XU HƢỚNG NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SẤY NÔNG THỦY SẢN TRÊN CƠ SỞ SỐ LIỆU SÁNG CHẾ QUỐC TẾ

SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TP.HCM TRUNG TÂM THÔNG TIN VÀ THỐNG KÊ KH&CN  BÁO CÁO PHÂN TÍCH XU HƯỚNG CÔNG NGHỆ Chuyên đề: XU HƯỚNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SẤY TIÊN TIẾN TRONG BẢO QUẢN VÀ CHẾ BIẾN NÔNG SẢN, THỦY SẢN Biên soạn: Trung tâm Thông tin Thống kê Khoa học Công nghệ Với cộng tác của: - TS Lại Quốc Đạt_Phó Trưởng Khoa, Khoa Kỹ thuật Hóa học, Trường Đại học Bách Khoa TPHCM - Ông Nguyễn Cửu Khuê_ Đại diện Công ty TNHH Bắc Nam TP.Hồ Chí Minh, 11/2016 -1- MỤC LỤC I TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SẤY TIÊN TIẾN TRONG BẢO QUẢN VÀ CHẾ BIẾN NÔNG SẢN, THỦY SẢN SAU THU HOẠCH TRÊN THẾ GIỚI Khái niệm trình sấy Sự biến đổi nguyên liệu trình sấy 3 Vấn đề lượng trình sấy Các vấn đề đặt việc ứng dụng kỹ thuật sấy giới Việt Nam Các giải pháp cải thiện nâng cao hiệu trình sấy nông sản giới II XU HƢỚNG NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SẤY NÔNG THỦY SẢN TRÊN CƠ SỞ SỐ LIỆU SÁNG CHẾ QUỐC TẾ Tình hình nộp đơn đăng ký sáng chế nghiên cứu ứng dụng công nghệ sấy sản phẩm nông thủy sản theo thời gian 11 Tình hình nộp đơn đăng ký sáng chế nghiên cứu ứng dụng công nghệ sấy sản phẩm nông thủy sản quốc gia 12 Tình hình nộp đơn đăng ký sáng chế nghiên cứu ứng dụng công nghệ sấy sản phẩm nông thủy sản theo số phân loại sáng chế quốc tế IPC 14 Sáng chế nghiên cứu ứng dụng công nghệ sấy sản phẩm nông thủy sản nộp đơn bảo hộ Việt Nam 16 III PHƢƠNG PHÁP SẤY NHIỆT ĐỘ THẤP CÓ HỖ TRỢ BƠM NHIỆT 18 Giới thiệu phương pháp sấy nhiệt độ thấp có hỗ trợ bơm nhiệt lượng mặt trời 18 Hệ thống máy sấy lạnh sử dụng bơm nhiệt hỗ trợ lượng mặt trời thiết kế chế tạo trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc Gia TP.HCM 19 Kết sấy khảo nghiệm số loại nông sản 22 Một số sản phẩm nông sản sấy kỹ thuật sấy lạnh dùng bơm nhiệt kết hợp dùng lượng mặt trời Công ty TNHH Bắc Nam 26 IV PHƢƠNG PHÁP SẤY BẰNG HƠI QUÁ NHIỆT 26 Giới thiệu phương pháp sấy nhiệt 27 Nguyên lý sấy nhiệt 27 Kết ứng dụng nhiệt để sấy số loại nông sản thực 29 Các hướng nghiên cứu chuyển giao công nghệ sấy chế biến nông sản thủy sản trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc Gia TP.HCM 31 -2- XU HƢỚNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SẤY TIÊN TIẾN TRONG BẢO QUẢN VÀ CHẾ BIẾN NÔNG SẢN, THỦY SẢN ************************** I TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SẤY TIÊN TIẾN TRONG BẢO QUẢN VÀ CHẾ BIẾN NÔNG SẢN, THỦY SẢN SAU THU HOẠCH TRÊN THẾ GIỚI Khái niệm trình sấy: Sấy trình sử dụng nhiệt để làm giảm hàm lượng ẩm có nguyên liệu dựa động lực trình chênh lệch áp suất riêng phần nước bề mặt nguyên liệu môi trường xung quanh Trong trình sấy, nước di chuyển từ nguyên liệu môi trường xung quanh chia làm hai trình: nước khuếch tán từ bên nguyên liệu bề mặt nguyên liệu chênh lệch hàm lượng ẩm bên bề mặt; khuếch tán nước từ bề mặt nguyên liệu môi trường xung quanh chênh lệch áp suất riêng phần nước Quá trình sấy chia làm hai giai đoạn: - Giai đoạn đẳng tốc: tốc độ bay ẩm không thay đổi Trong giai đoạn này, lượng ẩm chủ yếu