Thiết kế chế tạo và khảo nghiệm thiết bị phá kết tinh mật ong ứng dụng sóng siêu âm

Nghiên cứu nhằm thiết kế chế tạo và khảo nghiệm thiết bị phá kết tinh mật ong bằng sóng siêu âm thay cho phương pháp phá kết tinh mật ong bằng nhiệt hiện đang sử dụng. Thiết bị đã được thiết kế và chế tạo có năng suất 100 kg mật ong / mẻ. Công suất các đầu phát siêu âm là 900 W.

Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 53 (07/2019) Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh 25 THIẾT KẾ CHẾ TẠO VÀ KHẢO NGHIỆM THIẾT BỊ PHÁ KẾT TINH MẬT ONG ỨNG DỤNG SÓNG SIÊU ÂM DESIGNING, MANUFACTURING AND TESTING A CRYSTALLIED HONEY LIQUEFIZED MACHINE BY ULTRASONIC WAVES Lê Anh Đức Trường Đại học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh, Việt Nam Ngày tồ soạn nhận 31/10/2018, ngày phản biện đánh giá 15/11/2018, ngày chấp nhận đăng 8/01/2019 TÓM TẮT Nghiên cứu nhằm thiết kế chế tạo khảo nghiệm thiết bị phá kết tinh mật ong sóng siêu âm thay cho phương pháp phá kết tinh mật ong nhiệt sử dụng Thiết bị thiết kế chế tạo có suất 100 kg mật ong / mẻ Công suất đầu phát siêu âm 900 W Các thông số hoạt động thiết bị số vịng quay cánh khuấy, nhiệt độ mật, cơng suất phát siêu âm thời gian xử lý cài đặt, hiển thị giám sát tự động Kết khảo nghiệm cho thấy sử dụng phá kết tinh sóng siêu âm, thời gian phá kết tinh cho mật ong 50 phút, tiêu thụ điện riêng cho trình phá kết tinh mật ong 14 Wh/kg mật Kết cho thấy hiệu rõ rệt ứng dụng sóng siêu âm xử lý mật ong so với phương pháp xử lý dùng nhiệt, thời gian xử lý giảm 45% lượng cho trình xử lý phá kết tinh giảm 30% Từ khóa: mật ong; kết tinh; hóa lỏng; sóng siêu âm; nhiệt độ mật ong ABSTRACT The research aim to design, manufacture and test of a crystallized honey liquefied machine by ultrasonic waves replace for crystallised honey liquefied by a heating method The machine with a capacity of 100 kg/batch has been designed and manufactured The output power of the ultrasonic generators is 900 W The operating parameters of the machine such as the number of rotation of the agitator, honey temperature, ultrasonic power and processing time are set, displayed and monitored automatically The experimental results showed that when using ultrasound-assisted liquefaction of honey, the processing time was 50 mins, specific electricity consumption for complete honey liquefaction was 14 Wh/kg-honey The results showed a significant effect when applied ultrasonic for liquefying crystallized honey in comparison with the heat-treated method, the liquefaction time reduced by 45% and required energy for crystallization treatment reduced by 30% Keywords: honey; crystallization; liquefaction; ultrasound waves; honey temperature ĐẶT VẤN ĐỀ Kết tinh mật ong tượng mật ong từ dạng thể lỏng chuyển sang dạng hạt Mật ong kết tinh phơi mầm kết tinh (tinh thể đường) có mật Mật ong có hàm lượng đường glucose cao kết tinh nhanh, thực tế loại mật ong chủ yếu đường glucose với