Tính chất nhiệt - vật lý và mô hình của long nhãn xoáy sấy khô là rất quan trọng cho thiết kế tối ưu của máy sấy nhãn. Bài viết giới thiệu phương pháp quy hoạch thực nghiệm để xác định các thông số tối ưu của hệ thống thiết bị sấy Long nhãn xoáy.
HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 Ứng dụng tối ưu hóa hàm hồi quy xác định thơng số thiết bị SBOG-150 sấy long nhãn xoáy sử dụng lượng Biogas Application of regression analysis to determine the parameters of SBOG-150 dried vortex longan using Biogas energy Phạm Thị Minh Huệ1,*, Phạm Văn Đông1, Trần Thị Thu Thủy1, Nguyễn Xuân Hữu2, Nguyễn Văn Thịnh3 Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Học viên Cao học Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên * Email: Huespkt@gmail.com Mobile: 0983.915.489 Tóm tắt Từ khóa: Thăm dị hàm hồi quy bậc đa yếu tố; Thiết kế thí nghiệm hợp tử tâm (CCD); Mơ hình Harrington tối ưu hoá nhiều hàm hồi quy; Sấy long nhãn Nhãn lồng đặc sản Hưng Yên coi vị vua loại trái Việt Nam Ở nước ta nay, nhãn tiêu thụ với hai loại sản phẩm tươi sấy khơ Ngồi hầu hết nhãn xuất hình thức long nhãn sấy khơ Tính chất nhiệt - vật lý mơ hình long nhãn xốy sấy khơ quan trọng cho thiết kế tối ưu máy sấy nhãn Bài báo giới thiệu phương pháp quy hoạch thực nghiệm để xác định thông số tối ưu hệ thống thiết bị sấy Long nhãn xoáy Kết nghiên cứu quy hoạch thực nghiệm xác định giá trị tối ưu yếu tố vào: nhiệt độ tác nhân sấy, tốc độ chuyển động tác nhân sấy, khoảng cách treo vật liệu sấy giá trị tối ưu thông số tối ra: độ khô không sản phẩm sấy, điểm tổng hợp chất lượng sản phẩm sấy Kết nghiên cứu sở quan trọng để hoàn thiện thiết kế chế tạo cỡ thiết bị sấy long nhãn xốy có suất khác phù hợp với qui mô sở sản xuất Abstract Keywords: Multivariate regression function; Experimental design of zygote at heart; Optimizing the multiple regression function; Longan flesh drying Ngày nhận bài: 15/7/2018 Ngày nhận sửa: 10/9/2018 Ngày chấp nhận đăng: 15/9/2018 Longan is a specialty of Hung Yen and is considered the king of fruits in Vietnam In our country today, longan has two main fresh and dried products In addition, most of its products which are exported are dried longan Thermal properties - physical and swirling patterns of dried longan is very important for optimum design of the longan drying equipment This paper presents experimental planning method to determine the equipment system Results of the study were determining optimum values of the elements on: the drying agent temperature, the rate of movement of the drying agent, the distance of the drying material hanger and the value of the optimal parameters out: dry temperature of the product was general point of the quality of the dried products Research results are very important for completing the design, manufacturing longan drying equipment system with different capacities depending on the scale of enterprises HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 GIỚI THIỆU Long nhãn sản phẩm chế biến từ nhãn có nhiều cơng dụng khơng loại thức ăn bổ dưỡng mà