ẩm tự - Giai đoạn giảm tốc: tốc độ bay ẩm giảm dần theo thời gian Trong giai đoạn này, ẩm chủ yếu ẩm liên kết Trong công nghệ sau thu hoạch chế biến nông sản, sấy phương pháp có lịch sử lâu đời sử dụng phổ biến Mục đích công nghệ trình sấy công nghệ sau thu hoạch chế biến nông sản giảm hàm lượng ẩm có nguyên liệu; từ đó, làm giảm hoạt độ nước, ức chế biến đổi có diện nước như: phát triển vi sinh vật, xúc tác enzyme Bên cạnh đó, mục đích công nghệ trình sấy góp phần tạo biến đổi mặt hóa học cảm quan; từ tạo thuộc tính đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng Nói cách khác, mục đích trình sấy để kéo dài thời gian bảo quản nông sản, góp phần chế biến nông sản thành sản phẩm có giá trị gia tăng cao Sự biến đổi nguyên liệu trình sấy: Đối với nông sản sấy, đặc trưng liên quan đến chất lượng sau thường quan tâm: -3- Bảng: Các đặc trƣng liên quan đến chất lƣợng nông sản sấy Vi sinh vật Hóa học Vật lý - Các độc tố vi - Các phản ứng - Khả tái hút sinh vật gây tạo màu ẩm - Các vi sinh vật (Maillard, - Khả hòa caramel…) gây bệnh tan - Các vi sinh gây - Các phản ứng - Sự thay đổi cấu hư hỏng thực oxi hóa trúc Dinh dƣỡng - Sự tổn vitamin thất - Sự biến tính protein, làm giảm khả tiêu hóa - Sự tổn thất phẩm (hư hỏng - Sự thay đổi - Sự co lại thành phần có cấu trúc, tổn thất thành phần tạo nguyên liệu hoạt tính sinh học dinh dưỡng, mùi mùi (khả chống Độ xốp vị xấu…) oxi hóa) - Sự thay đổi nguyên liệu thành phần tạo - Sự thay đổi cấu màu trúc lỗ - Sự biến đổi xốp nguyên thành phần liệu chất không mong muốn (độc - Sự tạo thành lớp vỏ cứng bề tố…) mặt nguyên liệu - Vi sinh vật trình sấy: Bản chất trình sấy làm giảm hoạt độ nước, từ ức chế phát triển vi sinh vật Quá trình sấy không tiêu diệt vi sinh vật trình tiệt trùng hay trùng Do đó, vi sinh vật không hoàn toàn bị tiêu diệt sản phẩm vô trùng Tuy nhiên, thông qua trình sấy, tác dụng nhiệt độ việc giảm hoạt độ nước, khả kháng nhiệt vi sinh vật giảm đáng kể Và vi sinh vật bị ức chế, nên độc tố hư hỏng trình sinh trưởng phát triển vi sinh vật tạo ức chế Tuy nhiên, trường hợp với loại nông sản có mật độ vi sinh vật ban đầu cao, trình hư hỏng vi sinh vật độc tố sinh giai đoạn đầu trình sấy Khi đó, trình tiền xử lý cần thực để khắc phục tượng - Các phản ứng tạo màu: Phản ứng tạo màu phổ biến trình sấy loại nông sản phản ứng Maillard Đây phản ứng đặc trưng việc sấy loại nguyên liệu có diện đồng thời axit amin tự đường khử Phản ứng phụ thuộc vào nhiệt độ, để hạn chế phản ứng này, sử dụng phương pháp sấy có nhiệt độ trình sấy thấp - Các phản ứng oxi hóa: Trong trình sấy, phản ứng oxi hóa có ảnh hưởng xấu đến chất lượng nông sản phản ứng oxi hóa chất béo -4- Quá trình oxi hóa chất béo dẫn đến việc hình thành hợp chất có khả tạo mùi xấu (thường gọi ôi dầu) Đặc biệt, nguyên liệu có enzyme lipase, trình oxi hóa diễn mạnh Để khắc phục tượng này, thực trình sấy nhiệt độ thấp điều kiện diện oxy tốt - Sự thay đổi tính chất vật lý nguyên liệu: Quá trình sấy thường tạo biến đổi đáng kể cấu trúc Một biến đổi quan tượng co lại nguyên liệu (shrinkage) Nguyên nhân tượng nước, mô có xu hướng co lại, dẫn đến co lại nguyên liệu Cùng với tượng co lại, khả tái hút ẩm (hoàn