hàm lượng cao, từ 35 - 40% nên dễ bị kết tinh [1], [2], [3] Khi mật ong bị kết tinh phải có phương án phá kết tinh mật thật nhanh Mật ong bị kết tinh gây khó khăn cho trình san chiết mật, ảnh hưởng đến thị hiếu người tiêu dùng đặc biệt tạo điều kiện cho trình lên men làm giảm chất lượng mật Q trình phá kết tinh mật ong khơng đạt yêu cầu làm giảm chất lượng mật ong, giảm thời gian bảo quản mật mau bị sẫm màu trình bảo quản Việc xử lý phá kết tinh mật ong thực 26 Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 53 (07/2019) Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh phương pháp sử dụng nhiệt (dùng điện trở) dựa vào kinh nghiệm người vận hành Để phá kết tinh, mật ong phải đun nóng lên đến nhiệt độ 50 - 55oC giữ mật nhiệt độ thời gian khoảng - 1,5 giờ, kết hợp với đảo trộn mật Tuy nhiên, nhiều cơng trình nghiên cứu cho thấy nhiệt độ mật ong 50oC sinh HMF (Hydroxy Methyl Furfurol), độc chất hình thành đun nóng mật mật bị lên men [4],[5],[6] Ngồi ra, q trình xử lý nhiệt 50oC cịn làm giảm mạnh dinh dưỡng hàm lượng Diastase mật ong [3],[7] ảnh hưởng đến màu sắc mật [8] Bên cạnh đó, tồn phương pháp phá kết tinh mật ong nhiệt có tiêu hao lượng lớn thời gian xử lý kéo dài Vì vậy, việc nghiên cứu cơng nghệ thiết bị phá kết tinh mật ong theo hướng hạn chế dùng nhiệt để đảm bảo hạn chế tối đa việc sinh HMF, giữ Diastase dinh dưỡng, nâng cao màu sắc mùi vị mật có ý nghĩa thực tiễn lớn, bên cạnh có giảm đáng kể chi phí lượng thời gian xử lý tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5270-2008 [14] Cả hai phương pháp phá kết tinh truyền thống nhiệt phá kết tinh siêu âm sử dụng nguồn nguyên liệu mật ong Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp tính tốn thiết kế: thơng số tính tốn thiết kế vào suất xử lý, đặc tính nhiệt vật lý mật ong, yêu cầu trình phá kết tinh mật ong, lý thuyết tính tốn đầu phát sóng siêu âm, lý thuyết tính tốn thiết kế máy, lý thuyết tính tốn truyền nhiệt tính tốn thiết bị trao đổi nhiệt [15] Phương pháp chế tạo: chế tạo đơn lẻ theo họ chi tiết điển hình Một số chi tiết qui chuẩn tính tốn chọn mua thị trường Phương pháp khảo nghiệm: khảo nghiệm không tải để theo dõi chất lượng chế tạo, kiểm tra hồn chỉnh máy khảo nghiệm có tải để đánh giá hiệu trình phá kết tinh mật ong, kiểm tra kết tính tốn thiết kế xác định hiệu phương pháp Sóng siêu âm loại sóng học lượng siêu âm dạng năng, không sinh nhiệt, khơng ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Một số cơng trình nghiên cứu giới cho biết tác động sóng siêu âm kỹ thuật phá kết tinh cho số loại thực phẩm làm tăng hiệu trình xử lý, rút ngắn thời gian xử lý, tiết kiệm lượng không ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm [9],[10],[11] Đây loại sóng biết đến công nghệ giảm thiểu lượng [12],[13] Phương pháp đo đạc thông số thực nghiệm: Mục tiêu nghiên cứu nhằm thiết kế chế tạo thiết bị phá kết tinh mật ong ứng dụng sóng siêu âm khảo nghiệm xác định khả hoạt động thiết