Nghiên cứu ứng dụng sấy thăng hoa bảo quản tôm bạc

Đại Học Quốc Gia Tp.Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - PHẠM VĂN HƯNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SẤY THĂNG HOA BẢO QUẢN TƠM BẠC Chun ngành: Cơng nghệ Hóa học LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2008 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TS TRỊNH VĂN DŨNG Ký tên NCS.ThS.NGUYỄN TẤN DŨNG Ký tên Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ : TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ……ngày ……tháng ……năm 2008 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH CỘNG HÒA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC Tp HCM, ngày 30 tháng11 năm 2008 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: PHẠM VĂN HƯNG Ngày, tháng, năm sinh: Chuyên ngành: Phái: Nam 27/03/1981 Nơi sinh: Phú n Cơng nghệ hóa học MSHV: 00506084 I- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SẤY THĂNG HOA ĐỂ BẢO QUẢN THỦY HẢI SẢN CÓ GIÁ TRỊ KINH TẾ( ÁP DỤNG CHO TÔM BẠC) II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Tổng quan tài liệu - Xác định thông số nhiệt vật lý tơm bạc mơ hình tốn q trình truyền nhiệt tách ẩm sấy thăng hoa - Khảo sát chế độ công nghệ sấy thăng hoa - Kết luận III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ (Ngày bắt đầu thực LV ghi Quyết định giao đề tài): 21/01/2008 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/11/2008 V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi rõ học hàm, học vị, họ, tên): TS.Trịnh Văn Dũng CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Học hàm, học vị, họ tên chữ ký) CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH TS Trịnh Văn Dũng Nội dung đề cương luận văn thạc sĩ Hội đồng chuyên ngành thông qua Ngày tháng năm TRƯỞNG PHÒNG ĐT – SĐH TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH Chương 1: MỞ ĐẦU 1.1 GIỚI THIỆU NGÀNH THỦY HẢI SẢN VIỆT NAM 1.1.1 Vai trò ngành thủy sản Việt Nam Nước ta có đường bờ biển trải dài 3260 km từ Bắc đến Nam diện tích biển gấp ba lần diện tích đất liền nên nguồn nguyên liệu thủy hải sản nước ta đa dạng phong phú Do đó, từ sau năm 1950, Đảng Nhà nước Việt Nam đánh ngành thủy hải sản mang lại cho kinh tế quốc dân, bắt đầu quan tâm phát triển lĩnh vực thủy hải sản ngành kinh tế kỹ thuật có vai trò quan trọng ngành kinh tế mũi nhọn Quốc gia Từ cuối thập kỷ 80 đến năm 2000, ngành thuỷ sản có bước tiến không ngừng Các tiêu chủ yếu đề Chiến lược Phát triển Kinh tế - Xã hội ngành thuỷ sản thời kỳ 1991 - 2000 hoàn thành vượt mức( xem bảng 1.1) Bảng 1.1: Chỉ tiêu kết thực ngành thủy sản thời kỳ 1991-2000 [11] Chỉ tiêu Đơn vị Kế hoạch Thực 1.600.000 2.174.784 sản - 1.000.000 1.454.784 - Sản lượng nuôi trồng - 600.000 720.000 Triệu USD 900 - 1.000 1.478,6 nghìn người 3.000 3.400 Tổng sản lượng thuỷ sản Trong đó: - Sản lượng khai thác thủy thuỷ sản Kim ngạch xuất thuỷ sản Thu hút lao động thuỷ sản Luận văn Thạc Sỹ - Phạm Văn Hưng 1.1.2 GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỦY HẢI SẢN[2,17] Công nghệ chế biến bảo quản sau thu hoạch thủy hải sản có vai trị quan trọng để đáp ứng chất lượng ngày cao, đặc biệt sản phẩm chất lượng cao xuất đến nước tiên tiến với tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm Hiện nay, công nghệ bảo quản thủy hải sản nước ta người ta thường sử dụng phương pháp khác sau:  Phương pháp ướp lạnh sơ bộ: Phương pháp ướp lạnh sơ sử dụng kho lạnh, nước biển lạnh nước đá để bảo quản Với phương pháp ướp lạnh nước đá phương pháp đơn giản với hiệu làm lạnh phụ thuộc vào lượng nước đá cho vào, hình dạng kích thước nước đá Với bảo quản nước đá nhiệt độ (0÷2)0C giữ tươi 3-5 ngày Để tăng khả làm lạnh nước đá dùng hỗn hợp nước đá muối ăn để bảo quản Tùy theo tỷ lệ pha trộn nước đá muối ăn mà ta có nhiệt độ hạ thấp khác bảng 1.2 Bảng 1.2 Quan hệ hạ nhiệt độ với tỷ lệ muối ăn nước đá Lượng nước đá(%) Lượng muối ăn (%)(NaCl tinh khiết) Nhiệt độ đạt ( 0C) 100 0 95 -2.8 90 10 -6.6 85 15 -11.6 80 20 -16.6 75 25 -21.1 Phương pháp ướp muối phương pháp bảo quản sản phẩm đơn giản, dễ dàng, rẻ tiền, nhanh chóng giải kịp thời khối lượng lớn nguyên liệu Nhưng có nhược điểm để đạt mục đích bảo quản lâu dài phải sử dụng Luận văn Thạc Sỹ - Phạm Văn Hưng lượng muối lớn làm cho sản phẩm có vị mặn, làm ảnh hưởng tới chất lượng giá trị cảm quan sản phẩm  Phương pháp bảo quản làm lạnh đông: Phương pháp làm lạnh đông hạ nhiệt độ nguyên liệu -80C Với phương pháp bảo quản lạnh đơng lượng nước ngun liệu bị đông kết lại, làm ngừng đến mức tối đa đình hồn tồn hoạt động men nội vi sinh vật gây thối rữa Đây phương pháp bảo quản giữ tươi nguyên liệu tốt thích hợp cho nhu cầu bảo quản sản phẩm thời gian ngắn phương pháp tiêu tốn chi phí lượng sử dụng để bảo quản Mặt khác, bảo quản sản phẩm phương pháp làm lạnh đơng chất lượng sản phẩm có biến đổi protit bị đơng đặc biến tính; chất béo bị thủy phân bị oxy hóa, đặc biệt biến đổi vật lý cấu trúc nguyên liệu  Phương pháp bảo quản phương pháp sấy: Phương pháp sấy trình tách ẩm khỏi vật liệu tiến hành truyền vận ẩm ( nhiệt độ, áp suất, nồng độ) Chính việc tách ẩm khỏi vật liệu sấy nên phương pháp sấy dùng với mục đích: -Làm giảm trọng lượng, giảm cơng chun chở, giảm chi phí vận chuyển -Tăng độ bền sản phẩm, tăng giá trị cảm quan -Tăng khả bảo quản thời tiết nước ta nóng độ ẩm cao ( sản phẩm sinh học, thực phẩm, dược…là môi trường giàu chất dinh dưỡng tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật phát triển dẫn đến hư sản phẩm.) Với phương pháp sấy thông thường tiến hành nhiệt độ cao khơng tốn chi phí lượng bảo quản lạnh không phù hợp với sản phẩm có giá trị cao dễ bị biến đổi thành phần dinh dưỡng; protien bị biến tính khơng hoàn nguyên; vitamin bị phá hủy; hoạt chất sinh học enzyme bị hoạt tính; màu sắc số loại axit amine khơng thay bị phá hủy, gluxit bị hồ hóa bị thủy phân, lipid bị oxy hóa mùi vị thay đổi, sản phẩm không tạo độ xốp, khả hút nước giữ nước trở lại Luận văn Thạc Sỹ - Phạm Văn Hưng Do đó, cơng nghệ sấy thăng hoa đời ứng dụng để bảo quản sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao khắc phục nhược điểm nêu phương pháp bảo quản nguyên vật liệu Công nghệ sấy thăng hoa công nghệ kết hợp trình làm lạnh đơng sấy chân khơng nhiệt độ thấp áp suất thấp (dưới điểm thể nước: t ≤ 0,00980C; P ≤ 4,58mmHg) 1.2 NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN Khi nghiên cứu ứng dụng sấy thăng hoa vào bảo quản thủy hải sản nói chung hay tơm bạc nói riêng trước hết cần giải vấn đề sau: -Xác định thông số tính chất nhiệt vật lý tơm bạc đại lượng chưa xác định thông số liên quan đến yếu tố ảnh hưởng q trình sấy thăng hoa tốn truyền nhiệt toàn giai đoạn trình sấy thăng hoa - Xác định tỷ lệ nước đóng băng vật liệu ẩm làm lạnh đơng vật liệu ẩm Việc xác định nhằm xác định nhiệt độ cấp đơng thích hợp giai đoạn lạnh đơng- giai đoạn quy trình cơng nghệ sấy thăng hoa -Xây dựng mơ hình tính tốn q trình truyền nhiệt tách ẩm điều kiện sấy thăng hoa để biết quy luật truyền nhiệt-tách ẩm vật liệu sấy làm sở xác định quy trình sấy thăng hoa, đánh giá kết biến thiên độ ẩm theo mơ hình lý thuyết mơ hình thực -Xây dựng quy trình cơng nghệ sấy thăng hoa phục vụ bảo quản tôm bạc Luận văn Thạc Sỹ - Phạm Văn Hưng Chương 2: CÔNG NGHỆ SẤY THĂNG HOA 2.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SẤY THĂNG HOA(STH)[1,2,15,20]  Lịch sử phát triển công nghệ sấy thăng hoa giới Hiện tượng thăng hoa phát từ sớm số người Tây Tạng – Trung Quốc, họ leo lên núi cao có băng tuyết phủ đầy quanh năm thấy tượng tảng băng bốc thành khói nước trắng Tuy nhiên người cổ xưa Peru người ứng dụng trình sấy thăng hoa bảo quản thực phẩm họ sấy thịt lạnh ngồi trời áp suất khí thấp nơi cao so với mặt nước biển đất nước họ Sự tách nước diễn chân khơng sản phẩm hóa đá lạnh Tuy nhiên suốt khoảng thời gian dài chưa có sở lý thuyết khoa học thăng hoa đời Mãi năm 1761 ÷ 1764 giáo sư Black lần thí nghiệm nhiệt – lạnh tìm lý thuyết nhiệt ẩn hố chất lỏng rắn, nhiệt ẩn nóng chảy chất rắn Dựa vào lý thuyết người biết làm lạnh cách cho chất lỏng bay cho chất rắn hố (gọi thăng hoa), q trình bay trình thu nhiệt vật bị bay bị nhiệt lạnh (hay giảm nhiệt độ xuống) Với phát triển không ngừng khoa học hai nhà khoa học Clouet Monge lần hoá lỏng SO2 vào năm 1780 Năm 1781 Cavallo bắt đầu nghiên cứu tượng bay thăng hoa cách có hệ thống đánh dấu bắt đầu hình thành nên sở lý thuyết khoa học đóng băng – thăng hoa Đặc biệt, vào năm đầu kỹ thứ 19 ngành kỹ thuật phát triển cách mạnh mẽ tạo tiền đề cho ngành công nghệ sấy thăng hoa năm 1810 nhà khoa học Leslie (Pháp) thiết kế, chế tạo thành công máy nén hấp thụ với cặp môi chất lạnh H2O/H2SO4 sau kỹ sư tài ba Carrier (Pháp) với hàng loạt phát minh máy lạnh hấp thụ chu kỳ liên tục với cặp môi chất lạnh khác Luận văn Thạc Sỹ - Phạm Văn Hưng Trong năm đầu kỷ 20 ngành công nghệ nhiệt lạnh kỹ thuật chân khơng phát triển mạnh mẽ hồn thiện giúp cho kỹ thuật thăng hoa phát triển giới thiệu phát minh nhà khoa học Leiblanc đánh dấu phát triển kỹ thuật lạnh chế tạo thành công máy lạnh ejector nước vào năm 1910 Năm 1930 số nhà khoa học Mỹ phát tính chất nhiệt động loại môi chất lạnh hữu Freon tốt Năm 1921, kỹ sư mỏ Nga G.I.Lappa Starsinexki phát minh cách làm khô sản phẩm cách hạ thấp nhiệt độ sản phẩm xuống làm nước sản phẩm đóng băng, sau tạo độ chân khơng cho mơi trường chứa sản phẩm nước bay hay thăng hoa từ thể rắn sang thể Tuy nhiên, đến năm 1951 có hội thảo đơng lạnh sấy Luân Đôn vào năm 1956 nhà khoa học Nga mở hội nghị sấy thăng hoa tồn Liên bang Xơ Viết (hiện Liên bang Nga) Moskva Đặc biệt, giai đoạn năm 1950 ÷1960, nhà khoa học Mỹ chế tạo thành công hệ thống máy sấy thăng hoa hồn chỉnh, sau Nga, Pháp, Anh, Đức… chế tạo thành công hệ thống sấy thăng hoa với nhiều dạng khác Đặc biệt, vào năm 1980 nhà khí chế tạo Đức thiết kế chế tạo thành công hệ thống máy sấy thăng hoa công nghiệp đại bậc giới với hệ điều khiển thơng minh trưng bày Hội chợ triển lãm thương mại quốc tế Paris (Pháp)  Ứng dụng công nghệ sấy thăng hoa: Chính theo tác giả Wilhem Oetjen [15] lý thuyết sấy thăng hoa người giới viết Atmann vào năm 1890 theo sách sấy thăng hoa xuất năm 1954 K.H.Neumann sấy thăng hoa người Đức Sawyer, Lloyd Kitchen ứng dụng sấy thăng hoa thành công cho virus sợi vàng vào năm 1929 Trong chiến tranh giới lần thứ 2, người ta dùng sấy thăng hoa để bảo quản huyết tương, vaxin penicillin Nhờ đời sách “Sấy thăng hoa” tác giả E.W.Flosdorf vào năm 1949 mà việc ứng dụng công nghệ sấy thăng hoa lĩnh vực bảo quản thực phẩm, dược phẩm, sản phẩm y học công nghiệp Luận văn Thạc Sỹ - Phạm Văn Hưng  Những sản phẩm mà nước giới dùng sấy thăng hoa để bảo quản nghiên cứu sau:  Sấy thăng hoa ứng dụng việc bảo quản vào thực phẩm ngày nhiều quốc gia phát triển Mỹ, Nhật Bản, Pháp, Đức, Nga…Sấy thăng hoa xem phương pháp thuận lợi thành công để bảo quản sản phẩm sau: -Sản phẩm cần tách nước hay nâng cao nồng độ hoạt chất hay sản phẩm nhạy cảm với nhiệt hoa quả, rau sống, nấm, hành, thảo dược, ngũ cốc, carrot, đậu Hà Lan -Công nghệ sấy thăng hoa ứng dụng vào chế biến thức ăn cho nhà du hành vũ trụ, sản xuất súp ăn liền, sản xuất phomat kem, ngành công nghiệp bánh ngũ cốc ăn điểm tâm -Sản phẩm thực phẩm cao cấp giàu chất dinh dưỡng vitamin tôm, thịt thủy hải sản  Sấy thăng hoa cho bảo quản vi khuẩn, nấm men, sản phẩm sinh học, sản phẩm dược phẩm protein, penicillin… Ngồi ra, sấy thăng hoa cịn dùng bảo quản sách bị thấm ướt, đồ vật viện bảo tàng  Lịch sử phát triển ứng dụng công nghệ sấy thăng hoa Việt Nam Ở Việt Nam, người Mỹ vào Việt Nam họ ứng dụng cơng nghệ vào Việt Nam với mục đích phục vụ cho chiến tranh, nhiên sau ngày đất nước thống công nghệ không nghiên cứu phát triển, chúng ứng dụng số trung tâm, viện nghiên cứu phục vụ cho nghiên cứu khoa học lĩnh vực công nghệ sinh học, y dược, phân tích… Gần đây, cơng nghệ sấy thăng hoa vài nhà khoa học Việt Nam quan tâm nghiên cứu phát triển Bởi hướng ứng dụng cơng nghệ khơng ngành công nghệ sinh học, y dược, phân tích…mà đặc biệt ngành cơng nghệ chế biến thực phẩm Hiện Việt Nam có nhà máy sấy chân Luận văn Thạc Sỹ - Phạm Văn Hưng 93 Khối lượng riêng:  = 840.336 ± 19.71 [kg/m3]  Xác định sai số thiết bị đo trực tiếp khối lượng riêng: Muốn xác định sai số thiết bị đo trực tiếp vật liệu cần xác định khối lượng riêng phải biết trước khối lượng riêng chúng Vật liệu cần xác định khối lượng riêng đồng Khối lượng riêng chuẩn đồng: cu[chuẩn] = 8200 [kg/m3] Nếu xác định phương pháp dụng cụ thiết bị nêu khối lượng riêng là: Với: G = 200g, V1 = 150ml xác định V2 = 173.7ml ρcu [do] = G 200 = = 8438.82 [g/l] = 8438.82 [kg/m ] V2 - V1 0.1737 - 0.15 Sai số trực tiếp xác định: scu = cu[do] - cu[chuẩn]= 8438.82 - 8200= ± 238.82 [kg/m3] Tương đương: scu = ± 238.82 [kg/m3] tương ứng với sai số ± 2.91% II.3.2.Đánh giá sai số kết hệ số dẫn nhiệt  Sai số thiết bị xác định gián tiếp Theo (3.9), công thức xác định hệ số dẫn nhiệt: λ= UIδ (T1 - T2 )F - UIδ1 λ1 = UIδλ (T1 - T2 )abλ - 2UIδ1 Thiết bị xác định điện áp có độ xác cao: U = 46.7V có thang đo từ (0 ÷ 110)V với sai số: s U = ± 1V Thiết bị xác định dịng điện có độ xác cao: I = 0.025A có thang đo từ (0 ÷ 1)A với sai số: sI = ± 0.01A Thiết bị xác định kích thước a, b, , 1 thước Digital Panme SA-1có thang đo từ trải dài (0 ÷ 300)mm với sai số: sl = ± 0.01mm = ± 0.00001m = ± 10-5m Luận văn Thạc Sỹ - Phạm Văn Hưng 94 a = 6.10-2 [m]– chiều rộng phẳng b = 9.2x10-2 [m]– chiều dài phẳng F = ab [m2] = 55.2x10-4[m2]- diện tích truyền nhiệt phẳng 1= 1.5x10-3 [m]– bề dày phẳng đồng 1 = 383.8[W/(mK)]- hệ số dẫn nhiệt đồng  = 15x10-3 [m]– bề dày vật liệu dạng phẳng cần xác định hệ số dẫn nhiệt Thiết bị xác định nhiệt độ T1 = -44 0C, T2 = -460C, thang đo từ (-50 ÷ 70)0C, có sai số: st = ± 0.010C Hệ số dẫn nhiệt xác định: λ= UIδ (T1 - T2 )F - UIδ1 λ1 = 46.7x0.025x15x103 2.46.7x0.025x1.5x103 [(-44) - (-46)]x55.2x104 383.8 Vậy  = 1.586 [W/(mK)] Sai số hệ số dẫn nhiệt tính gián tiếp áp dụng theo biểu thức tính phương sai ( tham khảo công thức III-4 ) sau: sλ = ± 2              U  s U   I  s I   a  s l   b  s l         2 2                s l2    sl    st    st     1   T1   T2  =±0.049 [W/(mK) ]tương đương với 3,1% Vậy sai số thiết bị xác định hệ số dẫn nhiệt hàm gián tiếp : s λ =0,049 [W/(mK)] tương đương với 3,1% Hệ số dẫn nhiệt xác định  =1,586 ±0,049 [W/(mK)]  Sai số thiết bị đo trực tiếp: Luận văn Thạc Sỹ - Phạm Văn Hưng 95 Muốn xác định sai số thiết bị đo trực tiếp vật liệu cần phải xác định hệ số dẫn nhiệt có giá trị biết trước hệ số dẫn nhiệt Vật liệu cần xác định đồng Hệ số dẫn nhiệt chuẩn đồng là: Cu [chuẩn]= 383.8 [W/mK] Giá trị hệ số dẫn nhiệt đồng tính theo cơng thức (3.9) λ= UIδ UIδ1 (T1 - T2 )F - λ1  389.96 [W/mK] Vậy sai số tương đối thiết bị đo hệ số dẫn nhiệt tính theo trực tiếp  λ = 3.71% II.3.3 Đánh giá sai số kết sai số nhiệt dung riêng  Sai số thiết bị xác định gián tiếp Theo (3.10), công thức xác định nhiệt dung riêng: c = UIτ - c1G (t c - t d ) G(t c - t d ) Với: -Thiết bị xác định điện áp U = 50V có thang đo từ (0 ÷ 300)V với sai số: s U = ± 1V -Thiết bị xác định dòng điện I = 0.6 có thang đo từ (0 ÷ 5)A với sai số: s I = ± 0.01A -Đồng hồ xác định thời gian  = 37s có sai số: s = ± 0.001s -Thiết bị xác định khối lượng G = 0.309[kg] = 309g, G1 = 0.025[kg] = 25g, thang đo khối lượng từ (0 ÷ 350)g có sai số: sG = ± 0.1g = ± 0.0001 [kg] -Nhiệt dung riêng đồng: c1 = 0.385 [kJ/(kgK)] -Thiết bị xác định nhiệt độ tc = 260C, td = 250C, thang đo nhiệt độ (-50 ÷ 70)0C có sai số: s t = s tc = s td = ± 0.010C Như vậy, gía trị nhiệt dung riêng tôm bạc c UI  c1G1 (t c  t d ) 50x0.6x37 - 1000x0.385x0.025x(26 - 25) = = 0.309x(26 - 25) G(t c  t d ) = 3561.49 [J/(KgK)] = 3.5615 [kJ/(kgK] Sai số nhiệt dung riêng thông qua hàm gián tiếp xác định ( theo công thức II-4 ): Luận văn Thạc Sỹ - Phạm Văn Hưng 96 sc = ± 2  c   c    c   U  sU   I  sI     s 2 2 =±  c   c   c   c   sG    std  sG1    stc    G   G1   t c   t d  2    U   U.I   c1  I   sU    sI    s    sG1 G  G(t c  t d )   G(t c  t d )   G(t c  t d )   c G (t  t )  UI   UI    1 2c d s  sG   2 t   G (t t ) G(t t ) c d    c d  = ± 106.43 [J/(kgK)] = ± 0.106 [kJ/(kgK)] Sai số tương đối thiết bị xác định nhiệt dung riêng hàm gián tiếp: sc tương đương ± 3% Nhiệt dung riêng xác định: c = 3.5615 ± 0.106 [kJ/(kgK)]  Sai số thiết bị đo trực tiếp: Muốn xác định sai số thiết bị đo trực tiếp vật liệu cần phải xác định nhiệt dung riêng có giá trị biết trước nhiệt dung riêng Vật liệu cần xác định đồng Giá trị nhiệt dung riêng chuẩn đồng là: cCu [chuẩn]= 0.385 [kJ/kgK] Với phương pháp thiết bị dụng cụ nhiệt dung riêng đồng: c UI  c1G1 (t c  t d ) 50x0.6x2 - 1000x0.385x0.025x(26 - 25) = = 0.1265x(26 - 25) G(t c  t d ) =399 [(J/kg.K)]= 0.399[(kJ/kg.K)] Vậy sai số trực tiếp giá trị nhiệt dung riêng đồng xác định: sc = ± cCu    cCu  chuan   ± 0.399  0.385  ±0.014[(kJ/kg.K)] Luận văn Thạc Sỹ - Phạm Văn Hưng LỜI CẢM ƠN Trong thời gian học tập Đại học Cao học Khoa Cơng Nghệ Hóa Học Dầu Khí trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh, tơi xin chân thành cảm ơn tận tình giảng dạy Qúy thầy với trân trọng Sự dìu dắt Qúy thầy cô hành trang quý báu mà hệ người Học Viên ghi nhớ khắc sâu Đặc biệt để hoàn thành luận văn Cao học, tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn chân thành sâu sắc đến thầy TS.Trịnh Văn Dũng NCS.ThS.Nguyễn Tấn Dũng, người ln tận tình hướng dẫn tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành luận văn Tơi xin chân thành đến Ban Giám Hiệu trường Trung học Sư phạm Kỹ thuật Thành Phố Hồ Chí Minh tạo điều kiện để tơi hồn thành thí nghiệm trung tâm Kỷ thuật Điện lạnh trường Thông qua luận văn, xin cảm ơn đến Ba, Mẹ anh chị em gia đìnhnhững người ln ủng hộ việc học chia xẻ khó khăn lúc thực Luận văn Trân trọng với tất chân thành đến người thân! PHẠM VĂN HƯNG Luận văn Thạc Sỹ - Phạm Văn Hưng ABSTRACT Freeze drying/ Lyophilization have many applications for preserving in many products from pharmaceutical,biological products and food technology since the begin of the 20th Cencury because of some advandtages as can be stored and reconstituted to their almost original state without loss of quality (keep the original properties of every product).Therefore, with my Master’s thesis of of Chemical Engineering “ Research the Freeze drying for The advance seafood as Penaeus Merguiensis” with the hope will know how more than about the mechanics of freeze drying through the a.m material Some highlights in the result of my thesis can indicate below: - Determine some parameters about physical thermal of material - Determine ice ratio of material freeze and optimal temperature of freeze stage - Dertermine the machanics of the heat and mass processing in freeze drying - Chose the optimal process in order to get the optimization some technical parameters like the optimal temperature of freeze stage; pressure, time and humidity in freeze drying Luận văn Thạc Sỹ - Phạm Văn Hưng TÓM TẮT LUẬN VĂN Sấy thăng hoa có nhiều ứng dụng việc bảo quản sản phẩm dược, sinh học, thực phẩm từ đầu kỷ 20 đặc tính trội bảo quản hồn ngun tính chất ban đầu với chất lượng khơng thay đổi Do đó, Luận văn Cao học “ Nghiên cứu sấy thăng hoa cho thủy hải sản có giá trị kinh tếáp dụng tơm bạc” hy vọng tìm hiểu thêm chế công nghệ sấy thăng hoa Những kết đạt Luận văn sau: -Khảo sát tính chất nhiệt vật lý của vật liệu sấy -Xác định tỷ lệ nước đóng băng bên vật liệu sấy theo nhiệt độ lạnh đông -Xác định chế trình truyền nhiệt tách ẩm sấy thăng hoa -Xây dựng quy trình sấy thăng hoa với thông số kỹ thuật đặc trưng nhiệt độ lạnh đông tối ưu; áp suất, thời gian giai đoạn sấy thăng hoa Luận văn Thạc Sỹ - Phạm Văn Hưng MỤC LỤC Chương 1: MỞ ĐẦU………………………… 1.1.Giới thiệu ngành thủy hải sản Việt Nam ………………………………… 1.2.Nội dung luận văn…………………………………………………………… Chương 2: CÔNG NGHỆ SẤY THĂNG HOA………… 2.1.Lịch sử phát triển ứng dụng công nghệ sấy thăng hoa………… 2.2.Nguyên lý sấy thăng hoa……………………………………… 2.3 Sơ đồ nguyên lý thiết bị sấy thăng hoa………………… 13 2.4 Thiết bị sấy thăng hoa………………………………………… 15 2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ sấy trình bay ẩm vật liệu sấy trình sấy thăng hoa…………… …….… 24 2.6 Động lực học trình sấy thăng hoa…………… …….… 26 2.7 Điều kiện làm việc thích hợp sấy thăng hoa……………… … 29 Chương 3: NGUYÊN VẬT LIỆU, THIẾT BỊ-DỤNG CỤ VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU………………………… … 31 3.1 Vật liệu nghiên cứu……………………………………………………………31 3.2.Khảo sát xác định thông số nhiệt vật lý tôm bạc 35 3.3.Xác định tỷ lệ nước đóng băng theo nhiệt độ lạnh đơng 43 3.4.Nghiên cứu thiết lập mô hình tốn giải tốn truyền nhiệt-tách ẩm đồng thời điều kiện thăng hoa 48 Chương : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 56 4.1.Khảo sát xác định thông số nhiệt vật lý tôm bạc…………………….….56 4.2.Xác định tỷ lệ nước đóng băng theo nhiệt độ lạnh đơng…… 61 Luận văn Thạc Sỹ - Phạm Văn Hưng 4.3 Kết tính tốn mơ hình tốn truyền nhiệt tách ẩm sấy thăng hoa 63 4.4 So sánh kết thảo luận .66 4.4.1 So sánh giá trị thông số nhiệt vật lý tôm bạc tôm sú…………………66 4.4.2 So sánh biến đổi độ ẩm theo thời gian mơ hình sấy thăng hoa theo tính tốn thực nghiệm……………………………………………………………… 70 4.5 Xây dựng quy trình sấy thăng hoa cho tôm bac……………………………….74 Chương : KẾT LUẬN 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO .79 PHỤ LỤC 81 Luận văn Thạc Sỹ - Phạm Văn Hưng DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CÁC ĐẠI LƯỢNG VÀ VIẾT TẮT A- CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT VLS: Vật liệu sấy VLA: Vật liệu ẩm STH: Sấy thăng hoa NDR: Nhiệt dung riêng KLR: Khối lượng riêng B- CÁC KÝ HIỆU CÁC ĐẠI LƯỢNG  : hệ số dẫn nhiệt, [W/(m.K)] c : nhiệt dung riêng [kJ/(kg.K)] : khối lượng riêng vật liệu sấy, [kg/m3] a : hệ số dẫn nhiệt độ, [m2/s] Tc, Tf, T0: nhiệt độ tâm, nhiệt độ bề mặt vật liệu lạnh đông nhiệt độ môi trường lạnh đông,[0C] Te : nhiệt độ trung bình vật liệu ẩm cần lạnh đông, [0C]: Tkt : nhiệt độ kết tinh nước vật liệu ẩm nghiên cứu, [0C] Tw : nhiệt độ bề mặt vật liệu sấy Tf : nhiệt độ xạ , [0C] Tth : nhiệt độ thăng hoa ẩm, [0C]  = 2R: bề dày vật liệu ẩm dạng phẳng cần nghiên cứu, [m] Cpn: nhiệt dung riêng ẩm (nước) có vật liệu ẩm, [kJ/(kgK)] Cpb: nhiệt dung riêng ẩm (nước) đóng băng bên vật liệu ẩm, [kJ/(kgK)] Cpk: nhiệt dung riêng chất khô tuyệt đối vật liệu ẩm, [kJ/(kgK)]   [0,1]: tỷ lệ nước đóng băng trung bình theo nhiệt độ lạnh đông vật liệu ẩm Luận văn Thạc Sỹ - Phạm Văn Hưng  = Gnb/Gn : tỷ lệ ẩm (nước) đóng băng bên vật liệu ẩm Gnb, Gn, G khối lượng ẩm (nước) đóng băng, tổng khối lượng ẩm (nước) có vật liệu khối lượng vật liệu ẩm, [kg] Wa = Gn/G : tỷ lệ ẩm (hay độ ẩm tương đối) có vật liệu phân bố L: ẩn nhiệt đông đặc nước, [kJ/kg] [h]: thời gian làm lạnh đông vật liệu, [h] rhh : ẩn nhiệt hóa ẩm, [kJ/kg] rth : ẩn nhiệt thăng hoa ẩm, [kJ/kg] 1 : khối lượng riêng lớp ẩm đóng băng, [kg/m3] 2 : khối lượng riêng ẩm chưa đóng băng, [kg/m3] bx : hệ số tỏa nhiệt xạ, [ W/ (m2K) ] Bi: chuẩn số Bi F0 : chuẩn số Fourier J ( n ), J ( n ) : hàm Bessel loại bậc 0, W0, W: độ ẩm ban đầu, độ ẩm theo thời gian Luận văn Thạc Sỹ - Phạm Văn Hưng DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Chỉ tiêu kết thực ngành thủy sản thời kỳ 1991-2000 Bảng 1.1 Quan hệ hạ nhiệt độ với tỷ lệ muối ăn nước đá Bảng 3.1 Cỡ tôm theo tỷ lệ phần trăm tôm bạc thu hoạch Bảng 3.2 Các thành phần hóa học tơm bạc Bảng 3.3 Thành phần Vitamin tôm bạc Bảng 3.4.Thành phần nguyên tố kim loại tôm bạc sau tuổi thu hoạch Bảng 4.1 Các đại lượng tính tốn rút gọn (trong cơng thức 3.18) Bảng 4.2.Các thông số quan hệ thời gian nhiệt độ tôm bạc lạnh đông Bảng 4.3 Kết hàm thực nghiệm quan hệ thời gian nhiệt độ tôm lạnh đông Bảng 4.4.Các đại lượng phục vụ tính tốn giải mơ hình truyền nhiệt tách ẩm Bảng 4.5.Các thông số nhiệt vật lý vật liệu Bảng 4.6.Các thông số nhiệt vật lý vật liệu để tính chuẩn số Bio Bảng 4.7.Các giá trị hàm Bessel Bảng 4.8.Các hệ số rút gọn phương trình tính độ ẩm Bảng 4.9 Các thơng số kỹ thuật quy trình sấy thăng hoa tơm bạc làm thực nghiệm Luận văn Thạc Sỹ - Phạm Văn Hưng DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 2.1.Biểu diễn trạng thái biến đổi ẩm VLS Hình 2.2 Đồ thị làm việc buồng sấy thăng hoa sử dụng nguồn nhiệt xạ, nhiệt độ cấp đông (-35 ÷ -30)0C Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý hệ thống thiết bị STH Hình 2.4.Cấu tạo buồng thăng hoa hệ thống thăng hoa cấp đơng riêng Hình 2.5.Cấu tạo buồng thăng hoa hệ thống sấy thăng hoa tự lạnh đơng, dạng hình thực Hình 2.6.Cấu tạo buồng thăng hoa hệ thống sấy thăng hoa tự lạnh đông-dạng mặt cắt A-A Hình 2.7.Cấu tạo buồng thăng hoa hệ thống sấy thăng hoa tự lạnh đơng dạng hình hộp lập phương Hình 2.8.Cấu tạo buồng thăng hoa hệ thống sấy thăng hoa liên tục, dạng băng tải Hình 2.9 Cấu tạo buồng thăng hoa hệ thống sấy thăng hoa liên tục, dạng vít tải Hình 2.10 Cấu tạo thiết bị ngưng tụ-đóng băng bên khơng có phận cào nạo tuyết, dạng ống chùm Hình 2.11 Cấu tạo thiết bị ngưng tụ – đóng băng khơng có phận cào– nạo, dạng ống xoắn Hình 2.12.Cấu tạo thiết bị ngưng tụ đóng băng có phận cào nạo Hình 3.1.Biểu đồ phân bố cỡ tơm bạc thu hoạch Hình 3.2.Thiết bị cân điện tử Satoriusbasic Type BA310S Hình 3.3 Dụng cụ thiết bị đo thể tích nhiệt độ Hình 3.4 Hệ thống lạnh cấp nén DL-3 chạy cho tủ đơng gió với nhiệt độ cấp đơng (-50  - 45)0C Hình 3.5.Thiết bị đo hệ số dẫn nhiệt Luận văn Thạc Sỹ - Phạm Văn Hưng Hình 3.6 Nguyên lý truyền nhiệt hộp đựng vật liệu đo hệ số dẫn nhiệt Hình 3.7.Thiết bị đo nhiệt dung riêng Hình 3.8 Mơ hình xác định tỷ lệ nước đóng băng Hình 3.9 Q trình làm lạnh đơng thực phẩm biểu diễn quan hệ nhiệt độ vật liệu làm lạnh đông theo thời gian Hình 3.10 Mơ hình vật liệu sấy dạng trụ cho tốn truyền nhiệt tách ẩm Hình 4.1 Khối lượng riêng tôm bạc theo nhiệt độ Hình 4.2 Hệ số dẫn nhiệt tơm bạc theo nhiệt độ Hình 4.3.Nhiệt dung riêng tơm bạc theo nhiệt độ Hình 4.4.Đồ thị quan hệ thời gian cấp đơng nhiệt độ vật liệu Hình 4.5.Sự biến đổi độ ẩm theo thời gian quy trình sấy thăng hoa theo mơ hình tốn Hình 4.6 Khối lượng riêng tôm bạc tôm sú theo nhiệt độ Hình 4.7.Hệ số dẫn nhiệt tơm bạc tơm sú theo nhiệt độ Hình 4.8 Nhiệt dung riêng tơm theo nhiệt độ Hình 4.9 Sự biến đổi độ ẩm tơm bạc theo thời gian theo mơ hình tốn thực nghiệm Hình 4.10.Quy trình cơng nghệ sấy thăng tôm bạc Luận văn Thạc Sỹ - Phạm Văn Hưng LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên : PHẠM VĂN HƯNG Ngày tháng năm sinh: 27/03/1981 Nơi sinh: Phú Yên Địa liên lạc: 58A/1 Tân Trang, Q.Tân Bình, Tp Hồ Chí Minh Email: pvanhung@yahoo.com Q TRÌNH ĐÀO TẠO -Từ tháng 09/1999 đến 09/2004 : Học Đại học- Khoa Cơng Nghệ Hóa Dầu KhíĐại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh - Từ tháng 9/2006 đến 12/2008 : học Cao Học- Khoa Cơng Nghệ Hóa Dầu KhíĐại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh Q TRÌNH CƠNG TÁC: -10/2004-10/2005: Công ty TNHH Dịch vụ Kỹ thuật Công nghệ -10/2005- 09/2007: Cơng ty TNHH Hóa Chất Việt Nam -9/2007 đến nay: thực Luận văn Cao học ... nước giới dùng sấy thăng hoa để bảo quản nghiên cứu sau:  Sấy thăng hoa ứng dụng việc bảo quản vào thực phẩm ngày nhiều quốc gia phát triển Mỹ, Nhật Bản, Pháp, Đức, Nga? ?Sấy thăng hoa xem phương... người ta dùng sấy thăng hoa để bảo quản huyết tương, vaxin penicillin Nhờ đời sách ? ?Sấy thăng hoa? ?? tác giả E.W.Flosdorf vào năm 1949 mà việc ứng dụng công nghệ sấy thăng hoa lĩnh vực bảo quản thực... trình cơng nghệ sấy thăng hoa phục vụ bảo quản tôm bạc Luận văn Thạc Sỹ - Phạm Văn Hưng Chương 2: CÔNG NGHỆ SẤY THĂNG HOA 2.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SẤY THĂNG HOA( STH)[1,2,15,20]