nguyên) thuộc tính quan trọng Khả tái hút ẩm thường tỷ lệ nghịch với co lại nguyên liệu Sự thay đổi hai thuộc tính định đến tính chất vật lý lại độ xốp, cấu trúc lỗ xốp, độ giòn… Sự thay đổi tính chất vật lý phụ thuộc vào nhiệt độ, tốc độ bay nước thành phần hóa học nguyên liệu - Sự biến đổi thành phần dinh dưỡng nguyên liệu: Trong loại nguyên liệu giàu vitamin hoạt chất sinh học trái cây, tác dụng nhiệt độ, thành phần dễ bị tổn thất, từ đó, làm giảm giá trị dinh dưỡng nguyên liệu Ví dụ, sấy trái cây, vitamin C bị tổn thất gần hoàn toàn điều kiện không khí nóng Hay sấy dâu tây không khí nóng điều kiện 60oC, hàm lượng polyphenol khả chống oxi hóa giảm đến 80% Để hạn chế tổn thất này, cần thực trình sấy điều kiện nhiệt độ thấp diện oxi Vấn đề lƣợng trình sấy: Quá trình sấy trình tiêu hao lượng nhiều lĩnh vực công nghệ sau thu hoạch chế biến nông sản Có thể xem, tiết kiệm lượng trình sấy giải pháp góp phần tăng lợi nhuận đáng kể Theo tính toán, trung bình tăng hiệu sử dụng lượng 1% trình sấy tăng lên đến 10% lợi nhuận trình sản xuất Cùng với cạn kiệt nguồn tài nguyên hóa thạch, yêu cầu đặt cho việc phát triển bền vững Năng lượng trở thành vấn đề quan tâm nhiều trình sấy nông sản Để có đánh giá đầy đủ hiệu sử dụng lượng, cần có kế hoạch khảo sát tổng thể trình sấy hoạt động có sử dụng lượng liên quan đến trình sấy đơn giản dựa lượng tách ẩm Liên quan đến tổn thất lượng trình sấy, có tổn thất sau: tổn thất dòng khí thải, tổn thất nguyên liệu, tổn thất rò tác nhân -5- sấy tổn thất sấy mức yêu cầu Theo thống kê, giải pháp sau tiết kiệm đáng kể nguyên liệu: - Kiểm soát tốt trình sấy để tránh sấy mức: tiết kiệm 25 – 35% lượng - Hồi lưu tác nhân sấy sử dụng nhiệt cho mục đích hữu ích khác: tiết kiệm 25% lượng - Kiểm soát lưu lượng tác nhân sấy phù hợp: tiết kiệm 25% lượng - Thiết kế vận hành lò phù hợp: tiết kiệm 10% lượng - Cách nhiệt tốt hệ thống sấy: tiết kiệm 5% lượng Các vấn đề đặt việc ứng dụng kỹ thuật sấy giới Việt Nam: Trong điều kiện phát triển ngành nông nghiệp chế biến nông sản nay, yêu cầu sau quan tâm để nâng cao hiệu kinh tế việc ứng dụng phương pháp sấy công nghệ sau thu hoạch chế biến nông sản: - Phát triển phương pháp sấy số loại nguyên liệu để tạo sản phẩm có tính chất đặc trưng mà tạo thực theo theo phương pháp sấy truyền thống - Nâng cao hiệu sử dụng lượng trình sấy - Cải thiện chất lượng sản phẩm quản lý chất lượng sản phẩm trình sấy tốt - Tìm kiếm giải pháp để thực trình sấy an toàn hơn: giảm nguy cháy nổ, giảm mối nguy liên quan tác nhân sấy, vận hành an toàn - Nâng cao hiệu kinh tế thông qua việc giảm chi phí thực trình sấy - Sử dụng lượng tái tạo - Tối ưu hóa tốc độ bốc ẩm dựa đường cong sấy, giảm tượng sấy mức (overdrying) - Giảm thiểu ô nhiễm môi trường, thân thiện với môi trường -6- Các giải pháp cải thiện nâng cao hiệu trình sấy nông sản giới a) Thực trình tiền xử lý: Trước đưa nguyên liệu vào thực trình sấy, số biện pháp xử lý hóa học vật lý áp dụng để nâng cao chất lượng sản phẩm hiệu lượng trình sấy Ví dụ, sấy số loại trái cây, giải pháp tách nước dựa chênh lệch áp suất thẩm thấu (osmotic dehydration) áp dụng Theo đó, trái ngâm dung dịch có áp suất thẩm thấu cao dịch đường