bị so với thiết bị phá kết tinh sử dụng Trong đó: Gkt: khối lượng phần tử kết tinh có mật; Gm: khối lượng mật PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Vật liệu sử dụng thí nghiệm: Vật liệu thí nghiệm mật ong bị kết tinh Mật ong đánh giá chất lượng theo Độ kết tinh mật xác định cách đo khối lượng hạt kết tinh, sử dụng cân điện tử Ohaus SPX2202 khoảng đo 2.200 gram, độ xác 0,01 gram lưới lọc tiêu chuẩn polyester để lọc tách hạt kết tinh khỏi mật Tỷ lệ kết tinh mật xác định theo công thức (1): G c = Gkt 100% m (1) Nhiệt độ mật đo cảm biến nhiệt độ loại can nhiệt PT100 với sai số ± 0,5C, tiêu chuẩn IP 68 Điện tiêu thụ, công suất máy ghi nhận thông qua giám sát điều khiển máy kiểm tra đồng hồ điện pha EMIC MV3E4 Ampe kềm AC/DC Lutron DM- 6056 Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 53 (07/2019) Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh Số vịng quay cánh khuấy điều chỉnh thơng qua biến tần Invt CHF100A, tần số - 60 Hz đo dụng cụ đo số vòng quay DT2234 với độ xác 0,1 vịng/phút 27 ngun lý làm việc thiết bị phá kết tinh mật ong ứng dụng sóng siêu âm Nguyên lý cấu tạo máy trình bày hình KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Kết tính tốn thiết kế chế tạo a Kết xác định nguyên lý cấu tạo nguyên lý làm việc máy: - Năng suất xử lý: 100 kg/mẻ - Nhiệt độ phá kết tinh mật ong chọn tính tốn 45C, theo kết nghiên cứu nhiệt độ sau phá kết tinh mật ong không bị giảm chất lượng mùi màu sắc, hàm lượng HMF mật ong không vượt tiêu cho phép - Trên sở cấu tạo chung thiết bị xử lý nhiệt cho mật ong có kết hợp đảo trộn, chọn thùng chứa mật ong dạng hình trụ trịn Nguồn nhiệt để gia nhiệt cho mật ong điện trở dạng vành khăn gắn tiếp xúc trực tiếp phía bên ngồi vách thùng chứa mật để đảm bảo hiệu suất trao đổi nhiệt cao - Bên thùng chứa mật ong có bố trí cánh khuấy đảo trộn mật ong để đảm bảo trình gia nhiệt diễn đồng toàn khối mật ong - Các đầu phát siêu âm bố trí cho khơng tiếp xúc trực tiếp với mật ong để dễ vệ sinh bảo dưỡng, nhiên phải đảm bảo hiệu suất phát tốt nhất, chọn vị trí đầu phát siêu âm vị trí đáy thùng chứa mật - Chọn phương pháp truyền nhiệt dẫn nhiệt thông qua vỏ thùng, để điều chỉnh nhiệt độ dễ dàng, chọn phận cấp nhiệt điện trở Các điện trở ốp vào vỏ thùng Vỏ thùng bọc cách nhiệt - Cửa tháo liệu mật ong bố trí đáy thùng Các thơng số hoạt động thiết bị công suất siêu âm, nhiệt độ xử lý, thời gian xử lý, số vòng quay cánh khuấy… cài đặt, hiển thị giám sát tự động Với phân tích lựa chọn trên, kết xác định nguyên lý cấu tạo Hình Cấu tạo máy phá kết tinh mật ong Cửa cấp liệu; Động cơ; Khung che thùng; Tủ điều khiển; Điều khiển nhiệt độ; Bộ hiển thị lượng; Bộ điều khiển siêu âm; Điều khiển công suất siêu âm; Cánh khuấy; 10 Đầu phát sóng siêu âm; 11 Tấm che đầu phát sóng siêu âm; 12 Ống xả mật ong; 13 Thùng chứa mật ong; 14 Điện trở; 15 Cảm biến nhiệt độ Nguyên lý làm việc: Thiết bị phá kết tinh mật ong hoạt động theo nguyên lý sóng siêu âm kết hợp gia nhiệt điện trở cánh khuấy Mật ong cấp vào máng cấp liệu (1) chảy vào thùng chứa (13) Các thông số hoạt động máy công suất siêu âm, nhiệt độ mật, vận tốc cánh khuấy thời gian xử lý cài đặt, hiển thị giám sát tự động điều khiển (4) Khởi động động (2) truyền chuyển động cho cánh khuấy (9), đồng thời kết hợp gia nhiệt mật ong điện trở (14) Mật ong sau gia nhiệt đến nhiệt độ yêu cầu điện trở dừng hoạt động Song song đó, phát sóng siêu âm (10) hoạt động Dưới tác động sóng siêu âm, mật ong phá kết tinh Sau phá kết tinh xong, cánh khuấy phận phát sóng dừng 28 Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 53 (07/2019) Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh hoạt động Mật ong xả ngồi qua ống (12) Các thơng số lượng trình phá kết tinh hiển thị lưu lại hiển thị lượng (6) b Kết tính tốn thiết kế chế tạo - Tính tốn kích thước thùng chứa mật ong: Căn vào suất thiết kế 100 kg/mẻ khối lượng riêng mật ong đưa vào xử lý 1.350 kg/m3 để tính tốn thể tích cần thiết thùng chứa mật Thùng thiết kế dạng hình trụ đứng để thuận lợi cho trình khuấy mật Kết tính tốn thể tích cần thiết để chứa hết 100 kg mật ong 0,074 m3, tương ứng với khối thể tích có đường kính x chiều cao 0,5 x 0,38 m Để đảm bảo mật ong khơng bị văng ngồi q trình xử lý, chọn chiều cao thùng 0,6 m Vật liệu chế tạo thùng inox 304 Lượng nhiệt Q1 Q2 tính vào nhiệt dung riêng vật liệu, khối lượng vật liệu gia nhiệt chênh lệch nhiệt độ gia nhiệt từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ xử lý 45oC Lượng nhiệt Q3 tính tốn theo lý thuyết truyền nhiệt qua vách trụ, bên vách lớp cách nhiệt Kết tính tốn xác định tổng nhiệt lượng cho trình xử lý 3.972 W Căn vào kết để tính chọn điện trở Điện trở sử dụng dạng dẹt gồm thiết kế thành vịng ơm sát vách buồng chứa mật, công suất điện trở 700 W - Tính tốn thiết kế cánh khuấy: Do điện trở bố trí vách ngồi thùng chứa mật ong nên cần có thêm phận khuấy trộn để tạo đồng gia nhiệt cho mật, tránh trường hợp điện trở làm nóng lượng mật phía vách mà khơng làm nóng lượng mật bên thùng khuấy Theo yêu cầu khuấy trộn mật ong phải di chuyển vòng quanh trục khuấy theo hướng lên xuống để tạo đồng khối mật, chọn kiểu cánh khuấy chân vịt Loại cánh khuấy vừa tạo dòng chảy hướng trục, vừa tạo dòng chảy tiếp tuyến nên tạo lưu chuyển đồng toàn khối mật ong thùng Căn vào kích thước thùng, khối lượng mật độ nhớt mật ong, kết tính tốn đường kính cánh khuấy 200 mm, cơng suất động cần thiết 160 W - Nhiệt lượng cần thiết cho trình phá kết tinh : Tổng nhiệt lượng cho trình xử lý: Q = Q1 + Q2 + Q3, W (2) Trong đó: Q1: nhiệt lượng làm nóng thùng chứa mật ong; Q2: nhiệt lượng làm nóng mật ong; Q3: nhiệt lượng tổn thất ngồi mơi trường qua vách thùng Hình Bố trí điện trở vách thùng chứa mật - Tính tốn đầu phát siêu âm: Hai thơng số sóng siêu âm sử dụng thiết kế đầu phát siêu âm tần số siêu âm cường độ siêu âm Theo cơng trình nghiên cứu sóng siêu âm phá kết tinh chất lỏng tần số dao động