn hạt sen, bán được 75 triệu đồng [13], [14]

Cùng với hộ ông Phú, nhiều hộ khác tại Phong Thu cũng đã tận dụngnhững diện tích ao hồ bỏ hoang đưa vào trồng sen cao sản và cho hiệu quả kinh

tế cao, trung bình mỗi hecta hồ sen có thể cho thu hoạch trên 8 triệu đồng/vụ.Việc trồng thành công giống sen cao sản ở đất Phong Thu có thể mở ra mộthướng thoát nghèo mới cho người dân địa phương

2.1.3.2 Tìm hiểu về đặc điểm các giống sen được trồng phổ biến tại tỉnh Thừa Thiên Huế

Ở Thừa Thiên Huế, có rất nhiều giống sen được ươm trồng như sen hồng,sen trắng, sen cung đình, những giống sen này có năng suất không cao, chấtlượng lại không đảm bảo nên người dân dần dần loại bỏ Vì vậy, giống sen đượcchọn thay thế là giống sen cao sản lấy giống từ Quảng Nam ra ươm trồng đượcngười dân ưa chuộng hơn cả, giống sen này có ưu điểm là phát triển rất tốt trongcác ao hồ trên địa bàn Thừa Thiên Huế, năng suất cao, chất lượng tốt [8]

Đặc điểm của sen cao sản Huế có thể mô tả như sau: Cây sen có thân hìnhtrụ (ngó sen) và rễ mập (củ sen) Lá gần như tròn, mọc trải trên mặt nước, trênmột cuống dài, lá màu xanh bóng, nổi gân rất rõ Hoa to trên cuống dài, có nhiềucánh hoa mềm, xếp toả tròn đều, màu hồng, trắng hay vàng tuỳ chủng loại Hoa

có nhiều nhị màu vàng và những lá noãn rời, những lá noãn này sau đó hìnhthành quả gắn trên một đế hoa hình nón ngược màu xanh (gương sen) Mỗi quảchứa một hạt trong có một chồi mầm (tâm sen)

Hình 2.6 Gương sen và hạt sen tươi (Nguồn: dantri.com.vn)

Hoa sen to, mọc riêng rẽ lên cuống dài và thẳng, phủ đầy gai nhọn Đườngkính hoa khoảng 8-12 cm, có nhiều cánh hoa, màu hồng, hồng đỏ, màu trắng, có3-5 lá đài, màu lục nhạt, rụng sớm Những cánh hoa phía ngoài to, khum lòngmáng, những cánh hoa ở giữa và cuống nhỏ hẹp dần Giữa cánh hoa và nhị cónhững dạng chuyển tiếp Nhị có số lượng lớn, màu vàng, chỉ nhị mảnh, phần gạosen màu trắng và thơm

2.1.4 Tình hình bảo quản hạt sen ở Việt Nam và ở tỉnh Thừa Thiên Huế

2.1.4.1 Tình hình bảo quản hạt sen ở Việt Nam

Có rất nhiều phương pháp mà con người sử dụng để bảo quản thực phẩm,nhưng đối với hạt sen thì chủ yếu người dân sử dụng phương pháp đông lạnh vàsấy khô Hạt sen tươi được bọc trong các bì nilon kín nhằm tránh sự thoát hơinước và giữ được các vi chất có trong nó sau đó hạt sen được mang bảo quản lạnhhoặc sấy khô Hiện nay, chủ yếu hạt sen ở Việt Nam được bảo quản ở dạng khôsau khi được người ta sấy hạt sen được đóng bao bì và đưa ra thị trường tiêu thụ

được dùng nhiều, nó có thể làm tăng khả năng chịu đựng của thực phẩm, làmchậm quá trình phát triển của vi khuẩn, cũng như làm chậm các biến đổi hoá học

xảy ra bên trong thực phẩm Bảo quản lạnh có rất nhiều lợi ích như: không chất

bảo quản, an toàn thực phẩm, thuận tiện và linh hoạt, nhưng lại không bảoquản hạt sen được lâu Bảo quản lạnh chỉ dùng cho sen tươi còn đa số hạt senđược sấy khô sau khi đã bóc vỏ và lọai bỏ tim sen