saccharose, dung dịch CaCl2 bão hòa để tách sơ lượng ẩm đáng kể nhằm nâng cao hiệu sử dụng lượng trình sấy Một số giải pháp để hỗ trợ trình tiền xử lý nguyên liệu sóng microwave, trường xung điện, sóng siêu âm, chần…cũng quan tâm nghiên cứu ứng dụng Bên cạnh đó, giải pháp tiền xử lý khác gia nhiệt trước microwave; phương pháp lạnh đông nhanh; xử lý nguyên liệu nước nóng, SO2; xử lý điện trường có hiệu điện cao… áp dụng để nâng cao tốc độ bốc ẩm trình sấy b) Cải tiến hệ thống sấy: Các giải pháp cải tiến hệ thống sấy tóm tắt bảng sau: Bảng: Các giải pháp cải tiến hệ thống sấy đƣợc quan tâm thực STT Hệ thống sấy Sấy khay tĩnh Giải pháp - Thiết kế hệ thống phân phối khí để đảm bảo đồng nhiệt độ độ ẩm tác nhân sấy - Cải thiện hiệu truyền nhiệt - Tách ẩm tác nhân sấy Sấy tầng sôi - Cải thiện chất lượng tạo trạng thái tầng sôi phương pháp học khuấy đảo, tạo dao động, tạo xung động… - Cải thiện hệ thống phân phối tác nhân sấy - Sử dụng giải pháp truyền nhiệt trực tiếp - Kết hợp với giải pháp sử dụng bơm nhiệt, nhiệt, tạo chân không Sấy phun - Cải tiến thiết kế buồng sấy để cực tiểu hóa -7- tượng dính vào thành buồng sấy - Cải tiến cấu phun sương để đảm bảo đồng kích thước hạt - Sử dụng cấu tạo sương sóng siêu âm - Bổ sung khí để tránh tượng dính thành - Sử dụng nhiệt - Ứng dụng CFD để tính toán cải tiến buồng sấy nhằm nâng cao hiệu trình sấy Sấy thùng quay - Cải tiến hệ thống nạp tác nhân sấy - Kiểm soát chặt chẽ độ ẩm cuối nguyên liệu - Cải tiến thiết kế hệ thống gia nhiệt Sấy trống - Tăng cường hiệu truyền nhiệt xạ - Cải thiện hiệu sử dụng nhiệt Sấy chân không - Sử dụng nhiều chế độ gia nhiệt (như microwave) - Sử dụng gia nhiệt xạ (hồng ngoại) Sấy thăng hoa - Sử dụng từ trường điện trường để kiểm soát kích thước tinh thể trình lạnh đông - Giảm chu trình sấy - Kiểm soát áp suất cách hiệu -8- II XU HƢỚNG NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SẤY NÔNG THỦY SẢN TRÊN CƠ SỞ SỐ LIỆU SÁNG CHẾ QUỐC TẾ Ngày 23/9/2009, Chính phủ ban hành Nghị 48/NQ-CP chế, sách giảm tổn thất sau thu hoạch nông sản, thủy sản Nghị nêu nguyên nhân tổn thất sau thu hoạch sản xuất nông nghiệp chủ yếu sản xuất nhỏ, việc tổ chức ứng dụng công nghệ, giới hóa nhằm giảm tổn thất sau thu hoạch nhiều khó khăn, chưa quan tâm Nghị đưa mục tiêu cụ thể cho nhóm sản phẩm nông nghiệp chủ lực sau:  Đối với lúa gạo: giảm mức tổn thất từ 11 – 13% xuống – 6% vào năm 2020  Đối với ngô: giảm mức tổn thất từ 13 – 15% xuống – 9% vào năm 2020  Đối với cà phê: hạn chế tối đa mức độ nhiễm độc tố achrotoxin A, cải thiện giá bán cà phê nhân khoảng 10%  Đối với thủy sản, rau quả: giảm mức độ tổn thất (cả số lượng chất lượng) từ 20% xuống 10% vào năm 2020 13 nhóm giải pháp đưa ra, có quan tâm việc đầu tư công nghệ tiên tiến thu hoạch bảo quản sản phẩm Một số công nghệ sấy thể ưu điểm việc bảo quản nông sản sau thu hoạch như: bảo tồn vitamin, hợp chất hữu có ích sản phẩm tươi; màu sắc, kích thước thương phẩm đẹp Trong thời gian gần đây, Sở khoa học công nghệ nhận đề tài nghiên cứu ứng dụng công nghệ sấy sản phẩm nông-thủy sản, cụ thể sau:  Nghiên cứu chế tạo hệ thống sấy thăng hoa hệ để sấy sản phẩm cao cấp, cấp nhiệt cho trình sấy dạng bơm nhiệt, suất 