cịn có tác dụng vị thuốc bổ tỳ tâm, dưỡng huyết, ích khí, chữa thần kinh suy nhược, ngủ, hay quên, hốt hoảng, , đơng y Do long nhãn có thị trường tiêu thụ rộng, giá bán cao [2], [3] Thực tế nay, nước ta chưa có thiết bị sấy long nhãn thực phù hợp để triển khai áp dụng rộng rãi cho sở sản xuất cho người dân vùng trồng nhãn nên phần lớn long nhãn làm khô hàng trăm lị sấy thủ cơng bà tự xây dựng sử dụng nguyên liệu chủ yếu từ than đá, than củi làm ô nhiễm môi trường khí đốt, rác thải, khói bụi Hơn quy trình cơng nghệ sấy chưa nghiên cứu hồn thiện, đặc biệt chưa xác lập chế độ sấy phù hợp theo giai đoạn sấy, chất lượng long nhãn bị ảnh hưởng, không ổn định, nhiều mẻ sấy có chất lượng khơng tiêu thụ có nhiều lơ hàng khơng đạt tiêu chuẩn xuất phải trả chịu chấp nhận giá bán thấp gây thiệt hại lớn cho người sản xuất Tác giả Keoheuangpaseut Samlanexay, Phạm Thị Minh Huệ [7] ứng dụng lượng khí sinh học quy trình sấy long nhãn xốy xác đinh số thông số đến chất lượng long nhãn khô nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố xác định ảnh hưởng yếu tố: nhiệt độ dịng khí sấy với nhiệt độ sấy vận tốc dịng khí sấy khoảng cách khay sấy đến thời gian sấy T (h), hàm lượng đường Glucose (%) Hàm lượng đường Glucose tiêu chí đầu chất lượng sản phẩm sau sấy chưa nghiên cứu ảnh hưởng đồng thời yếu tố màu sắc, mùi, vị đặc trưng, hình dáng long nhãn để long có điểm tổng hợp chất lượng sản phẩm sau sấy cao Đặc biệt, việc nghiên cứu tối ưu thông đầu vào gọi yếu tố ảnh hưởng để tối ưu hố thơng số đầu ra, dạng hàm yếu tố ảnh hưởng gọi hàm mục tiêu để thiết bị sấy SBOG 150 có suất chất lượng sản phẩm sấy tốt làm sở thiết kế cho việc hoàn thiện quy trình cơng nghệ cải tiến thiết bị sấy chế tạo cỡ thiết bị sấy long nhãn có suất khác phù hợp với quy mô sở sản xuất NGUYÊN VẬT LIỆU, THIẾT BỊ ĐO VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nguyên vật liệu Khi tạo sở cho nghiên cứu này, chúng tơi thiết kế tiến hành thí nghiệm với vật liệu là: Nhãn đường phèn trồng Hưng n, đường kính trung bình ÷ 1,5 cm, chiều dài trung bình từ ÷ 2,5 cm, khối lượng trung bình 13 ÷ 15g Lấy 150kg nhãn tươi, tiến hành bóc vỏ, bỏ hạt ta thu cùi nhãn với độ ẩm ban đầu: 1= 81,36% Nhiên liệu sử dụng khí sinh học có nhiệt trị 5200kcal/m3 [1], [3] 2.2 Phương pháp nghiên cứu Trong q trình sấy long nhãn xốy có nhiều yếu tố làm ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm thời gian sấy, nhiệt độ sấy, tốc độ tác nhân sấy, khoảng cách khay đựng vật liệu sấy, độ ẩm ban đầu vật liệu sấy, Theo kinh nghiệm sấy long nhãn xoáy số nước Trung Quốc, Thái Lan tìm hiểu ý kiến chun gia có kinh nghiệm vấn đề nghiên cứu, nhờ loại bớt yếu tố không cần thiết Cuối chọn yếu tố: nhiệt độ T (0C) tác nhân sấy, tốc độ v (m/s) tác nhân sấy khoảng cách h (cm) khay đựng vật liệu sấy có ảnh hưởng nhiều đến tiêu kinh tế kỹ thuật trình sấy độ khơ khơng đồng d (%) sản phẩm sấy diểm tổng hợp Q(đ) chất HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 lượng sấy Khi sử dụng lý thuyết quy hoạch thực nghiệm [6,7,11] để xác định yếu tố ảnh hưởng nhằm tối ưu hoá hàm mục tiêu trước hết ta cần lựa chọn mối quan hệ yếu tố đầu vào hình T v h Đối tượng nghiên cứu thiết bị sấy SBOG-150 K Q Hình Các yếu tố đầu vào đầu thiết bị - Áp dụng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm đa yếu tố để nghiên cứu ảnh hưởng đồng thời yếu tố nhằm tìm mơ hình hồi qui biểu diễn mối quan hệ yếu tố ảnh hưởng với thông số hàm mục tiêu làm sở cho việc xác định giá trị tối ưu thông số - Áp dụng phương pháp tối ưu tổng quát lập “hàm mong muốn” E.C Harrington để xác định giá trị tối ưu chung yếu tố vào cho tất thông số làm sở cho việc hồn thiện qui trình công nghệ thiết kế cải tiến thiết bị sấy nhằm triển khai ứng dụng rộng rãi thực tiễn sản xuất 2.3 Phương pháp xác định số thông số q trình sấy Trong mơ hình thông số nghiên cứu xác định sau [4], [5]: - Nhiệt độ tác nhân T(oC) sấy xác định thiết bị đo điện tử số mã hiệu SGKMF-904 (Hồng Kông) - Tốc độ chuyển động tác nhân sấy v(m/s) xác định máy đo tốc độ gió điện tử số, mã hiệu AR 863 (hãng SMART SENSOR Hồng Kông) - Độ khô đồng sản phẩm sấy K(%) xác định theo phương sai đo đạc mẫu sản phẩm sấy vị trí khác buồng sấy - Điểm tổng hợp chất lượng sản phẩm sấy Q(đ) xác định phương pháp cảm quan theo TCVN 3215-79 - Thời gian sấy mẻ τ(h) khoảng thời gian từ bắt đầu sấy long nhãn xốy đạt độ ẩm 14% XÂY DỰNG MƠ HÌNH TÍNH TỐN 3.1 Lựa chọn mơ hình phương án thí nghiệm Kết nghiên cứu đơn yếu tố cho thấy mối quan hệ yếu tố nhiệt độ tác nhân sấy, vận tốc chuyển động tác nhân sấy khoảng cách treo vật liệu sấy đến độ khô không sản phẩm sấy δ, điểm tổng hợp chất lượng sản phẩm sấy Q khơng hồn tồn tuyến tính Vì vậy, ta bỏ qua phương án quy hoạch thực nghiệm bậc chuyển sang phương án quy hoạch thực nghiệm bậc Box-Wilson [6], [7], [10], hàm mục tiêu có dạng đa thức bậc theo biến điều tiết dược xi, biểu thị giá trị thực yếu tố ảnh hưởng thứ i Từ kinh nghiệm sản xuất long nhãn xoáy số nước Thái Lan, Trung Quốc kết nghiên cứu long nhãn xoáy [3], [9], khoảng biến thiên, mức biến thiên, của yếu tố ảnh hưởng lựa chọn theo kết nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố là: Nhiệt độ tác nhân sấy x1= T = 71,59 ÷ 88,41oC mức biến thiên s1= DT = 5oC tương ứng với biến mã hoá x1 Tốc độ tác nhân sấy x2 = v = 0,23 ÷ 0,57m/s mức biến thiên HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 s2 = Dv = 0,1m/s tương ứng với biến mã hoá x2 Khoảng cách khay đựng vật liệu sấy x3 = h = 6,59 ÷ 23,41cm mức biến thiên s3 = h = cm tương ứng với biến mã hoá x3 Các hàm mục tiêu khái niệm tối ưu tương ứng trường hợp là: Y1 ; Y1 1 Y10 Y2 max Y2 2 Y20 Trong Y10=1,0 (%), Y20=20 (điểm), Yj=Yj(x), j=1,2 hàm hồi quy theo biến mã hố x = (x1, x2, x3), cịn εi (i = 1, 2) sai số quan sát thí nghiệm Với Y1 1 độ khô không đồng sản phẩm sấy, Q Y2 2 điểm tổng hợp chất lượng sản phẩm sấy Ở cơng trình này, chúng tơi thiết kế thí nghiệm dạng hợp tử tâm (CCD), xem [10] trang 482, giá trị thực yếu tố mã hố theo cơng thức: xi X i X io ; Si Si X i t X id , (1 i 3) (1) : giá trị mã hoá yếu tố thứ i : giá trị thực yếu tố thứ i mức trên, mức sở tâm thí nghiệm mức (xem Bảng 1) Si : khoảng biến thiên yếu tố thứ i Các giá trị Xit, Xio, Xid có giá trị mã hố là: -1, 0,+1 Ma trận thí nghiệm xây dựng sở ma trận thí nghiệm trực giao bậc (cho cột dầu Bảng 2) Các giá trị quan sát tương ứng Y1, Y2 cho hai cột cuối Bảng Số lượng thí nghiệm theo phương án tính theo cơng thức: xi Xit, Xio, Xid N 23 N N 20 (2) 23 : số thí nghiệm mức dưới: Nα=6 : số thí nghiệm mức phụ (gọi điểm “sao”) N0=6 : số thí nghiệm mức sở Do đỉnh “sao” chiều (trong thí nghiệm 9-14 Bảng 2) thoả mãn điều kiện α = 2k/4 (với α = 1,682, k = 3), nên thiết kế nói có tính chất quay ([10] tr 483) Trong đó: Bảng Mức biến thiên giá trị mã hóa yếu tố vào Các mức mã hóa Giá trị mã hoá Mức Mức Mức sở Mức Mức Khoảng biến thiên - 1,682 -1,000 0,000 1,000 1,682 1,000 X1(oC) 71,59 75,00 80,00 85,00 88,41 5,00 Các yếu tố ảnh hưởng X2(m/s) 0,23 0,30 0,40 0,50 0,57 0,10 X3(cm) 6,59 10,00 15,00 20,00 23,41 5,00 3.2 Thăm dò hàm hồi quy Trong q trình sấy nói chung, biến khơng độc lập ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng long nhãn mà chúng cịn có tác dụng tương hỗ cho ảnh hưởng đến chất lượng HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 long nhãn sấy Do mô hình q trình sấy phải xây dựng mơ hình thống kê đầy đủ với yếu tố đầu vào theo phương án quy hoạch thực nghiệm bậc hai Box-Willson, tổng quát với hàm mục tiêu Y Y j ( j 1, 2) có dạng hàm hồi quy [7], [10]: 3 Y b0 bi x i i 1 i 1 j i 1 bi j x i x j bii x i2 , i 1 (x=x1, x2 , x ) (3) đó: bo , b1, b2 , b3 , b12 , b23 , b13 , b11, b22 , b32 hệ số hồi quy tính theo phương pháp bình phương tối thiểu Khi từ tính quay thiết kế bậc N k N N b a Y a x Y , b a o 1 u iu u i x iuYu u 1 i 1 u 1 u 1 N N N N 2 b a x Y x , b a x Y a Y a iu u ju ii iu u 5 u x iuYu ij u 1 u 1 u 1 i 1 u 1 (4) Với N = 20 ta tính được: a1 = 0,16627,a = 0,125,a = 0,05676 ; a 0, 07322, a 0, 0625, a 0, 0068 Với mục đích thăm dị hàm hồi quy (3) ta cần loại bỏ hệ số hồi quy vô nghĩa (4) thông qua việc kiểm tra mức ý nghĩa hệ số hồi quy theo tiêu chuẩn Student Bởi vậy, trước hết ta ước lượng phương sai SY2 tính theo giá trị thông số Yu mức sở yếu tố: N0 SY2 Yu N0 (Yu Y0 )2 u 1 N0 Y u ; Y0 u 1 N0 (5) : giá trị thí nghiệm mức sở Y0 N0 : giá trị trung bình thí nghiệm mức sở : số thí nghiệm mức sở Sai số hệ số hồi quy tính theo cơng thức: Sb SY a1 , Sb SY a , Sb SY a a6 , Sb SY a , i ii ij (6) Lập tỷ số theo công thức: tb b0 Sb , tb i bi Sb i , tb ii bii Sb ii , tb ij bij Sb (7) ij Đối chiếu theo tiêu chuẩn Student với mức ý nghĩa 0, 05 , bậc tự f N tra bảng tìm t b Các hệ số hồi quy phương trình có nghĩa hệ số tb0 tb , tbi >tb , tb tb , tb tb ngược lại vơ nghĩa ta loại bỏ hệ số đó, theo nghĩa chọn giá trị tương ứng ij ii (3) Ta lưu ý rằng: Sau việc loại bỏ hệ số vơ nghĩa nói trên, hàm hồi quy (3) có dạng đơn giản phương pháp bình phương tối thiểu dùng để xác địnhk hệ số dạng HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 đưa đến công thức trùng với (4), hệ số có nghĩa Để kết thúc q trình thăm dị hàm hồi quy, ta cần kiểm tra tính thích ứng mơ hình toán, nghĩa hàm hồi quy hiệu chỉnh Để thực công việc kiểm tra này, trước hết ta phải tính phương sai thích ứng theo cơng thức sau: N Stt2 Ytt Yu u 1 đó: Yu Y0 u 1 N n (N 1) N SR N Ytt Yu , SB u 1 SR SB N n N 1 (Yu Y )2 u 1 Ytt : giá trị tính tốn từ phương trình hồi quy, Yu : giá trị trung bình thơng số mức, Y0 : giá trị trung bình thơng số thí nghiệm mức sở, : số hệ số hồi quy có nghĩa n (8) N0 Lập tỉ số F Stt2 (8*) SY2 Đối chiếu với tiêu chuẩn Fisher, tra bảng tìm F b với 0, 05 bậc tự f N n (N 1) Nếu F F b mơ hình bậc thích ứng Nếu F F b mơ hình bậc khơng thích ứng, ta phải chuyển sang phương án bậc cao Trong trường hợp mơ hình bậc thích ứng ta chuyển phương trình hồi quy từ dạng mã sang dạng thực cách thay (1) vào (3) để công thức sau: 3 Y co ci Xi i 1 i 1 j i 1 cij Xi X j cii Xi2 (9) i 1 đó: c0 , ci , cij , cii hệ số phương trình hồi quy dạng thực: co bo bi i 1 S i X 0i b 2b ci i ii X 0i Si Si2 bij j i 1 Si S j bi j j i 1 Si S j X 0i X j X j , cij i 1 bij SiS j bii Si2 , , cii bii (10) Si2 3.3 Xác định giá trị tối ưu thông số vào Sau lập hàm hồi quy bậc hai Y j Y j (x ) ( j 1, 2) ta xác định giá trị cực trị min(max)Yj hàm Yj cách xác định điểm dừng nghiệm x x j : (x 1j , x 2j , x 3j hệ phương trình tuyến tính HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 Yj x i 0, 1i 3 Tiếp theo, thơng qua việc khảo sát tính xác định dương (âm) ma trận đạo hàm cấp 2Y (x ) j x x j , để suy min(max)Y Y (x j ) Tuy nhiên, hàm Y có cực trị ứng j j j x i x k với giá trị yếu tố vào x 2j khác nhau, cần phải tìm giá trị yếu tố vào x i x i* chung cho tất thông số Yj Áp dụng phương pháp giải toán tối ưu tổng quát theo phương pháp lập “hàm mong muốn” E Harrington, gồm bước sau: [2],[3] - Lập “hàm mong muốn” thành phần d j theo công thức: d j exp exp Yj' , j 1, Y1' Y1 Y1 max Y1 Y1 max ,Y2' (11) Y2 Y2 (12) Y2 Y2 Yj min(max) : giá trị thí nghiệm xấu hàm Yj Yj : giá trị tốt hay “mong muốn nhất” hàm Yj Lập hàm tối ưu tổng quát d theo công thức: d dj max (13) j 1 Tính tốn giá trị hàm tối ưu tổng qt d cho thí nghiệm ma trận Việc thăm dị hàm hồi quy, kiểm tra mức ý nghĩa hệ số hồi qui, kiểm tra tính thích ứng xác định giá trị tối ưu hàm tối ưu tổng quát d tương tự hàm Yj KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Tiến hành thí nghiệm sấy long nhãn xốy với thí nghiệm bố trí theo ma trận quy hoạch trực giao cấp ba yếu tố Ma trận kết thí nghiệm ghi bảng Bảng Ma trận quy hoạch trực giao cấp ba yếu tố Các hàm thành phần Yj Các yếu tố ảnh hưởng Thí nghiệm x1 (oC) -1,00 1,00 -1,00 1,00 -1,00 1,00 -1,00 x (m/s) x (cm) Y1 (%) Y2 (đ) -1,00 -1,00 1,00 1,00 -1,00 -1,00 1,00 -1,00 -1,00 -1,00 -1,00 1,00 1,00 1,00 1,75 1,94 1,81 2,04 1,72 1,93 1,82 7,30 10,05 8,53 13,12 9,25 14,50 10,41 HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 1,00 -1,682 1,682 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1,00 0,00 0,00 -1,682 1,682 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1,00 0,00 0,00 0,00 0,00 -1,682 1,682 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 2,14 1,72 2,70 1,83 2,72 1,64 2,65 1,83 1,73 1,75 1,84 1,82 1,73 16,93 8,25 14,41 7,95 15,83 9,49 15,35 18,30 17,75 19,05 16,74 17,87 19,15 Khi thực quy trình tính tốn (4)- (7) theo số liệu Bảng đối chiếu tiêu chuẩn Student với mức nghĩa 0, 05 , bậc tự f = N0 - ta tìm tb 3, tb , tb , tb , dó chọn (3) b12= b13= b23 = (loại bỏ hệ số hồi quy này) 12 13 23 Sau loại bỏ hệ số hồi quy khơng có nghĩa ta có bảng 3, vào phương trình (4) ta xác định mơ hình tốn hàm mục tiêu Y1,Y2 sau: Y1 1, 7942758 0,1902411x1 0,1427826x 0,1295056x (14) 0, 0790395x12 0,1002475x 22 0, 05642x 32 Y2 18,1477795 2,1570204x1 1,5488194x2 1, 61006x (15) 2, 4581324x12 - 2,21913x22 - 2, 0728541x 32 Kiểm tra tính thích ứng mơ hình tốn (14, 15) theo tiêu chuẩn Fisher với bậc tự f = 0, 05 ta thấy giá trị tính toán F 2,15;1, 55 hàm Y1,Y2 nhỏ giá trị tra bảng F b 3, 69 Vì vậy, mơ hình hàm mục tiêu chọn phía phù hợp Bảng Các hệ số hồi quy có nghĩa hàm Y1,Y2 Các hệ số hồi qui Y1 Y2 b0 b1 b2 b3 b12 b13 b23 b 11 b 22 b 33 1,7942758 0,1902411 0,1427826 0,1295056 0,0790395 0,1002475 0,05642 18,4477795 2,1570204 1,5488194 1,61006 -2,4581324 -2,21913 -2,0728541 HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 Do ma trận đạo hàm cấp 2: Yj" 2Y (x ) j có dạng đường chéo (với phần tử x i xk đường chéo 2b11, 2b22 , 2b33 ) phần tử dương (khi j ) âm (khi j ) nên ma trận Y j" (x ) xác định dương (với j ) xác định âm (với j ) Bởi điểm dừng x j : (x1j , x 2j , x 3j ) điểm cực tiểu (khi j ), cực đại (khi j ) Kết xác định giá trị tối ưu yếu tố vào x1j hàm thành phần Yj ghi bảng Bảng Giá trị tối ưu yếu tố vào x j hàm Yj j Các yếu tố vào: - Giá trị mã hoá: x1j x 2j x 3j - Giá trị thực: X1j T (oC) X 2j v (m/s) -1,2034557 - 0,7121505 - 1,1549762 0,4387519 0,3426302 0,3874128 73,9827213 4,5756990 9,2251187 82,193754 6,685230 16,937064 X 3j h (cm) Các thông số ra: minY1 = 1,55417308 maxY2 =19,197423 Chuyển phương trình hồi quy từ dạng mã sang dạng thực dựa theo cơng thức (23), mức sở yếu tố là: X10 80oC , X 20 = m/s X 30 15cm , khoảng biến thiên yếu tố là: S1 5oC , S2 0,1m / s S 5cm ghi trong bảng Bảng Các hệ số hồi quy dạng thực Y1 c0 c1 c2 c3 c12 c13 c23 c11 c22 c33 Y2 4,56805165 -71,43177406 -0,00647578 0,28213224 -0,43946485 13,08689971 -3,19007933 181,88933578 0,00000000 0,00000000 0,00000000 0,00000000 0,00000000 0,00000000 0,00000790 -0,00024581 0,04455444 -1,00452945 5,64195300 -207,28541251 HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 Từ hệ số hồi qui dạng thực bảng ta viết phương trình hồi qui dạng thực cho hàm độ khô không Y1 điểm tổng hợp chất lượng sản phẩm sấy Y2 sau: Y1 4, 56805165 - 0, 00647578T - 0, 43946485v - 3, 19007933h 0, 00000790T + 0, 04455444v 5, 641953h2 Y2 - 71, 43177406 0, 28213224T 13, 08689971v 181, 88933578h - 0, 00024581T - 1, 00452945v - 207, 28541251h (16) (17) Chúng sử dụng phần mềm RSM để xác định Ảnh hưởng yếu tố đến hàm mục tiêu thể thơng qua mơ hình 2D cho đồ thị đường đồng mức hai hàm Y1, Y2 hình sau: Hình Ảnh hưởng T(0C) v(m/s) đến độ khơ khơng sản phẩm sấy K% Hình Ảnh hưởng v(m/s) h(cm) đến điểm tổng hợp chất lượng sản phẩm sấy Q Qua thực nghiệm hình 2, ta giải thích điều