TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ KHẢO NGHIỆM MÁY SẤY PHẤN HOA CHÂN KHÔNG VI SÓNG

Phấn hoa khi ong mang về thường có hàm lượng nước rất cao 25 – 40% nên chúng dễ bị lên men và bị thối rữa, do vậy cần phải được bảo quản lạnh hoặc sấy khô Phương pháp sấy là phương pháp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ KHẢO NGHIỆM MÁY SẤY PHẤN HOA CHÂN KHÔNG VI SÓNG

Họ tên sinh viên: NGUYỄN PHAN THANH TRUNG

NGUYỄN THỊ VIÊN Ngành: CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH Niên khóa: 2007 – 2011

Tháng 06/2011

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ KHẢO NGHIỆM MÁY SẤY PHẤN HOA CHÂN KHÔNG VI SÓNG

Giáo viên hướng dẫn

TS Lê Anh Đức ThS Lê Quang Giảng

Tháng 06 năm 2011

LỜI CẢM ƠN

Chúng tôi xin chân thành cảm ơn:

 Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh

 Ban chủ nhiệm khoa Cơ khí – Công nghệ cùng toàn thể quý thầy cô giảng dạy trong suốt quá trình học tập và rèn luyện

 Đặc biệt các thầy TS Lê Anh Đức, ThS Lê Quang Giảng đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo chúng tôi hoàn thành khóa luận tốt nghiệp

 Các anh ở Trung Tâm Công Nghệ và Thiết Bị Nhiệt Lạnh đã tận tình giúp đỡ

 Các bạn lớp Công nghệ nhiệt lạnh khóa 2007 – 2011 đã giúp đỡ chúng tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện đề tài

Tp Hồ Chí Minh, Tháng 06 năm 2011

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Phan Thanh Trung Nguyễn Thị Viên

- Khảo nghiệm đánh giá khả năng hoạt động của máy

2 Nội dung thực hiện:

 Khay hình tròn có đường kính 310 mm, tổng cộng có 14 khay

 Bộ phận cấp nhiệt bằng vi sóng, tổng công suất 4 kW, gồm 4 đầu phát vi sóng, công suất mỗi đầu là 1 kW

