Nghiên cứu thiết kế chế tạo thiết bị sử dụng trường phóng điện coron làm xuyên thủng vỏ quả mọng (ớt) trong quá trình sấy khô

Luận văn, thạc sĩ, tiến sĩ, khóa luận, cao học, đề tài

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI --------------- NGUYỄN VĂN HƯNG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRƯỜNG PHÓNG ĐIỆN CORON LÀM XUYÊN THỦNG VỎ QUẢ MỌNG (ỚT) TRONG QUÁ TRÌNH LÀM KHÔ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành : ĐIỆN KHÍ HOÁ SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP VÀ NÔNG THÔN Mã số : 60.52.54 Người hướng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN ĐÌNH LỤC HÀ NỘI – 2008 i LỜI CAM ĐOAN - Tôi xin cam đoan: Kết quả nghiên cứu và các số liệu trong luận văn này là trung th ực và chưa được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. - Tôi xin cam đoan: m ọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn và các thông tin trích d ẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả Nguyễn Văn Hưng ii LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện luận văn thạc sỹ khoa học: “Nghiên cứu thi ết kế chế tạo thiết bị sử dụng trường phóng điện coron làm xuyên th ủng vỏ quả mọng ( ớt) trong quá trình làm khô” Tôi đã nhận được sự giúp đ ỡ nhiệt tình của các tập thể, đồng nghiệp và những người thân. Tôi xin chân thành c ảm ơn Tiến sỹ Nguyễn Đình Lục đã trực tiếp h ướng dẫn tìm tài liệu và phương pháp nghiên cứu giúp tôi thực hiện thành công lu ận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn Phòng đo lường hiệu chuẩn VILAS 019 – Vi ện cơ điện nông nghiệp và công nghệ sau thu hoạch đã tạo điều ki ện tốt nhất để tôi thực hiện luận văn. Tôi xin c ảm ơn các Thầy giáo, Cô giáo Bộ môn cung cấp và sử d ụng điện, Bộ môn điện kĩ thuật – Khoa cơ điện – Trường Đại học Nông Nghi ệp Hà Nội đã đóng góp những ý kiến quý báu để tôi hoàn thiện bản lu ận văn này. Tác giả Nguyễn Văn Hưng iii TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Tên đề tài “Nghiên cứu thiết kế chế tạo thiết bị sử dụng trường phóng điện coron làm xuyên thủng vỏ quả mọng ( ớt) trong quá trình làm khô” * Thời gian và địa điểm thực hiện đề tài: - Thời gian: Đề tài được thực hiện từ tháng 02/2008 đến tháng 10/2008. - Địa điểm: + Phòng đo lường hiệu chuẩn VILAS 019 – Viên cơ điện nông nghiệp và công nghệ sau thu hoạch. + Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội * Mục tiêu của đề tài: Triển khai công nghệ và thiết bị xuyên thủng vỏ quả ớt bằng trường phóng điện coron năng suất 200kg/h nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả làm khô. * Kết cấu luận văn bao gồm: 05 Chương 64 Trang 07 Bảng biểu 23 Hình và đồ thị 10 tài liệu tham khảo *Nội dung nghiên cứu của luận văn: iv Nhiệm vụ chính của đề tài là nghiên cứu thực nghiệm xác định được các thông số và chế độ làm việc của các bộ phận, làm cơ sở để chế tạo thiết bị xuyên thủng vỏ quả ớt sử dụng trường phóng điện coron. Để giải quyết được nhiệm vụ trên của đề tài, cần tiến hành nghiên cứu thực nghiệm các thông số và chế độ công nghệ chính bao gồm: - Thiết kế thiết bị nguồn cao áp tạo dòng coron. - Thực nghiệm các thông số thiết bị và công nghệ xuyên thủng vỏ quả ớt: 1- Khoảng cách kim điện cực răng cưa phóng điện coron. 2- Cường độ trường phóng điện corron. 3- Mật độ trường xuyên thủng vỏ quả. 4- Vận tốc chuyển động của quả trong trường coron. 