5.1.4 Công đoạn lợp mái thu hấp thu nhiệt:
Mái hấp thu nhiệt được làm bằng vật liệu polycarbonate chuyên dùng để sấy. Mặt ngoài được phủ lớp UV giúp bảo vệ chất lượng cho vật liệu sấy. Mặt trong được phủ lớp cách nhiệt giúp hạn chế thất thoát nhiệt.
5.1.5 Công đoạn lắp hệ thống quạt, điện trở nhiệt:
Quạt thổi cưỡng bức giúp khí nóng được đồng đều đến các vỉ phơi.
Quạt hút gió ẩm ra ngồi để vật liệu sấy nhanh khô. Quạt hút được điều khiển tự động bằng timer.
Điện trở nhiệt sẽ cung cấp bổ sung lượng nhiệt khi cần. Điện trở nhiệt được điều khiển tự động dựa theo tín hiệu nhiệt độ trong buồng sấy.
Hình 5.9: Hệ thống quạt, điện trở cho thiết bị sấy
5.1.6 Công đoạn lắp hệ thống điều khiển:
Tủ điều khiển chuyên dụng nhằm điều khiển tốc độ quạt, nhiệt độ và độ ẩm mong muốn trong q trình sấy. Ngồi ra cịn để theo dõi q trình sấy và điều chỉnh nhiệt độ sấy và độ ẩm trong buồng sấy sao cho phù hợp với từng loại sản phẩm riêng biệt.
Hình 5.10: Hệ thống điều khiển quá trình hoạt động của thiết bị sấy
5.1.7 Mơ hình thiết bị sấy bằng năng lượng mặt trời hoàn thiện
5.2 Vận hành mơ hình để sấy một sản phẩm cụ thể
5.2.1 Vận hành không tải:
Đối lưu tự nhiên: Mở quạt thổi cưỡng bức, tắt quạt hút khí ẩm, mở 100% damper cửa gió hút và gió đẩy.
Nhiệt độ, độ ẩm và cường độ bức xạ nhiệt trung bình ngồi trời: 300
C, 55%, 870W/m2.
Nhiệt độ và độ ẩm trung bình trong thiết bị sấy: 420C, 32% Tốc độ gió trung bình bên trong thiết bị sấy: 5,5 m/s.
Tuần hồn kín: Mở quạt thổi cưỡng bức, tắt quạt hút khí ẩm, đóng damper cửa gió hút và gió đẩy.
Nhiệt độ, độ ẩm và cường độ bức xạ nhiệt trung bình ngồi trời: 320C, 47%, 900W/m2.
Nhiệt độ và độ ẩm trung bình trong thiết bị sấy: 470C, 22%.Tốc độ gió trung bình bên trong thiết bị sấy: 3,7 m/s.
Đối lưu cưỡng bức: Mở quạt thổi cưỡng bức, mở quạt hút khí ẩm. Mở 50% damper cửa gió hút và gió đẩy tương ứng góc mở 900.
Nhiệt độ, độ ẩm và cường độ bức xạ nhiệt trung bình ngồi trời: 330
C, 45%, 920W/m2.
Nhiệt độ và độ ẩm trung bình trong thiết bị sấy: 520C, 20%. Tốc độ gió trung bình bên trong thiết bị sấy: 6,5 m/s.
Mở 100% damper cửa gió hút và gió đẩy tương ứng góc mở 1800.
Nhiệt độ, độ ẩm và cường độ bức xạ nhiệt trung bình ngồi trời: 340C, 42%, 930W/m2.
Nhiệt độ và độ ẩm trung bình trong thiết bị sấy: 490
C, 22%. Tốc độ gió trung bình bên trong thiết bị sấy: 6,7 m/s. Nhiệt độ và độ ẩm trung bình trong thiết bị sấy: 470C, 22%.
5.2.2 Vận hành có tải:
• Mơ hình thiết bị sấy nấm linh chi
Thử nghiệm vận hành có tải thiết bị sấy để sấy nấm linh chi với khối lượng nấm tươi đầu vào là 1.000 kg. Quy trình và kết quả vận hành như sau :
Mở quạt thổi cưỡng bức, mở quạt hút gió ẩm, cửa gió hút mở 50% và cửa gió thốt mở 100%.