 Bơm chân không có công suất 1 HP

 Máy nén lạnh có công suất 1 HP

 Công suất của động cơ quay khay 0,25 HP

 Tốc độ quay của trục chứa khay 5 vòng/phút

- Kết quả khảo nghiệm không sai khác nhiều với kết quả tính toán

MỤC LỤC

TRANG BÌA i

LỜI CẢM ƠN ii

TÓM TẮT iii

MỤC LỤC v

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU viii

DANH SÁCH CÁC HÌNH ix

DANH SÁCH CÁC BẢNG xi

Chương 1 1

Chương 2 3

2.1 Tổng quan về Ong /1/ 3

2.1.1 Loài ong mật 3

2.1.2 Các sản phẩm của ong 4

2.2 Tổng quan về phấn hoa /1/, /14/, /16/, /18/ 7

2.2.1 Khái niệm 7

2.2.2 Thành phần phấn hoa 7

2.2.3 Công dụng 9

2.2.4 Cách sử dụng phấn hoa 9

2.2.5 Khai thác phấn hoa 9

2.2.6 Một số quy định về tiêu chuẩn của phấn hoa 10

2.2.7 Các phương pháp giảm ẩm độ phấn hoa hiện nay 11

2.2.8 Ảnh hưởng của phương pháp và nhiệt độ sấy đến chất lượng phấn hoa 15

2.3 Tìm hiểu chung về máy sấy chân không /5/, /8/ 16

2.3.1 Các khái niệm 16

2.3.2 Nguyên lý cơ bản của máy sấy chân không 16

2.3.3 Hệ thống hút chân không trong thiết bị sấy chân không 17

2.4 Tổng quan về vi sóng /2/, /3/, /4/, /14/, /18/, /19/ 17

2.4.1 Các khái niệm cơ bản 17

2.4.2 Cách tạo ra vi sóng 18

2.4.3 Đặc điểm của vi sóng 19

2.4.4 Quá trình làm nóng vật liệu của vi sóng 20

2.4.5 Sấy bằng vi sóng 21

2.5 Tính toán nhiệt cho quá trình sấy /2/ 22

2.6 Tính toán chọn bơm chân không /6/, /7/ 24

2.7 Tính toán hệ thống ngưng tụ ẩm /9/, /12/ 25

2.8 Cơ sở tính dàn lạnh, dàn nóng /9/, /12/ 26

2.9 Cơ sở tính chọn công suất động cơ truyền động cho trục khay /11/ 27

2.10 Giới thiệu một số mẫu máy chân không vi sóng trên thị trường 28

2.11 Kết luận 29

Chương 3 31

3.1 Phương pháp: 31

3.1.1 Phương pháp nghiên cứu lí thuyết 31

3.1.2 Phương pháp thiết kế 31

3.1.3 Phương pháp chế tạo 32

3.1.4 Phương pháp đo ẩm độ 32

3.1.5 Phương pháp khảo nghiệm 32

3.2 Phương tiện 32

3.2.1 Thời gian và địa điểm 32

3.2.2 Đối tượng 32

3.2.3 Dụng cụ thí nghiệm 33

Chương 4 34

4.1 Cơ sở tính toán 34

4.1.1 Các dữ liệu ban đầu 34

4.1.2 Lựa chọn sơ đồ nguyên lý hệ thống máy sấy chân không vi sóng 34

4.2 Tính toán thiết kế máy 37

4.2.1 Tính toán kích thước buồng sấy 37

4.2.2 Tính toán lượng nhiệt cần thiết cho quá trình sấy 43

4.2.3 Tính toán chọn bơm chân không 47

4.2.4 Tính toán hệ thống ngưng tụ ẩm 49

4.2.5 Tính dàn lạnh /9/, /12/ 51

4.2.6 Tính bình chứa nước ngưng tụ /9/, /12/ 52

4.2.7 Tính chọn công suất động cơ truyền động cho trục khay 53

4.3 Thiết kế mạch điều khiển: 55

4.4 Kết quả khảo nghiệm: 58

4.4.1 Khảo nghiệm không tải: 58

4.4.2 Khảo nghiệm có tải: 59

Chương 5 62

5.1 Kết luận: 63

5.2 Đề nghị: 63

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU

0: Hằng số điện môi tuyệt đối, F/m Q: Nhiệt lượng, kJ

: Độ ẩm tương đối của không khí, % K: Hệ số truyền nhiệt

sd: Nhiệt dung của phấn hoa, kJ/kg 0C C0: Hệ số bức xạ

sl: Nhiệt dung của chất lỏng, kJ/kg 0C V: Thể tích, m3

Mi: Ẩm độ tương đối của vật liệu, % m: Khối lượng, kg

L: Ẩn nhiệt hóa hơi của chất lỏng, kJ/kg N: Công suất, W

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1: Loài A.Cerana và A.Mellifera 4

Hình 2.2: Mật ong 4

Hình 2.3: Sữa ong chúa 5

Hình 2.4: Phấn hoa 6

Hình 2.5: Sáp ong 6

Hình 2.6: Ong mang phấn hoa 7

Hình 2.7: Phấn hoa 7

Hình 2.8: Thu phấn hoa từ ong 10

Hình 2.9: Phơi nắng phấn hoa trên khay 11

Hình 2.10: Sấy bằng tủ sấy 13

Hình 2.11: Máy sấy phấn hoa chân không dùng điện trở 14

Hình 2.12: Băng tần của vi sóng 17

Hình 2.13: Đầu phát vi sóng 18

Hình 2.14: Sóng điện từ 19

Hình 2.15: Va chạm của phân tử nước 20

Hình 2.16: Máy chân không vi sóng kiểu đứng 28

Hình 2.17: Máy sấy chân không vi sóng trụ tròn WaveVac1290 28

Hình 2.18: Máy sấy chân không vi sóng băng tải 29

Hình 4.1 : Nguyên lý hoạt động máy sấy phấn hoa chân không vi sóng 35

Hình 4.2: Khay chứa phấn 38

Hình 4.3: Trục chứa khay 38

Hình 4.4: Buồng sấy 41

Hình 4.5: Khớp nối 42

Hình 4.6: Cơ cấu làm kín trục 42

Hình 4.7: Bố trí lỗ ống dẫn sóng 47

Hình 4.8: Dàn ngưng tụ ẩm 51

Hình 4.9 : Bình chứa nước ngưng tụ 53

Hình 4.10: Bản vẽ máy sấy phấn hoa chân không vi sóng 54

Hình 4.11: Mạch cấp nguồn vi sóng 55

Hình 4.12: Sơ đồ mạch điều khiển 56

Hình 4.13: Bố trí cảm biến trên một khay 60

Hình 4.14: Độ giảm ẩm theo thời gian 62

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Thành phần Vitamin trong phấn hoa 8

Bảng 2.2: Thành phần khoáng chất trong phấn hoa 8

Bảng 2.3: Các thành phần khác 8

Bảng 2.4: Thông số máy 28

Bảng 4.1 : Sự chênh lệch nhiệt độ giữa các cảm biến trên khay số 14 60

Bảng 4.2 : Sự chênh lệch nhiệt độ giữa các cảm biến trên các khay 61

Bảng 4.3: Kết quả khảo nghiệm 61

Chương 1

MỞ ĐẦU

Nghề nuôi ong đã phát triển ở nước ta từ lâu dưới nhiều hình thức khác nhau: nuôi ong rừng, nuôi ở hộ gia đình, Ban đầu người nuôi ong chỉ lấy mật để bán, còn phấn hoa chỉ được sử dụng như nguồn thức ăn cho ong Sau đó các thầy thuốc đông y

đã tìm ra tác dụng bồi bổ cơ thể, chữa được nhiều bệnh của phấn hoa Và phấn hoa trở thành một trong những thực phẩm cao cấp, đắt tiền Chất lượng phấn hoa cần được cải thiện để đáp ứng nhu cầu tiêu dùng Do đó, phần lớn phấn hoa sau khi thu hoạch sẽ được đem đi sấy để bảo quản, đóng gói Nhu cầu sử dụng phấn hoa ngày càng tăng không chỉ dừng lại ở thị trường trong nước mà phấn hoa còn được xuất khẩu ra nước ngoài Để được tin dùng trên thị trường quốc tế thì chất lượng phấn hoa phải tuân theo những tiêu chuẩn nghiêm ngặt về: ẩm độ, nhiệt độ sấy, màu sắc,

Phấn hoa khi ong mang về thường có hàm lượng nước rất cao (25 – 40% ) nên chúng dễ bị lên men và bị thối rữa, do vậy cần phải được bảo quản lạnh hoặc sấy khô Phương pháp sấy là phương pháp phổ biến hiện nay để giảm hàm lượng nước trong phấn hoa Có nhiều phương pháp sấy nhưng sấy chân không luôn là một phương pháp

có thể đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về chất lượng và là phương pháp rút ngắn được thời gian sấy một cách đáng kể Trong thực tế, phương pháp sấy chân không đã được áp dụng phổ biến ở nhiều nước Châu Âu và Châu Á Tuy nhiên do giá thành thiết bị cao

và vận hành phức tạp, phương pháp sấy này vẫn chưa được áp dụng rộng rãi ở nước ta Bên cạnh đó, với những phương pháp sấy chân không trước đây thì nguồn nhiệt cung cấp chủ yếu ở dạng bức xạ nên còn tồn tại một số nhược điểm: tốc độ sấy còn khá lâu, sấy không đồng đều, Hiện nay, một phương pháp cấp nhiệt mới đang trong giai đoạn phát triển là sử dụng vi sóng Phương pháp này khắc phục được hầu hết những khuyết điểm của phương pháp bức xạ, nhưng có giá thành đầu tư ban đầu cao Với mong muốn nâng cao chất lượng sản phẩm phấn hoa, để phấn hoa trở thành một mặt hàng xuất khẩu có giá trị về mặt kinh tế Cũng như yêu cầu về một thiết bị sấy

mới cải thiện được chất lượng phấn hoa, thời gian sấy với chi phí đầu tư, vận hành không quá cao và được ứng dụng vào sản xuất thực tế Do đó khi được sự chấp thuận của Ban chủ nhiệm khoa Cơ Khí – Công Nghệ và dưới sự hướng dẫn của các thầy: TS

