Nghiên cứu đặc tính trao đổi nhiệt ẩm và xác định các thông số công nghệ bảo quản lạnh quả vải tt

MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Quả vải (Litchi chinensis Sonn) loại có giá trị thương phẩm cao, màu sắc đẹp giàu hàm lượng dinh dưỡng [13] Vì vải xác định 11 loại chủ lực Việt Nam dùng để xuất nội tiêu Theo Tổng cục thống kê [129], năm 2016 sản lượng vải nước đạt 312.556,3 tấn, dẫn đầu Bắc Giang với sản lượng khoảng 142.000 tấn, tiếp đến Hải Dương khoảng 25.000 tấn, Quảng Ninh khoảng 8.000 …[12] Đến huyện Lục Ngạn, tỉnh Bắc Giang trở thành nơi trồng vải lớn nước với tổng diện tích đạt khoảng 30.000 ha, sản lượng hàng năm dao động từ 100.000 ÷ 190.000 tổng doanh thu đạt 5.000 tỷ đồng Tuy nhiên, với đặc tính hơ hấp thường biến [39][25], ưa bảo quản lạnh, khả nước cao (độ hao hụt vải nhiệt độ thường 24 h sau thu hoạch lên đến ÷ 5% khối lượng), dẫn tới nhanh héo nâu hóa vỏ, nên vải loại khó bảo quản [39] Khơng thế, vải có tính thời vụ rõ rệt, với mùa thu hoạch tối đa khoảng 45 ngày, nên tạo áp lực lưu thơng lớn Chính vải Việt Nam chủ yếu dùng nội tiêu nước, khoảng 10 ÷ 15% sản lượng tương đương 20.000 ÷ 30.000 xuất thô sang Trung Quốc Tuy nhiên lượng xuất bị ép giá không chủ động thị trường, chưa có cơng nghệ bảo quản dài ngày loại sản phẩm Không việc “được mùa giá” điệp khúc với người sản xuất vải cho thị trường nước Do đó, sản xuất vải Việt Nam 10 năm gần có bước phát triển vượt bậc lại thiếu tính bền vững Xuất phát từ thực tế nêu nghiên cứu sinh (NCS) tiến hành nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu đặc tính trao đổi nhiệt ẩm xác định thông số công nghệ bảo quản lạnh vải’’ với mục đích đề xuất sở lý luận cho trình làm lạnh bảo quản lạnh quy mô tập trung cho loại hơ hấp thường biến có vỏ dày, hạt lớn ưa bảo quản lạnh vải Giới thiệu luận án 2.1 Mục tiêu đề tài Mục tiêu chung xây dựng sở khoa học cho việc phát triển công nghệ chế biến, bảo quản lạnh vải 2.2 Đối tượng & phạm vi nghiên cứu Đối tượng lựa chọn để nghiên cứu vải huyện Lục Ngạn, tỉnh Bắc Giang, Việt Nam có độ chín Quả vải có khối lượng trung bình 15 ÷ 25 g, đường kính 25 ÷ 35 mm, chiều cao 26 ÷ 40 mm hàm lượng nước cùi chiếm 80 ÷ 84% Quả vải nghiên cứu phạm vi liên quan tới tính chất nhiệt vật lý, trình truyền nhiệt tỏa ẩm, trình hơ hấp xảy làm lạnh sơ bảo quản lạnh sau thu hoạch 2.3 Nội dung nghiên cứu - Xây dựng mơ hình dự đốn (tính tốn) tính chất nhiệt vật lý hiệu dụng vải Lục Ngạn dựa vào thành phần vải, sở giả thiết coi vải hệ nhiệt động cân đa thành phần; Xây dựng mơ hình mơ q trình làm lạnh sơ làm lạnh vải, sở giải hệ phương trình vi phân đạo hàm riêng dẫn nhiệt không ổn định sử dụng thông số nhiệt vật lý hiệu dụng kết hợp với điều kiện biên loại đối xứng, cho hệ nhiệt động cân khơng đồng chất đẳng hướng; Tiến hành thí nghiệm để kiểm chứng mơ hình vải mùa vụ năm liên tiếp Xác định hệ số trao đổi nhiệt đối lưu trình làm lạnh sơ vải phương pháp gián tiếp; Trên sở nghiên cứu xác định thời gian làm lạnh, nhu cầu cấp lạnh cần thiết cho đơn vị khối lượng Từ xác định nhu cầu lạnh (đá cây) cho đơn vị khối lượng vải bảo quản; Nghiên cứu thực nghiệm xác định mơ hình cường độ hơ hấp nhiệt hơ hấp vải phụ thuộc nhiệt độ thông qua mơ hình nhiệt động tốc độ phản ứng Arrhenius Thí nghiệm thực cho vải mùa vụ năm liên tiếp; Phát triển mô hình xác định độ hao hụt khối lượng vải (độ hao hụt tự nhiên) trình bảo quản sở sử dụng giả thiết vải kho bảo quản khơng khí kho hệ nhiệt động tựa cân bằng, đẳng áp, dựa cách tiếp cận Jadan xây dựng tia trình  cho khơng khí tuần hồn kho lạnh bảo quản vải; Xây dựng mơ hình thí nghiệm kho lạnh bảo quản vải với thông số kỹ thuật thích hợp để bảo quản vải từ 30 ngày trở lên để kiểm chứng mô hình hao hụt khối lượng dùng để nghiên cứu phát triển mẫu kho bảo quản lạnh đánh giá chất lượng vải sau bảo quản; Trên sở kết nghiên cứu đạt đề xuất mẫu kho lạnh với thơng số cơng nghệ thích hợp dùng cho bảo quản vải 2.4 Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết xây dựng mơ hình mơ q trình kết hợp với nghiên cứu thực nghiệm để giải toán đặt ra; Vận dụng kiến thức hiểu biết thực tế để giải vấn đề đặt luận án Trong kiến thức vận dụng bao gồm kiến thức về: nhiệt động, truyền nhiệt, nhiệt động hóa học, xử lý nhiệt ẩm khơng khí kho bảo quản, q trình sinh lý xảy trình bảo quản vải kiến thức toán ứng dụng 2.5 Ý nghĩa khoa học đề tài nghiên cứu đạt Trên sở nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm làm rõ chất trình truyền nhiệt tỏa ẩm vải Từ mơ q trình làm lạnh, hao hụt tự nhiên vải để xác định đặc tính kỹ thuật cơng nghệ Sử dụng phần mềm tính tốn phục vụ cho cơng nghệ chế biến bảo quản vải nhằm nâng cao hiệu kinh tế 2.6 Ý nghĩa thực tiễn đề tài nghiên cứu đạt - Từ mơ hình tính tốn thơng số nhiệt vật lý làm lạnh sơ xác định nhu cầu đá cần cho trình làm lạnh sơ bộ, nhu cầu lạnh cho trình bảo quản Trên sở đó, đề xuất xây dựng nhà máy sản xuất đá phục vụ cho vùng nguyên liệu khoảng 140.000 tấn/năm; Xây dựng thông số cường độ hô hấp nhiệt tỏa hô hấp vải tươi phụ thuộc vào nhiệt độ Đây thông số cần thiết dùng cho công nghệ chế biến bảo quản vải tươi; Đề xuất yêu cầu thông số công nghệ cần thiết để thiết kế kho lạnh dùng cho bảo quản vải 2.7 Các đóng góp luận án Xây dựng mơ hình mơ q trình làm lạnh vải sở hệ phương trình vi phân dẫn nhiệt không ổn định, đối tượng không đồng chất đẳng hướng với điều kiện biên loại viết cho hệ tọa độ cầu, sở phát triển phương pháp tính tốn tính chất nhiệt vật lý hiệu dụng gồm có nhiệt dung riêng đẳng áp (Cp), hệ số dẫn nhiệt (), enthalpy riêng phần (i), khối lượng riêng () vải, sở coi vải hệ nhiệt động cân bằng, đa thành phần, khơng có chuyển pha Trong thành phần hệ lớp Mô hình cường độ hơ hấp xây dựng dựa mơ hình Arrhenius tốc độ phản ứng phụ thuộc vào nhiệt độ, dựa sở xử lý hàng trăm số liệu 20 thí nghiệm tiến hành liên tiếp cho vải mùa vụ năm liên tiếp 2014 ÷ 2016 nhiệt độ khác Luận án phát triển thành cơng mơ hình xác định độ hao hụt tự nhiên cho vải trình bảo quản dựa nguyên lý hệ nhiệt động cân bằng, đẳng áp Trên sở kết nghiên cứu xác định thông số công nghệ cần thiết cho chuỗi lạnh bảo quản vải từ khâu làm lạnh sơ bộ, vận chuyển, tái lạnh bảo quản lạnh Đề xuất yêu cầu kho lạnh phù hợp để kéo dài thời gian bảo quản tăng chất lượng vải sau bảo quản Xây dựng mẫu thiết bị thí nghiệm để nghiên cứu thực nghiệm q trình bảo quản 2.8 Bố cục luận án Luận án trình bày chương với nội dung: Chương trình bày nghiên cứu tổng quan; Chương trình bày nội dung phương pháp nghiên cứu; Chương mơ q trình làm lạnh; Chương xây dựng mơ hình xác định độ hao hụt tự nhiên phát triển công nghệ lạnh cho vải; Chương trình bày kết luận kiến nghị Chương TỔNG QUAN 1.1 Sản xuất vải Việt Nam 1.1.1 Thực trạng sản xuất chế biến rau Ngành xuất hoa nước ta khiêm tốn so với tiềm sản xuất Phần lớn rau Việt Nam, có vải xuất thô, không qua chế biến vào thị trường Trung Quốc nên giá trị gia tăng không cao phụ thuộc vào mùa vụ Một vấn đề tồn cơng nghệ chế biến bảo quản rau nước ta chưa phát triển nên lượng hao hụt khối lượng sau thu hoạch rau Việt Nam lớn từ 25 ÷ 30% [18] đồng thời chất lượng bảo quản sau thu hoạch không cao, thời gian bảo quản ngắn Với