Hình 5.12: Mẻ nấm linh chi sấy
8h: Nhập liệu vào thiết bị sấy với trọng lượng (1.000 kg nấm linh chi) đã qua sơ chế. Nhiệt độ và độ ẩm trung bình trong thiết bị sấy 270C, 87%. Nhiệt độ, độ ẩm và cường độ bức xạ nhiệt trung bình ngồi trời 250C, 80%, 80W/m2.
10h: Nhiệt độ và độ ẩm trung bình trong thiết bị sấy 450C, 60%. Nhiệt độ, độ ẩm và cường độ bức xạ nhiệt trung bình ngồi trời 320C, 47%, 890W/m2.
12h: Nhiệt độ và độ ẩm trung bình trong thiết bị sấy 520C, 55%. Nhiệt độ, độ ẩm và cường độ bức xạ nhiệt trung bình ngồi trời 350
C, 45%, 900W/m2.
18h: Đóng cửa cấp gió tươi và đóng 50% cửa gió thốt. Nhiệt độ, độ ẩm và cường độ bức xạ nhiệt trung bình ngồi trời: 220C, 98%, 70W/m2. Nhiệt độ và độ ẩm trung bình trong thiết bị sấy: 350C, 40%. Nhiệt độ trong thiết bị sấy không thay đổi nhiều trong thời gian từ 18h đến 6h.
8h: Nhiệt độ và độ ẩm trung bình trong thiết bị sấy 370C, 30%. Nhiệt độ, độ ẩm và cường độ bức xạ nhiệt trung bình ngồi trời 250
C, 80%, 80W/m2.
10h: Nhiệt độ và độ ẩm trung bình trong thiết bị sấy 470C, 27%. Nhiệt độ, độ ẩm và cường độ bức xạ nhiệt trung bình ngồi trời 320C, 48%, 890W/m2.
Hình 5.13: Biểu đồ tương quan giữa nhiệt độ môi trường với nhiệt độ trong thiết bị
sấy 25 32 35 34 33 22 22 22 22 22 22 22 25 32 27 45 52 55 45 35 35 35 35 35 35 35 37 47 0 10 20 30 40 50 60 8h 10h 12h 14h 16h 18h 20h 22h 24h 2h 4h 6h 8h 10h
Hình 5.14: Biểu đồ tương quan giữa độ ẩm mơi trường với độ ẩm trong thiết bị sấy
Hình 5.15: Biểu đồ tương quan giữa cường độ bức xạ nhiệt với nhiệt độ và độ ẩm
trong thiết bị sấy nấm linh chi
80 47 45 42 47 98 98 98 98 98 98 98 80 48 87 60 55 44 42 40 40 40 40 40 40 35 30 27 0 20 40 60 80 100 120 8h 10h 12h 14h 16h 18h 20h 22h 24h 2h 4h 6h 8h 10h
Độ ẩm môi trường (%) Độ ẩm bên trong nhà sấy (%)
8 89 90 91 83 7 27 45 52 55 45 35 87 60 55 44 42 40 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 8h 10h 12h 14h 16h 18h
Cường độ bức xạ (Wx10/m2) Nhiệt độ bên trong nhà sấy (0C) Độ ẩm bên trong nhà sấy (%)
Hình 5.16: Biểu đồ phụ tải điện trong một mẻ
❖ Lưu ý:
Khi sấy vào ban đêm, thời gian sấy sẽ kéo dài hơn so với chế độ sấy bằng bức xạ nhiệt mặt trời vào ban ngày. Vì vào thời gian ban đêm nhiệt độ môi trường thấp và độ ẩm mơi trường lại cao.