Lê Anh Đức và ThS.Lê Quang Giảng, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài :“ Tính toán, thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm máy sấy phấn hoa chân không vi sóng với năng suất 10 kg/mẻ”

Trong quá trình thực hiện, do kiến thức chuyên sâu và kinh nghiệm thực tế còn hạn hẹp, đặc biệt công nghệ sấy chân không dùng vi sóng chỉ đang trong giai đoạn nghiên cứu ở nước ta, các tài liệu chuyên ngành còn hạn chế nên đề tài khó tránh khỏi sai sót Rất mong nhận được ý kiến đóng góp của thầy cô, các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn

…và có sự phân công công việc rõ ràng

Ong mật thuộc ngành chân đốt hay ngành tiết túc (A Thropoda), lớp côn trùng (Insecta), bộ cánh màng (Hymenoptera), họ ong mật (Apisdae), giống ong mật (Apis) Ong mật còn được gọi là ong khoái, to con, đốt đau, tổ thường ở các hốc cây,có thể bắt

về nhà nuôi Ong mật được con người nuôi để khai thác các sản phẩm như mật ong, phấn hoa, sáp ong, sữa ong chúa, v.v…

b) Phân loại ong mật

Loài ong mật có 4 loại chính như sau : Ong châu Âu hay ong ngoại (A.Mellifera), ong ruồi hay ong nội (A.Cerana), ong khoái hay ong gác kèo (A.Dorsata), ong hoa hoặc ong muỗi (A.Florea)

Ở Việt Nam có cả 4 loài ong mật kể trên nhưng chỉ 2 loài A.Cerana và A.Mellifera có giá trị kinh tế cao đang được nuôi rộng rãi Hai loài A.Dorsata và A.Florea là loài ong hoang dã chưa được nghiên cứu thuần hóa, mới dừng ở mức độ khai thác tự nhiên

Mỗi loài ong mật lại chia thành nhiều chủng (phân loài) khác nhau Mỗi phân loài đó lại có nhiều dạng sinh thái, dạng sinh học hình thành từ lâu đời dưới tác động của những yếu tố ngoại cảnh khác nhau

Hình 2.1: Loài A.Cerana và A.Mellifera 2.1.2 Các sản phẩm của ong

Ong cho nhiều sản phẩm quí để chữa bệnh và bồi bổ sức khỏe con người như: mật ong, phấn hoa, sữa chúa, sáp ong,…

a) Mật ong

Mật ong (Mel): Là một chất lỏng, sánh như siro, vị ngọt, mùi thơm đặc biệt Loại mật tốt có vị cay khé cổ Mật ong là hỗn hợp của mật hoa, phấn hoa, do ong thợ thu hoạch từ các loài hoa của cây cối và một lượng nhỏ sáp ong do tuyến sáp của ong thợ tiết ra chế biến thành

Hình 2.2: Mật ong

Mật ong có khoảng 100 chất khác nhau có giá trị tốt đối với cơ thể con người Mật ong có thành phần hóa học rất phức tạp, tùy thuộc vào nguồn hoa khác nhau mà thành phần hóa học cũng khác nhau, nhưng thành phần chủ yếu gồm các chất sau:

- Hàm lượng nước từ 18-20%, đường glucose và levulose chiếm 60, 70%, saccarose 3- 10% và một số đường mantose, oligosacarid

- Trong mật ong rất giàu vitamin B1,B2, B3, Bc, C, H, K, E, acid folic, Acid formic, tartric, citric, malic, oxalic…, chất khoáng, các nguyên tố vi lượng, hormon, fitonxit, chất thơm và nhiều chất khác

b) Sữa ong chúa

Sữa ong chúa là chất đặc có màu trắng sữa, hơi ngà, vị hơi chua, một sản phẩm quí được tiết ra từ các tuyến sữa dưới hàm của các ong thợ từ bảy ngày tuổi

Hình 2.3: Sữa ong chúa

Thành phần của sữa ong chúa rất phức tạp, nó phụ thuộc vào đàn ong, nguồn hoa… Nhưng thành phần chủ yếu của sữa ong chúa gồm: 66,5 % nước, 34,9 % chất khô trong đó gồm: 12,30% protein, 6,50% mỡ, 12,50% đường, 0,80% cho và 2,80% các chất chưa rõ

Trong 1g sữa ong chúa chứa các vitamin sau đây (tính ra microgam): Vitaim B1 1,5 – 6,6; B2 2,40 -50,0; niacin 59,0 – 149,0; acid folic 0,2; Bc, PP, H, C, D, E và các chất khác

Ngoài ra còn chứa các hormon và những chất đặc biệt khác có tác dụng củng cố

và làm tăng sức khỏe của con người

c) Phấn hoa

Phấn hoa là sản phẩm do ong thợ thu hoạch từ phấn hoa của các loài cây khác nhau Phấn hoa có nhiều màu khác nhau từ màu vàng, đến đỏ đôi khi có cả màu xám tùy thuộc vào nguồn hoa

Thành phần hóa học của phấn hoa cũng rất phức tạp, tùy thuộc nguồn hoa mà phấn hoa có thành phần hóa học khác nhau

Keo ong chứa 55% nhựa và chất thơm, 30% sáp ong, 10% tinh dầu thơm, 5% phấn hoa, một số khác như: protid, và các vitamin, các nguyên tố hóa học Fe, Mn, Kích thích, Al, Si, V, Sr