lý trên, để nâng cao chất lượng chế biến kéo dài thời gian bảo quản, giảm mức độ hư hỏng sau thu hoạch rau nói chung vải nói riêng xuống 10% Nghị Quyết 48/NQ-CP Chính phủ, ban hành ngày 23/09/2009 yêu cầu, cần thiết phát triển công nghệ chế biến sau thu hoạch [8] Trong khâu định phát triển công nghệ lạnh chế biến bảo quản rau 1.1.2 Tình hình sản xuất vải Việt Nam Để phát triển bền vững vải tách rời việc nâng cao chất lượng khâu chế biến bảo quản lạnh vải Đây vấn đề tồn sản xuất vải Việt Nam 1.2 Qui trình chế biến phương pháp bảo quản vải 1.2.1 Qui trình chế biến vải tồn Nếu công đoạn 1, nhiều tác giả ngồi nước nghiên cứu, công đoạn 3, 4, ngồi nước có nghiên cứu số nghiên cứu chủ yếu thực nghiệm, thiếu tính hệ thống Một lý vải sản xuất chủ yếu nước phát triển với sản lượng không cao, công nghệ chế biến lạc hậu Hơn vải thị trường rau giới ý vòng khoảng 10 năm trở lại Do gần nước bắt đầu tập trung nghiên cứu phát triển công nghệ chế biến bảo quản vải Quả vải thu hái phân loại Công nghệ thu hoạch Xử lý vi sinh vật - Xử lý chống nấm mốc - Xử lý ruồi đục - Xử lý chống nâu hóa Làm lạnh sơ - Bằng nước lạnh - Bằng khơng khí đối lưu Vận chuyển Làm lạnh bảo quản Tiêu thụ - Bằng xe lạnh - Bằng xe thường Công nghệ xử lý sau thu hoạch Công nghệ lạnh - Làm khô sau sơ chế - Bảo quản lạnh Hình 1.1 Qui trình chế biến vải sau thu hoạch 1.2.2 Các phương pháp bảo quản vải 1.2.2.1 Phương pháp bảo quản hóa học a Bảo quản SO2 Đây phương pháp rẻ tiền dễ thực Tuy nhiên có hạn chế lớn gây tồn dư hóa chất trái gây ảnh hưởng tới sức khỏe người tiêu dùng Do phương pháp khơng sử dụng b Bảo quản vải chitosan axit hữu So với phương pháp cổ điển nêu phương pháp sử dụng hợp chất hữu cơ, không gây ảnh hưởng tới sức khỏe người Tuy nhiên phương pháp có hạn chế sản phẩm sau bảo quản thường lưu lại mùi hóa chất, lượng hóa chất tồn dư nên khó đáp ứng yêu cầu thị trường khó tính xuất Nhật Bản, Mỹ Châu Âu 1.2.2.2 Phương pháp bảo quản vật lý a Công nghệ bảo quản vải môi trường khí kiểm sốt (CA) Bản chất phương pháp CA (Control Atmosphere) vải bảo quản kho lạnh kín gần tuyệt đối [16][28][58][69][71][80][112][119] Trong nồng độ O2 CO2 trì theo tỉ lệ định hệ thống thiết bị điều khiển nồng độ khí Ưu điểm phương pháp tạo điều kiện bảo quản tối ưu để nâng cao chất lượng kéo dài thời gian bảo quản Tuy nhiên nhược điểm là: (1) công nghệ đắt tiền phải có thêm hệ thống điều khiển nồng độ khí vỏ kho cần kín gần tuyệt đối, (2) sau đưa khỏi kho để tiêu thụ tiếp xúc với khơng khí thường bị sốc dẫn tới hô hấp mãnh liệt bị thối hỏng ÷ ngày Điều gây khó khăn việc tiêu thụ sản phẩm Chính phương pháp CA không ứng dụng rộng rãi thương mại b Công nghệ bảo quản vải mơi trường khí điều biến (MAP) Bảo quản MAP (Modified Atmosphere Packaging) [18][45][58][71][80][89] kỹ thuật sử dụng để kéo dài thời gian sử dụng cho rau qua sơ chế, thông qua giảm cường độ hơ hấp cách trì mơi trường khí điều biến (giảm nồng độ O2, tăng nồng độ CO2) bên bao gói chất thấm Khí điều biến “Modified Atmosphere” thuật ngữ miêu tả trình trao đổi trì thành phần hỗn hợp khí bao gói tác động phức tạp tương hỗ lẫn cường độ hô hấp hoa thấm khí qua màng bao gói c Bảo quản vải nhiệt độ thấp Bảo quản vải lân cận điểm băng: Shen Jiang cộng (2011) [75] nghiên cứu bảo quản lạnh vải gần điểm băng theo qui trình sau: 10h 10h 10h oC → oC ⎯⎯⎯ → oC ⎯⎯⎯ →−0,5 oC ⎯⎯⎯ →−1, oC;  = 87% Tuy nhiên bảo quản MAP phương pháp thích hợp cho việc bảo quản số lượng hạn chế Do hệ thống kỹ thuật cho kho lạnh bảo quản phức tạp yêu cầu vốn đầu tư lớn Chính điều kiện Việt Nam việc nghiên cứu phát triển công nghệ lạnh thích hợp với việc bảo quản vải số lượng lớn quy mô công nghiệp vấn đề cần thiết Bảo quản vải môi trường điện từ trường yếu: Bản chất phương pháp bảo quản q trình hơ hấp vải sau thu hoạch giải phóng ion H+, ion kết hợp với O2 tạo nước Do đưa vải vào trường điện từ có tác dụng hạn chế linh động ion dẫn tới hạn chế phản ứng hơ hấp Bên cạnh việc đưa vải vào trường điện từ yếu có tác dụng hạn chế xuất vi sinh vật làm đồng phân bố nước khơng gian bảo quản Do phương pháp cho chất lượng bảo quản cao Tuy nhiên phương pháp giai đoạn nghiên cứu phát triển giá thành đầu tư đắt khơng thích hợp với việc bảo quản quảvải loại có giá trị gia tăng không lớn điều kiện Việt Nam 1.2.2.3 Kết luận (i) phương pháp hóa học: dùng hóa chất để bảo quản, phương pháp dễ thực chi phí thấp Tuy nhiên khơng đảm bảo an tồn thực phẩm nên sử dụng hạn chế dần phải loại bỏ; (ii) phương pháp vật lý: sử dụng tác động vật lý nhiệt độ, nồng độ khí, chiếu xạ, bảo quản trường điện từ để khống chế hô hấp xử lý vi sinh vật Các phương pháp ngày phát triển chiếm vị trí chủ đạo Trong tất phương pháp bảo quản khơng có phương pháp tách rời khâu chế biến bảo quản lạnh Trong điều kiện Việt Nam với thời vụ thu hoạch ngắn dồn dập việc nghiên cứu bảo quản lạnh vải quy mô công nghiệp có ý nghĩa lớn 1.3 Các nghiên cứu trình làm lạnh vải 1.3.1 Quá trình làm lạnh sơ Brosnan (2001) [42] khẳng định làm lạnh sơ quan trọng khâu xử lý sau thu hoạch Hơn nữa, vải hô hấp thường biến [25][39] nên sau thu hoạch vải khơng thể chín thêm Tuy nhiên đáng tiếc Việt Nam trình làm lạnh sơ vải chưa quan tâm nghiên cứu, chưa đưa thành khâu riêng chuỗi chế biến bảo quản 1.3.1.1 Làm lạnh sơ nước đá Hiện quy mô lớn, phương pháp làm lạnh sơ chủ yếu sử dụng nước đá Do phương pháp rẻ tiền, cho hiệu suất làm lạnh cao hệ số trao đổi nhiệt đối lưu nước lớn Việc nghiên cứu trình làm lạnh sơ cho phép xác định suất lạnh cần thiết hay suất tiêu hao đá trình làm lạnh sơ 1.3.1.2 Làm lạnh sơ khơng khí đối lưu Bên cạnh việc nghiên cứu trình làm lạnh sơ nước đá, số tác giả nghiên cứu q trình làm lạnh khơng khí đối lưu Lý sau làm lạnh sơ nước, bị thấm ướt nên cần làm bay đưa vào bảo quản Quá trình làm tăng thêm độ phức tạp công nghệ làm lạnh vải Do đặc thù Việt Nam toàn nhà máy chế biến rau xa vùng sản xuất Vì thế, phương pháp làm lạnh sơ gió khó thực chi phí cao Khơng phương pháp cho chất lượng vải đưa vào bảo quản nhiều so với sử dụng nước lạnh thời gian làm lạnh kéo dài từ ÷ 10 h Vì vậy, phương pháp làm lạnh sơ nước đá có tính khả thi Việt Nam thực tế bà nông dân áp dụng cách tự phát dựa theo kinh nghiệm, thiếu sở khoa học để vận tải vải xuất sang Trung Quốc chuyển vào thị trường phía Nam 1.3.1.3 Kết luận (i) Q trình làm lạnh sơ vải cần thiết, để giảm tổn thất chất lượng hao hụt khối lượng Tuy nhiên Việt Nam trình chưa quan tâm nghiên cứu, làm ảnh hưởng không nhỏ tới chất lượng vải sau thu hoạch; (ii) Kết nghiên cứu tác giả khác cho thấy làm lạnh sơ nước đá có nhiều ưu điểm làm lạnh khơng khí Trong quy mơ cơng nghiệp thường áp dụng phương pháp này; (iii) Có số nghiên cứu tác giả nước phương pháp làm lạnh sơ vải Tuy nhiên nghiên cứu mang tính thực nghiệm Chủ yếu đánh giá hiệu trình làm lạnh sơ bộ, chưa sâu vào chất lượng q trình Có vài nghiên cứu xây dựng mơ hình mơ q trình làm lạnh sơ dạng hệ phương trình vi phân dẫn nhiệt khơng ổn định, nhiên lại khơng nghiên cứu tính chất nhiệt vật lý vải nên mơ hình có nhiều hạn chế; (iv) Do vải Việt Nam, cần thiết có nghiên cứu sâu trình làm lạnh sơ vải, nhằm xác định thời gian làm lạnh sơ bộ, suất lạnh cần thiết đơn vị khối lượng