2.1.4.2 Tình hình bảo quản hạt sen ở tỉnh Thừa Thiên Huế

Ở Thừa Thiên Huế, hạt sen sau khi thu hoạch được bóc vỏ, lấy tim xâuthành dây khoảng 100 – 110 hạt rồi được đem sấy hoặc phơi ngoài trời Cáchlàm khô hạt sen này của người dân còn manh mún mà hiệu quả lại thấp, chấtlượng hạt không đều, độ ẩm không đảm bảo, hoàn toàn phụ thuộc vào thời tiết,tổn thất lớn do gãy vỡ, 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 cácsân bê tông có thể quá cao gây rạn nứt ngầm cho nông sản, không chủ động khitrời mưa đột xuất, tốn nhiều công lao động Bảo quản hạt sen sau khi dùngphương pháp sấy tự nhiên có chí phí sấy thấp, đơn giản, phù hợp với nhữngvùng có cường độ bức xạ mặt trời lớn như ở Thừa Thiên Huế, có thể sấy vớikhối lượng lớn nên được sử dụng nhiều, bên cạnh đó các thiết bị sấy hạt chưanhiều và còn chưa được dùng rộng rãi Vì vậy, yêu cầu cấp thiết là có những loạimáy móc hay thiết bị sấy phù hợp, đảm bảo cho quá trình bảo quản hạt sen đượclâu hơn

2.2 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

2.2.1 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu một số thông số kỹ thuật làm cơ sở để thiết kế, chế tạo máy sấyhạt sen nhằm kéo dài thời gian bảo quản, nâng cao chất lượng sản phẩm

2.2.2 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu về phương pháp sơ chế và bảo quản hạt sen ở tỉnh ThừaThiên Huế

- Xác định nguyên lý làm việc của máy

- Thiết kế mẫu máy

- Xác định một số thông số kỹ thuật làm cơ sở chế tạo máy sấy hạt sen ởThừa Thiên Huế

Phần 3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU3.1 Đối tượng nghiên cứu

- Các giống sen được sử dụng phổ biến ở tỉnh Thừa Thiên Huế

- Các quy trình và phương pháp sấy

- Các loại máy và phương pháp được sử dụng để sấy hạt sen tại Thừa ThiênHuế hiện nay

3.2 Phương pháp nghiên cứu

Trong quá trình thực hiện, đề tài sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau:

3.2.1 Phương pháp nghiên cứu tài liệu

Nghiên cứu tài liệu từ mạng internet, từ sách xuất bản và một số tài liệukhác Các số liệu được thu thập trên các tài liệu chính thống, có cơ sở khoa học

và được lựa chọn, kiểm tra kỹ sau đó được tổng hợp và phân tích một cách hợp

lý và chính xác nhất làm cơ sở cho việc thiết kế mô hình và lựa chọn kết cấu môhình cũng như tiến độ thực hiện

3.2.2 Phương pháp thu thập thông tin

+ Phương pháp điều tra: Đi đến phòng ban ở sở nông nghiệp và phát triểnnông thôn ở các huyện Phong Điền, Quảng Điền, Phú Vang, và thành phố Huế

để tìm hiểu tình hình sản xuất sen hiện nay trên địa bàn tỉnh cũng như năng suất

và sản lượng Đến các khu vực chợ, các tiểu thương để tìm hiểu giá cả và thờigian thụ nhiều sản phẩm làm từ sen trong năm