2.2 Tổng quan về phấn hoa /1/, /14/, /16/, /18/

2.2.1 Khái niệm

Phấn hoa là những tế bào sinh sản giống đực của các loài hoa

Phấn hoa còn có tên là phấn ong, phương ong, là sản phẩm tự nhiên do ong thợ thu hoạch từ nhụy hoa của các loài cây khác nhau đưa về tổ để làm nguồn thức ăn chính cung cấp các nhu cầu về protein, chất béo, vitamin, nguyên tố vi lượng và các chất dinh dưỡng khác cho đàn ong

Hình 2.6: Ong mang phấn hoa 2.2.2 Thành phần phấn hoa

Hình 2.7: Phấn hoa

Thành phần của phấn hoa rất phức tạp, mỗi hạt phấn hoa có khoảng 3-5 triệu tế bào phấn hoa, phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chủng loại phấn, điều kiện địa lý, khí

hậu, Theo tài liệu tham khảo /10/ chúng tôi có kết quả phân tích thành phần của

phấn hoa như sau:

2.2.3 Công dụng

Phấn hoa của ong được dùng làm thuốc bổ, nâng cao sức khỏe, sức đề kháng chống đỡ với bệnh tật, nhất là trong trường hợp suy dinh dưỡng, suy nhược thần kinh Người ta đã nghiên cứu, thử nghiệm và thấy rằng phấn hoa ong có tác dụng phòng và điều trị ung thư tiền liệt tuyến với liều lượng mỗi ngày 15g Có những bệnh nhân bị đái tháo đường đã uống phấn hoa liên tục dài ngày, bệnh đã khá ổn định Phấn hoa uống cùng sữa ong chúa có tác dụng chữa bệnh liệt dương ở nam giới

Hiện nay từ phấn hoa ong người ta đã chế biến thành biệt dược Sthénorex (Pháp) dưới dạng viên nang có chứa 0,23g cao phấn hoa, có tác dụng kích thích thèm ăn, dùng cho người kém ăn, gầy yếu, thiếu hụt protein ở người nghiện rượu lâu ngày Phấn hoa không độc, có tác dụng bổ dưỡng, tăng sức đề khánh chống bệnh tật, kích thích tiêu hóa, ăn ngon và an toàn, nên có thể sử dụng cho mọi lứa tuổi

2.2.4 Cách sử dụng phấn hoa

Người ta thường dùng phấn hoa bằng cách ăn tự nhiên hoặc pha với nước sôi để uống, ngâm rượu và trộn lẫn với mật ong để ăn Với trẻ em, có thể dùng dưới dạng nấu lẫn với bột hoặc cháo Cho đến nay, quan điểm về liều lượng phấn hoa mỗi ngày chưa thật sự thống nhất Phần đông cho rằng, đối với người trưởng thành, tối đa nên dùng 5-10 g, còn trẻ em thì giảm bớt liều, từ 2-3 g/ngày Trung tâm Nghiên cứu ong trung ương khuyên dùng mỗi ngày 1-2 thìa cà phê, chia làm 2 lần Nói chung, mỗi ngày nên dùng khoảng 5 g là vừa phải

2.2.5 Khai thác phấn hoa

Vào mùa bông chè, cà phê, mắc cỡ vv , nếu nguồn phấn dồi dào ta có thể tổ chức khai thác phấn hoa: Dùng một tấm lưới có các lỗ có đường kính 5,7 mm chận trước cửa tủ, bên dưới dùng một máng để hứng phấn Ong đi làm về mang hai hạt phấn ở hai chân sau khi chui vào lỗ của lưới thoát phấn sẽ để lại hai hạt phấn ở bên ngoài Hai hạt phấn này sẽ rơi xuống máng hứng phấn Trưa hoặc chiều người nuôi ong sẽ gom số phấn này lại

Phấn hoa sau khi thu gom sẽ được đem đi phơi nắng hoặc sấy để bảo quản

Hình 2.8: Thu phấn hoa từ ong

Ngoài ra còn bảo quản bằng cách ủ với đường: Phấn hoa phơi một nắng cho ráo nước, sau đó cho vào những bình miệng rộng cứ một lớp phấn khoảng 3 cm thì một lớp đường 2 cm và trên cùng là lớp đường Sau một thời gian đường chảy ra và hoà vào phấn Cách bảo quản này hầu như giữ được gần hết các thành phần phấn hoa rất tốt để làm hàng hoá và cho ong ăn

2.2.6 Một số quy định về tiêu chuẩn của phấn hoa

Do thành phần của phấn hoa phụ thuộc vào nguồn gốc và chủng loại phấn hoa, do vậy cho đến nay vẫn chưa có tiêu chuẩn chung của quốc tế, tuy nhiên những chỉ tiêu được lấy làm căn cứ trong giao dịch thương mại (theo tiêu chuẩn của Nga) đó là:

a) Chỉ tiêu cảm quan

-Màu: Nâu, vàng, màu cát, xanh xám, đỏ

-Bên ngoài: khối hạt tơi đều, tạp chất không quá 1,5% Các hạt rắn bóp không nát vụn, ấn bằng vật rắn thì dẹp xuống hay vụn một phần

-Mùi: thơm đặc trưng của phấn hoa

-Vị: ngọt thơm, có thể hơi đắng và chua

-Tạp chất khác: không có

-Độc chất: không có

Riêng ở Tây – Ban – Nha có thêm chỉ tiêu hàm lượng proline

2.2.7 Các phương pháp giảm ẩm độ phấn hoa hiện nay

Vì lượng nước chứa trong phấn hoa rất cao ( 25 – 40% ), nên để bảo quản phấn hoa, người ta phải tiến hành giảm ẩm của phấn hoa ngay sau khi thu hoạch

a) Phơi nắng: là phương pháp sử dụng nguồn nhiệt bức xạ từ mặt trời để giảm

ẩm trong phấn hoa

 Mô tả:

Phấn hoa sau khi thu hoạch sẽ được nhân công đem trải mỏng trên khay, hay tấm bạt đặt ở những nơi trống trải để lấy ánh nắng Phấn hoa ẩm độ 24% thì phơi khoảng 3 nắng mới đạt 10% Trong quá trình phơi nắng nếu trời nắng nhiều, nhiệt độ phấn hoa tăng cao thì người ta sẽ dùng những tấm lưới che nắng che trên khay để giảm nhiệt độ phấn hoa, khi trời mưa thì phấn hoa sẽ được mang vào nhà hoặc được che bởi các tấm nilong

Hình 2.9: Phơi nắng phấn hoa trên khay

 Ưu điểm:

-Đơn giản, chi phí đầu tư ban đầu thấp

-Có thể sấy số lượng lớn phấn hoa mà không tốn nhiều chi phí

 Nhược điểm:

-Khó kiểm soát nhiệt độ của phấn hoa

-Tổn thất phấn hoa và mất vệ sinh do khi phơi sẽ bị ong bay xuống ăn lại, một

số con ong bị chết và lẫn vào phấn hoa

-Tốc độ sấy chậm hơn nhiều so với sấy bằng thiết bị, phải mất 3 ngày để phấn hoa từ ẩm độ từ 24% xuống 10%

-Tốn nhiều nhân công

-Phụ thuộc nhiều vào thời tiết

-Chất lượng phấn hoa kém do bị mất đi một số chất như: Vitamin C, E,

-Chất lượng cảm quan sản phẩm kém: màu sắc, mùi vị, không còn như ban đầu khi thu hoạch

Ở nước ta, phấn hoa chủ yếu được làm khô bằng phương pháp này

b) Sấy bằng lò đốt

 Mô tả:

Phấn hoa được trải lên khay đưa vào buồng sấy Không khí được nung nóng bởi

lò đốt và được quạt thổi trực tiếp qua lớp phấn hoa Không khí khô sẽ mang ẩm từ phấn hoa thải ra môi trường

 Ưu điểm:

-Công nghệ đơn giản

-Có thể dùng nhiều nhiên liệu khác nhau để đốt lò: than củi, củi, trấu,…

-Có thể sấy số lượng lớn mà chi phí vận hành không cao

 Nhược điểm:

-Kiểm soát nhiệt độ kém

-Chất lượng phấn hoa kém do mất các vitamin: C, E,

-Bị nhiễm bụi bẩn từ khói lò gây mất vệ sinh

Hình 2.10: Sấy bằng tủ sấy

 Ưu điểm:

-Kiểm soát được nhiệt độ sấy

-Tốc độ sấy nhanh hơn phơi nắng

-Tốn ít nhân công

-Phấn hoa giữ được màu sắc và mùi vị như ban đầu, đảm bảo được vệ sinh

 Nhược điểm:

-Chi phí đầu tư và vận hành cao hơn phơi nắng và sấy bằng lò đốt

-Thời gian sấy dài, phải đảo các khay để phấn hoa khô đều

d) Sấy chân không: là phương pháp tách ẩm ra khỏi vật liệu dưới nhiệt độ và

áp suất thấp

 Mô tả:

Máy sấy có các bộ phận chủ yếu: buồng sấy, khay sấy, dàn ngưng tụ, dàn lạnh, bơm chân không, bộ phận cấp nhiệt (điện trở), bình tách lỏng

Phấn hoa được trải đều trên khay, đặt vào buồng sấy Ẩm trong phấn hoa thoát

ra ngoài dưới nhiệt độ và áp suất thấp sẽ được bơm chân không hút ra khỏi buồng sấy

và ngưng tụ lại ở bình tách lỏng

Hình 2.11: Máy sấy phấn hoa chân không dùng điện trở

Mô hình máy sấy phấn hoa chân không dùng điện trở ở Hình 2.11 do Trung tâm

Công nghệ và thiết bí Nhiệt lạnh trường Đại học Nông Lâm TP HCM chế tạo có những thông số sau:

-Kiểm soát được nhiệt độ sấy

-Phấn hoa khô khá đồng đều

-Chất lượng phấn hoa ít bị biến đổi

 Nhược điểm:

-Thời gian sấy còn dài, phải mất 9h để phấn hoa từ ẩm độ 24% xuống 10% -Điện trở có quán tính nhiệt nên việc kiểm soát nhiệt độ chưa thật sự tốt: nhiệt

độ phấn hoa có thể lên đến 43 0C khi ngắt nguồn điện trở

-Bức xạ nhiệt của điện trở tỉ lệ nghịch với khoảng cách từ điện trở đến phấn hoa

2.2.8 Ảnh hưởng của phương pháp và nhiệt độ sấy đến chất lượng phấn hoa a) Ảnh hưởng của phương pháp sấy

Phấn hoa chứa hầu hết các loại vitamin như Provitamin A, B1, B2, B3, B5, B6, B12, C, D, E, H, K, PP Trong các loại vitamin có trong phấn hoa thì provitamine A, vitamin C và vitamin E, đều là những vitamin dễ bị mất đi trong quá trình sơ chế và bảo quản phấn hoa

Vitamin E là chất chống oxi hóa tự nhiên mạnh nhất, nó ngăn ngừa sự oxi hóa phi enzym bởi oxygen phân tử và các gốc tự do Vitamin E rất dễ bị biến tính khi tiếp xúc trực tiếp với ôxy có trong không khí

Vitamin C ít nhạy cảm với ánh sáng, nhưng lại nhạy cảm với nhiệt độ và rất nhạy cảm với các chất ôxy hoá

Provitamin A chính là loại vitamin nhạy cảm cao với ánh sáng, nhiệt độ và các chất ôxy hoá

Theo kết quả nghiên cứu của Ts Lê Minh Hoàng, Viện công nghệ sinh học và môi trường, trường Đại học Nông Lâm TP.HCM về ảnh hưởng của các phương pháp sấy đến hoạt tính chống oxy hóa của phấn hoa, cho thấy hoạt tính chống ôxy hoá của các mẫu phấn hoa sấy bằng phương pháp đông khô là cao nhất (90,95 %) so với các mẫu phấn hoa được sấy bằng phương pháp chân không (58,46 %) và phơi nắng (30,72

%)