sản phẩm 1.3.2 Quá trình làm lạnh bảo quản Nghiên cứu sinh chọn thông số công nghệ để bảo quản vải luận án nhiệt độ: ÷ 5oC, độ ẩm: 90 ÷ 95% 1.3.3 Mơ q trình làm lạnh C(t)(t) t(x, ) =  (t)t(x,τ) + q(x, )  ( ) (1.2) Điều kiện ban đầu: Cho biết phân bố trường nhiệt độ thời điểm ban đầu t(x, τ = 0) = t in (x) (1.3) Điều kiện biên loại  t  -λ   = α  t(x n ,τ)-t a (τ)   n n (1.4) Phương trình (1.2) nêu khó giải phương pháp giải tích hình dạng vật thể phi tiêu chuẩn Hơn nữa, vải không đồng chất, không đẳng hướng bề mặt thô ráp Luận án sâu nghiên cứu mơ q trình làm lạnh sơ làm lạnh bảo quản vải Lục Ngạn dạng hệ phương trình vi phân dẫn nhiệt không ổn định đối xứng với điều kiện biên loại phương pháp thể tích hữu hạn 1.4 Các nghiên cứu tính chất nhiệt vật lý Để giải hệ phương trình dạng (1.2) cần thiết phải biết thông số nhiệt dung riêng, hệ số dẫn nhiệt, khối lượng riêng (Cp, , ), thơng số nhiệt vật lý vải 1.4.1 Xác định tính chất nhiệt vật lý thực nghiệm 1.4.1.1 Đo nhiệt dung riêng đẳng áp a Phương pháp hỗn hợp: Ưu điểm phương pháp đơn giản Tuy nhiên nhược điểm, thời gian đo lâu độ xác phương pháp bị giới hạn, tính tốn bỏ qua q trình hô hấp tỏa nhiệt vải vào môi trường Do khơng thể xác định NDR vải phương pháp b Phương pháp so sánh nhiệt lượng: Nhược điểm phương pháp xác định NDR chất lỏng khơng thể áp dụng khuôn khổ nghiên cứu cho vải c Phương pháp đoạn nhiệt: Phương pháp Moline cộng đề xuất (1961): phương pháp đơn giản xác định nhanh NDR thực phẩm Nhược điểm phương pháp này: Cần phải có mẫu chuẩn, đồng thời mẫu đưa vào đo phải đủ nhỏ Do áp dụng cho vải khơng thể Phương pháp buồng đoạn nhiệt Mohsenin (1980) đề xuất: Đối với phương pháp cần phải có mẫu chuẩn yêu cầu tương tự phương pháp độ nhạy thiết bị đo tự ghi nhiệt độ tạo khó áp dụng Việt Nam Hơn với vải có hô hấp cần phải tách riêng nhiệt hô hấp ra, vấn đề khó thực d Phương pháp xác định NDR (DSC): Phương pháp DSC thường sử dụng mẫu chuẩn Sapphire indi, để tránh tượng thoát nước từ thực phẩm, mẫu cần đo đặt không gian kín DSC phương pháp đại kết hợp với phương pháp quét ảnh nhiệt để xác định đường cong nhiệt độ Tuy nhiên vấn đề mẫu đo phải đủ nhỏ để coi hệ nhiệt động cân để xây dựng đường cong thay đổi nhiệt độ Nhưng vải việc làm làm thay đổi kết cấu dẫn tới phép đo khơng xác Bên cạnh có cách đưa ngun vải vào DSC q trình hơ hấp làm cho cơng thức (1.9) khơng nghiệm Do phương pháp DSC khơng thể dùng để đo NDR vải loại có hạt khác Kết luận: Trong phương pháp thí nghiệm trình bày để xác định NDR thực phẩm, khơng có phương pháp thích hợp để đo vải nên việc đo thực nghiệm NDR vải điều Chưa kể đến điều kiện thiết bị thí nghiệm Việt Nam khơng có bom nhiệt lượng kế DSC thích hợp để xác định NDR thực phẩm nói chung vải nói riêng Vì khuôn khổ nghiên cứu luận án xác định NDR theo cách tiếp cận tính tốn theo NDR thành phần vải, kiểm chứng tính hợp lý mơ hình gián tiếp qua phù hợp trường nhiệt độ đo tâm trình làm lạnh 1.4.1.2 Đo hệ số dẫn nhiệt a Phương pháp ổn định: ưu điểm xác định hệ số dẫn nhiệt có độ xác tương đối cao phạm vi nhiệt độ lớn, q trình tính tốn xử lý đơn giản Tuy nhiên phương pháp có số nhược điểm: thời gian thí nghiệm lâu: vài chục đến vài ngày; hệ thống đo cồng kềnh, mẫu cần đo bắt buộc phải gia công; xác định  trung bình mà khơng xác định  tức thời; vật liệu cần đo phải khơ, khó tạo chế độ ổn định với vật ẩm; vật liệu đo phải đồng chất đẳng hướng Có thể nói vải, khơng đồng chất nên hệ số  phụ thuộc vào tọa độ Nếu  xác định theo phương vng góc với cuống cho kết Còn đo  dọc theo chiều cuống quả, nơi có nhiều ống mao dẫn, dẫn chất dinh dưỡng từ vào để nuôi quả, sau thu hái trở thành ống rỗng chứa khí cho kết khác hẳn sai lệch có lên tới vài lần,  khí nhỏ nhiều  nước chất khơ Ngồi vải có hàm lượng ẩm 80% thời gian thí nghiệm kéo dài hàng chục dẫn tới ảnh hưởng nhiệt tỏa hơ hấp khơng thể bỏ qua Do phương pháp không sử dụng để xác định hệ số dẫn nhiệt vải khuôn khổ luận án b Phương pháp không ổn định: Tuy nhiên điểm yếu phương pháp dùng để đo vải là: (i) Phải bỏ qua ảnh hưởng nhiệt tỏa hô hấp; (ii) Do cấu tạo vải chia thành lớp có cấu tạo khác nên để sử dụng phương pháp bắt buộc phải đo riêng hệ số dẫn nhiệt vỏ quả, cùi hạt Muốn đo hệ số dẫn nhiệt vỏ có cách xay nhuyễn vỏ nén chặt lại để đo Tuy nhiên độ xác thấp có khơng khí lẫn vào mẫu đo Cùi vải mỏng dày 10 ÷ 20 mm chứa hàm lượng nước 80% nên gần bất khả thi để đưa nguồn nhiệt đầu đo để thí nghiệm với sai số chấp nhận Giữa vỏ vải cùi lớp màng lớp khơng khí mỏng khơng thể xác định thực nghiệm việc đo riêng rẽ lớp so với điều kiện thực khác xa (iii) Phương pháp đo dựa giả thiết Cp đo xác Đối với vải lại vấn đề không thực c Kết luận Tóm lại qua việc phân tích phương pháp đo hệ số dẫn nhiệt nêu cho thấy bất khả thi áp dụng cho vải mà cho sai số chấp nhận Do khn khổ luận án này, NCS áp dụng cách dự đoán hệ số dẫn nhiệt của vải tính tốn dựa theo thành phần vải, sau kiểm chứng tính hợp lý mơ hình gián tiếp qua phù hợp trường nhiệt độ đo tâm trình làm lạnh với kết mơ hệ phương trình (1.2) 1.4.2 Dự đốn tính chất nhiệt vật lý tính tốn 1.4.2.1 Dự đoán nhiệt dung riêng hiệu dụng Vậy nhiệt dung riêng thành phần lớp có kể đến hàm lượng nước phát triển sở mơ hình Siebel Nhiệt dung riêng hiệu dụng vải xây dựng kế thừa dựa mơ hình Choi Okos (1986) [51] 1.4.2.2 Enthalpy vải i = ii  xi =   Ci  xi  dt (1.19) 1.4.2.3 Hệ số dẫn nhiệt  =  Vi  i (1.22) 1.4.2.4 Xác định hệ số trao đổi nhiệt đối lưu hỗn hợp  = con + ra +  trans (1.23) Trong điều kiện nghiên cứu luận án khó tiến hành thực nghiệm để xác định hệ số trao đổi nhiệt đối lưu  vải với vỏ xù xì, nên luận án áp dụng phương pháp luận Mariangela Amendola để gián tiếp xác định  hiệu chỉnh mơ hình mơ 1.5 Các nghiên cứu xác định độ hao hụt tự nhiên 1.5.1 Độ hao hụt tự nhiên - Trong tế bào, nước dạng dung dịch liên kết Nhờ trình hô hấp nước liên kết chuyển thành nước tự dịch chuyển từ lòng bề mặt theo định luật Fick; Nước bề mặt nhận lượng nhiệt nhiệt ẩn hóa nước để chuyển pha từ nước thành nhiệt độ bề mặt vào môi trường bảo quản; Khuếch tán từ lớp bề mặt vào môi trường bảo quản theo định luật Dalton 1.5.2 Xác định độ hao hụt định luật Dalton 1.5.2.1 Định luật Fick (1.25) Md = kt·A·C Tuy nhiên hệ số phương trình (1.25) chưa có nghiên cứu số liệu thực nghiệm cho vải Cũng việc xác định chênh lệch nồng độ khó, nên thực tế chưa có tác giả sử dụng dạng định luật Fick để nghiên cứu độ nước rau trình làm lạnh bảo quản Chủ yếu nghiên cứu sử dụng định luật Dalton 1.5.2.2 Định luật Dalton Me = ke·A·(Pm - Pa) (1.26) Công thức (1.26) phổ biến dùng để xác định độ hao hụt nước thực phẩm trình chế biến bảo quản lạnh Về hình thức hệ công thức (1.25) Tuy nhiên điểm khác công thức (1.26) áp dụng cho điều kiện biên bề mặt quả, nước dạng Điểm hạn chế áp dụng công thức (1.26) đề cập khó xác định ke khó phụ thuộc vào hình dáng sản phẩm tính chất vật lý diện tích dính ướt, tức phần diện tích có tham gia vào q trình làm bay nước Bryan R Becker Brian A Fricke (1996) m = k m  (Pm − Pa ) (1.27) Hệ số tỏa ẩm km xác định công thức thực nghiệm Tuy nhiên công thức (1.27) chưa phản ánh đầy đủ chất trình hệ số phương trình chưa có nghiên cứu số liệu thực nghiệm cho