35kg nước ngưng/24 giờ_ TS Nguyễn Tấn Dũng _ Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM, 2016 Nghiên cứu, thiết kế chế tạo hệ thống máy sấy chân không cơm sầu riêng tự động 500kg/mẻ_TS Nguyễn Trọng Tài, ThS Lê Thanh Sơn _Phòng Thí nghiệm trọng điểm điều khiển số Kỹ thuật hệ thống – Đại học Bách khoa Tp.HCM, 2015  -9- Nghiên cứu công nghệ thiết bị sấy nâng cao chất lượng sản phẩm cá dứa khô_TS Vương Thành Tiên, PGS.TS Nguyễn Văn Hùng _Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh; 2014   Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ thiết kế thiết bị "sấy giai đoạn" cho lúa thường lúa thơm phổ biến Đồng Sông Cửu Long_TS Phạm Văn Tấn _ Phân Viện Cơ điện Nông nghiệp & Công nghệ Sau thu hoạch; 2014  Nghiên cứu tính toán thiết kế, chế tạo mô hình sấy tầng sôi xung khí để ứng dụng sấy loại vật liệu rời có đặc tính kết dính_TS Bùi Trung Thành _Trung tâm Nghiên cứu Phát triển Công nghệ - Máy công nghiệp (R&DTECH), Trường Đại học Công nghiệp Tp Hồ Chí Minh, 2013  Nghiên cứu công nghệ thiết kế chế tạo hệ thống thiết bị sấy bơm nhiệt đa sản phẩm ong mật_TS Vũ Kế Hoạch, Lê Anh Đức _ Trường Cao Đẳng kỹ thuật Cao Thắng; 2013 Nghiên cứu công nghệ thiết bị sấy mật ong theo phương pháp cô đặc chân không_PGS Nguyễn Hay _ Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh, 2010  Trên giới, vấn đề nghiên cứu ứng dụng công nghệ mới, hoàn thiện thiết bị sấy sản phẩm nông-thủy sản quan tâm, có 11.000 sáng chế nộp đơn đăng ký bảo hộ vấn đề Trong đó:  Sáng chế ứng dụng công nghệ sấy sản phẩm thủy sản chiếm 15%  Sáng chế ứng dụng công nghệ sấy sản phẩm nông sản chiếm 85% Ứng dụng công nghệ sấy sản phẩm thủy sản, 15% Ứng dụng công nghệ sấy sản phẩm nông sản, 85% -10- III PHƢƠNG PHÁP SẤY NHIỆT ĐỘ THẤP CÓ HỖ TRỢ BƠM NHIỆT Giới thiệu phƣơng pháp sấy nhiệt độ thấp có hỗ trợ bơm nhiệt lƣợng mặt trời: Phương pháp sấy có hỗ trợ bơm nhiệt phương pháp sấy mà trình sấy tích hợp với chu trình lạnh mà đó, ẩm có tác nhân sấy ngưng tụ hệ thống bốc chu trình lạnh Khi ẩm tách ra, áp suất nước riêng phần trình sấy giảm sâu, từ đó, tăng cường tốc độ bay ẩm, chí điều kiện nhiệt độ thấp Do đó, phương pháp sấy ứng dụng để thực trình sấy nguyên liệu có thành phần nhạy cảm với nhiệt độ Đồng thời, để tận dụng lượng thải từ chu trình lạnh, tác nhân sấy (sau hạ nhiệt tách ẩm phận bốc hơi) đưa gia nhiệt trở lại hệ thống ngưng tụ chu trình lạnh Như vậy, hệ thống bơm nhiệt tận dụng ẩm nhiệt entapi phần ẩm hóa hệ thống sấy cách sử dụng lượng để gia nhiệt trở lại tác nhân sấy không thải bỏ môi trường phương pháp sấy truyền thống Phương pháp sấy có hỗ trợ bơm nhiệt có ưu điểm thực trình sấy khoảng nhiệt độ độ ẩm tác nhân sấy rộng, thực trình sấy nhiệt độ thấp phương pháp sấy truyền thống (có thể thấp đến 10oC) có hiệu sử dụng lượng cao Đồng thời, hệ thống sấy có hỗ trợ bơm nhiệt hệ thống kín, nên khả giữ mùi tốt, giúp hạn chế tổn thành phần tạo mùi nguyên liệu, điều khó thực phương pháp sấy truyền thống khác Điều góp phần làm nâng cao chất lượng sản phẩm sau sấy Vì vậy, phương pháp sấy có hỗ trợ bơm nhiệt quan tâm đầu tư thiết kế chế tạo cho công ty chế biến nông sản áp dụng cho nhiều sản phẩm như: trái cây, rau củ, hải sản (mực, cá, loại sò….), gia vị (hành, ngò…), hạt sen… Ở Việt Nam, phương pháp sấy bước đầu áp dụng cho việc sấy sản phẩm mực sấy dược liệu Tuy nhiên, phương pháp sấy có hỗ trợ bơm nhiệt tồn số nhược điểm chi phí đầu tư cao, trình vận hành bảo trì phức tạp sử dụng số chất tải lạnh không thân thiện với môi trường R22 Do giới hạn nhiệt độ tác nhân lạnh phận ngưng tụ hệ thống bơm nhiệt (theo chu trình Carnot), nên nhiều trường hợp, gia nhiệt tác nhân sấy lên cao nhiệt độ giới hạn Do đó, hệ thống gia nhiệt hỗ trợ cần lắp đặt thêm Một giải pháp hiệu sử dụng lượng mặt trời để gia nhiệt thêm cho tác nhân sấy -18- Hệ thống máy sấy lạnh sử dụng bơm nhiệt hỗ trợ lƣợng mặt trời đƣợc thiết kế chế tạo trƣờng Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc Gia TP.HCM: Hệ thống máy sấy lạnh sử dụng bơm nhiệt với hỗ trợ lượng mặt trời sau tính toán, thiết kế chế tạo có cấu sau: Bảng: Danh mục thiết bị hệ thống sấy lạnh STT Thiết bị Đặc tính kỹ thuật Đơn vị Số lƣợng 4,5 kW 1 Máy nén Giàn bay 66536 BTU/h Giàn ngưng tụ 90421 BTU/h Giàn ngưng tụ phụ HP Thiết bị gia nhiệt không khí 66391 BTU/h Thiết bị gia nhiệt phụ 12000 BTU/h Thiết bị làm lạnh không khí 66536 BTU/hr Quạt 150 W 10 Giàn thu lượng mặt trời 600 L/ngày 11 Tank chứa nước 100 L 12 Tank chứa nước nóng 300 L 13 Buồng sấy 1742x1240x1760 mm 14 Bơm 0,4 HP 15 Bơm nước nóng 300 W Bảng: Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt STT Thông số dàn lạnh dàn nóng -19- Giá trị Đơn vị đo 11,5 m 11,44 m 2 Thông số đặc trƣng hệ thống bơm nhiệt Thông số Công suất nhiệt dàn nóng Qk Giá trị 12,44 Đơn vị đo kW Công suất nhiệt dàn lạnh Q0 12,55 kW G0 0,01 kg/s 0,012 kg/s 16,05 kW 3,48 kW h 0,004 φ 7,17 m /s - Giá trị Đơn vị đo dàn ngưng 1,6 m dàn bay Máy nén m STT k k’ Hệ thống bơm nhiệt STT Thông số 2 3.1 Thể tích hút lý thuyết 0,006 3.2 Công suất động 10,1 m /s kW Giá trị 0,8 Đơn vị đo kW Thiết bị phụ STT Thông số Công suất quạt (2 cái) Bơm 2.1 Bơm cho dàn ngưng tụ -3 - Năng suất bơm - Cột áp bơm 2.2 0,11.10 2,14 m /s mH2O Bơm cho dàn bay -3 - Năng suất bơm - Cột áp bơm 0,25.10 0,33 -20- m /s mH2O 4.1 Đường kính ống hút bình tách lỏng Hệ thống trao đổi lượng mặt trời Kích thước ống 4.2 Bình chứa nước 200 4.3 Nhiệt độ trung bình bồn nước 90 22 mm 58x1800 Mm Lít o C Nguyên lý hoạt động hệ thống: Tác nhân sấy không khí tuần hoàn kín hệ thống sấy, không khí sau quạt (1) hút vào qua thiết bị làm lạnh tách ẩm (2) Sau tách bớt ẩm, không khí tiếp tục thổi qua thiết bị gia nhiệt (3) phụ (4) Ở giai đoạn này, không khí gia nhiệt, làm giảm phần áp suất nước trở thành tác nhân sấy Tác nhân sấy tiếp tục lưu thông qua buồng sấy, nhận nước bay từ nguyên liệu sấy quạt hút (1) hút vào vòng tuần hoàn Nguồn nước nóng lạnh hệ thống cung cấp hệ thống máy nén thiết bị phụ trợ Hình: Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy lạnh sử dụng bơm nhiệt với hỗ trợ lƣợng mặt trời -21- (1 – quạt; – thiết bị làm lạnh; – thiết bị gia nhiệt; – thiết bị gia nhiệt phụ; – buồng sấy; – thiết bị thu lượng mặt trời; – tank chứa nước lạnh; – bơm nước lạnh; – tank chứa nước nóng ; 10 – bơm nước nóng 1; 11 – tank chứa nước nóng 2; 12 – bơm nước nóng 2) Kết sấy khảo nghiệm số loại nông sản 3.1 Sấy