Khi phơi nắng, phấn hoa tiếp xúc trực tiếp với tác nhân oxy hóa như tia tử ngoại, oxy và nhiệt độ nên hoạt tính chống oxy hóa giảm nhiều nhất Đối với phấn hoa sấy bằng phương pháp thông thường giảm ít hơn do hạn chế được tác động của ánh sáng Như vậy, để đảm bảo của chất lượng phấn hoa nên chọn phương pháp sấy nào có khả năng hạn chế tối đa sự tiếp xúc trực tiếp của ánh sáng, oxy, nhiệt độ lên phấn hoa

b) Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy

Trong điều kiện sấy chân không, những tác động của tia tử ngoại, phân tử ôxy và các chất ôxy hoá đã bị hạn chế đến mức tối thiểu, nhưng khi nhiệt độ sấy tăng lên, chất lượng phấn hoa bị giảm rõ rệt Nhiệt độ sấy càng cao thì chất lượng của phấn hoa sau khi sấy càng bị giảm

Theo kết quả nghiên cứu của Ts Lê Minh Hoàng, Viện công nghệ sinh học và môi trường, trường Đại học Nông Lâm TP.HCM về ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến

hoạt tính chống oxy hóa của phấn hoa, cho thấy hoạt tính chống ôxy hoá của các mẫu phấn hoa bị giảm rõ ở nhiệt độ cao.Phấn hoa sấy ở nhiệt độ 370C có hoạt tính chống ôxy hoá đạt 64,06 ± 0,76% cao hơn so với phấn hoa được sấy ở nhiệt độ 400C (58,46 ± 0,77), ở nhiệt độ 430C (50,16 ± 0,77 ) và 460C (48,32 ± 0,76)

Ngoài ra, khi sấy ở nhiệt độ cao thì màu sắc và mùi vị của phấn hoa cũng thay đổi đáng kể

2.3 Tìm hiểu chung về máy sấy chân không /5/, /8/

2.3.1 Các khái niệm

Quá trình sấy là quá trình chất lỏng hoặc hơi của nó chủ yếu là nước và hơi nước nhận được năng lượng để dịch chuyển từ trong lòng vật cần sấy ra bề mặt ngoài của nó

Phương pháp sấy chân không là phương pháp sấy có áp suất trong buồng sấy nhỏ hơn áp suất khí quyển Phương pháp này không thể dùng môi chất sấy để thải ẩm

mà cần phải dùng máy hút chân không kết hợp với thiết bị ngưng tụ

2.3.2 Nguyên lý cơ bản của máy sấy chân không

Nguyên lý cơ bản của phương pháp sấy chân không là sự phụ thuộc vào áp suất điểm sôi của nước Nếu làm giảm áp suất môi trường trong thiết bị sấy xuống đến một

áp suất mà ở đó nước trong vật liệu cần sấy bắt đầu sôi và bốc hơi sẽ tạo ra một chênh lệch áp suất đáng kể dọc theo bề mặt vật liệu sấy và qua đó hình thành dòng ẩm chuyển động từ trong lòng vật ra ngoài bề mặt Sự chênh lệch áp suất giữa hơi nước trên bề mặt vật và phân áp suất hơi nước trong môi trường đặt vật chính là nguồn động lực chính tạo điều kiện thúc đẩy quá trình di chuyển ẩm từ bên trong vật ra ngoài Quá trình bay hơi diễn ra nhanh chóng và quá trình làm khô vật sẽ rất nhanh, thời gian sấy

sẽ giảm xuống đáng kể

Nhờ quá trình hút chân không mà nhiệt độ sấy thấp hơn rất nhiều so với các phương pháp sấy khác Vì vậy, sản phẩm sau khi sấy có thể giữ được màu sắc, mùi vị, chất lượng, cấu trúc vật liệu thay đổi đồng đều

2.3.3 Hệ thống hút chân không trong thiết bị sấy chân không

Các bơm chân không hút khí ở áp suất thấp hơn áp suất khí quyển và đẩy khí ra ở

áp suất lớn hơn áp suất khí quyển

Năng suất bơm không cố định và giảm theo sự giảm của áp suất hút vì vậy khi chọn bơm phải căn cứ vào cả năng suất và độ chân không tối đa mà bơm chân không

đó tạo được

 Phân loại bơm chân không

 Bơm chân không kiểu piston

 Bơm chân không kiểu roto

 Bơm chân không kiểu phun tia

 Bơm chân không kiểu khuếch tán

2.4 Tổng quan về vi sóng /2/, /3/, /4/, /14/, /18/, /19/

2.4.1 Các khái niệm cơ bản

Sóng điện từ là sự kết hợp của dao động điện trường và từ trường vuông góc với nhau, lan truyền trong không gian như sóng

Vi sóng hay vi ba là sóng điện từ có bước sóng 30 cm đến 1 cm

Hình 2.12: Băng tần của vi sóng

Từ các transistor tiêu chuẩn người ta phát triển những linh kiện tốc độ cao hơn dùng trong các ứng dụng vi ba Biến thể vi ba của transistor BJT có loại HBT (heterojunction bipolar transistor), biến thể vi ba của transistor FET thì có loại MESFET (transistor hiệu ứng trường có màng bán dẫn kim loại), loại HEMT (còn gọi

là HFET), và transistor LDMOS

Thiết bị ống chân không hoạt động dựa trên chuyển động của electron trong chân không dưới ảnh hưởng của điện trường hoặc từ trường, gồm có magnetron, klystron, đèn sóng chạy và gyrotron

Trong các lò vi ba gia đình thì thường sử dụng magnetron để tạo ra vi sóng

Hình 2.13: Đầu phát vi sóng

2.4.3 Đặc điểm của vi sóng

Hình 2.14: Sóng điện từ

Vi sóng mang đầy đủ các đặc điểm của sóng điện từ:

-Vận tốc lan truyền trong chân không c = 3.108 m/s, trong điện môi v < c

-Khi lan truyền sóng điện từ mang theo năng lượng, động lượng và thông tin

Năng lượng của sóng tỷ lệ với bình phương của biên độ, với lũy thừa bậc 4 của tần số

