4.7. Tính tốn quạt cấp tác nhân sấy:
- Lƣu lƣợng khơng khí khơ cần thiết cho q trình sấy tính theo khối lƣợng: W kgkkk/s (4-49) Trong đó:
+ W : lƣợng nƣớc cần bốc hơi trong quá trình sấy.
+ : thời gian sấy 4 giờ.
+ d2: độ chứa hơi tại thời điểm khơng khí đƣợc gia nhiệt, g/kgkk;
+ d1: độ chứa hơi tại thời điểm ban đầu của khơng khí ẩm, g/kgkkk;
- Lƣu lƣợng khơng khí khơ cần thiết cho q trình sấy tính theo thể tích: Gv =
104 Với = 1,091 kg/m3
là khối lƣợng riêng của khơng khí ở 65oC (Tài liệu tra: truyền nhiệt và thiết bị trao đổi nhiệt ThS. Lê Quang Giảng phụ lục 7/trang 164, bảng thơng số khơng khí khơ ở mức nhiệt độ 60oC và 70oC sau đó nội suy ra mức 65oC)
Xác định tổn áp cả hệ thống:
- Ta có lƣu lƣợng tác nhân sấy: Gp = Q = 0,275 m3/s (4-51)
- Tổn áp qua sàn lỗ (theo Henderson, 1943):
(
) ( Pa) Trong đó:
+ ΔPlo: tổn áp qua sàn lỗ, Pa;
+ m: vận tốc bề mặt 1, m/s;
+ vl: tỷ lệ khoảng trống của vật liệu sấy.
+ OL: tỷ lệ lỗ sàn. Ta chọn: + vl = 0,15 + OL = 0,18 Nên : ΔPlo = ( ) (Pa) (4-52) - Tổn áp trong ống: 2 ong L P f . .V . 2.D (Pa) Trong đó:
+ ΔPong: tổn áp trong ống, Pa;
+ f: hệ số ma sát, f = 0,02 (trị số tiêu chuẩn với khơng khí trong ống).
+ : khối lƣợng riêng khơng khí, kg/m3 ;
+ vận tốc trung bình trong ống, m/s;
V =
=
105
+ L: chiều dài ống, m;
+ D: đƣờng kính ống, m. Vì ta sử dụng kiểu ống gió cặp bên hơng (ống chữ nhật), nên ta thay D bằng 4DH.
RH: bán kính thủy lực, m ;
Với các kích thƣớc ống gió nhƣ sau:
Chiều cao a = 0,6 m, chiều rộng b = 0,6 m ,chiều dài L = 0,26 m . Nên ta có, RH = diện tích/chu vi
RH = =
= 0,15 m
Vậy: ΔPong = (Pa) (4-53) - Tổn áp cục bộ: ΔPcb = L Vm C . . 2 Trong đó: + CL: hệ số tổn áp đột thu.
+ ρ : khối lƣợng riêng khơng khí, kg/m3;
+ a : tiết diện ống nhỏ hộp điện trở a = 1,38.0,15= 0,207 m2 .
+ A : tiết diện ống lớn hộp điện trở A = 1,38.0,6= 0,83 m2.
+ Vm : Vận tốc trung bình trong ống, m/s; Ta có: CL= (m/s) ΔPcb = (Pa). (4-54) Tổng áp: ∑ΔP = ΔPlo + ΔPong + ΔPcb = 1467,76 + 0,013 + 0,36 = 1468,13 Pa = 219,78 mH20 (4-55)
106
Công suất của quạt đƣợc tính theo cơng thức:
- Cơng suất thực tế của quạt thổi:
- Trong đó:
+ : Cơng suất quạt, kW;
+ P: Cột áp tồn phần của quạt, Pa;
+ Lƣu lƣợng khơng khí khơ cần thiết, m3/s;
+ - Nên ta có: Nquạt (kW) (4-56)
- Công suất động cơ vận hành:
Nđc = k. Nquạt = 1,2 . 0,15= 0,18 (kW) (4-57) k = 1,2 là hệ số dự trữ của quạt.
- Ta có 2 buồng sấy, để đảm bảo khơng khí đƣợc quạt thổi đều đến các khay sấy ta chọn 2 động cơ điện 1 pha kiểu động cơ 4AA56B4Y3 có cơng suất 0,18 kW với số vịng quay 1500 vòng/phút. Tra Bảng phụ lục P1.3 (Tính tốn thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí tập 1).