từ 20 kHz đến 40 kHz, khoảng tần số tượng tạo bóng khí siêu âm mãnh liệt [11] Trong nghiên cứu này, để phù hợp với tinh thể áp điện chọn mua thị trường nên chọn tần số sóng siêu âm 28 kHz Bài tốn đặt cho thiết kế xác định kích thước vật liệu chế tạo phận phát sóng siêu âm Vì cường độ sóng siêu âm có đơn vị W/cm2 nên để thuận lợi cho việc chọn mua vật liệu tinh thể áp điện tạo dao động, thiết kế đầu phát bao gồm nhiều đầu phát Như vậy, để nâng suất hệ thống (lít mật ong/ thời gian) cần tăng thêm số lượng đầu Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 53 (07/2019) Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh phát Cấu trúc đầu phát sóng hình Mỗi đầu phát sóng gồm có phận chính: dẫn sóng (1), tinh thể áp điện dạng vịng trịn (2) phận ghép nối (3) Các phận của đầu phát sóng ghép nối bulong M8 D1 D2 ξ2 Thanh truyền sóng  Tinh thể áp điện dạng vòng tròn loại 3535-2D có tần số số cộng hưởng 28 kHz, đường kính tinh thể áp điện 38 mm Thanh dẫn sóng có chiều dài 45 mm Đường kính sóng đường kính tinh thể áp điện 38 mm Bộ phận ghép nối có chiều dài 20 mm Để đảm bảo suất phá kết tinh cho 100 kg mật, tổng số đầu phát sóng theo tính tốn 18 đầu phát Bố trí đầu phát sóng siêu âm vị trí mặt đáy thùng chứa mật hình để đảm bảo phân bố đồng sóng [16] Bộ phận ghép nối chuyển đổi ξ1 29 Tinh thể áp điện Hình Cấu tạo đầu phát sóng siêu âm Vật liệu chế tạo dẫn sóng nhơm hợp kim 7075-T6, vật liệu chế tạo tinh thể áp điện cematic vật liệu chế tạo phận ghép nối thép SS41 Căn vào hiệu suất truyền lượng âm, vật liệu chế tạo đầu phát sóng siêu âm, vật liệu chế tạo thùng chứa mật nguyên liệu cần xử lý mật ong, kết tính tốn được:  Cơng suất nguồn phát sóng siêu âm chấn tử 50 W, tần số 28 kHz  Cường độ siêu âm lớn bề mặt đầu phát sóng 5.000 W/m2 Hình Bố trí đầu phát sóng siêu âm đáy thùng chứa mật ong - Thiết kế sơ đồ khối mạch máy phá kết tinh mật ong siêu âm: Lưu đồ điều khiển khối mạch thiết bị phá kết tinh mật ong ứng dụng sóng siêu âm phân chia theo khối chức Thiết kế sơ đồ khối mạch trình bày hình Khối cấp nhiệt Khối nguồn cung cấp Khối cài đặt hiển thị nhiệt độ Khối phối hợp trở kháng dao động Khối cài đặt hiển thị thời gian Khối khuếch đại công suất Khối chuyển mạch Dao động sin Hình Sơ đồ khối mạch 30 Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 53 (07/2019) Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh Hình Máy phá kết tinh mật ong ứng dụng sóng siêu âm tính tốn chế tạo hồn chỉnh Căn vào kết tính toán thiết kế, máy phá kết tinh mật ong ứng dụng sóng siêu âm chế tạo lắp ráp hồn chỉnh hình để sẵn sàng hoạt động thử nghiệm thông số cánh khuấy, bao gồm số vịng quay phù hợp cánh khuấy, cơng suất tiêu thụ chạy khơng tải (khơng có mật ong) có tải (hoạt động với tải theo suất thiết kế 100 kg/mẻ) 3.2 Kết khảo nghiệm Số vòng quay cánh khuấy điều khiển biến tần Cánh khuấy hoạt động với số vòng quay tăng dần từ 10 - 90 vòng/phút, quan sát chuyển động khối mật ghi lại công suất