-Có các tính chất phản xạ, khúc xạ, giao thoa như ánh sáng

Ngoài ra vi sóng còn mang một số đặc điểm riêng:

-Tần số dao động của vi sóng trùng với tần số cộng hưởng của nhiều phân tử

hữu cơ có trong sinh vật và có trong thức ăn Do đó vi sóng bị hấp thụ mạnh bởi các

phân tử hữu cơ và làm cho chúng nóng lên khi năng lượng sóng được chuyển sang

năng lượng nhiệt của các phân tử

-Vi sóng tác động mạnh đến các chất có yếu tố mất điện môi lớn như: nước,

-Vi sóng có thể đi xuyên qua các vật liệu như: thủy tinh, nhựa, giấy, Và bị phản

xạ bởi kim loại

Theo tài liệu /18/ vi sóng còn có các thông số:

Pa: Công suất hấp thụ W/m3 f: Tần số vi sóng Hz

E: Cường độ điện trường V/m

0: Hằng số điện môi tuyệt đối, 0 = 8,85.10-12 F/m

’’: Loss factor của chất điện môi

H

E

- Chiều sâu thâm nhập vào vật liệu của vi sóng: 0 '''

2.4.4 Quá trình làm nóng vật liệu của vi sóng

Quá trình làm nóng vật liệu của vi sóng chủ yếu là do nước bên trong vật liệu

Sự đốt nóng được chia làm hai giai đoạn:

- Nước trong vật liệu sấy được hâm nóng bằng các song cực ngắn

- Nước nóng sẽ truyền nhiệt cho các phần tử khác của vật liệu sấy

Hình 2.15: Va chạm của phân tử nước

Phân tử nước được cấu tạo bởi một nguyên tử oxygen (O) và hai nguyên tử hydrogen (H) Chúng không mang điện Tuy nhiên những electron có khuynh hướng kéo về nguyên tử oxygen (vì oxygen có tầng ngoài cùng chứa 6 điện tử nên có khuynh hướng thu thêm 2 điện tử để bão hoà, bền hơn do đó có âm tính) , kết quả nguyên tử hydrogen bị mất bớt tính âm điện nên có khuynh hướng mang điện tích dương Nghĩa

là trong phân tử nước có hai đầu dương của hydrogen và một đầu âm của oxygen Sự mất thăng bằng tạo một điện trường nhỏ trong mỗi phân tử nước Ðiều này gây cho phân tử nước trở nên rất nhạy cảm đối với tia điện từ, đặc biệt là tia sóng vi-ba

Khi vật liệu được đặt trong điện từ trường mạnh, các lưỡng cực của phân tử nước được cố định hướng Do trường điện tích dao động rất nhanh thay đổi từ dương sang

âm và ngược lại hàng triệu lần trong một giây, các lưỡng cực này thay đổi theo và quá trình này tạo ra nhiệt ma sát Sự tăng nhiệt độ của các phân tử nước làm nóng các phân

tử xung quanh nhờ quá trình dẫn nhiệt hoặc đối lưu

2.4.5 Sấy bằng vi sóng

Những cuộc nghiên cứu về radar trong Thế chiến thứ II đã tìm ra những tần số của vi sóng (500 MHz đến 100 GHz), và cụ thể là máy phát vi sóng manegtron có năng lượng rất cao với tần số cho phép Sau chiến tranh, vi sóng được sử dụng để làm nóng, sấy trong các hộ gia đình, và trong công nghiệp

Những hệ thống sấy vi sóng công nghiệp hiện đại được sử dụng đa dạng trong các ngành công nghiệp thực phẩm, sấy chân không, tiệt trùng và khử trùng và trong công nghiệp sản xuất đồ gốm, nhựa,

Theo thỏa thuận quốc tế, tần số vi sóng thường được dùng trong công nghiệp là

915 MHz hoặc 2450 MHz

Hầu hết các vật liệu có thể làm nóng bằng vi sóng, kể cả với một số vật liệu không thể làm nóng bằng sóng radio Bởi vì vi sóng có tác dụng nhiệt ở tần số cao hơn sóng radio nhiều, cường độ điện trường nhỏ, do đó khả năng sinh ra tia lửa điện là rất thấp Tuy nhiên, chiều sâu xâm nhập của vi sóng thì thấp hơn sóng radio và với bước sóng ngắn hơn thì sẽ có hiện tượng sóng dừng làm cho năng suất nhiệt bị giảm

Nhìn chung, hiệu suất của các hệ thống nhiệt dùng vi sóng là rất cao (85% tại

900 MHz và 80% tại 2450 MHz)

 Ưu điểm:

-Thời gian gia nhiệt ngắn

-Vật liệu sau khi sấy khô đồng đều

-Hiệu suất năng lượng cao do tổn thất nhiệt ra môi trường rất ít

-Kiểm soát tốt nhiệt độ sấy do vi sóng không có quán tính nhiệt như điện trở -Thời gian sấy ngắn do chiều của dòng nhiệt cùng chiều với chiều di chuyển của

ẩm trong vật liệu

-Việc làm nóng nước và các dung môi hữu cơ xảy ra có chọn lọc vì yếu tố mất điện môi của nước lớn hơn các dung môi có trong sản phẩm sấy

Nhược điểm:

-Chi phí đầu tư ban đầu lớn

-Quy mô nhỏ, chưa được ứng dụng rộng rãi ở nước ta

2.5 Tính toán nhiệt cho quá trình sấy /2/

-Năng lượng cần thiết để sấy phấn hoa: theo Roger Meredith, 1997

60

18 ,

E: Tổng năng lượng cần thiết (kW / min.kg)

sd: Nhiệt dung của phấn hoa (kcal / kg 0C)

sl: Nhiệt dung của chất lỏng (kcal / kg 0C)

M1: Ẩm độ ban đầu % ( cơ sở khô )

M2: Ẩm độ cuối % ( sơ sở khô ) L: Ẩn nhiệt hóa hơi của chất lỏng (kcal / kg)