sau: nhiệt độ sấy T < 65oC xảy tượng đọng sương (ngưng tụ nước) bề mặt lớp long nhãn sấy, gây HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 tổn thất chất hoà tan làm giảm bớt vị long nhãn Nếu nhiệt độ khí sấy T > 90oC trì liên tục làm cho bị cháy biến đổi số thành phần: độ ẩm, hàm lượng đường tổng số, thay đổi hàm lượng saccaroza, glucoza đặc biệt hàm lượng vitamin C dẫn đến chất lượng sản phẩm có thay đổi Khi tốc độ tác nhân sấy v < 0,23 m/s lưu lượng khơng khí xun qua lớp cùi nhãn yếu làm cho q trình ẩm buồng sấy chậm, kéo dài thời gian sấy tốc độ tác nhân sấy v tăng 0,6m/s làm cho bề mặt phía long nhãn bị khơ cứng, làm cho nhãn dẻo dai Nếu khoảng cách khay sấy nhỏ cm gây trở lực lớn cho khơng khí nóng qua làm cho khả thoát ẩm giảm nguyên nhân dẫn đến phản ứng hóa học bất lợi xảy đặc biệt biến đổi giá trị cảm quan sản phẩm Nếu khoảng cách khay sấy vượt 25cm suất thấp Để chuyển hàm Y1 , Y2 chuyển chúng sang dạng đặc trưng “hàm mong muốn” d, ta dựa vào số liệu bảng 2, ta chọn giá trị hàm tối ưu tổng quát d theo công thức (11)-(13) sau: Y1 max 2, 72%,Y10 1, 0%,Y2 7, đ, Y20 20 đ Kết tính toán hàm tối ưu tổng quát d ghi bảng Bảng Giá trị hàm tối ưu tổng quát d Thí nghiệm 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Hàm “mong muốn” thành d j Các yếu tố ảnh hưởng X1 ( C) o -1,00 1,00 -1,00 1,00 -1,00 1,00 -1,00 1,00 -1,682 1,682 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 X2 (m/s) -1,00 -1,00 1,00 1,00 -1,00 -1,00 1,00 1,00 0,00 0,00 -1,682 1,682 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 X (cm) -1,00 -1,00 -1,00 -1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 0,00 0,00 0,00 0,00 -1,682 1,682 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 d1 d2 0,887 0,833 0,872 0,796 0,893 0,836 0,869 0,752 0,893 0,376 0,866 0,368 0,910 0,416 0,866 0,891 0,887 0,864 0,869 0,891 0,318 0,526 0,413 0,715 0,468 0,778 0,552 0,861 0,391 0,775 0,368 0,828 0,486 |0,811 0,894 0,881 0,909 0,855 0,884 0,910 Hàm tối ưu tổng quát d 0,531 0,662 0,600 0,754 0,646 0,806 0,805 0,591 0,540 0,565 0,552 0,665 0,665 0,581 0,880 0,886 0,898 0,859 0,877 0,901 HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 Trên sở giá trị hàm tối ưu tổng quát d xác định bảng ta giải tốn (13) (tương tự dựa vào bảng để giải toán Y2 (x ) max ) Gọi x * x 1* , x 2*, x 3* X * X1* , X 2*, X 3* giá trị mã hoá giá trị thực lời giải toán dựa vào (14), (15) để xác định i* Y1(x * ),Q * : Y2 (x * ) Khi ta có giá trị tối ưu tổng quát yếu tố vào: x1* 0,19984226 X1* 80, 9992113oC x 2* 0,06445966 X*2 0, 41289193 m / s x 3* 0,13827449 X 3* 15, 6193725 cm Giá trị tối ưu thông số ra: 2, 55190378 %; Q * 19, 05356838 (đ) KẾT LUẬN Áp dụng phương pháp qui hoạch thực nghiệm, kết hợp với phương pháp nghiên cứu tối ưu tổng quát E Harrington xác định giá trị tối ưu yếu tố vào: nhiệt độ tác nhân sấy T = 81oC, tốc độ chuyển động tác nhân sấy v = 0,4m/s, khoảng cách treo vật liệu sấy h = 15,6 cm giá trị tối ưu thông số tối đa: độ khô không sản phẩm sấy 2, 55% , điểm tổng hợp chất lượng sản phẩm sấy Q = 19 (đ) Kết nghiên cứu