5- Ảnh hưởng kích thước của ớt quả đến quá trình xuyên thủng. * Đối tượng nghiên cứu: - Ớt quả; - Các thông số của trường phóng điện coron. * Phương pháp tiếp cận: - Thu thập thông tin; - Phương pháp thực nghiệm; - Phân tích. * Ý nghĩa khoa học: Xử lý xuyên thủng vỏ quả làm cho nước trong thịt quả khuyếch tán ra ngoài nhanh, sử dụng trường phóng điện coron là giải pháp có hiệu quả, đặc biệt là đối với quả mọng (ớt). Nghiên cứu ứng dụng công nghệ này nhằm hỗ v trợ cho quá trình chế biến và bảo quản (sấy) nông sản là việc làm có ý nghĩa khoa học và thực tiễn. * Tính thực tiễn của đề tài:- Sử dụng trường phóng điện coron xuyên thủng vỏ quả là phương pháp mới, chưa được nghiên cứu ứng dụng ở Việt Nam. - Xử lý vỏ quả bằng trường phóng điện coron làm bốc hơi nhanh, không làm dập nát quả và rút ngắn được thời gian sấy, vì vậy nâng cao được chất lượng và hiệu quả kinh tế của sản phẩm. * Hướng phát triển của đề tài: Hoàn thiện công nghệ và thiết bị Sử dụng trường phóng điện coron xuyên thủng vỏ quả để áp dụng vào trong thực tiễn sản xuất nhằm nâng cao hiêu quả kinh tế và bảo vệ môi trường góp phần thúc đẩy tiến trình công nghiệp hoá- hiện đại hoá đất nước. vi MỤC LỤC Mục Trang LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN LỜI MỞ ĐẦU …………………………………… 1 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN……………………………………… 5 1.1 Khái niệm về quả mọng……………………………. 5 1.2 Lịch sử hình thành và phát triển cây ớt…………… 5 1.3 Tình hình làm khô ớt quả ở ngoài nước……………. 7 1.4 Tình hình làm khô ớt quả trong nước………………. 8 1.4.1 Một số phương pháp xử lý trước khi sấy…………… 10 1.4.2 Một số phương pháp sấy……………………………. 12 1.5 Mục tiêu của ñề tài………………………………… 18 1.6 Phương pháp tiếp cận…………………………… 18 1.7 Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu… 18 1.7.1 Đối tượng nghiên cứu………………………………. 18 1.7.2 Nội dung nghiên cứu……………………………… . 18 1.7.3 Phương pháp nghiên cứu…………………………… 19 CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYỂT TRƯỜNG PHÓNG ĐIỆN CORON……………………………………………. 24 2.1 Khái quát về trường phóng điện coron…………… . 24 2.2 Phương pháp phóng điện trong không khí…………. 25 2.3 Xác định các thông số của trường phóng điện coron 30 2.3.1 Phương pháp giải tích gần đúng gồm có………… . 31 a Phương pháp dẫy (chuỗi)…………………………… 31 b Phương pháp Deitr-popkov…………………………. 31 c Phương pháp Tcưr lin………………………………. 32 2.4 Nguyên lý tạo trường coron………………………… 32 vii 2.4.1 Xác định cường độ điện trường của dây dẫn hoặc điện cực răng cưa…………………………………. 34 2.4.2 Xác định cường độ điện trường của hệ điện cực gồm nhiều dây dẫn hoặc điện cực răng cưa …………… . 34 CHƯƠNG III THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT BỊ XUYÊN THỦNG VỎ QUẢ MỌNG (ỚT) SỬ DỤNG TRƯỜNG PHÓNG ĐIỆN CORON 37 3.1 Xác định các thông số của ớt quả………………… 37 3.2 Nghiên cứu cấu tạo của vỏ ớt quả………………… 41 3.3 Nghiên cứu tổng quan, chọn nguyên lý kết cấu hệ thống……………………………………………… . 41 3.3.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của thiết bị xuyên thủng vỏ quả sử dụng trường phóng điện coron… . 41 a. Cấu tạo …………………………………………… 41 b. Nguyên lý làm việc của thiết bị ……………………… 44 c. Cơ chế tác động xuyên thủng vỏ quả của dòng coron 46 3.4 Thiết kế hệ thống điện cực phóng điện trường coron 47 3.5 Nghiên cứu lựa chọn nguồn cao áp ………………… 57 CHƯƠNG IV KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN…………………… 48 4.1 Kết quả kiểm tra khả năng xuyên thủng của trường coron……………………………………………… . 48 4.2 Xác định khoảng cách kim điện cực phóng điện dạng răng cưa………………………………………. 50 4.3 Xác định cường độ trường phóng điện coron……… 53 4.4 Xác định mật độ trường xuyên thủng vỏ quả……… 55 4.5 Xác định vận tốc chuyển động của ớt quả…………. 57 4.6 Ảnh hưởng kích thước đường kính của vỏ quả ñến quá trình xuyên thủng…………………………………… 59 CHƯƠNG V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……………………. 