mực: Hình: Sự biến đổi ẩm mực trình sấy điều kiện 35oC Bảng: Các đặc trƣng trình sấy mực điều kiện 35oC -22- 3.2 Sấy dâu tây: Hình: Sự biến đổi ẩm dâu tây trình sấy điều kiện 30oC Bảng: Các đặc trƣng trình sấy dâu tây điều kiện 30oC -23- 3.3 Sấy củ dền đỏ: Hình: Sự biến đổi ẩm củ dền đỏ trình sấy điều kiện 30oC Bảng: Các đặc trƣng trình sấy củ dền đỏ điều kiện 30oC Như vậy, kết thu cho thấy, phương pháp sấy nhiệt độ thấp có hỗ trợ bơm nhiệt lượng mặt trời có hiệu sử dụng lượng (hệ số COP) cao nhiều so với việc sấy không khí nóng thông thường Đồng thời, sản phẩm thu có tính chất cảm quan tốt hơn, chất lượng sản phẩm tốt -24- Một số sản phẩm nông sản đƣợc sấy kỹ thuật sấy lạnh dùng bơm nhiệt kết hợp dùng lƣợng mặt trời Công ty TNHH Bắc Nam  Mít sấy: Mít sấy nhiệt độ 400C, thời gian sấy 11h, độ ẩm sau sấy 18%  Sen sấy:  Mực sấy, tôm sấy: -25-  Hành sấy: Hành sấy 4h, nhiệt độ sấy 35oC -26- IV PHƢƠNG PHÁP SẤY BẰNG HƠI QUÁ NHIỆT Giới thiệu phƣơng pháp sấy nhiệt: Sấy nhiệt phương pháp sấy mà tác nhân sấy sử dụng nhiệt thay không khí khô Đây phương pháp sấy quan tâm nhiều, đặc biệt, trường hợp tác nhân sấy sau khỏi buồng sấy tận dụng để khai thác nguồn lượng thải Đồng thời, tác nhân sấy, diện oxy, nên dù trình tiến hành điều kiện nhiệt độ cao, hạn chế tượng oxy hóa diễn ra, đó, chất lượng sản phẩm sau sấy tốt so với trường hợp sấy không khí nóng Bên cạnh đó, tác dụng nhiệt độ cao, vi sinh vật (đặc biệt vi sinh vật gây bệnh) bị tiêu diệt, enzyme bị vô hoạt; ưu điểm mà phương pháp sấy khác Dưới tác dụng nhiệt, thành phần mùi xấu bị lôi theo tác nhân sấy thải ngưng tụ dòng thải tác nhân sấy, tránh thải môi trường, vừa góp phần cải thiện chất lượng mùi sản phẩm sấy Bên cạnh đó, điều kiện nhiệt, tốc độ sấy diễn nhanh Với ưu điểm vượt trội trên, nay, phương pháp sấy áp dụng để sấy sản phẩm trái cây, loại hạt ngũ cốc, hải sản, gỗ, dược liệu… Tuy nhiên, phương pháp sấy số nhược điểm, cụ thể là: - Hệ thống thiết bị phức tạp, dẫn đến việc lắp đặt, vận hành bảo trì phức tạp - Vốn đầu tư ban đầu lớn sơn với phương pháp sấy truyền thống - Do giai đoạn đầu, ẩm nguyên liệu cao, dẫn đến nhiệt tác nhân sấy giảm, gây tượng ngưng tụ giai đoạn - Một số loại nguyên liệu điều kiện nhiệt độ cao bị tan chảy, nên ứng dụng phương pháp sấy Nguyên lý sấy nhiệt: Nguyên lý hệ thống sấy nhiệt triển khai thiết kế trình bày hình dưới: -27- Hình: Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy nhiệt -28-  Ƣu điểm: - Tác nhân sấy khỏi buồng sấy hơi, tái sử dụng nguồn lượng vào mục đích khác - Do tác nhân sấy bị thiếu oxy, nên hạn chế tượng oxi hóa, giữ tính chất sản phẩm sấy - Tác độ sấy nhanh sấy không khí nóng - Sản phẩm sấy thường có độ xốp cao so với sấy không khí nóng, đó, hoàn nguyên sản phẩm tốt - Có thể thực đồng thời trình xử lý nhiệt (chần, tiệt trùng, vô hoạt enzyme…)  Nhƣợc điểm: - Hệ thống có cấu tạo, lắp đặt, vận hành phức tạp - Đòi hỏi phải có phương án tái sử dụng lượng để nâng cao hiệu sử dụng lượng - Có số loại vật liệu bị biến tính nhiệt độ cao (protein) - Những loại nguyên liệu tan chảy nhiệt độ cao Kết ứng dụng nhiệt để sấy số loại nông sản thực 3.1 Sấy bơ: Bơ loại nguyên liệu khó sấy Hiện nay, sấy bơ không khí