tiêu thụ để làm sở chọn số vịng quay thích hợp cho cánh khuấy a Khảo nghiệm xác định thông số cánh khuấy: Mật ong kết tinh dùng để khảo nghiệm với suất mẻ 100 kg/mẻ Mục đích khảo nghiệm nhằm xác định Bảng Công suất không tải tiêu thụ tương ứng với số vòng quay cánh khuấy Số vòng quay (vg/phút) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 37 48 60 74 87 101 114 128 145 Công suất có tải (W) 53 65 77 92 107 122 139 166 198 Công suất động (W) Cơng suất không tải (W) 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 vòng quay cánh khuấy Tuy nhiên số vòng quay cánh khuấy vượt 70 vịng/phút cơng suất động tăng mạnh, số vịng quay cánh khuấy chọn 70 vịng/phút, số vịng quay cơng suất động đạt giá trị 139 W So với kết tính tốn thiết kế, động cánh khuấy đảm bảo cơng suất hoạt động Không tải Có tải b Khảo nghiệm xác định thời gian gia nhiệt mật ong: 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Số vòng quay (vg/ph) Hình Cơng suất khơng tải có tải phận khuấy Kết cho thấy số vòng quay 50 vịng/phút khối mật có lưu chuyển tốt theo hai phương bán kính hướng trục Cơng suất động khuấy tăng theo số Mục đích khảo nghiệm nhằm xác định thời gian gia nhiệt cho mật ong Khối lượng mật sử dụng thí nghiệm 100 kg/mẻ Sau phút đọc giá trị nhiệt độ lần điều khiển, kết hợp kiểm tra nhiệt kế thủy ngân gắn trực tiếp thùng chứa mật Kết cho thấy khơng có sai lệch nhiệt độ hiển thị tủ điều Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 53 (07/2019) Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh khiển so với nhiệt kế thủy ngân Thời gian gia nhiệt trình bày bảng Bảng Thời gian gia nhiệt mật ong Thời gian (phút) 10 12 14 Nhiệt độ (oC) 30 32 35 37 40 42 44 46 Nhieät độ mật ong (oC) 50 45 40 35 30 25 20 15 10 0 10 12 14 16 Thời gian gia nhiệt (phút) Hình Sự gia tăng nhiệt độ mật ong theo thời gian Với thời gian gia nhiệt 14 phút, 100 kg mật ong từ nhiệt độ ban đầu 30oC gia nhiệt đến nhiệt độ 46oC Kết xác so với kết tính tốn thiết kế Quá trình khảo nghiệm cho thấy máy hoạt động ổn định, phận điều khiển, điện 31 trở gia nhiệt, cánh khuấy, cảm biến nhiệt thiết bị khác hoạt động tốt, phù hợp với kết tính tốn thiết kế c Khảo nghiệm xác định khả phá kết tinh mật ong: Mục đích khảo nghiệm nhằm xác định khả phá kết tinh máy phá kết tinh mật ong ứng dụng sóng siêu âm; xác định tổng thời gian hồn thành mẻ; xác định điện tiêu thụ cho trình phá kết tinh 100 kg mật ong Bố trí thí nghiệm: cấp 100 kg mật ong kết tinh vào thùng chứa mật Cài đặt nhiệt độ xử lý 40oC, số vòng quay cánh khuấy 70 vịng/phút Cánh khuấy phát sóng siêu âm hoạt động liên tục trình xử lý Sau phút lấy mẫu mật ong van xả đáy thùng chứa mật để xác định tỷ lệ kết tinh theo thời gian xử lý, khối lượng mẫu cho lần đo 1.000 gram Kết thực nghiệm trình bày bảng Bảng Tỷ lệ kết tinh mật ong theo thời gian xử lý Thời gian xử lý (phút) 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Tỷ lệ kết tinh (%) 1,9 1,2 70,6 41,3 22,3 13,6 5,7 4,1 2,7 (HMF) làm biến đổi chất dinh dưỡng mật ong [3],[5] Tỷ lệ kết tinh (%) Với tỷ lệ kết tinh mật ong nguyên liệu 70,6%, tỷ lệ kết tinh cao công ty chế biến mật, sau thời gian xử lý 50 phút mật ong phá kết tinh hồn tồn Kết hình cho thấy thời gian 15 phút trình xử lý, tỷ lệ kết tinh mật giảm nhanh so với tổng thời gian lại So với phương pháp phá kết tinh sử dụng phòng ủ nhiệt độ 40 - 45oC thời gian phá kết tinh 24 giờ, so với phương pháp dùng nhiệt kết hợp cánh khuấy nhiệt độ phá kết tinh 50oC cần 90 phút để phá kết tinh mật [3][5] phương pháp phá kết tinh sử dụng sóng siêu âm xử lý nhiệt độ 40oC rút ngắn thời gian xử lý khoảng 45% thời gian so với phương pháp dùng nhiệt kết hợp cánh khuấy Đặc biệt, nhiệt độ xử lý thấp không phát sinh hàm lượng Hydroxymethylfurfural 8,9 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 0 10 15 20 25 30 35 Thời gian xử lý (phút) 40 45 50 Hình Tỷ lệ kết tinh mật ong giảm theo thời gian xử lý Giá trị điện tiêu thụ cho trình phá kết tinh mật ong sóng siêu âm thể bảng 32 Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 53 (07/2019) Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh Bảng Điện tiêu thụ máy phá kết tinh mật với suất 100 kg/mẻ Thời gian xử lý (min) 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Nhiệt độ mật (oC) 30 36 40 40 40 40 Tiêu thụ điện (Wh) 426 688 727 804 881 957 1034 1112 1247 1324 1403 40 40 40 40 40 40 KẾT LUẬN Trên sở kế thừa kết nghiên cứu ngồi nước cơng nghệ thiết bị phá kết tinh mật ong, lý thuyết truyền nhiệt, tính tốn thiết bị trao đổi nhiệt, đặc tính mật ong lý thuyết tính tốn phát sóng siêu âm, nghiên cứu tính tốn thiết kế chế tạo máy phá kết tinh mật ong sóng siêu âm suất 100 kg/mẻ Hình 10 Điện tiêu thụ máy phá kết tinh mật ong Với tổng thời gian phá kết tinh cho 100 kg mật ong 50 phút, tổng điện tiêu thụ cho trình kết tinh bao gồm cánh khuấy, điện trở đầu phát sóng siêu âm 1403 Wh Như tiêu thụ điện riêng tính cho kg mật ong 14 Wh/kg mật, tương đương 70% tiêu thụ điện riêng so với phương pháp phá kết tinh mật ong dùng nhiệt kết hợp cánh khuấy 50oC Bên cạnh đó, màu sắc mật sáng so với mẫu mật ong phá kết tinh 50oC Kết khảo nghiệm cho thấy sử dụng phá kết tinh sóng siêu âm nhiệt độ 40oC, thời gian phá kết tinh cho mật ong có độ kết tinh ban đầu 70% 50 phút, tiêu thụ điện riêng cho trình phá kết tinh mật ong 14 Wh/kg mật Kết cho thấy hiệu rõ rệt ứng dụng sóng siêu âm xử lý mật ong so với phương pháp xử lý phòng ủ phương pháp dùng nhiệt Phá kết tinh sóng siêu âm nhiệt độ 40oC cho thời gian xử lý rút ngắn 45% so với phương pháp dùng dùng nhiệt 50oC tiêu thụ lượng riêng cho trình phá kết giảm 30% Màu sắc mật ong cải thiện Tuy nhiên, cần tục nghiên cứu để xác định chế độ làm việc phù hợp cho máy TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] Bhandari, B., D’Arcy, B., Kelly, C., 1999 Rheology and crystallization kinetics of honey: present status International Journal of Food Properties 2, 217–226 