61 5.1 Kết luận…………………………………………… 61 5.2 Kiến nghị…………………………………………… 61 Tài liệu tham khảo……………………………… 63 1 LỜI MỞ ĐẦU Trong thời đại ngày nay, toàn cầu hoá và khu vực hoá đang diễn ra ngày càng sâu sắc mà không một quốc gia nào có thể đứng ngoài. Các quan hệ kinh tế quốc tế trở nên sôi động hơn bao giờ hết và có tác động to lớn đến sự phát triển của các quốc gia. Trong bối cảnh đó, nền kinh tế Việt Nam trên đà phát triển và đang nhanh chóng hội nhập với các nước trong khu vực và hội nhập vào cộng đồng kinh tế thế giới. Việt Nam đã trở thành thành viên của diễn đàn hợp tác kinh tế Châu Á - Thái Bình Dương, đã kí kết hiệp định thương mại song phương với Hoa Kỳ, và trở thành thành viên của tổ chức thương mại thế giới (WTO). Bên cạnh đó, Việt Nam còn thiết lập quan hệ hợp tác kinh tế – thương mại với nhiều tổ chức kinh tế quốc tế và hầu hết các quốc gia trên thế giới. Hiện nay, Việt Nam là nước có khoảng 80% dân số cả nước làm nông nghiệp, thu nhập chính của họ dựa vào các sản phẩm nông nghiệp chính vì vậy việc nâng cao chất lượng sản phẩm sau thu hoạch, để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng là một vấn đề cấp thiết và được nhiều người quan tâm. Các sản phẩm nông sản khô phổ biến ở nước ta là chuối sấy, vải khô, ớt khô… một số loại có sản lượng khá lớn, góp phần đáng kể trong kinh ngạch xuất khẩu nông sản như vải thiều sấy khô, long nhãn, chuối sấy, ớt khô… (năm cao nhất Việt Nam đã xuất khẩu được 7.000 tấn chuối sấy và gần 500 tấn vải thiều sấy khô). Rau quả khô có ưu điểm gọn nhẹ, dễ vận chuyển và bảo quản được lâu, có rất nhiều phương pháp làm khô nông sản sau thu hoạch, tuỳ từng loại nông sản mà người dân có cách bảo quản khác nhau. Một trong những phương pháp được sử dụng phổ biến nhất là sấy khô. Sấy là một trong những phương pháp chế biến và bảo quản nông sản cổ điển và đơn giản nhất vì không yêu cầu các thiết bị đặc biệt như là các 2 phương pháp khác như đóng hộp hay làm lạnh (UIUC, 1984). Quá trình sấy bao gồm việc làm cho nước trong nông sản từ trạng thái lỏng chuyển sang trạng thái hơi và thoát khỏi bề mặt sản phẩm làm cho chúng có khả năng bảo quản lâu hơn. Các sản phẩm sấy có mùi vị hấp dẫn, giá trị dinh dưỡng cao, có khối lượng nhẹ, dễ chuẩn bị và dễ sử dụng (Whitfield, 2000; Makeni et al., 2001). Năng lượng tiêu hao cần thiết thấp hơn so với các phương pháp chế biến khác (chẳng hạn đồ hộp hay làm lạnh) và diện tích kho ít hơn so với các đồ hộp hay là các thùng bảo quản lạnh. Sự hao tổn giá trị dinh dưỡng của các sản phẩm sấy là thấp nhất so với các các sản phẩm chế biến khác.Vitamin A sẽ được duy trì trong quá trình sấy. Tuy nhiên, do vitamin A rất nhạy cảm với ánh sáng nên để duy trì vitamin A, các sản phẩm sấy cần được đóng trong các loại bao bì sẫm màu.Vitamin C sẽ bị tiêu hủy trong quá trình sấy do tiếp xúc với nhiệt độ cao (tuỳ từng loại rau quả và tuỳ từng phương pháp sấy mà tổn thất vitamin C có thể lên tới 90%), tuy nhiên có thể hạn chế bằng cách xử lý lưu huỳnh. Các sản phẩm sấy có hàm lượng chất xơ và Carbonhydrates cao, ít chất béo vì thế nên được người tiêu dùng ưa chuộng. Các sản phẩm sấy rất dễ vận chuyển và có giá thành vận chuyển thấp và dễ bảo quản chính vì thế giúp cho nhà nông chủ động trong việc tiêu thụ sản phẩm vào thời điểm thích hợp mà họ muốn. Vì vậy các sản phẩm sấy tăng cường an ninh lương thực qui mô hộ gia đình, tạo thêm công ăn việc làm và nguồn thu nhập ổn định. Ớt (Capsicum annuum), đã là một phần trong ẩm thực của loài người ít nhất là 7500 năm trước công nguyên, là một loại rau phổ biến và được ưa thích trên khắp thế giới nhờ màu sắc, hương vị và giá trị dinh dưỡng (Berke et al., 2004), nhiều khi không thể thiếu trong bữa ăn của nhiều gia đình, nhất là khu vực Châu Á. Cây ớt là một trong những loại cây trồng đầu tiên ở châu Mỹ. Đến nay, ớt được trồng ở hầu hết các nước trên thế giới và được sử dụng . NGUYỄN VĂN HƯNG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRƯỜNG PHÓNG ĐIỆN CORON LÀM XUYÊN THỦNG VỎ QUẢ MỌNG (ỚT) TRONG QUÁ TRÌNH LÀM KHÔ LUẬN VĂN THẠC. chọn đề tài: Nghiên cứu thiết kế chế tạo thiết bị sử dụng trường phóng điện coron làm xuyên thủng vỏ quả mọng (ớt) trong quá trình làm khô . 5 CHƯƠNG