vải Do khó áp dụng cho vải Bryant (2012) (1.28) W = 1,074 + 3,731·, % Tuy nhiên công thức gần cho sai số tính tốn lớn, cơng thức không phát triển dùng cho giống vải khác Do việc sử dụng cơng thức này, cần phải kết hợp với việc nghiên cứu thực nghiệm để hiệu chỉnh thông số Tuy nhiên việc khó điều kiện Việt Nam, để xác định độ hao hụt nước vải theo cách tiếp cận khác, theo giả thiết trình hao hụt xảy theo nguyên tắc đẳng áp đẳng enthalpy 1.5.3 Xác định độ hao hụt nước theo giả thiết trình đẳng áp - đẳng enthalpy Mơ hình N.R Markarian cộng (2006) dh = q p + qope + q r + q v + qloss dt dW R trans + R spray − R cond + R vent = dt ma (1.29) (1.30) Như vậy, Markarian cộng tính đến q trình truyền nhiệt, truyền chất đồng thời nên kết tính tốn thu tốt chất so với mơ hình khác Nhưng số liệu đưa vào tính tốn số liệu thực nghiệm Phương pháp Jadan (1984)  Qres + Qloss + Qope = Qa  mf = Wa   Q Q = →W= W  (1.31) (1.33) Như xác định Q  hồn tồn xác định lượng ẩm W tỏa từ rau với sai số hồn tồn chấp nhận Trong khuôn khổ luận án nghiên cứu sinh áp dụng phương pháp đẳng áp – đẳng enthalpy cách tiếp cận Jadan [34] để xác định độ hao hụt nước vải bảo quản Lý để chọn cách tiếp cận phương pháp Jadan thích hợp cho kho bảo quản lớn, vải tiếp xúc trực tiếp với không khí, có độ ẩm cân cao  = 90 ÷ 98% nhiệt độ bảo quản khoảng t = ÷ 15oC 1.6 Xác định cường độ hơ hấp nhiệt tỏa hô hấp vải Cho tới thời điểm cơng trình nghiên cứu xác định cường độ hô hấp vải chủ yếu nước ngồi khơng thật rõ ràng với đối tượng vải họ, có thành phần khác hẳn thành phần vải Lục Ngạn Nghiên cứu tác giả Cao Văn Hùng chưa đủ độ xác thuyết phục để sử dụng cho vải Việt Nam Như cần có nghiên cứu đầy đủ hơn, sử dụng phương pháp đại cường độ hô hấp phụ thuộc vào nhiệt độ vải Lục Ngạn khoảng ÷ mùa vụ Ngồi cần xây dựng qui trình nghiên cứu cường độ hơ hấp phù hợp với vải nghiên cứu cường độ hô hấp phụ thuộc vào nhiệt độ với dải nhiệt độ rộng có tối thiểu điểm nhiệt độ thiết bị đảm bảo nhiệt độ có độ dao động ± 0,5°C ÷ ± 1,0°C 1.7 Kết luận chương 1.7.1 Tổng kết nghiên cứu tổng quan Để phát triển công nghệ lạnh bảo quản vải, nhiệm vụ cấp thiết cần phải tiến hành nghiên cứu cách có hệ thống giải vấn đề tồn nêu Đó nội dung mục tiêu nghiên cứu luận án 1.7.2 Đề xuất hướng nghiên cứu Qua nghiên cứu tổng quan, từ phân tích đánh giá trình bày, để thấy rằng: phát triển cơng nghệ lạnh bảo quản vải, nhiệm vụ cấp thiết cần phải tiến hành nghiên cứu cách có hệ thống giải vấn đề tồn nêu Từ nghiên cứu sinh đề xuất mục tiêu nghiên cứu vào xây dựng sở khoa học cho việc phát triển công nghệ chế biến, bảo quản lạnh vải Việt Nam với đề tài cụ thể “Nghiên cứu đặc tính trao đổi nhiệt ẩm xác định thơng số công nghệ bảo quản lạnh vải’’ giới thiệu phần mở đầu Chương NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nội dung phương pháp nghiên cứu kết dự kiến diễn giải tóm tắt Hình 2.1 2.2 Những nội dung phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Nội dung nghiên cứu 2.2.2 Phương pháp nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu Nội dung, phương pháp Kết dự kiến Xây dựng mơ hình tính chất nhiệt vật lý Làm lạnh sơ Mô trình làm lạnh theo hệ phương trình vi phân dẫn nhiệt không ổn định đối xứng với điều kiện biên loại Xác định gián tiếp hệ số trao đổi nhiệt vải Đóng góp khoa học Mơ hình tính chất nhiệt vật lý Bảo quản lạnh Nghiên cứu thực nghiệm cường độ hô hấp Xác định suất tiêu hao đá Xác định  Mô trình làm lạnh sơ Xác định cường độ hơ hấp Phần mềm tính nhiệt tỏa hơ hấp Nghiên cứu đặc tính nhiệt - ẩm (theo phương pháp Jadan) Đóng góp thực tiễn Mơ hình xác định độ hao hụt tự nhiên Đề xuất tiêu chí cho kho lạnh bảo quản vải Yêu cầu kho lạnh bảo quản Hình 2.1 Nội dung phương pháp nghiên cứu 2.3 Cơ sở lý thuyết mô trình làm lạnh Quả vải loại hơ hấp thường biến có cường độ hơ hấp nhỏ Do thời gian làm lạnh ngắn nhỏ 24 h nhiệt tỏa hô hấp nhỏ nhiều so với nhiệt tỏa từ nên bỏ qua nguồn nhiệt (2.1) viết lại sau: t = a  2t (2.4)  2.4 Cơ sở lý thuyết xây dựng mơ hình hao hụt tự nhiên W = WH O + WC (2.5) 2.5 Nghiên cứu thực nghiệm 2.5.1 Quy trình thu hái phân loại vải Thu hái: Quả vải hái độ chín màu vỏ chuyển từ vàng sáng chuyển hồng Thu hái thời tiết khô vào thời điểm sáng sớm ngày Thu hái tiến hành nhẹ nhàng, cẩn thận không để rơi chạm đất tránh tổn thương học Hái xong tập kết nơi râm mát Phân loại: Chọn vải loại 1, loại bỏ vải có khuyết tật nhẹ vỏ Quả vải phải đồng đều, giống, chất lượng, kích thước, màu sắc Loại bỏ có tổn thương học: loại bỏ dập nát, xây xước Loại bỏ hình dáng khơng bình thường, có sâu đầu cuống, thối hỏng Chọn có độ chín 3, chọn đồng mầu sắc, kích thước Làm tạp chất học bám bề mặt vải, cắt cuống Quy trình thu hái phân loại qui trình chung sử dụng cho tất thí nghiệm thực Bước thực sau tới bước quy trình thí nghiệm trình bày thí nghiệm 2.5.2 Xác định đường kính tương đương Dtđ = (Dh·Dw·Dd)1/3 (2.9) Hình 2.2 Kích thước vải 2.5.3 Nghiên cứu thực nghiệm q trình làm lạnh 2.5.3.1 Thí nghiệm làm lạnh sơ nước đá Thí nghiệm xác định thời gian làm lạnh sơ bộ, thay đổi trường nhiệt độ quả làm lạnh môi trường nước đá từ nhiệt độ ban đầu sau thu hoạch tới nhiệt độ bảo quản Thí nghiệm lặp lặp lại 03 lần Kết thí nghiệm dùng để kiểm chứng hiệu chỉnh mơ hình làm lạnh sơ vải nước lạnh trước vận tải 2.5.3.2 Thí nghiệm q trình làm lạnh khơng khí đối lưu Mục đích thí nghiệm: xác định thời gian làm lạnh, thay đổi trường nhiệt độ quả làm lạnh môi trường khơng khí từ nhiệt độ ban đầu tới nhiệt độ bảo quản Thí nghiệm lặp lặp lại 03 lần Kết thí nghiệm dùng để kiểm chứng hiệu chỉnh mơ hình làm lạnh trước bảo khơng khí Thiết bị thí nghiệm Hình 2.6 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo 10 Bảng 2.3 Ký hiệu tên gọi thiết bị sơ đồ nguyên lý cấu tạo Ký hiệu Tên gọi Ký hiệu Tên gọi Vách cách nhiệt 10 Cửa cấp Vách áo băng 11 Thiết bị hút ẩm Nguồn lạnh 12 Thiết bị phun ẩm Luồng khơng khí đẳng nhiệt 13 Thiết bị cấp gió tươi Quạt gió 14 Nắp đậy bình tích lạnh Buồng hòa trộn 15 Gân tăng cứng bình tích lạnh Bình tích lạnh 16 Cửa đẳng nhiệt Khơng gian bảo quản 17 Kênh gió Cửa hút Thử nghiệm thiết bị thí nghiệm Hình 2.8 Độ ổn định nhiệt độ mơi trường bảo Hình 2.9 Độ ổn định nhiệt độ môi trường bảo quản không tải quản tbq làm lạnh bảo quản 2.5.3.3 Thí nghiệm xác định lượng nước bám vỏ Thí nghiệm dùng để xác đinh lượng nước bám vải sau q trình làm lạnh nước Thí nghiệm nhằm xác định thời gian nhu cầu suất lạnh cho q trình làm khơ Kết sử dụng chương Các kết xác định lượng nước bám vỏ cho năm thể phụ lục 2.5.3.4 Thí nghiệm xác định thành phần nước lớp vải Sử dụng phương pháp sấy làm bay hết nước mẫu Cân trọng lượng mẫu trước sau sấy khơ, từ tính phần trăm nước có thực phẩm W= (m1 − m2 ) 100 m1 − m (2.9) 2.5.4 Nghiên cứu trình bảo quản lạnh vải 2.5.4.1 Xác định cường độ hô hấp Hình 2.10 Bình kín đựng vải để xác định cường độ hơ hấp Hình 2.11 Máy phân tích khí model 6600 xác định nồng độ O2 CO2 11 Cường độ hô hấp vải theo thời gian sử dụng để xử lý số liệu xây dựng cường độ hô hấp phụ thuộc vào nhiệt độ chương mục 4.1.1 2.5.4.2 Xác định tiêu chất lượng vải Chỉ tiêu chất lượng vải Bộ môn chế biến Nông sản thuộc Viện Cơ Điện Nông nghiệp Công nghệ Sau thu hoạch tiến hành phân tích, xác định với tiêu cụ thể: Lấy mẫu tươi theo phương pháp TCVN 5102-90 (ISO 874-1980); Xác định đường tổng số theo phương pháp Lain-ay mol; Xác định axit malic theo phương pháp trung hòa; Xác định vitamin C theo phương pháp Ierkuzt; Sử dụng máy đo REF-103 để xác định hàm lượng chất khô hòa tan Kết xác định chất lượng vải theo thời gian bảo quản sử dụng để kiểm chứng nội dung nghiên cứu chương 2.5.4.3 Xác định độ hao hụt tự nhiên Thí nghiệm xác định độ hao hụt tự nhiên kho lạnh bảo quản phương pháp sử dụng cân phân tích xác định khối lượng ban đầu khối lượng sau khoảng thời gian bảo quản khác Sau lấy khối lượng xác định thời điểm bảo quản trừ khối lượng ban đầu xác định độ hao hụt tự nhiên vải Thí nghiệm lặp lặp lại 03 lần Kết thí nghiệm dùng để kiểm chứng mơ hình xác định độ hao hụt tự nhiên vải chương 2.6 Phương pháp đánh giá sai số thí nghiệm Xác định độ tin cậy trung bình giá trị đo lường cách sử dụng tất độ lệch tạo thành hợp số dương sau tính trung bình số Cuối lấy bậc hai kết trung bình thu giá trị giống giá trị x Giá trị gọi độ lệch chuẩn dãy giá trị: x1, x2,…, xN ký hiệu x biểu diễn dạng John R Taylor (1997) [119]: N N (2.14) x =   di =   (x i − x)2 N i =1 N i =1 2.7 Kết luận chương Nội dung nghiên cứu lý thuyết truyền nhiệt trình làm lạnh trình bày hệ phương trình vi phân dẫn nhiệt không ổn định với điều kiện biên loại Mô hình độ hao hụt tự nhiên xây dựng sở nghiên cứu đặc tính nhiệt ẩm trình bảo quản vải kho lạnh xây dựng với trợ giúp hệ số góc tia q trình có dạng điều hòa cơng nghệ - Xây dựng thiết bị thí nghiệm có độ dao động nhiệt độ  0,5oC   1,0oC, độ đồng nhiệt độ  0,5oC   1,0oC phù hợp để tiến hành thí nghiệm làm lạnh bảo quản vải, đo cường độ hô hấp, nghiên cứu độ hao hụt tự nhiên; - Xác định thông số vật lý đường kính tương đương sử dụng mơ hình mơ q trình làm lạnh; - Đã tiến hành nghiên cứu trình làm lạnh sơ bộ, làm lạnh bảo quản với số liệu 04 năm liên tục; - Nghiên cứu đo cường độ hơ hấp với điểm nhiệt độ có qui trình phù hợp tiến hành năm liên tiếp Chương MƠ PHỎNG Q TRÌNH LÀM LẠNH 3.1 Phát triển mơ hình xác định tính chất nhiệt vật lý t Cp    =  t  (3.1) Trong để giải phương trình với điều kiện biên loại đối xứng cần thiết phải xác định hệ số Cp, ,  tính chất nhiệt vật lý hiệu dụng vải 12 3.1.1 Xác định khối lượng riêng hiệu dụng 1  = Xv  + Xc  + Xh  X vw Xcw X hw vw cw hw 3.1.2 Xác định hệ số dẫn nhiệt hiệu dụng Vv  v V  c Vh  h = + + X v Xc X h X v Xc X h X v Xc X h v + c + h v + c + h v + c + (3.6) (3.12) h 3.1.3 Xác định nhiệt dung riêng hiệu dụng đẳng áp Cp = X v  Cv + Xc  Cc + Xh  Ch 3.1.4 Xác định Enthalpy i =  Cp  dt = Cp  t (3.17) (3.19) 3.2 Xây dựng mô hình mơ q trình làm lạnh 3.2.1 Giả thiết cho mơ hình - Quả vải coi vật không đồng chất vật chất gồm thành phần vỏ, cùi, hạt phân bố đều, thành phần cấu tạo xem liên tục; Quả vải có bán kính tương đương R; Phân bố nhiệt độ bên vải đối xứng qua tâm đồng với nhiệt độ ban đầu t0 điều kiện ban đầu; Cơ chế truyền nhiệt vải dẫn nhiệt; Bán kính vải khơng đổi q trình dẫn nhiệt; Hệ số (Cp, , ) suốt trình làm lạnh phụ thuộc vào thành phần quả; Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu trung bình cho tồn bề mặt quả; Khơng có q trình chuyển pha suốt q trình làm lạnh; Hao hụt khối lượng hơ hấp vải q trình làm lạnh vơ nhỏ nên bỏ qua Để đo nhiệt độ bề mặt vải khó, vỏ mỏng, thơ ráp xù xì khó gắn cặp nhiệt để đo Nhiệt độ cùi khó xác định cùi có nhiều nước mềm nên khó cố định vị trí cảm biến, đổ paraffin cách nhiệt Do thực tế người ta đo xác nhiệt độ tâm Do mơ hình tốn học mơ tả phần kiểm chứng hiệu chỉnh để phù hợp với nhiệt độ đo vị trí nêu 3.2.2 Mơ hình tốn học q trình làm lạnh t  t =a ( )  r r (3.20) Chia lưới phân tố vải Hình 3.2 Chia lưới mô vải 13 3.2.3 Phương pháp giải lưu đồ thuật toán A P  t P = A w  t W + Ae  t E + B  A P1  t P = Ae  t E + B A  t = A  t + B w W  P2 P (3.37) Xác định hệ số tỏa nhiệt đối lưu cưỡng dòng chảy rối theo Campbeell (1977) [46] Dincer (1997) [61] xác định sau:   Nu   d 0,6 f = f = 0,34  f  ( ) (3.38) d d f Xác định hệ số tỏa nhiệt đối lưu tự nhiên sau:   Nu n = n d (3.39) Tiêu chuẩn Nu đặc trưng cho cường độ trao đổi nhiệt đối lưu xác định theo Churchill (1983) [52]: 0,589  Ra 0,25 Nu = + 9  0, 469 16   )  1 + ( Pr     (3.40) Lưu đồ thuật toán giải hệ (3.37) thể Hình 3.3 Bắt đầu Bắt đầu N = 200, Dh, Dd, Dw Nhiệt độ ban đầu: t0 Nhiệt độ kết thúc: t1 N = 200,  = 1, Dtd  Cp,  t (r, )exp ri = ÷ 100, i = − ÷  Tính:  theo (3.12); Cp theo (3.17)  theo (3.6); Dtd theo (2.9) Xác định: ri = i theo lát cắt vàng f(i) theo (3.44) ri = i +  cưỡng Đúng Sai Xác định: Xác định  theo (3.38) Xác định  theo (3.39) Giải hệ (3.37) theo TDMA Giải hệ (3.37) theo TDMA t(1, )sim = t1 t(1, )sim = t1 Đúng Xuất t(1, )sim file *.xls ri + = i + i + theo lát cắt vàng f(i + 1) theo (3.44) Đúng Sai f(i+1)  f(i) Đúng Sai  = i Xác định r theo lát cắt vàng Xuất t(1, )sim file *.xls Giải hệ (3.37) theo TDMA Kết thúc Xuất t(r, )sim file *.xls Kết thúc Kết thúc Hình 3.3 Lưu đồ thuật tốn mơ q trình làm lạnh vải Hình 3.13 Lưu đồ thuật tốn xác định r  gián tiếp 14 3.3.3 Kết mô trình làm lạnh vải thảo luận 3.3.3.1 Kết mơ q trình làm lạnh vải nước đá Hình 3.8 Biến thiên nhiệt độ vải trình làm lạnh sơ nước đá có nhiệt độ 4,28oC Hình 3.10 Biến thiên nhiệt độ vải có đường kính 31 mm R = 14,97 mm q trình làm lạnh khơng khí có nhiệt độ 4,35oC, tốc độ 0,5 m·s-1 từ nhiệt độ vải ban đầu 31,25oC xuống 7,05oC Từ kết mơ thể Hình 3.8 cho thấy sai số mô thực nghiệm chấp nhận trường hợp làm lạnh nước đá Do mơ hình ứng dụng cho nghiên cứu 3.3.3.2 Kết mơ q trình làm lạnh vải khơng khí đối lưu Từ kết mơ thể Hình 3.10 cho thấy sai số trung bình 0,28oC làm lạnh khơng khí cưỡng bức, sai số lớn 1,42oC kết tốt Tiếp tục kiểm chứng Hình 3.11 cho kết mơ thực nghiệm q trình làm lạnh vải mơi trường khơng khí đối lưu tự nhiên Hình 3.11 Nhiệt độ vị trí 16,1 mm vải q trình làm lạnh khơng khí đối lưu tự nhiên có nhiệt độ 4,27oC Dtđ = 32 mm Khi làm lạnh sơ không khí đối lưu tự nhiên giá trị mơ thực nghiệm sai số lớn 9,01oC, sai số trung bình 5,44oC thể Hình 3.11 Như khác với phần trước trình bày, kết mơ trường nhiệt độ đo đạc thực tế trường hợp làm lạnh vải đối lưu tự nhiên có sai khác lớn Điều lý giải hệ số trao đổi nhiệt  xác định theo Churchill chưa phù hợp Do cần thiết phải hiệu chỉnh lại hệ số 3.3.3.3 Thảo luận Đánh giá mơ hình trường hợp mơi trường làm lạnh nước: So sánh nhiệt độ tâm vải đo thực nghiệm đường cong nhiệt độ mô trường hợp làm lạnh vải nước lạnh cho thấy: (i) mơ hình cho kết nhiệt độ cao nhiệt độ đo được, đặc biệt giai đoạn đầu q trình, (ii) mơ hình có nhiệt độ thấp thực nghiệm (1,03oC) giai đoạn cuối trình làm lạnh Sự khác biệt bỏ qua yếu tố không đề cập mơ hình đề xuất: (i) ảnh hưởng nhiệt độ lên tính chất nhiệt vật lý, 15 nhiệt độ thay đổi từ nhiệt độ ban đầu 31,31oC đến 7,05oC, (ii) bỏ qua ảnh hưởng nhiệt tỏa hô hấp hệ số trao đổi nhiệt đối lưu  khơng đủ xác Tuy nhiên thấy mơ hình mơ q trình làm lạnh vải nước lạnh thực nghiệm kiểm chứng cho kết tốt thể điểm sau: - so với kết công bố tác giả khác [60][99] mô cho sai số 0,04oC Điều chứng tỏ mơ hình có độ xác cao, dùng để nghiên cứu q trình làm lạnh vải bước sau; - so sánh kết mơ thí nghiệm kiểm chứng q trình làm lạnh sơ cho kết sai số trung bình trường hợp (i) trường nhiệt độ 0,76oC, (ii) thời gian làm lạnh 86 s Như thấy mơ hình dự đốn tính chất nhiệt vật lý phù hợp vải; - mơ hình có độ xác cao, dùng để nghiên cứu q trình làm lạnh vải bước sau Đánh giá mơ hình trường hợp mơi trường làm lạnh khơng khí: Kết so sánh mô thực nghiệm trường nhiệt độ tâm vải trường hợp đối lưu cưỡng cho thấy sai số nhiệt độ trung bình -0,28oC sai số lớn 1,42oC, thời gian làm lạnh 1052 s Kết so sánh mô thực nghiệm trường nhiệt độ tâm vải trường hợp đối lưu tự nhiên cho thấy sai số nhiệt độ trung bình 5,44oC sai số lớn 9,01oC, thời gian làm lạnh 213,5 phút Như thấy trường hợp mơ hình mơ khơng phù hợp với thực tế Sai số lớn q trình làm lạnh khơng khí đối lưu tự nhiên hệ số trao đổi nhiệt đối lưu  xác định theo Churchill trường hợp chưa thật phù hợp Do vậy, cần thiết phải nghiên cứu hiệu chỉnh lại hệ số từ kết thực nghiệm 3.4 Phương pháp gián tiếp xác định hệ số trao đổi nhiệt 3.4.1 Phương pháp m N (3.44)   (tiexp − tSim i ) = f () → j=1i =1 3.4.2 Thuật toán tối ưu phiếm hàm f Lưu đồ thuật toán thể Hình 3.13 3.4.3 Đánh giá hiệu phương pháp thảo luận Bảng 3.5 So sánh kết xác định phương pháp gián tiếp với Silva Đại lượng Phương pháp Silva Phương pháp gián tiếp Chênh lệch -2 -1 -2 -1 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu 33,95 W.m K 34,27 W.m K 0,94% Như vậy, phương pháp gián tiếp sử dụng số liệu thí nghiệm thuật tốn lát cắt vàng để cực tiểu hóa phiếm hàm xác định  có độ tin cậy, xác cao Nên phương pháp gián tiếp sử dụng để xác định  trình làm lạnh vải nhằm hiệu chỉnh mơ hình mơ trình bày 3.4.3.1 Hiệu chỉnh  cho trình làm lạnh sơ nước đá Từ phương pháp gián tiếp hệ số trao đổi nhiệt đối lưu tự nhiên xác định giảm 12,77% so với tính tốn theo Churchill So sánh kết mơ thực nghiệm trình làm lạnh sơ vải thể Hình 3.15 Từ kết so sánh mô thực nghiệm trường hợp hệ số trao đổi nhiệt đối lưu  (1) tính theo Churchill; (2) hiệu chỉnh lại theo thuật toán lát cắt vàng thể Bảng 3.7, cho thấy hiệu phương pháp gián tiếp hiệu chỉnh  để nâng độ xác mơ hình Bảng 3.7 Kết kiểm chứng xác định  gián tiếp nước đá Stt Đánh giá kết mô Phương pháp hiệu chỉnh gián tiếp  Theo Churchill Trường nhiệt độ Sai số trung bình 0,36oC - 0,76oC o Sai số lớn 1,1 C -3,58oC Sai số thời gian làm lạnh 121 s 86 s 16 Hình 3.15 Xác định vị trí cặp nhiệt hệ số trao đổi Hình 3.16 Nhiệt độ vải trình nhiệt đối lưu tự nhiên làm lạnh nước đá có nhiệt độ 4,28oC 3.4.3.2 Hiệu chỉnh  cho q trình làm lạnh khơng khí đối lưu tự nhiên Hình 3.18 Xác định vị trí cặp nhiệt q trình làm lạnh khơng khí từ vị trí thể tích tới 100 Hình 3.19 Nhiệt độ vị trí vải q trình làm lạnh khơng khí đối lưu tự nhiên có nhiệt độ 4,27oC Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu làm lạnh sơ khơng khí đối lưu theo phương pháp gián tiếp giảm 64,59% so với tính tốn theo Churchill Từ Bảng 3.9 cho thấy tính hiệu hiệu chỉnh hệ số trao đổi nhiệt đối lưu  Bảng 3.9 Kết kiểm chứng xác định  gián tiếp khơng khí đối lưu tự nhiên Stt Đánh giá kết mô Phương pháp gián tiếp Theo Churchill Nhiệt độ Sai số trung bình -0,17oC 5,44oC Sai số lớn 1,52oC 9,01oC Sai số thời gian làm lạnh 3,89% 63,73% 3.4.3.3 Thảo luận Kết hiệu chỉnh  cho thấy hệ số trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng xác định phương pháp gián tiếp cho trình làm lạnh vải nước đá khơng khí có giá trị 0,94% 12,77% so với tính tốn phù hợp Ngồi q trình làm lạnh sơ vải nước đá, sử dụng công thức Churchill xác định hệ số trao đổi nhiệt đối lưu  khả dụng Trong trường hợp làm lạnh vải khơng khí đối lưu tự nhiên rõ ràng ảnh hưởng độ ẩm mạnh Do xác định lại hệ số  phương pháp gián tiếp, cho kết nhỏ với tính tốn tới 64% Đây kết tương đồng với kết nghiên cứu nhiều tác giả 17 3.5 Ứng dụng mơ hình mơ Hình 3.20 Biến thiên nhiệt độ vải có đường kính 32 mm tâm bề mặt trình làm lạnh sơ nước đá có nhiệt độ 4,28oC, với tốc độ nước khác từ nhiệt độ vải ban đầu 31,31oC xuống 7,05oC Hình 3.21 Biến thiên nhiệt độ vải có đường kính 32 mm tâm bề mặt trình làm lạnh khơng khí đối lưu có nhiệt độ 4,27oC, với tốc độ khơng khí khác từ nhiệt độ vải ban đầu 29oC xuống 7,05oC Như thấy làm lạnh khơng khí nhiều thời gian tăng chi phí lượng, đồng thời phải trang bị nhiều kho lạnh lớn Do thấy làm lạnh sơ vải nước đá phù hợp với sản xuất quy mô công nghiệp điều kiện Việt Nam 3.6 Kết luận chương - Đã phát triển thành công mô hình tính tốn để dự đốn tính chất nhiệt vật lý hiệu dụng (Cp, , ) vải, sở coi hệ nhiệt động cân bằng, đa thành phần, khơng có chuyển pha Trong thành phần hệ hệ lớp vỏ, cùi hạt Kết kiểm chứng gián tiếp thông qua so sánh kết mô trường nhiệt độ tâm đo đạc thực nghiệm, cho thấy giả thiết cách tiếp cận để xây dựng mơ hình hợp lý Do kết dùng để xây dựng số liệu thông số nhiệt vật lý vải Lục Ngạn; - Mơ hình mơ trình làm lạnh vải sở hệ phương trình vi phân dẫn nhiệt khơng ổn định, với điều kiện biên loại viết cho hệ tọa độ cầu xây dựng thành công So với kết công bố tác giả khác thấy mô cho sai số 0,04 oC Điều chứng tỏ mơ hình có độ xác cao, dùng để nghiên cứu q trình làm lạnh vải bước sau; - So sánh kết mơ thí nghiệm kiểm chứng trình làm lạnh sơ trường hợp (i) môi trường nước lạnh; (ii) môi trường khơng khí, cho kết sai số trung bình trường hợp (i) trường nhiệt độ 0,76oC, thời gian làm lạnh 86 s Kết trường hợp (ii) trường nhiệt độ 0,28oC thời gian làm lạnh 1052 s; - Từ nghiên cứu mô cho thấy trình làm lạnh vải khơng khí, sai số lớn so với thực nghiệm, cho thấy hệ số trao đổi nhiệt đối lưu  xác định theo công thức Churchill không thật phù hợp Do cần thiết phải nghiên cứu hiệu chỉnh lại hệ số từ kết thực nghiệm, sở sử dụng phương pháp bình phương cực tiểu thuật toán lát cắt vàng Sau hiệu chỉnh xong sai số mơ hình thực nghiệm khơng đáng kể Đây điểm luận án; - Bên cạnh luận án phát triển phương pháp xác định vị trí cặp nhiệt bên vải tương đương hình cầu Với giả thiết vị trí cặp nhiệt chưa biết xác định số phần tử thể tích khác Phương pháp loại bỏ số lỗi xảy tính tốn; -Như thấy mơ hình mơ mơ hình tính chất nhiệt vật lý có độ tin cậy cao vải Mơ hình áp dụng cho nghiên cứu nhằm rút ngắn thời gian nghiên cứu, khối lượng chi phí thực nghiệm để phát triển công nghệ bảo quản vải; 18 - Sử dụng mơ hình mơ để nghiên cứu ảnh hưởng tốc độ môi trường làm lạnh cho thấy làm lạnh vải môi trường nước đá, tốc độ nước không ảnh hưởng nhiều tới thời gian làm lạnh vải khoảng từ Do thấy với tốc độ nước tuần hồn < 0,2 m·s-1 thích hợp Tốc độ lớn gia tăng công suất bơm, tăng tiêu thụ lượng, đồng thời tăng khả va đập với làm dập quả, thời gian làm lạnh không tăng Đây kết luận quan trọng có tính cho việc đề xuất công nghệ làm lạnh vải; - Đối với làm lạnh sơ khơng khí, thời gian làm lạnh tăng lên khoảng 2,5 ÷ lần so với làm lạnh nước đá Lý hệ số trao đổi nhiệt đối lưu khơng khí nhỏ nước nhiều Ngồi làm lạnh khơng khí tốc độ khơng khí có ảnh hưởng rõ rệt tới thời gian làm lạnh Với tốc độ khơng khí đạt khoảng 1,5 m·s-1 bề mặt vải, thời gian làm lạnh vải từ nhiệt độ 29oC xuống nhiệt độ 7,05oC với nhiệt độ môi trường 4,27oC khoảng h Như thấy làm lạnh khơng khí nhiều thời gian tăng chi phí lượng, đồng thời phải trang bị nhiều kho lạnh lớn Do thấy làm lạnh sơ vải nước đá phù hợp với sản xuất quy mô công nghiệp điều kiện Việt Nam Chương XÂY DỰNG MƠ HÌNH XÁC ĐỊNH ĐỘ HAO HỤT TỰ NHIÊN VÀ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ LẠNH CHO QUẢ VẢI 4.1 Độ hao hụt tự nhiên W = WH2O + WC 4.1.1 Xác định cường độ hô hấp phụ thuộc vào nhiệt độ (4.1) Hình 4.1 Cường độ hơ hấp vải nhiệt Hình 4.2 Cường độ hơ hấp vải phụ thuộc độ khác nhiệt độ (0,066  t) − − R CO = 5,855  e , mlCO2  kg  h với R = 0,993654 (4.5) 4.1.2 Xác định lượng nhiệt tỏa hô hấp 33594,64 10−3  e0,066t (4.8) Q = m , kJ (t + 273) 4.2 Xây dựng mơ hình xác định độ hao hụt bay nước 4.2.1 Giả thiết cho mơ hình Như thấy lượng nhiệt tổng mà khơng khí kho bảo quản nhận thay đổi enthalpy khơng khí Vì enthalpy hàm trạng thái nên thay đổi enthalpy khơng khí phụ thuộc vào điểm đầu điểm cuối trình mà khơng phụ thuộc vào đường Do giả thiết q trình biến đổi khơng khí kho lạnh xảy theo sơ đồ sau (Hình 4.5) Trong khoảng độ chênh lệch nhiệt độ nhiệt độ đầu vào khỏi vùng bảo quản vải nhỏ khoảng ÷ K bỏ qua độ cong đường  = coi đường thẳng khoảng nhiệt độ Do tuyến tính hóa đoạn đường  = để xác định trình trao đổi nhiệt ẩm kho lạnh 19 Khơng khí tuần hồn W Dàn lạnh Qres Qloss+Qope Vùng chứa vải Kết cấu bao che Hình 4.4 Sơ đồ trao đổi nhiệt khơng khí Hình 4.5 Q trình biến đổi trạng thái kho bảo quản vải khơng khí qua lớp vải 4.2.2 Xây dựng mơ hình Với dải nhiệt độ bảo quản từ 0oC ÷ 25oC tia q trình tính gần sau: (4.17)  = 6019,5 - 114,6·t với R2 = 0,9513 Hao hụt nước sản phẩm cuối tính theo mơ hình tính tốn sau đây: WH O = Q , kg (6019,5 − 114,6·t) (4.18) 4.3 Xác định độ hao hụt tự nhiên W = m    68 10−8  R CO2 + Q 6019,5 − 114,6  t (4.21) 4.4 Kiểm chứng mơ hình xác định độ hao hụt tự nhiên Hình 4.10 Hao hụt khối lượng vải bảo Hình 4.11 Độ hao hụt tự nhiên vải quản bảo quản kho lạnh Kết so sánh thực nghiệm tính tốn cho thấy tính tốn mơ hình thực nghiệm có sai khác khơng lớn Hình 4.10, 4.11 Tóm lại từ thí nghiệm kiểm chứng cho thấy mơ hình (4.18) xác định độ hao hụt tự nhiên nghiên cứu sinh phát triển từ cách tiếp cận Jadan cho vải Lục Ngạn Việt Nam, cho kết đáng tin cậy Mơ hình phù hợp cho việc tính tốn xác định độ hao hụt tự nhiên, đại lượng quan trọng để kiểm soát thời gian chất lượng bảo quản Ngồi cho phép giải hiệu toán xác định độ hụt vải vấn đề phức tạp trước luận án chưa giải 4.5 Xác định thông số công nghệ lạnh dành cho vải 4.5.1 Xác định suất tiêu hao đá chuỗi lạnh chế biến vải Làm lạnh sơ nước đá (1) Vận tải lạnh, xe lạnh (2) Làm lạnh trước bảo quản (3) Hình 4.12 Chuỗi lạnh chế biến vận tải vải 20 4.5.1.1 Suất tiêu hao đá trình làm lạnh sơ f + m w ) = 612,5 kg/1.000 kg vải mice = 1,3  (mice ice Từ xác định suất tiêu hao đá cho trình làm lạnh sơ 1000 kg vải từ nhiệt độ ban đầu 30oC xuống 7oC, thời gian làm lạnh sơ sau làm tròn là: 650 kg đá + 1.000 kg nước có nhiệt độ 25oC cần bể chứa nước bảo ơn có dung tích 2.000 lít 4.5.1.2 Suất tiêu hao đá q trình vận chuyển Như cơng thức bán thực nghiệm tính tiêu hao đá đường vận tải vải xe bảo ôn là: (4.30) mice = 26 + 3,16·, kg đá·(tấn vải)-1 4.5.1.3 Năng suất lạnh cần thiết để tái lạnh vải Lượng nhiệt bay nước theo Brooker (1967) 273  T  323 có dạng sau [41]Error! Reference source not found.: r t = 3,154 106 − 2,386 103  T, J  kg −1 (4.31) () Qtransp = r(t) · mws (4.32) Kết nghiên cứu thực nghiệm tương đồng với nghiên cứu công bố tác giả nước [34] cho thấy lượng nước chiếm khoảng 1,19% khối lượng quả, cơng thức (4.34) biến đổi (4.35) đây:   t   Q = m  i(t in ) − i(t)  + 0,0119  (3.154 − 2,386  (t + 273,15))dt    t in   (4.35) Sử dụng giả thiết phần xác định nhu cầu lượng lạnh để tái lạnh vải từ nhiệt độ 10oC nhiệt độ 5oC bay lượng nước bám bề mặt số (4.35) Con số 54.857,56 kJ·(1.000 kg quả)-1 Dựa vào phần mềm mô chương trường hợp làm lạnh khơng khí nghiên cứu thực nghiệm cho thấy thời gian làm lạnh vải 20 phút Tuy nhiên để làm bay hết lượng nước bám bề mặt cần khoảng h Như nhu cầu suất lạnh trung bình cho vải trình tái lạnh làm 15,24 kW·(1.000 kg quả)-1 4.5.2 Đề xuất mẫu kho bảo quản phù hợp cho vải Việt Nam 4.5.2.1 Phân tích hệ thống kho lạnh bảo quản a Kho lạnh thơng thường Hình 4.13 Kho lạnh cưỡng dàn Hình 4.14 Sơ đồ cơng nghệ kho lạnh có dàn lạnh lạnh quạt gió quạt gió Các kho lạnh có nước ta khơng thích hợp với việc bảo quản hoa quả, có vải Lý kho để tác động nhiệt từ bên dòng nhiệt vận hành tác động trực tiếp vào rau gây độ hao hụt lớn loại sản phẩm này, rút ngắn thời gian bảo quản Bên cạnh việc tổ chức thơng gió cho khu vực bảo quản thường để “tự do” gây chênh lệch nhiệt độ lớn vùng bảo quản, kích thích hơ hấp, đọng sương gây thối hỏng, úa héo b Đề xuất tiêu chí tiên thiết kế kho lạnh bảo quản vải (i) Tổ chức thơng gió hợp lý để đảm bảo đồng trường nhiệt độ độ ẩm không gian bảo quản; (ii) Phải khử tối đa nhiệt truyền từ bên ngồi vào dòng nhiệt vận hành; (iii) Tạo độ ẩm tương đối () cao môi trường bảo quản 21 4.5.2.2 Đề xuất kho lạnh thử nghiệm bảo quản vải Tủ thí nghiệm đạt thông số sau: Dải nhiệt độ làm việc  30oC; độ đồng nhiệt độ đạt  0,5oC, độ dao động nhiệt độ  0,5oC tốc độ khơng khí lạnh  0,5 m.s-1; độ ẩm tương đối  cao từ 0,9 ÷ 0,98 Bảng 4.3 Chất lượng mẫu số 1: vải bảo quản có làm lạnh sơ năm 2014 Thời gian Đường tổng Hàm lượng axit Vitamin C, Hàm lượng chất khơ hòa bảo quản, tan, số, (%) malic, (%) (mg/100g) tuần (Brix) 7.54 0.18 21.87 15.00 5.80 0.12 65.33 16.50 9.38 0.13 123.08 17.00 9.49 0.11 77.26 16.5 Bảng 4.4 Chất lượng mẫu số 2: vải bảo quản có làm lạnh sơ năm 2014 Thời gian Đường tổng Hàm lượng axit Vitamin C, Hàm lượng chất khơ hòa bảo quản, tan, số, (%) malic, (%) (mg/100g) tuần (Brix) 7.54 0.18 21.87 15.00 6.66 0.08 72.37 15.50 9.38 0.13 123.08 17.00 8.87 0.12 84.94 16 Bảng 4.5 Chất lượng vải bảo quản không làm lạnh sơ năm 2015 Thời gian bảo Đường Hàm lượng Vitamin C Hàm lượng chất khơ hòa tan quản, tổng số axit malic (mg/100 g) (Brix) ngày (%) (%) Ban đầu 14.53 0.12 21.24 15.00 Sau 14 ngày 11.66 0.08 22.37 16.00 Sau 19 ngày 12.02 0.09 18.17 15 Sau 37 ngày 13.04 0.10 29.72 15 4.6 Kết luận chương (i) Dựa cách tiếp cận Jadan, nghiên cứu sinh phát triển thành công mơ hình xác định độ hao hụt tự nhiên cho vải trình bảo quản sở nguyên lý hệ nhiệt động đẳng áp định luật bảo tồn lượng Sai số mơ hình tính tốn thực nghiệm cao 1,3% Từ mơ hình xác định độ hao hụt tự nhiên dự báo thời gian bảo quản lạnh tối đa phục vụ cho xuất vải tốt từ 28 ÷ 35 ngày; (ii) Dựa mơ hình Arrhenius tốc độ phản ứng phụ thuộc vào nhiệt độ 20 thí nghiệm đo cường độ hơ hấp lặp lặp lại mùa vụ vải năm 2014, 2015, 2016, luận án xây dựng thành cơng mơ hình hơ hấp vải Lục Ngạn phụ thuộc vào nhiệt độ Đây tham số đặc biệt quan trọng trình chế biến bảo quản vải Việt Nam Kết lần việc đo xây dựng cường độ hô hấp loại cụ thể tiến hành cách bản, lặp lặp lại mùa vụ Việt Nam Kết có độ tin cậy cao, dùng nghiên cứu tính tốn khác; (iii) Từ mơ hình xác định nhiệt tỏa hơ hấp phụ thuộc vào cường độ hô hấp, nhiệt độ bảo quản, nghiên cứu sinh xây dựng phần mềm tính nhiệt tỏa hơ hấp xác định lượng khơng khí cần thiết cho thơng gió; (iv) Ứng dụng kết nghiên cứu mục 3.1 tính chất nhiệt vật lý 3.2 mơ q trình làm lạnh, mục 4.2, 4.3 mơ hình hơ hấp, nhiệt tỏa hô hấp, mục 4.4 độ hao hụt quả, xác định nhu cầu suất lạnh cho khâu trình từ làm lạnh sơ trình bảo quản lạnh Chuỗi lạnh gồm khâu làm lạnh sơ bộ, vận tải, tái lạnh Lần Việt Nam có nghiên cứu đưa sở khoa học phương pháp tính tốn cho việc xác định thông số công nghệ chuỗi lạnh dành cho việc chế biến bảo quản vải Từ nâng cao chất lượng kéo dài thời gian bảo quản cho vải 22 (v) Từ việc nghiên cứu ảnh hưởng thông số tới độ hao hụt tự nhiên, cường độ hô hấp làm sở để nghiên cứu sinh xây dựng thành công tủ lạnh phù hợp với việc bảo quản vải với thơng số có dải nhiệt độ làm việc  30oC Độ đồng nhiệt độ đạt  0,5oC, độ dao động nhiệt độ  0,5oC tốc độ khơng khí lạnh  0,5 m.s-1 độ ẩm tương đối cao 90 ÷ 98%; (vi) Với tủ lạnh chế tạo nghiên cứu sinh tiến hành thí nghiệm bảo quản vải cho kết bảo quản tới 37 ngày với chất lượng tốt Đây tiền đề để phát triển mở rộng ứng dụng kho lạnh lớn Luận án đề xuất tiêu chí việc thiết kế lắp đặt kho lạnh dùng để bảo quản vải Kết có ý nghĩa ứng dụng lớn Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận 5.1.1 Ý nghĩa khoa học đạt Phát triển thành cơng mơ hình tính tốn dùng để dự đốn tính chất nhiệt vật lý hiệu dụng gồm có nhiệt dung riêng đẳng áp (Cp), hệ số dẫn nhiệt (), enthalpy riêng phần (i), khối lượng riêng () vải, sở coi vải hệ nhiệt động cân bằng, đa thành phần, khơng có chuyển pha Trong thành phần hệ lớp vỏ, cùi, hạt Tính chất nhiệt vật lý lớp xác định thông hàm lượng nước xác định qua thực nghiệm Đã xây dựng mơ hình mơ q trình làm lạnh vải sở hệ phương trình vi phân dẫn nhiệt khơng ổn định, đối tượng không đồng chất đẳng hướng với điều kiện biên loại viết cho hệ tọa độ cầu Kết so sánh mơ thí nghiệm kiểm chứng trình làm lạnh sơ trường hợp: (i) môi trường nước lạnh, (ii) mơi trường khơng khí đối lưu, cho sai số trường hợp (i) nhiệt độ 0,76oC, thời gian làm lạnh 86 s Kết trường hợp (ii) trường nhiệt độ 0,28oC thời gian làm lạnh 1052 s Như vậy, mơ hình mơ mơ hình tính chất nhiệt vật lý có độ tin cậy cao vải Mơ hình áp dụng cho nghiên cứu nhằm rút ngắn thời gian nghiên cứu, khối lượng chi phí thực nghiệm để phát triển cơng nghệ bảo quản vải; Trên sở sử dụng phương pháp bình phương cực tiểu thuật tốn lát cắt vàng luận án đề xuất phương án gián tiếp xác định  để hiệu chỉnh mơ hình mơ phù hợp với đối tượng có vỏ thô ráp; Luận án phát triển phương pháp xác định vị trí cặp nhiệt bên vải tương đương hình cầu Với giả thiết vị trí cặp nhiệt chưa biết xác định số phần tử thể tích khác Phương pháp loại bỏ số sai số tích lũy xảy tính tốn Mơ hình cường độ hơ hấp xây dựng dựa mơ hình Arrhenius tốc độ phản ứng phụ thuộc vào nhiệt độ, dựa sở xử lý hàng trăm số liệu 20 thí nghiệm tiến hành liên tiếp cho vải mùa vụ năm liên tiếp 2014 ÷ 2016 nhiệt độ khác Đây tham số đặc biệt quan trọng trình chế biến bảo quản vải Lục Ngạn Việt Nam Kết có độ tin cậy cao, dùng nghiên cứu tính tốn khác cho trình chế biến – bảo quản vải; Luận án phát triển thành cơng mơ hình xác định độ hao hụt tự nhiên cho vải trình bảo quản dựa nguyên lý hệ nhiệt động kín, đẳng áp, bảo tồn lượng Sai số mơ hình tính tốn thực nghiệm cao 1,3% Từ mơ hình xác định độ hao hụt tự nhiên dự báo thời gian bảo quản lạnh tối đa phục vụ cho xuất vải 5.1.2 Ý nghĩa thực tiễn đạt Sử dụng mơ hình mơ để đề xuất tốc độ nước tuần hồn < 0,2 m·s-1 q trình làm lạnh vải môi trường nước đá thích hợp Đối với làm lạnh sơ khơng khí đối lưu, tốc độ khơng khí có ảnh hưởng rõ rệt tới thời gian làm lạnh Làm lạnh sơ khơng khí đối lưu nhiều thời gian tăng chi phí lượng, đồng thời phải xây dựng nhiều kho lạnh lớn Do làm lạnh sơ vải nước đá phù hợp với sản xuất quy mô công nghiệp điều kiện Việt Nam 23 Ứng dụng kết nghiên cứu về: tính tốn tính chất nhiệt vật lý, mơ q trình làm lạnh, mơ hình hơ hấp, nhiệt tỏa hơ hấp mơ hình độ hao hụt vải xác định nhu cầu suất lạnh cho khâu trình từ làm lạnh sơ trình bảo quản lạnh Chuỗi lạnh gồm khâu làm lạnh sơ bộ, vận tải, tái lạnh Đây sở khoa học phương pháp tính tốn cho việc xác định thơng số công nghệ chuỗi lạnh dành cho việc chế biến bảo quản vải Từ nâng cao chất lượng kéo dài thời gian bảo quản cho vải Luận án xây dựng phần mềm tính nhiệt tỏa hơ hấp lưu lượng khơng khí cần thiết cho q trình bảo quản Từ có sở tính toán suất lạnh cho hệ thống, với lưu lượng khơng khí cần thiết sở để thiết kế tổ chức thơng gió cho kho lạnh Nghiên cứu ảnh hưởng thông số tới độ hao hụt tự nhiên, cường độ hô hấp sở để xây dựng thành công mẫu tủ lạnh phù hợp với việc bảo quản vải với thông số có dải nhiệt độ làm việc  30oC Độ đồng nhiệt độ đạt  0,5oC, độ dao động nhiệt độ  0,5oC tốc độ không khí lạnh  0,5 m.s-1 độ ẩm tương đối cao 90 ÷ 98% Với mẫu tủ lạnh chế tạo, đặc biệt tiến hành thí nghiệm bảo quản vải cho kết quả: bảo quản tới 37 ngày với chất lượng tốt Đây tiền đề tốt để phát triển mở rộng ứng dụng kho lạnh lớn Luận án đề xuất tiêu chí việc thiết kế lắp đặt kho lạnh dùng để bảo quản vải Kết có ý nghĩa ứng dụng lớn 5.2 Kiến nghị 5.2.1 Về nghiên cứu ứng dụng Dựa yêu cầu tiêu chí kho lạnh bảo quản vải nghiên cứu, nghiên cứu sinh đề xuất phát triển mẫu kho lạnh thử nghiệm luận án để áp dụng vào thực tế Mẫu kho lạnh bảo quản có khả kiểm soát độ hao hụt tự nhiên kiến nghị áp dụng thực tế kho lạnh cỡ nhỏ Trên sở có mẫu kho áp dụng thực tế, tiến hành nghiên cứu tối ưu khả chất tải đơn vị thể tích kho Phát triển mơ hình mơ q trình làm lạnh, hô hấp, độ hao hụt tự nhiên để tối ưu hóa thơng số cơng nghệ mẫu kho lạnh cỡ nhỏ để giảm thiểu lượng tiêu hao trình bảo quản để tìm phương pháp phù hợp thiết kế kho lạnh dùng cho bảo quản rau thực tế sử dụng 5.2.2 Về nghiên cứu khoa học Nghiên cứu phát triển mơ hình truyền nhiệt có nguồn nhiệt bên với điều kiện biên loại kết hợp với điều kiện biên loại Với cấp độ xác cao phù hợp với nghiên cứu tối ưu thông số công nghệ bảo quản lạnh vải sau thu hoạch Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ ethylen, CO2, O2 tới cường độ hô hấp vải sau thu hoạch Luận án thực để nghiên cứu trình truyền nhiệt, tỏa ẩm vải Các nghiên cứu tương lai mở rộng tới việc xem xét ảnh hưởng yếu tố khác: thay đổi kích thước vật lý co ngót q trình làm lạnh phân bố nhiệt tỏa hơ hấp theo cấu trúc tế bào Quả vải bảo quản lạnh nhằm phục vụ phần nhu cầu rộng rãi thị trường hoa tươi Trên thực tế, vải dùng cho sản xuất đồ uống đóng chai, phần nhu cầu khơng thể thiếu Vì vậy, việc xây dựng mơ hình thơng số nhiệt vật lý vải điểm băng nhằm hỗ trợ nghiên cứu chi tiết trình cấp đông vải bảo quản đông lạnh điều cần thiết tương lai 24 ... học cho việc phát triển công nghệ chế biến, bảo quản lạnh vải Việt Nam với đề tài cụ thể Nghiên cứu đặc tính trao đổi nhiệt ẩm xác định thông số công nghệ bảo quản lạnh vải ’ giới thiệu phần mở... gian làm lạnh sơ bộ, suất lạnh cần thiết đơn vị khối lượng sản phẩm 1.3.2 Quá trình làm lạnh bảo quản Nghiên cứu sinh chọn thông số công nghệ để bảo quản vải luận án nhiệt độ: ÷ 5oC, độ ẩm: 90... tự nhiên cho vải trình bảo quản dựa nguyên lý hệ nhiệt động cân bằng, đẳng áp Trên sở kết nghiên cứu xác định thông số công nghệ cần thiết cho chuỗi lạnh bảo quản vải từ khâu làm lạnh sơ bộ, vận