107
- Bảng 4.4: Bảng tổng hợp kết quả tính tốn các thơng số của máy sấy.
STT Tên thiết bị Số liệu Số lƣợng
1 Quạt
Công suất: 0,18 kW; lƣu lƣợng gió: 0,25 m3/s ; số vòng quay 1500 v/phút; cột áp quạt: 240 N/m2
2 cái
2 Đèn hồng ngoại 200 W/đèn 42 đèn
3 Kích thƣớc buồng sấy Dài x rộng x cao: 1600 x 1100 x 1700
mm. 1
4 Khay sấy Khung lƣới 20 mm x 10 mm;
lỗ lƣới 5 mm x5 mm 14 khay
5 Kích thƣớc khung đỡ
khay sấy Dbh x Rbh x Cbh = 1040 x 742 x 1550 mm. 2 khung 6 Thanh điện trở chữ U Công suất: 2 kW 6 thanh 7 Kích thƣớc tổng thể Dài x rộng xcao: 1700 x 1200 x 1800 mm
108
CHƢƠNG 5
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1. Kết luận.
- Từ các nghiên cứu ở phần tổng quan về các tính chất và tiêu chuẩn chất lƣợng của tôm, các phƣơng pháp sấy tôm, các cơng trình nghiên cứu về sấy tơm, cá và các nghiên cứu về sấy có sự hổ trợ của bức xạ hồng ngoại trên nơng sản trong và ngồi nƣớc, tác giả đã kế thừa và tiến hành thực nghiệm sấy với hai phƣơng pháp sấy khơng khí nóng và khơng khí nóng kết hợp hồng ngoại, tại ba mức nhiệt độ sấy là 55, 60 và 65oC nhằm xác định phƣơng pháp sấy phù hợp cho tôm nguyên vỏ. Việc đánh giá xác định phƣơng pháp sấy dựa trên thời gian sấy, chất lƣợng, màu sắc của tôm sau khi sấy.
- Nghiên cứu đã thực nghiệm sấy tôm nguyên vỏ với vận tốc tác nhân sấy là 1 m/s tại từng mức công suất phát bức xạ hồng ngoại 200 W/m2, 400 W/m2, 600 W/m2, 800 W/m2 ứng với các mức nhiệt độ sấy khác nhau là 55, 60, 65o
C.
- Kết quả nghiên cứu đã xác định đƣợc phƣơng pháp sấy khơng khí nóng kết hợp hồng ngoại là phù hợp cho sấy tôm nguyên vỏ với chế độ sấy là nhiệt độ sấy 65oC, vận tốc tác nhân sấy là 1 m/s, cƣờng độ bức xạ hồng ngoại 600 W/m2. Tại chế độ sấy này, thời gian sấy là 4 giờ, tốc độ giảm ẩm trung bình trong quá trình sấy là 14,07 %/h, ẩm độ tôm sau khi sấy là 20%, đáp ứng đƣợc theo TCVN 10734 - 2015.
- Trên cơ sở xác định chế độ sấy phù hợp đã thực nghiệm đề tài đã tính tốn, thiết kế máy sấy khơng khí nóng kết hợp hồng ngoại, năng suất 50 kg/mẻ.
5.2. Kiến nghị.
Phƣơng pháp sấy tơm ngun vỏ bằng khơng khí nóng kết hợp với bức xạ hồng ngoại ở Việt Nam là một phƣơng pháp khá mới. qua phân tích ƣu điểm của sự kết hợp giữa hai phƣơng pháp tơi có đề xuất ý kiến: Nghiên cứu hồn thiện cơng nghệ tiến tới lắp đặt thiết bị với năng suất 50 kg/mẻ, khả năng tự động hóa cao.
109
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Báo Sài Gịn giải phóng 03/2001, Thủy sản Việt Nam vững tin tiến vào thế kỉ 21 [2] Nguyễn Trọng Cẩn, Đỗ Minh Phụng. Công nghệ chế biến thủy sản – Tập
I-II, NXB Nông nghiệp. 1990
[3]. Nguyễn Trọng Cẩn, Đỗ Minh Phụng, Nguyễn Anh Tuấn . Công nghệ chế biến thực phẩm thủy sản – Tập I, NXB Nông nghiệp. 2006
[4]. Các website. http://www.google.com.vn http://www.tailieu.vn, http://www.kh- sdh.udn.vn http://www.baolaodong.com.vn 02/2005.
[5]. Nguyễn Thị Bích Thủy. Nghiên cứu quá trình sấy một số ngun liệu nơng sản có độ ẩm cao bằng bức xạ hồng ngoại. Báo cáo kết quả nghiên cứu khoa học cấp Bộ. Trƣờng ĐH Nông lâm Huế. 2001
[6] Di Zhang, Hongwu Ji, Jing Gao Similarity of aroma attributes in hot-air- dried shrimp (Penaeus vannamei) and its different parts using sensory analysis and GC–MS. Food Research International, 137 (2020) 109517
[7] S. Murali, P. R. Amulya, Manoj P. Samuel Design and performance evaluation of solar - LPG hybrid dryer for drying of shrimps. Renewable Energy, 147 (2019) 2417- 2428
[8] Soleiman Hosseinpour, Shahin Rafiee, Mortaza Aghbashlo, Application of computer vision technique for on-line monitoring of shrimp color changes during drying. Journal of Food Engineering, 115(1) (2013) 99–114
[9] Josafat A. Hernández Becerra, Angélica A. Ochoa Flores, Hugo S. García, Cholesterol oxidation and astaxanthin degradation in shrimp during sun drying and storage. Food Chemistry, 145 (2014) 832-9
[10] Pranav Mehta, Shilpa Samaddar, Subarna Maiti Design and performance analysis of a mixed mode tent-type solar dryer for fish-drying in coastal areas. Solar Energy, 170 (2018) 671-681
110
[11] Idehai O. Ohijeagbon, Olumuyiwa A. Lasode, Olugbenga A. Omotosho, Data on drying kinetics of a semi-automated gas-fired fish dryer, Data in Brief, 18 (2018) 641- 647
[12] Hamdani, T. A. Rizal, Zulfri Muhammad, Fabrication and testing of hybrid solar- biomass dryer for drying fish. Case Studies in Thermal Engineering, 12 (2018) 489- 496
[13] Zhen-hua Duan, Li-na Jiang, Tao Wang Drying and quality characteristics of tilapia fish fillets dried with hot air-microwave heating. Food and Bioproducts Processing, 89(4) (2011) 472-476
[14] Hosain Darvishi, Mohsen Azadbakht, Asie Farhang Drying characteristics of
sardine fish dried with microwave heating. Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences, 12(2) (2013) 121–127
[15] Fatemeh Jafari, Kamyar Movagharnejad, Ebrahim Sadeghi Infrared drying effects on the quality of eggplant slices and process optimization using response surface methodology. Food Chemistry, 15;333 (2020) 127423
[16] Kay Khaing Hnin, Min Zhang, Bin Wang A novel infrared pulse-spouted freeze drying on the drying kinetics, energy consumption and quality of edible rose flowers. LWT 136 (2020) 110318
[17] Yiting Guo, Bengang Wu, Haile Ma Effects of power ultrasound enhancement on infrared drying of carrot slices: Moisture migration and quality characterizations. LWT 126(2) (2020) 109312
[18] Xiaowei Shi, Yu Yang, Yunhong Liu Moisture transfer and microstructure change of banana slices during contact ultrasound strengthened far-infrared radiation drying. Innovative Food Science & Emerging Technologies 66 (2020) 102537
[19] Yue Zhang, Guangfei Zhu, Yanhong Liu Combined medium- and short- wave infrared and hot air impingement drying of sponge gourd (Luffa cylindrical) slices. Journal of Food Engineering 284 (2020) 110043
111
[ 20] Vahid Baeghbali, Michael Ngadi, Mehrdad Niakousari Effects of ultrasound and infrared assisted conductive hydro-drying, freeze-drying and oven drying on physicochemical properties of okra slices. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 63 (2020) 102313
[21] Deependra Rajoriya, Sandhya R. Shewale, H. Umesh Hebbar Far infrared assisted refractance window drying of apple slices: Comparative study on flavour, nutrient retention and drying characteristics. Innovative Food Science & Emerging Technologies 66 (2020) 1466-8564
[22] Yabin Feng, Cunshan Zhou, Zifei Ren Improvement of the catalytic infrared drying process and quality characteristics of the dried garlic slices by ultrasound-assisted alcohol pretreatment. LWT 116 ( 2019) 108577
[23] Chao Ding, Ragab Khir, Jose Berrios Influence of infrared drying on storage characteristics of brown rice. Food Chemistry 264 (2018)149-156
[24] Fakhreddin Salehi, Mahdi Kashaninejad Modeling of moisture loss kinetics and color changes in the surface of lemon slice during the combined infrared- vacuum drying. Information Processing in Agriculture 5(4) (2018) 516-523
[25] Longyang Yao, Liuping Fan, Zhenhua Duan Effect of different pretreatments followed by hot-air and far-infrared drying on the bioactive compounds, physicochemical property and microstructure of mango slices. Food Chemistry 305 (2019) 125477
[26] Weiwei Cheng, Klavs M. Sørensen, Søren B. Engelsen A comparative study of mango solar drying methods by visible and near-infrared spectroscopy coupled with ANOVA-simultaneous component analysis (ASCA). LWT 112(12) (2019)
[27] Seyed-Hassan Miraei Ashtiani, Alireza Salarikia, Mahmood Reza Golzarian, Analyzing drying characteristics and modeling of thin layers of peppermint leaves under hot-air and infrared treatments. Information Processing in Agriculture 4(2) (2017) 128-139
112
[28] Meliza Lindsay Rojas, Pedro E. D. Augusto Ethanol and ultrasound pre-treatments to improve infrared drying of potato slices. Innovative Food Science & Emerging Technologies 49(11) (2018) 65-75
[29] J. Ratseewo, N. Meeso, S. Siriamornpun Changes in amino acids and bioactive compounds of pigmented rice as affected by far-infrared radiation and hot air drying. Food Chemistry 306 (2019) 125644
[30] Daniel I. Onwude, Norhashila Hashim, Guangnan Chen Experimental studies and mathematical simulation of intermittent infrared and convective drying of sweet potato (Ipomoea batatas L.). Food and Bioproducts Processing 114 (2019) 163-174
[31] Nguyễn Đức Bảo, Luận văn thạc sỹ, Ứng dụng công nghệ sấy bơm nhiệt kết hợp bức xạ hồng ngoại gián đoạn để sấy tôm thẻ chân trắng, Trƣờng ĐH Nha Trang. 2010 [32] Lê Nhƣ Chính và các cộng sự Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội đã nghiên cứu quá trình truyền nhiệt, truyền chất và xác định chế độ sấy tôm thẻ chân trắng Việt Nam bằng bơm nhiệt kết hợp với hồng ngoại. 2020
[33] Lê Thị Đoan Thủy. Nghiên cứu chế độ sấy hành lá bằng phƣơng pháp bơm nhiệt kết hợp bức xạ hồng ngoại, báo cáo tốt nghiệp, trƣờng đại học Nha Trang. 2012.
[34] Nguyễn Thị Bích Thủy. Nghiên cứu q trình sấy một số ngun liệu nơng sản có độ ẩm cao bằng bức xạ hồng ngoại. Báo cáo kết quả nghiên cứu khoa học cấp Bộ, Trƣờng Đại học Nông lâm – Huế. 2001.
[35] Yun Deng, Yuegang Wang, Jin Yue, henmin Liu, Yuanrong Zheng , Bingjun Qian, Yu Zhong, Yanyun Zhao, Thermal behavior, microstructure and protein quality of squid fillets dried by far-infrared assisted heat pump drying. Food Control, 36(1) (2014) 102-110.
[36] Supawan Tirawanichakul, Walangkana Na Phatthalung, Yutthana Tirawanichkul, drying strategy of Shrimp using hot air convection and hybrid infrared radiation/hot air convection. Walailak J Sci & Tech, 5(1) (2008) 77-100.
113
[37] Supawan Tirawanichakul and Yutthana Tirawanichkul, one and two – stage drying of shrimp using hot air and infrared: Quality aspect and energy consumption. Thai journal of agricultural science, 44(5) (2011) 391-399.
[38] Minoru Suzuki, Manabu Watanabe, Noboru Sakai, Dehydration of shrimp and squid by far-infrared radiation vacuum drying. Japan journal of food engineering, 6(3) (2005) 209-212.
[39] Le Anh Duc, Pham Van Toan, 2018. Determining an effective METHOD for one- sun-dried squid drying. 2018 4th International Conference on Green technology and Sustainable development (GTSD), 423-426. DOI: 10.1109/GTSD.2018.8595641
[40] Francisco L.F.da SilvaaJỗo P.S.OliveiraaVictor M.CamposaSandro T.GouveiaaLívia P.D.RibeirobGisele S.LopesaWladiana O.Matosa, Infrared radiation as a heat source in sample preparation of shrimp for trace element analysis. