Quy trình sấy chuối đối với mô hình sấy thăng hoa vừa chế tạo đƣợc thực hiện theo sơ đồ hình 4.22.
Hình 4.17: Quy trình sấy chuối
Chuẩn bị vật liệu sấy: Vật liệu sấy là chuối sứ, có độ chín vừa phải để có thể thái thành lát mỏng.
Bóc vỏ, thái lát: Sau khi bóc vỏ chuối ra, thái chuối theo chiều ngang thành từng lát, mỗi lát có bề dày 4mm
52
Tiến hành sấy: Quá trình sấy bao gồm: xếp chuối vào khay sau đƣa khay vào buồng sấy và bố trí cảm biến nhiệt độ. Đóng kín của buồng sấy và nhấn nút khởi động hệ thống sấy.
Phân loại sản phẩm sấy: Sau quá trình sấy, dùng cảm biến nhiệt độ do độ ẩm chuối sau khi sấy sau đó loại bỏ những sản phẩm không đạt độ ẩm yêu cầu.
Đóng gói: Những sản phẩm đạt yêu cầu về độ ẩm sẽ đƣợc đƣa vào túi, hút chân không, đóng kín và bảo quản.
53
CHƢƠNG 5: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ BÀN LUẬN 5.1. Kết quả thí nghiệm và nhận xét
Dƣới đây là hình ảnh vật liệu sấy trƣớc và sau quá trình thí nghiệm thực hiện tại xƣởng nhiệt – điện lạnh của khoa cơ khí động lực. Thời gian thực hiện các mẻ sấy lần lƣợt là 15 giờ, 17 giờ, 19 giờ, 21 giờ và 23 giờ.
* Vật liệu trƣớc khi sấy
Hình 5.1: Vật liệu trước quá trình thí nghiệm
* Thành phẩm sau khi sấy
54
Hình 5.3: Thành phẩm sau quá trình thí nghiệm mẻ sấy 17h
55
Hình 5.5: Thành phẩm sau quá trình thí nghiệm mẻ sấy 21h
56 Sau quá trình thí nghiệm, xác định đƣợc thời gian cấp đông phù hợp cho sản phẩm sấy chuối sứ là 5h.
Tiến hành thí nghiệm 5 mẻ sấy:
Đối với mẻ sấy 15h và cấp đông 5h, bắt đầu từ 7h ngày 09/07/2019 đến 3h ngày 10/07/2019.
Đối với mẻ sấy 17h và đông 5h, bắt đầu từ 20h30 ngày 18/07/2019 đến 18h30 ngày 19/07/2019.
Đối với mẻ sấy 19h và cấp đông 5h, bắt đầu từ 7h30 ngày 10/07/2019 đến 7h30 ngày 11/07/2019.
Đối với mẻ sấy 21h và cấp đông 5h, bắt đầu từ 14h15 ngày 19/07/2019 đến 16h15 ngày 20/07/2019.
Đối với mẻ sấy 23h và cấp đông 5h, bắt đầu từ 13h ngày 11/07/2019 đến 17h ngày 12/07/2019.
Thu đƣợc các số liệu tƣơng quan thể hiện thông qua các đồ thị bên dƣới.
*Tƣơng quan giữa thời gian sấy với độ ẩm cuối quá trình sấy và điện năng tiêu thụ
Hình 5.7: Đồ thị thể hiện tương quan giữa thời gian sấy với độ ẩm cuối quá trình và điện năng tiêu thụ
57 W1 – Độ ẩm vật liệu trƣớc khi sấy (%)
W2 – Độ ẩm vật liệu sau khi sấy (%)
E – Tiêu thụ điện năng cho toàn bộ quá trình (kWh)
Nhận xét: Độ ẩm ban đầu W1 của vật liệu sấy trong 5 mẻ đều ở mức 70%, độ ẩm của vật liệu sau quá trình sấy W2 ở các mẻ 15h, 17h, 19h, 21h, 23h lần lƣợt giảm còn 30%, 24%, 16%, 12% và 8,7%. Điện năng tiêu thụ E qua mỗi mẻ cũng tăng dần, cụ thể: các mẻ sấy 15h, 17h, 19h, 21h và 23h tƣơng ứng mức điện năng tiêu thụ là 15,7kWh, 17,5kWh, 19,2kW, 21,4kWh và 23,8kWh. Qua 5 mẻ sấy với thời gian cấp đông cố định 5 giờ và thời gian sấy tăng dần cho thấy: Thời gian sấy thích hợp nhất là 23 giờ. Độ ẩm lúc này đạt mức yêu cầu (W2 = 10%).
*Tƣơng quan giữa thời gian sấy, thời gian chạy điện trở, thời gian chạy bơm và độ ẩm cuối quá trình
Hình 5.8: Đồ thị thể hiện tương quan giữa thời gian sấy, thời gian chạy điện trở, thời gian chạy bơm và độ ẩm cuối quá trình sấy
W1 – Độ ẩm vật liệu trƣớc khi sấy (%) W2 – Độ ẩm vật liệu sau khi sấy (%)
Hdt – Tổng thời gian chạy điện trở trong cả mẻ (phút)
58
Nhận xét: Điện trở chạy 2,5 phút – nghỉ 18 phút và bơm chân không chạy 7 phút nghỉ
6 phút. Thời gian chạy điện trở tăng đòi hỏi thời gian chạy bơm chân không cũng phải tăng theo để đảm bảo lƣợng ẩm đƣợc hút ra hoàn toàn và duy trì độ chân không. Thời gian chạy điện trở Hdt và bơm chân không Hb tăng lần lƣợt theo các mẻ là 110 phút – 487 phút , 124 phút – 549 phút, 139 phút – 613 phút, 154 phút – 678 phút và 168 phút – 743 phút tƣơng ứng với các mẻ sấy 15h, 17h, 19h, 21h và 23h. Độ ẩm vật liệu sau quá trình sấy W2 đạt 30%, 20%, 16%, 12% và 8,7% tƣơng ứng với các mẻ sấy 15h, 17h, 19h, 21h và 23h.
*Tƣơng quan giữa thời gian sấy, điện năng tiêu thụ trung bình trên giờ và điện năng tiêu thụ trên 1kg vật liệu sấy
Hình 5.9: Đồ thị thể hiện tương quan giữa thời gian sấy, điện năng tiêu thụ trung bình trên giờ và điện năng tiêu thụ trên 1kg vật liệu sấy
E1 – Điện năng tiêu thụ trung bình trên 1kg vật liệu sấy (kWh/kg) E2 – Điện năng tiêu thụ trung bình trên giờ (kW)
Nhận xét: Với 5 giờ cấp đông, tổng thời gian vận hành của các mẻ sấy 15h, 17h, 19h,
21h, 23h lần lƣợt là 20h, 22h, 24h, 26h, 28h. Điện năng tiêu thụ trung bình trên mỗi giờ E2 của mỗi mẻ lần lƣợt là 0,785 kW, 0,795 kW, 0,8 kW, 0,823 kW và 0,85 kW.
59 Hao phí điện năng tƣơng ứng cho mỗi kg vật liệu sấy E1 theo từng mẻ cũng tăng dần theo các mẻ là 10,47 kWh/kg, 11,67 kWh/kg, 12,8 kWh/kg, 14,27 kWh/kg, 15,87 kWh/kg.
*Tƣơng quan giữa áp suất bay hơi, áp suất ngƣng tụ, áp suất chân không theo thời gian.
Hình 5.10: Đồ thị thể hiện tương quan giữa áp suất bay hơi, áp suất ngưng tụ, áp suất chân không theo thời gian trong mẻ 15 giờ
Po – Áp suất bay hơi (bar) Pk – Áp suất ngƣng tụ (bar) Pck – Áp suất bay hơi (mbar)
Nhận xét: Áp suất ngƣng tụ Pk và áp suất bay hơi Po chỉ thay đổi trong 2 giờ đầu và sau đó tƣơng đối ổn định trong suốt mẻ sấy. Cụ thể, Pk trong 1 giờ đầu tiên (7h-8h) giảm nhanh từ 18bar – 16,5bar, từ 8h trở đi, Pk tƣơng đối ổn định ở mức 16bar, mức giảm áp suất ngƣng tụ ở giai đoạn này chủ yếu phụ thuộc vào nhiệt độ môi trƣờng. Mức Pk thấp nhất vào khoảng 15,5bar đạt đƣợc lúc 3h50 sáng. Áp suất bay hơi Po cũng tƣơng tự Pk, giảm nhanh trong khoảng thời gian từ 7h-8h và thời gian sau đó (từ 8h trở đi) đi vào ổn định. Mức Po thấp nhất vào khoảng 0,9bar vào lúc 20h20. Áp suất chân
60 không Pck trong buồng từ áp suất môi trƣờng (0mbar) giảm xuống Pck yêu cầu (- 1000mbar) tƣơng đối nhanh – khoảng 30 phút, từ lúc bắt đầu chạy bơm không (lúc 12h) đến 20 phút sau, Pck đạt -999mbar, những phút tiếp theo Pck giảm nhẹ, sau 10 phút đạt -1000mbar và sau đó ổn định trong suốt mẻ sấy (từ 12h30).
Hình 5.11: Đồ thị thể hiện tương quan giữa áp suất bay hơi, áp suất ngưng tụ, áp suất chân không theo thời gian trong mẻ 17 giờ
Po – Áp suất bay hơi (bar) Pk – Áp suất ngƣng tụ (bar) Pck – Áp suất bay hơi (mbar)
Nhận xét: Áp suất ngƣng tụ Pk và áp suất bay hơi Po chỉ thay đổi mạnh trong khoảng thời gian từ 20h30 – 21h30 và sau đó tƣơng đối ổn định trong suốt mẻ sấy. Cụ thể, Pk trong 1 giờ đầu tiên giảm nhanh từ 16,5bar – 15bar, từ 21h30 trở đi Pk tƣơng đối ổn định ở mức 16bar, mức giảm áp suất ngƣng tụ ở gia đoạn này chủ yếu phụ thuộc vào nhiệt độ môi trƣờng. Mức Pk thấp nhất vào khoảng 15bar đạt đƣợc lúc 3h50 sáng. Áp suất bay hơi Po cũng tƣơng tự Pk, giảm nhanh trong khoảng thời gian 1 giờ đầu (từ 20h30 – 21h30) và thời gian sau đó đi vào ổn định. Mức Po thấp nhất vào khoảng 0,9bar lúc 21h20. Áp suất chân không Pck trong buồng từ áp suất môi trƣờng
61 (0mbar) giảm xuống Pck yêu cầu (-1000mbar) tƣơng đối nhanh – khoảng 30 phút, từ lúc bắt đầu chạy bơm không đến 20 phút sau, Pck đạt -999mbar, những phút tiếp theo Pck giảm nhẹ, sau 10 phút đạt -1000mbar và sau đó ổn định trong suốt mẻ sấy.
Hình 5.12: Đồ thị thể hiện tương quan giữa áp suất bay hơi, áp suất ngưng tụ, áp suất chân không theo thời gian trong mẻ 19 giờ
Po – Áp suất bay hơi (bar) Pk – Áp suất ngƣng tụ (bar) Pck – Áp suất bay hơi (mbar)
Nhận xét: Áp suất ngƣng tụ Pk và áp suất bay hơi Po chỉ thay đổi mạnh trong 2 giờ đầu và sau đó tƣơng đối ổn định trong suốt mẻ sấy. Cụ thể, áp suất ngƣng tụ Pk trong 1 giờ đầu (từ 7h30 – 8h30) giảm nhanh từ 18bar – 16,5bar, từ 8h30 trở đi Pk tƣơng đối ổn định ở mức 15,5bar, mức giảm áp suất ngƣng tụ ở gia đoạn này chủ yếu phụ thuộc vào nhiệt độ môi trƣờng. Mức Pk thấp nhất vào khoảng 15,3bar đạt đƣợc lúc 4h sáng. Áp suất bay hơi Po cũng tƣơng tự Pk, giảm nhanh trong khoảng thời gian 1 giờ đầu giờ và thời gian sau đó đi vào ổn định. Mức Po thấp nhất vào khoảng 0,9bar. Áp suất chân không Pck trong buồng từ áp suất môi trƣờng (0mbar) giảm xuống Pck yêu cầu (- 1000mbar) tƣơng đối nhanh – khoảng 30 phút, từ lúc bắt đầu chạy bơm không đến 20
62 phút sau, Pck đạt -999mbar, những phút tiếp theo Pck giảm nhẹ, sau 10 phút đạt - 1000mbar và sau đó ổn định trong suốt mẻ sấy.
Hình 5.13: Đồ thị thể hiện tương quan giữa áp suất bay hơi, áp suất ngưng tụ, áp suất chân không theo thời gian trong mẻ 21 giờ
Po – Áp suất bay hơi (bar) Pk – Áp suất ngƣng tụ (bar) Pck – Áp suất bay hơi (mbar)
Nhận xét: Áp suất ngƣng tụ Pk và áp suất bay hơi Po chỉ thay đổi mạnh trong 2 giờ đầu và sau đó tƣơng đối ổn định trong suốt mẻ sấy. Cụ thể, áp suất ngƣng tụ Pk từ 14h15 đến 15h15 giảm nhanh từ 16,5bar – 15,5bar, từ 15h15 trở đi Pk tƣơng đối ổn định ở mức 15,5bar, mức giảm áp suất ngƣng tụ ở gia đoạn này chủ yếu phụ thuộc vào nhiệt độ môi trƣờng. Mức Pk vào khoảng 15,5bar đạt đƣợc lúc 19h40. Áp suất bay hơi Po cũng tƣơng tự Pk, giảm nhanh trong khoảng thời gian 1 giờ đầu giờ và thời gian sau đó đi vào ổn định. Mức Po thấp nhất vào khoảng 0,9bar. Áp suất chân không Pck trong buồng từ áp suất môi trƣờng (0mbar) giảm xuống Pck yêu cầu (-1000mbar) tƣơng đối nhanh – khoảng 30 phút, từ lúc bắt đầu chạy bơm không đến 20 phút sau, Pck đạt - 999mbar, những phút tiếp theo Pck giảm nhẹ, sau 10 phút đạt -1000mbar và sau đó ổn định trong suốt mẻ sấy.
63
Hình 5.14: Đồ thị thể hiện tương quan giữa áp suất bay hơi, áp suất ngưng tụ, áp suất chân không theo thời gian trong mẻ 23 giờ
Po – Áp suất bay hơi (bar) Pk – Áp suất ngƣng tụ (bar) Pck – Áp suất bay hơi (mbar)
Nhận xét: Áp suất ngƣng tụ Pk và áp suất bay hơi Po chỉ thay đổi mạnh trong 2 giờ đầu và sau đó tƣơng đối ổn định trong suốt mẻ sấy. Cụ thể, áp suất ngƣng tụ Pk trong 1 giờ đầu tiên giảm nhanh từ 18,5bar – 15,5bar, từ giờ thứ 2 trở đi Pk tƣơng đối ổn định ở mức 15,5bar, mức giảm áp suất ngƣng tụ ở gia đoạn này chủ yếu phụ thuộc vào nhiệt độ môi trƣờng. Mức Pk thấp nhất vào khoảng 15bar đạt đƣợc lúc 19h40. Áp suất bay hơi Po cũng tƣơng tự Pk, giảm nhanh trong khoảng thời gian 1 giờ đầu giờ và thời gian sau đó đi vào ổn định. Mức Po thấp nhất vào khoảng 0,9bar. Áp suất chân không Pck trong buồng từ áp suất môi trƣờng (0mbar) giảm xuống Pck yêu cầu (-1000mbar) tƣơng đối nhanh – khoảng 30 phút, từ lúc bắt đầu chạy bơm không đến 20 phút sau, Pck đạt -999mbar, những phút tiếp theo Pck giảm nhẹ, sau 10 phút đạt -1000mbar và sau đó ổn định trong suốt mẻ sấy.
*Tƣơng quan giữa nhiệt độ bay hơi, nhiệt độ ngƣng tụ, nhiệt độ môi trƣờng và nhiệt độ buồng theo thời gian.
64
Hình 5.15: Đồ thị thể hiện tương quan giữa nhiệt độ bay hơi, nhiệt độ ngưng tụ, nhiệt độ môi trường và nhiệt độ buồng theo thời gian trong mẻ 15 giờ
To – Nhiệt độ bay hơi (oC) Tk – Nhiệt độ ngƣng tụ (oC) Tb – Nhiệt độ buồng (oC) Tmt – Nhiệt độ môi trƣờng (oC)
Nhận xét: Nhiệt độ ngƣng tụ tk cũng tƣơng tự áp suất ngƣng tụ Pk, giảm mạnh trong 2 giờ đầu (từ 7h – 9h) và sau đó duy trì ổn định ở mức thấp hơn 40 oC . Nhiệt độ bay hơi to luôn duy trì ở mức thấp hơn -300C. Trong quá trình cấp đông, nhiệt độ buồng sấy tb giảm nhanh từ nhiệt độ môi trƣờng tmt xuống mức -21oC. Nhiệt độ buồng tb cuối quá trình cấp đông đạt đƣợc mức yêu cầu -21oC để làm đông toàn bộ sản phẩm. Sau đó, tb tăng dần trong quá trình sấy, duy trì ở mức -100C đảm bảo cho băng bên trong vật liệu sấy không bị tan thành lỏng.
65
Hình 5.16: Đồ thị thể hiện tương quan giữa nhiệt độ bay hơi, nhiệt độ ngưng tụ, nhiệt độ môi trường và nhiệt độ buồng theo thời gian trong mẻ 17 giờ
To – Nhiệt độ bay hơi (oC) Tk – Nhiệt độ ngƣng tụ (oC) Tb – Nhiệt độ buồng (oC) Tmt – Nhiệt độ môi trƣờng (oC)
Nhận xét: Nhiệt độ ngƣng tụ tk cũng tƣơng tự áp suất ngƣng tụ Pk, giảm mạnh trong 2 giờ đầu tiên (từ 20h30 – 22h30) và sau đó duy trì ổn định ở mức thấp hơn 40 oC .Nhiệt độ bay hơi to luôn duy trì ở mức thấp hơn -300C. Trong quá trình cấp đông, nhiệt độ buồng sấy tb giảm nhanh từ nhiệt độ môi trƣờng tmt xuống mức -21oC. Nhiệt độ buồng tb cuối quá trình cấp đông đạt đƣợc mức yêu cầu -21oC để làm đông toàn bộ sản phẩm. Sau đó, tb tăng dần trong quá trình sấy, duy trì ở mức -100C đảm bảo cho băng bên trong vật liệu sấy không bị tan thành lỏng .
66
Hình 5.17: Đồ thị thể hiện tương quan giữa nhiệt độ bay hơi, nhiệt độ ngưng tụ, nhiệt độ môi trường và nhiệt độ buồng theo thời gian trong mẻ 19 giờ
To – Nhiệt độ bay hơi (oC) Tk – Nhiệt độ ngƣng tụ (oC) Tb – Nhiệt độ buồng (oC) Tmt – Nhiệt độ môi trƣờng (oC)
Nhận xét: Nhiệt độ ngƣng tụ tk cũng tƣơng tự áp suất ngƣng tụ Pk, giảm mạnh trong 2 giờ đầu (7h30 – 9h30) và sau đó duy trì ổn định ở mức thấp hơn 40 oC .Nhiệt độ bay hơi to luôn duy trì ở mức thấp hơn -300C. Trong quá trình cấp đông, nhiệt độ buồng sấy tb giảm nhanh từ nhiệt độ môi trƣờng tmt xuống mức -21oC. Nhiệt độ buồng tb cuối quá trình cấp đông đạt đƣợc mức yêu cầu -21oC để làm đông toàn bộ sản phẩm. Sau đó, tb tăng dần trong quá trình sấy, duy trì ở mức -100C đảm bảo cho băng bên trong vật liệu sấy không bị tan thành lỏng. Nhiệt độ môi trƣờng tmt cao nhất khoảng 330C.
67
Hình 5.18: Đồ thị thể hiện tương quan giữa nhiệt độ bay hơi, nhiệt độ ngưng tụ, nhiệt độ môi trường và nhiệt độ buồng theo thời gian trong mẻ 21 giờ
To – Nhiệt độ bay hơi (oC) Tk – Nhiệt độ ngƣng tụ (oC) Tb – Nhiệt độ buồng (oC) Tmt – Nhiệt độ môi trƣờng (oC)
Nhận xét: Nhiệt độ ngƣng tụ tk cũng tƣơng tự áp suất ngƣng tụ Pk, giảm mạnh trong 2 giờ đầu (14h15 – 15h15) và sau đó duy trì ổn định ở mức thấp hơn 40 oC .Nhiệt độ bay hơi to ở 2 giờ đầu tiên đạt -250C sau đó duy trì ở mức thấp hơn -300
C. Trong quá trình cấp đông, nhiệt độ buồng sấy tb giảm nhanh từ nhiệt độ môi trƣờng tmt xuống mức - 21oC. Nhiệt độ buồng tb cuối quá trình cấp đông đạt đƣợc mức yêu cầu -21oC để làm đông toàn bộ sản phẩm. Sau đó, tb tăng dần trong quá trình sấy, duy trì ở mức -100C