nóng, tác dụng nhiệt độ diện oxi, polyphenol bơ bị oxi hóa làm thịt bơ bị hóa đen Để khắc phục tượng này, bơ sấy phương pháp sấy thăng hoa Tuy nhiên, phương pháp sấy thăng hoa lại có tiêu hao lượng cao chi phí đầu tư thiết bị tốn mà suất sấy lại thấp Khi ứng dụng kết sấy nhiệt, kết thu cho thấy, thời gian sấy ngắn nhiều, đồng thời, bơ bị tổn hao chất oxi hóa giữ màu xanh đặc trưng thịt bơ Đây giải pháp tiềm để ứng dụng trình sấy thịt bơ để ép dầu làm bột bơ nguyên béo dùng thực phẩm mỹ phẩm -29- Bảng: Các đặc trƣng trình sấy thịt bơ 3.2 Sấy cám: Cám sau xay xát thường có độ ẩm khoảng 10 -13% Với độ ẩm này, cám dễ bị ôi hóa enzyme lipase bên cám hoạt động gây tượng thủy phân oxi hóa chất béo, tạo mùi xấu, tăng số acid số peroxide, làm giảm chất lượng cám Nếu thực trình sấy không khí nóng, với điều kiện nhiệt độ cao làm tổn thất vitamin hoạt chất có cám Để khắc phục tượng này, việc sấy nhiệt giải pháp thích hợp Kết nghiên cứu cho thấy, so với sấy đối lưu, trình sấy nhiệt có thời gian sấy ngắn nhiều, đồng thời, vô hoạt đến 90% hoạt tính enzyme lipase, đó, sấy đối lưu vô hoạt 12% Tiêu hao lượng tính theo lượng ẩm bay phương pháp sấy nhiệt tiêu hao khoảng 60% lượng so với phương pháp sấy đối lưu Điều chứng tỏ phương pháp sấy nhiệt giải pháp phù hợp để sấy cám Bảng: Các đặc trƣng trình sấy cám gạo -30- Các hƣớng nghiên cứu chuyển giao công nghệ sấy chế biến nông sản thủy sản trƣờng Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc Gia TP.HCM: Hiện nay, Khoa Kỹ thuật Hóa học, trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc Gia TP HCM, nội dung nghiên cứu chuyển giao công nghệ sấy nông thủy sản thực bao gồm: - Nghiên cứu ứng dụng phương pháp sấy nhiệt cho sản phẩm rau củ, trái cây, hải sản, cám gạo, cám lúa mì, gạch tôm… - Nghiên cứu ứng dụng phương pháp sấy nhiệt độ thấp có hỗ trợ bơm nhiệt để sấy sản phẩm: rau củ, trái cây, rau mùi, hải sản, bột ngũ cốc, dược liệu… - Chuyển giao công nghệ sản xuất sản phẩm nông sản thủy sản sấy - Thiết kế, chế tạo hệ thống sấy theo phương pháp sấy khác nhau: tĩnh, đối lưu, - Tư vấn giải pháp kỹ thuật liên quan đến sấy nông thủy sản: nâng cao chất lượng sản phẩm, sử dụng hiệu lượng, xử lý vấn đề phát sinh… -31- TÀI LIỆU THAM KHẢO CSDL sáng chế Thomson Innovation Tài liệu từ chương trình báo cáo Phân tích xu hướng công nghệ “Xu hướng ứng dụng công nghệ sấy tiên tiến bảo quản chế biến nông thủy sản”; 11/2016 Nghị 48/NQ-CP chế, sách giảm tổn thất sau thu hoạch nông sản, thủy sản Chính phủ ban hành Các đề tài nghiên cứu công nghệ sấy nông sản Sở Khoa học Công nghệ TP HCM -32- ... ký sáng chế nghiên cứu ứng dụng công nghệ sấy sản phẩm nông thủy sản theo số phân loại sáng chế quốc tế IPC: Với 11.000 sáng chế nộp đơn đăng ký bảo hộ nghiên cứu ứng dụng công nghệ sấy nông thủy. .. sản phẩm nông sản chiếm 85% Ứng dụng công nghệ sấy sản phẩm thủy sản, 15% Ứng dụng công nghệ sấy sản phẩm nông sản, 85% -10- Tình hình nộp đơn đăng ký sáng chế nghiên cứu ứng dụng công nghệ sấy. .. nghiên cứu ứng dụng công nghệ sấy sản phẩm nông thủy sản quốc gia: Sáng chế ứng dụng công nghệ sấy nông sản nộp đơn đăng ký bảo hộ khoảng 51 quốc gia Sáng chế ứng dụng công nghệ sấy thủy sản nộp đơn