+ Khảo sát thực tế: Đến địa bàn các huyện, các vùng trồng sen để điều tra,phỏng vấn nông dân về tình hình sản xuất sen, thời vụ, phương pháp thu hoạch,bóc tách lấy, chụp ảnh làm tư liệu, quan sát dụng cụ dùng trong sấy hạt sen.+ Hỏi đáp: Tham khảo ý kiến đóng góp, phản hồi từ những người có kinhnghiệm trong lĩnh vực phơi sấy, bảo quản, và các thầy cô cùng những người

có chuyên môn trong lĩnh vực thiết kế, chế tạo máy

3.2.3 Phương pháp tính toán lý thuyết

Áp dụng các công thức, lý thuyết về sấy hạt, xác định kích thước cụ thểcủa mô hình thiết bị sấy, bản chất của quá trình nâng nhiệt của collector Xácđịnh chế độ sấy lý thuyết của thiết bị

3.2.4 Phương pháp xử lý số liệu

Là kết quả của việc thu thập thông tin từ nghiên cứu tài liệu,tính toán lýthuyết hoặc quá trình quan sát Từ các số liệu thu thập được tiến hành sàng lọc,tính toán, phân tích, tổng hợp, so sánh, lập bảng thống kê số liệu, từ đó rút rađược nhận xét

3.2.5 Phương pháp tính toán, thiết kế

Phương pháp này để sử dụng các tài liệu, hệ thống quy phạm, tiêu chuẩnthiết kế, các phần mềm chuyên ngành ứng dụng như AutoCad, CorelDraw, nóđược sử dụng sau khi quá trình điều tra và xử lý số liệu hoàn tất ta tiến hànhthiết kế, chế tạo sản phẩm

Phần 4 NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

4.1 Nghiên cứu cở sở lý thuyết quá trình sấy hạt sử dụng năng lượng mặt trời [2], [6], [7]

4.1.1 Bản chất của quá trình sấy hạt

Khi mới thu hoạch, hạt thường có độ ẩm cao, trung bình 20-30 % Một sốloại hạt thu hoạch vào mùa mưa ở nước ta, độ ẩm lúc đầu của chúng có thể tới35-40 % tùy loại hạt và kết cấu thịt quả, hạt

Thực chất sấy là quá trình dùng nhiệt năng để làm bay hơi nước ra khỏivật liệu Quá trình rất phức tạp và không ổn định, trong đó đồng thời xảy ranhiều quá trình như quá trình truyền nhiệt từ tác nhân sấy cho vật sấy, dẫnnhiệt cho vật sấy, bay hơi của ẩm, dẫn ẩm từ trong ra bề mặt của vật sấy,truyền ẩm từ bề mặt của vật sấy vào môi trường sấy (tác nhân sấy) Các quátrình trên đều tuân theo các định luật nhiệt động về truyền nhiệt và ẩm Tất cảcác loại hạt trước khi đưa vào kho bảo quản, nhất thiết phải qua phơi sấy tới

độ ẩm an toàn Những hạt ẩm, nếu không được sấy kịp thời có thể bị phânhủy, thậm chí hư hỏng hoàn toàn

Quá trình sấy là một quá trình chuyển khối có sự tham gia của pha rắnrất phức tạp vì nó bao gồm cả quá trình khuếch tán ẩm bên trong và bên ngoàivật liệu rắn đồng thời với quá trình truyền nhiệt Đây là một quá trình nốitiếp, vận tốc của toàn bộ quá trình được quy định bởi giai đoạn nào chậmnhất Ngoài ra tùy theo phương pháp sấy mà nhiệt độ là yếu tố thúc đẩy hoặccản trở quá trình di chuyển ẩm từ trong lòng vật liệu sấy ra bề mặt vật liệusấy Trong quá trình sấy nếu nhiệt độ của khí sấy cao, gây cứng bề mặt (hồhoá) ngăn cản chuyển ẩm từ tâm hạt ra, gây biến màu, tốc độ thoát ẩm ở vùng

bề mặt hạt sẽ lớn hơn tốc độ khuếch tán ẩm ở tâm hạt ra bề mặt điều này dẫntới bề mặt bị khô nhanh hơn nhiều so với thành phía trong hạt làm xuất hiệngiãn nở gây ứng suất dẫn tới nứt ngầm

4.1.1.1 Các công nghệ sấy hạt hiện nay

Hiện nay một số công nghệ cơ bản nêu dưới đây đã và đang được áp dụng

Từ mỗi công nghệ cơ bản này, tùy theo loại nguyên liệu, dạng sản phẩm mà cóchế độ nhiệt độ, tốc độ gió phù hợp

Sấy 1 giai đoạn: Nhiệt độ (To) sấy tăng dần

Hình 4.1 Sơ đồ công nghệ sấy một giai đoạn

Sấy 1 giai đoạn có ủ trung gian: Nhiệt độ sấy tăng dần, sấy đến độ ẩm (W)

cao hơn yêu cầu 1 – 2 % thì dừng lại và ủ ít nhất 24 giờ

Sấy 2 giai đoạn có ủ trung gian: sấy đến 17 – 18% (15% với hạt có dầu),

sau đó ủ (ít nhất 4 giờ), sấy tiếp ở nhiệt độ thấp gần nhiệt độ môi trường

Hình 4.2 Sơ đồ công nghệ sấy hai giai đoạn

Sấy hai giai đoạn có công nghệ không phức tạp lắm, đã được các nhànghiên cứu thực hiện thành công và đã ứng dụng tốt với lúa, ngô, lạc và đỗtương thương phẩm Giai đoạn đầu, hạt được sấy tới độ ẩm 18% (đối với lúa vàngô), vì lượng ẩm của giai đoạn này nằm tập trung ở gần bề mặt hạt nên dễ tách

Ủ

Không khíQuạt

Cấp nhiệtSản phẩm

Sau đó hạt được chuyển sang giai đoạn ủ để việc chuyển ẩm từ tâm hạt ra được

từ từ, làm cân bằng ứng suất (nhiệt và ẩm) trong hạt tránh được nứt do ứng suất

và tạo cho quá trình thoát ẩm ở giai đoạn sấy sau được dễ dàng Tiếp đó, hạtđược sấy tiếp đến độ ẩm yêu cầu, giai đoạn này ẩm không chỉ được tách từ phầnngoài mà còn từ tâm hạt ra nhờ quá trình khuếch tán ẩm Sấy hai giai đoạn sẽ cólợi là giảm năng lượng yêu cầu, tăng khả năng sấy và cải thiện chất lượng hạt dogiảm tỷ lệ nứt vỡ

Sấy nhiều giai đoạn: Nhiệt độ sấy cao, sấy ngắt quãng xen kẽ ủ liên tục đến

độ ẩm bảo quản Tuy nhiên, sấy nhiều giai đoạn có công nghệ phức tạp, đòi hỏiđiều khiển tự động cả thời gian và nhiệt độ

4.1.1.2 Nguyên tắc cơ bản của quá trình sấy hạt

Quá trình sấy là dựa trên mục đích là hạn chế sự sống Nguyên tắc sấy làdùng các tác nhân sấy để loại bớt nước tự do có trong nguyên liệu từ đó để ứcchế các hoạt động sống diễn ra trong bản thân nguyên liệu cũng như của các loại

vi sinh vật, côn trùng gây hại có trong nguyên liệu

Đối với các phương pháp sấy khác nhau thì có cơ chế sấy khác nhau Đốivới phương pháp sấy dùng khí nóng thì nó dựa vào sự trao đổi nhiệt và ẩm giữakhông khí và sản phẩm Nhiệt trong không khí được dùng để:

- Đưa các nguyên liệu sấy từ nhiệt độ khởi điểm đến nhiệt độ bốc hơi nước

- Cung cấp nhiệt độ cần thiết cho sự bốc hơi nước của sản phẩm

Hiệu quả của việc này thể hiện bởi sự tăng nhiệt độ và giảm độ ẩm củanguyên liệu cũng như sự giảm nhiệt độ và tăng độ ẩm của khí nóng

Trong quá trình sấy, trong sản phẩm xảy ra 3 quá trình:

- Sự thoát hơi nước của bề mặt sản phẩm

- Sự khuếch tán của ẩm trong nguyên liệu ra bề mặt

- Sự trao đổi nhiệt giữa sản phẩm và môi trường xung quanh

Khi sấy, nước tự do trên bề mặt nguyên liệu sẽ bốc hơi trước tiên Sau đónước từ bên trong của nguyên liệu mới khuếch tán ra bề mặt nguyên liệu rồi mớibốc hơi Trong quá trình sấy, nếu sấy quá nhanh thì nước từ bên trong sẽ khôngkhuếch tán ra kịp thì quá trình sấy sẽ không đều Lúc đó bề mặt nguyên liệu sấy

sẽ khô còn phía bên trong sẽ còn ẩm Vì vậy, trong các phương pháp sấy, người

ta thường có giai đoạn ủ nhằm mục đích để cho ẩm bên trong nguyên liệu

4.1.2 Cơ sở lý thuyết của quá trình sấy [2], [6], [7]

4.1.2.1 Quá trình bay hơi của ẩm từ hạt

Ẩm trong hạt được chia ra làm hai loại: Ẩm có thể tách được và ẩm khôngthể tách được Giá trị độ ẩm của hạt phụ thuộc vào tính chất của hạt và dạng liênkết ẩm Ẩm tập trung ở bề mặt hạt thường là ẩm dính ướt và ẩm mao quản, nóbốc hơi tương tự như sự bay hơi của nước ở bề mặt thoáng

Sự bay hơi của ẩm liên kết lý hoá học (ẩm tới hạn của hạt) là khó khăn vì

ẩm này được tạo thành ở những lớp bên trong của hạt và người ta cần phảicưỡng bức nó vận chuyển đến bề mặt của hạt trong quá trình sấy

Sự vận chuyển ẩm hoặc sự thay đổi ẩm xảy ra từ nơi có độ ẩm cao đến nơi

có độ ẩm thấp hơn Vận tốc chuyển ẩm phụ thuộc vào độ chênh lệch ẩm và khảnăng dẫn ẩm của hạt Ẩm có thể vận chuyển ở dạng lỏng và dạng hơi Đối vớihạt có độ ẩm lớn thì ẩm vận chuyển chủ yếu ở dạng lỏng, với độ ẩm nhỏ vậnchuyển chủ yếu ở dạng hơi

Bề mặt bốc hơi ẩm của hạt không giống như bề mặt hình học của hạt Bềmặt bay hơi bao gồm ẩm vận chuyển từ các mao quản sâu trong hạt và tạo nênnhững vùng bốc hơi, khi độ ẩm của hạt tăng thì vùng bốc hơi cũng tăng

Để tăng tốc độ bốc hơi thì khối hạt được đun nóng trong máy sấy đến nhiệt

độ nhất định Việc đun nóng hạt đóng vai trò quan trọng trong vận chuyển ẩm

Ẩm chuyển động dưới ảnh hưởng của nhiệt độ theo hướng của dòng nhiệt từ nơi

có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp hơn (nghĩa là từ nơi có phân áp suất hơinước cao đến nơi có phân áp suất hơi nước thấp hơn) Hiện tượng vận chuyển

ẩm do tác dụng nhiệt được gọi là khuếch tán nhiệt ẩm

Một trong những nguyên nhân của chuyển động ẩm là sự chuyển độngphân tử chất lỏng tương tự như sự khuếch tán nhiệt trong dung dịch Nguyênnhân thứ 2 của chuyển động ẩm trong hạt là sự giảm bớt lực hút của những maoquản khi nâng nhiệt độ ở vùng có nhiệt độ cao thì lực hút mao quản nhỏ đi, do

đó ẩm được vận chuyển đến nơi có nhiệt độ thấp hơn

Nguyên nhân thứ 3 của chuyển động ẩm trong hạt là do sự tồn tại của

“không khí bị nhốt” trong những ống mao quản của hạt, không khí này không cókhả năng đi ra trực tiếp, nhưng nó bị đun nóng thì áp suất không khí bị nhốt tănglên làm cho nó chuyển động đến nơi có áp suất thấp hơn Kết quả là sự phá vỡ

áp suất cơ học tạo điều kiện cho ẩm bốc hơi