Stefan Bogdanov, 2009 Book of honey - chapter Physical properties of honey Lê Minh Hoàng, 2012 Nghiên cứu công nghệ thiết bị chế biến, bảo quản sản phẩm ong mật Đề tài trọng điểm cấp Nhà nước, mã số KC 07.19/06-10 White, J.W., 1992 Quality evaluation of honey: Role of HMF and Diastase assays Am Bee Journal Washington DC, pp 737-743, 792-794 Tosi, E., Ciappini, M., Ré, E., Lucero, H., 2002 Honey thermal treatment effects on hydroxymethylfurfural content Food Chemistry 77 (1), 71–74 Nguyễn Hay, 2011 Nghiên cứu công nghệ thiết bị sấy mật ong theo phương pháp cô đặc chân không Đề tài Sở Khoa học Công nghệ TP HCM Tosi, E., Martinet, R., Ortega, M., Lucero, H., Ré, E., 2008 Honey diastase activity modified by heating Food Chemistry 106 (3), 883–887 Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 53 (07/2019) Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] 33 Abu-Jdayil, B., Ghzawi, A.A., Al-Malah, K.I.M., Zaitoun, S., 2002 Heat effect on rheology of light- and dark-colored honey Journal of Food Engineering 51 (1), 33–38 Muthupandian Ashokkumar, Raman Bhaskaracharya1, Sandra Kentish, Judy Lee, Martin Palmer, Bogdan Zisu, 2010 The ultrasonic processing of dairy products - An overview Dairy Sci Technol 90, 147–168 Ye, Y., Wagh, A., Martini, S 2011 Using high intensity ultrasound as a tool to Change the functional properties of interesterified soybean oil, Journal of Agriculture and Food Chemistry, 59:10712-10722 Yubin Ye, 2015 Effect of high intensity ultrasound on crystallization behavior and functional properties of lipids Doctor of Philosophy thesis in Nutrition and Food Sciences, Utah State University, Logan, Utah Mason, T.J., Paniwnyk, L., Lorimer, J.P., 1996 The uses of ultrasound in food technology Ultrasonics Sonochemistry (3), S253–S260 Patist, A., Bates, D., 2008 Ultrasonic innovations in the food industry: from the laboratory to commercial production Innovative Food Science and Emerging Technologies (2), 147–154 Tiêu chuẩn Việt Nam mật ong, TCVN 5270-2008 Bùi Hải, 2008 Tính tốn thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội Bandelin Electronic, GmbH & Co KG, Heinrichstra 3-4, D-12207, Germany Berlin TwinSonic series, www.bandelin.com, November 2012 Tác giả chịu trách nhiệm chính: PGS.TS Lê Anh Đức Trường Đại học Nông Lâm Tp.HCM Email: leanhduc@hcmuaf.edu.vn ... Hồ Chí Minh Hình Máy phá kết tinh mật ong ứng dụng sóng siêu âm tính tốn chế tạo hoàn chỉnh Căn vào kết tính tốn thiết kế, máy phá kết tinh mật ong ứng dụng sóng siêu âm chế tạo lắp ráp hồn chỉnh... phương pháp phá kết tinh mật ong dùng nhiệt kết hợp cánh khuấy 50oC Bên cạnh đó, màu sắc mật sáng so với mẫu mật ong phá kết tinh 50oC Kết khảo nghiệm cho thấy sử dụng phá kết tinh sóng siêu âm nhiệt... nhiệt thiết bị khác hoạt động tốt, phù hợp với kết tính tốn thiết kế c Khảo nghiệm xác định khả phá kết tinh mật ong: Mục đích khảo nghiệm nhằm xác định khả phá kết tinh máy phá kết tinh mật ong ứng