T0: Nhiệt độ ban đầu (0C)

Tb : Nhiệt độ sôi của chất lỏng (0C)

-Nhiệt lượng làm nóng không khí trong buồng sấy:

Q2 = mkk*ΔI = ρk*(Vbuồng – Vvl)*(i2 – i1), kJ [2.4] Trong đó:

i1: enthalpy của không khí lúc bắt đầu sấy

i2: enthalpy của không khí sấy khi nhiệt độ 400C

mkk : khối lượng không khí trong buồng trước khi hút

Vvl: Thế tích vật liệu sấy và các thiết bị

ρk: khối lượng riêng của không khí ở nhiệt độ 300C

-Nhiệt lượng làm nóng các thiết bị cơ khí trong máy sấy:

Các thiết bị cơ khí đó là khay sấy, trục

Trong đó:

m: tổng khối lượng nhựa trong máy sấy, kg

cn: nhiệt dung riêng của nhựa,J/kg.K

-Nhiệt lượng tổn thất ra ngoài môi trường qua vách:

Gồm tổn thất qua bên hông buồng và mặt trước, mặt sau

1 2

Q: nhiệt lượng truyền qua vách, W

F: diện tích m2

t2: nhiệt độ vách trong buồng sấy, 0C

t1: nhiệt độ vách ngoài buồng sấy, 0C

λ1: hệ số dẫn nhiệt của CT3, W/m.độ

λ2 : hệ số dẫn nhiệt của bông thủy tinh, W/m.độ

δ1: chiều dày vách buồng sấy, m

δ2: chiều dày lớp cách nhiệt của buồng sấy, m

+ Hai mặt bên hông:

2

2 1 1

1 2 41 41

1 2 42 42

1 2 43 43

2.6 Tính toán chọn bơm chân không /6/, /7/

Về nguyên tắc chọn bơm chân không không khác với máy nén khí, chỉ khác ở

phạm vi họat động và độ nén cao Các lọai bơm chân không thường dùng là : bơm

kiểu pittông, bơm kiểu roto,…

Gọi V: thể tích trong buồng sấy

P1, P2: áp suất đầu và cuối quá trình sấy

T1, T2: nhiệt độ đầu và cuối quá trình sấy

Khối lượng không khí trong buồng trước khi hút :

1 1

1

P V m

R T

Khối lượng không khí còn lại trong buồng sau khi hút

2 2

2

P V m

t : thời gian hút đến độ chân không yêu cầu

Công suất của bơm :

m đn dn

N N



1000

1

k

Q: năng suất hút của máy ( m3/s )

k: hệ số đọan nhiệt của không khí , k = 1,4

ηđn: hiệu suất đẳng nhiệt

ηm: hiệu suất cơ khí

2.7 Tính toán hệ thống ngưng tụ ẩm /9/, /12/

Hệ thống ngưng tụ ẩm trong máy sấy chân không nhằm hạ nhiệt độ của hơi ẩm được hút từ trong buồng sấy trước khi vào bơm xuống đến nhiệt độ đọng sương để cho ẩm ngưng tụ thành nước nhằm làm tăng tuổi thọ của bơm Các phương pháp làm lạnh ở hệ thống ngưng tụ: bằng nước đá, dàn lạnh của máy lạnh,…

tw : nhiệt độ hơi ẩm vào dàn ngưng, oC

m

m m

v

t d g

Q F

o

q

Q t k

of – Mật độ dòng nhiệt của thiết bị bay hơi, W/m2

Ngày nay người ta thường dùng các loại trao đổi nhiệt có các loại cánh khác nhau

để tăng thêm hiệu quả trong việc trao đổi nhiệt cũng như trong việc giảm thiểu trọng

lượng và hình dạng máy làm cho hệ thống nhỏ gọn hơn nhiều

Dàn lạnh cánh phẳng được sử dụng rộng rãi có bề dày cánh 0,4 – 0,5 mm làm

bằng thép mềm, bằng đồng hay hợp kim nhôm Loại có gờ ở trong cánh làm bằng

nhôm dẻo có bề dày 0,2 mm Bước cánh của dàn lạnh chọn từ 2 – 4,5 mm nếu làm

việc ở nhiệt độ dương, từ 10 – 15 mm nếu làm việc ở nhiệt độ âm và có bị đóng tuyết

Các ống của dàn lạnh có cánh phẳng bằng đồng và có đường kính từ 9 – 18 mm hay

bằng thép có đường kính 25 mm

Các ống trong dàn lạnh được liên kết với nhau bằng các đoạn ống cong hình chữ

U thường được nối với nhau bằng mối hàn hoặc dán keo

b).Tính toán dàn nóng

kf

o k

o

q

Q t k

Hệ số truyền nhiệt k có thể xác định theo kinh nghiệm và muốn chính xác hơn

xác định theo lý thuyết Tuy nhiên các bài toán thực tế luôn phức tạp nên thường

người ta tính theo kinh nghiệm

2.9 Cơ sở tính chọn công suất động cơ truyền động cho trục khay /11/

Ta có các thông số:

- Tổng khối lượng đặt lên cơ cấu đỡ trục khi có phấn hoa là: 22 kg

- Tốc độ quay của trục là: 5 vòng/ phút

Lực lớn nhất sinh ra để cản chuyển động quay là lực ma sát cụ thể ở đây là ma sát

trượt của vòng phớt bên trong mặt bích với trục quay

R

k N

2.10 Giới thiệu một số mẫu máy chân không vi sóng trên thị trường

 Máy chân không vi sóng kiểu đứng

Hình 2.16: Máy chân không vi sóng kiểu đứng

Kích thước khay chứa(mm)

Số lượng khay

Khối lượng nguyên liệu/mẻ

Kích thước máy(mm)

Máy do Trung Quốc sản xuất, máy có thể sấy nhiều loại nguyên liệu khác nhau với nhiều mức tùy chỉnh nhiệt độ sấy

 Máy sấy chân không trụ tròn

Hình 2.17: Máy sấy chân không vi sóng trụ tròn WaveVac1290