xác định thơng số tối ưu q trình sấy long nhãn xốy sở quan trọng để hồn thiện thiết kế chế tạo cỡ thiết bị sấy long nhãn có suất khác phù hợp với qui mô vừa nhỏ sở sản xuất LỜI CẢM ƠN Trong trình nghiên cứu, nhóm nghiên cứu nhận giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi từ Ban Giám Hiệu, phòng Khoa học Công nghệ trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Vụ Khoa học Công nghệ - Bộ Công Thương hỗ trợ kinh phí cho tác giả hồn thành nội dung nghiên cứu Sự đạo sâu sát, tận tình Ban lãnh đạo khoa Cơ khí, cộng tác tham gia nhiệt tình Nhà khoa học, phòng chức năng, đồng nghiệp ngồi quan Gia đình ơng Ngơ Đình Chiến Ngô Văn Minh phối hợp, giúp đỡ tạo điều kiện sở vật chất cho chúng tơi q trình nghiên cứu, thực nghiệm Xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đến giúp đỡ hợp tác TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Dự án Cơng nghệ khí sinh học cho ngành chăn nuôi Việt Nam (2006), Tổ chức phát triển Hà Lan - Việt Nam [2] Nguyễn Mạnh Dũng (2001), Bảo quản chế biến giải pháp phát triển ổn định vải, nhãn, NXB Nông nghiệp Hà Nội [3] Phạm Thị Minh Huệ (2009), “Nghiên cứu ứng dụng lượng khí sinh học làm khơ nơng sản thực phẩm điều kiện đồng sông Hồng”, Đề tài NCKH & CN cấp bộ, Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 [4] Phạm Thị Minh Huệ, Trần Như Khuyên (2010), Một số kết nghiên cứu thiết kế thiết bị sấy vải sử dụng lượng khí sinh học, Tạp chí Nơng nghiệp & phát triển Nơng thơn Số 148, Tr60 - 64 [5] Phạm Thị Minh Huệ, Trần Như Khuyên (2010), Xác định thông số tối ưu thiết bị sấy vải qủa SBOG-150 sử dụng lượng khí sinh học, Tạp chí Nơng nghiệp & phát triển Nông thôn, Số 14 năm 2010, Tr 44 - 48 [6] Phạm Văn Lang, Bạch Quốc Khang (1998), Cơ sở lý thuyết quy hoạch thực nghiệm ứng dụng kỹ thuật nông nghiệp, NXB Nông nghiệp Hà Nội [7] Nguyễn Minh Tuyển (2005), Quy hoạch thực nghiệm, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [8] Ratana Attabhanyo, Ms.Suwanna Srisawas (2006), Dried longan flest for further processsing, Thai agriculture standard - Bangkok, 3, 367 - 403 [9] John A Cornell (1990), How to apply response surface methodology, Amer Society for Quality, pp - 45 [10] Tô Cẩm Tú (1999), Thiết kế phân tích thí nghiệm, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [11] G.E.P Box and K.B Wilson (1951), On the experimental attainment of optimium conditions J Roy Statist Soc Ser B 13, 1-45 ... [7] ứng dụng lượng khí sinh học quy trình sấy long nhãn xốy xác đinh số thông số đến chất lượng long nhãn khô nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố xác định ảnh hưởng yếu tố: nhiệt độ dòng khí sấy. .. ảnh hưởng với thông số hàm mục tiêu làm sở cho việc xác định giá trị tối ưu thông số - Áp dụng phương pháp tối ưu tổng quát lập ? ?hàm mong muốn” E.C Harrington để xác định giá trị tối ưu chung yếu... dị hàm hồi quy, kiểm tra mức ý nghĩa hệ số hồi qui, kiểm tra tính thích ứng xác định giá trị tối ưu hàm tối ưu tổng quát d tương tự hàm Yj KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Tiến hành thí nghiệm sấy long nhãn