Hình 5.17: Nhóm nghiên cứu đang đo đạc các thơng số kỹ thuật sấy
0 5 10 15 20 25 30 35 8h 9h 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h 17h 18h 19h 20h 21h 22h 23h 24h 1h 2h 3h 4h 5h 6h 7h 8h 9h 10h
Biểu đồ phụ tải điện của nhà sấy trong một mẻ
Chương 6
KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
6.1 Sấy nấm Linh Chi bằng phương pháp truyền thống
6.1.1 Quy trình sấy nấm Linh Chi bằng phương pháp truyền thống
Hiện nay, phương pháp sấy chủ yếu là phơi sấy truyền thống trực tiếp dưới ánh nắng mặt trời và cưỡng bức luồng khí nóng với nguồn nhiệt được cấp từ việc đốt nhiên liệu trấu, củi, than đá,…
Hình 6.1: Quy trình sấy nấm Linh Chi bằng phương pháp truyền thống
Hiện tại, người dân đang sử dụng hai phương pháp để sấy nấm Linh Chi: phương pháp phơi nắng và sấy khơ bằng lị sấy cưỡng bức. Quy trình sấy nấm Linh Chi bằng phương pháp truyền thống được mơ tả như hình 6.1. Quy trình gồm 4 giai đoạn, sử dụng hai phương pháp sấy: phơi nắng, lò sấy nhiên liệu than.
Phương pháp phơi nắng (mơ tả trong hình 6.2): là giai đoạn làm khơ nấm hiệu quả trước khi đưa vào máy sấy khơ hồn tồn. Phơi nấm dưới nắng cũng có thể giảm tải cho máy sấy. Tuy nhiên, nấm Linh Chi phơi nắng không tốt bằng sấy về cả màu sắc và mùi vị. Hơn nữa, phơi nấm cũng phụ thuộc vào thời tiết, nắng phơi nấm phải là nắng gắt, nếu phơi không đủ nắng dễ làm nấm bị ẩm mốc, dẫn đến nấm trở nên độc
Nấm Linh Chi tươi Phơi sấy sấy Lò Nấm Linh Chi thành phẩm Bảo quản Đầu vào 1000 kg tươi Đầu ra 333 kg khơ Độ ẩm 10 - 12 % Đóng gói Đầu vào than Đầu ra Nhiệt, CO2
Hình 6.2: Phơi nấm Linh Chi ngoài trời. Phơi vào ban ngày, trải đều nấm trên sàn
bê tông
Phương pháp sấy khơ bằng lị sấy cưỡng bức: là phương pháp làm khô nấm để bảo quản, sử dụng hơi nóng từ lị sấy nấm. Sau khi nấm được làm khô bằng cách phơi nắng, người ta thường dùng lò sấy cưỡng bức với nguồn nhiên liệu là than, vỏ trấu,…và cung cấp khơng khí nóng để làm khơ đạt độ ẩm 10 - 12%. Nấm được làm mất nước từ từ, kéo dài 12 giờ. Quá trình sấy nấm được chia thành 3 giai đoạn:
- Giai đoạn 1: sấy ở nhiệt độ 45 – 500C trong vòng 6 giờ. - Giai đoạn 2: nâng nhiệt độ lên 520C trong 3 – 4 giờ.
- Giai đoạn 3: giai đoạn sấy triệt để, 52 – 550C, trong 2 – 3 giờ.
Kiểm tra độ khô của nấm Linh Chi bằng cách dùng tay bẻ, thấy nấm khơ và giịn thì nấm Linh Chi đã đạt độ ẩm 10 - 12%. Nấm Linh Chi sau khi sấy bằng phương pháp truyền thống thì bề mặt nấm thường bị nhăn và nấm bị teo lại (như minh họa trong hình 6.3). Hơn nữa, tốn chi phí đầu tư và chạy hệ thống sấy bằng than, trong quá trình sấy lượng CO2 thoát ra nhiều gây ảnh hưởng đến mơi trường. Ngồi ra cịn tốn nhân cơng đảo sản phấm sấy và bổ sung nhiên liệu vào buồng đốt.
Hình 6.3: Nấm Linh Chi sau khi sấy bằng phương pháp truyền thống
6.1.2 Phân tích, tính tốn thơng số chi phí sấy của phương pháp truyền thống thống
Dựa vào hình 6.1, ta thấy khối lượng nấm Linh Chi tươi phơi được là 1.000 kg trong 36 giờ và khối lượng nấm Linh Chi thu được sau khi sấy là 333 kg, vậy trong 36 giờ khối lượng nước bay hơi là 667 kg (khối lượng có thể thay đổi theo vật liệu sấy). Thời gian và lượng nước bốc hơi khi sấy bằng phương pháp truyền thống được thể hiện trong bảng 6.1:
Bảng 6.1: Thời gian và lượng nước bốc hơi khi sấy bằng phương pháp truyền thống
Thông tin tổng quát Đơn vị Giá trị Ghi chú
Khối lượng Linh Chi tươi kg 1.000
Thời gian sấy 1 mẻ ngày 1,5 36 giờ
Để tính được chi phí năng lượng của phương pháp sấy truyền thống cần đưa ra được chi phí tiêu thụ than và chi phí tiêu thụ điện năng. Theo khảo sát thực tế, để sấy 1 kg nấm Linh Chi thành phẩm cần 0,6 kg than, mà khối lượng nấm Linh Chi thành phẩm sau khi hong phơi nắng còn khoảng 333 kg nên lượng than cần để sấy một mẻ nấm Linh Chi thành phẩm là 200 kg. Dựa vào hiện trạng sấy nấm Linh Chi bằng phương pháp truyền thống, ta thấy bên cạnh việc hong phơi nấm ngoài nắng, cơ sở sản xuất còn sử dụng lò sấy quạt cưỡng bức 1/4 HP (công suất 0,1875 kW) để sấy nấm Linh Chi. Cụ thể, chi phí năng lượng sấy nấm Linh Chi trong một mẻ bằng phương pháp truyền thống được thể hiện qua bảng 6.2:
Bảng 6.2: Chi phí năng lượng khi sấy nấm Linh Chi bằng phương pháp truyền
thống
Thông tin tổng quát Đơn vị Giá trị Ký hiệu Cơng thức tính
Suất tiêu hao than theo hiện trạng thực tế
kg than/ kg
sản phẩm 0,6 1 Thực tế
Khối lượng sản phẩm trong 1
mẻ kg 333 2 Thực tế
Lượng than cần để sấy nấm
thành phẩm kg 200 3 3 = (1) * (2)
Đơn giá than VNĐ/kg 8.000 4
Chi phí than dùng để sấy nấm
thành phẩm VNĐ/mẻ 1.600.000 5 5=(3)*(4)
Công suất quạt cưỡng bức kW 0,1875 6
Thời gian hoạt động của quạt
trong 1 mẻ giờ 36 7
Đơn giá điện VNĐ/kWh 2.000 8
Chi phí điện năng của quạt
trong 1 mẻ VNĐ/mẻ 13.500 9 (9)=(6)*(7)*(8)
Tổng chi phí năng lượng
6.1.3 Chất lượng nấm Linh Chi khi sấy bằng phương pháp truyền thống
Nấm Linh Chi sau khi sấy bằng phương pháp truyền thống đã được kiểm định chất lượng với 9 chỉ tiêu bao gồm 6 chỉ tiêu vi sinh là tổng số vi sinh vật hiếu khí,
Coliform, Escherichia coli, Bacillus cereus, Clostridium perfringens, tổng số bào tử
nấm men và nấm mốc và 3 chỉ tiêu hóa lý là độ ẩm, protein, carbohydrate. Kết quả kiểm định chất lượng nấm Linh Chi được thể hiện rõ trong bảng 6.3:
Bảng 6.3: Bảng kiểm định chất lượng nấm Linh Chi sau khi sấy bằng phương pháp
truyền thống (Nguồn: Công ty Cổ Phần Công nghệ Năng lượng Bền vững Việt Nam)
STT Chỉ tiêu Kết quả Đơn vị Phương pháp thử
1 Độ ẩm 12,6 % FAO, 14/7, 1986
2 Protein (N*6.25) 7,46 % FAO, 14/7, 1986
3 Carbohydrate 19,3 % TCVN 4594: 1988
4 Tổng số VSV hiếu khí 15×102 CFU/g TCVN 4884-1: 2015
(ISO 4833-1: 2013)
5 Coliform Không phát hiện CFU/g TCVN 6848: 2007
(ISO 4832: 2007)
6 Escherichia coli Không phát hiện CFU/g TCVN 7924-2: 2008
(ISO 16649-2: 2001)
7 Bacillus cereus Không phát hiện CFU/g TCVN 4992: 2005
(ISO 7932: 2004)
8 Clostridium perfringens Không phát hiện CFU/g TCVN 4991: 2005
(ISO 7937: 2004)
6.2 Sấy nấm Linh Chi bằng phương pháp ứng dụng NLMT
6.2.1 Quy trình sấy nấm Linh Chi bằng phương pháp ứng dụng NLMT
Hình 6.4: Quy trình sấy nấm Linh Chi bằng mơ hình sấy năng lượng mặt trời
Mơ hình sấy sẽ được đặt ngồi trời, sau khi đưa nấm Linh Chi tươi vào buồng sấy quạt ly tâm sẽ hoạt động liên tục để thổi khí nóng từ buồng thu hồi nhiệt xuống buồng sấy, quạt hút hoạt động liên tục để lưu chuyển khơng khí bên trong mơ hình sấy lấy ẩm ra ngồi. Dịng khơng khí sấy đối lưu cưỡng bức tiếp xúc với cả trên và dưới sản phẩm nên sản phẩm sau khi sấy có độ khơ đồng đều hai mặt, nhờ kiểm sốt chặt chẽ nhiệt ẩm nên độ ẩm cuối cùng của sản phẩm luôn đạt yêu cầu. Nấm Linh Chi sau khi sấy bằng năng lượng mặt trời bề mặt không bị nhăn, tai nấm to (như minh họa trong hình 6.5).
6.2.2 Phân tích, tính tốn thơng số chi phí sấy của mơ hình sấy năng lượng mặt trời lượng mặt trời
Theo thông tin khảo sát, cứ 90 kg nấm Linh Chi tươi phơi 3 ngày nắng cịn 30 kg khơ và cần diện tích phơi là 30 m2. Dựa vào các số liệu thu thập được trong bảng dưới đây, ta đưa ra được diện tích mơ hình sấy như bảng 6.5:
Nấm Linh Chi tươi Buồng sấy Nấm Linh Chi thành
phẩm Bảo quản Đóng gói
Đầu vào 1000 kg tươi Đầu ra 333 kg khơ Độ ẩm 10 – 12%
Hình 6.5: Nấm Linh Chi sau khi sấy bằng mơ hình sấy năng lượng mặt trời
Bảng 6.4: Thông tin diện tích mơ hình sấy năng lượng mặt trời
Thơng tin tổng quát Đơn
vị Giá trị Ký hiệu Cơng thức tính
Hiện trạng
Diện tích sàn cần phơi m2 1 1 Khảo sát thực tế
Khối lượng tươi phơi được kg 3 2 Khảo sát thực tế
Khối lượng khô thu được kg 1 3 Khảo sát thực tế
Tính tốn 4
Lượng tươi cần phơi kg 1.000 5 Nhu cầu thực tế
Lượng khô thu được kg 333 6 6=(5)*(3)/(2)
Khối lượng nước cần bay hơi kg 667 7 7=(5)-(6)
Diện tích sàn cần phơi m2 333 8 8=(5)*(1)/(2)
Diện tích phơi của 1 xe goong 20
tầng (dài 1,2m, rộng 1,2m, cao 2m) m
Dựa vào bảng 6.4, ta thấy khối lượng nấm Linh Chi tươi phơi được là 1.000 kg và khối lượng nấm Linh Chi thu được sau khi sấy là 333 kg, vậy khối lượng nước bay hơi là 667 kg (khối lượng có thể thay đổi theo vật liệu sấy). Thời gian và lượng nước bốc hơi khi sấy bằng mơ hình sấy năng lượng mặt trời được thể hiện trong bảng 6.5:
Bảng 6.5: Thời gian và lượng nước bốc hơi khi sấy bằng mơ hình sấy năng lượng
mặt trời
Thơng tin tổng qt Đơn vị Gía trị Ghi chú
Khối lượng Linh Chi tươi kg 1.000
Thời gian sấy 1 mẻ giờ 26 Khảo sát
Khối lượng Linh Chi khô kg 333
Lượng nước mất trong 26 giờ kg 667 Lượng nước mất trong 1 giờ kg 25,65
Để đưa ra được chi phí năng lượng của mơ hình sấy cần phải tính tốn hiệu suất mơ hình sấy và nhiệt lượng. Dựa vào các số liệu thu thập ta có bảng sau, từ đó đưa ra được hiệu suất của mơ hình sấy ứng dụng năng lượng mặt trời như bảng 6.6:
Bảng 6.6: Bảng giả thiết hiệu suất mơ hình sấy năng lượng mặt trời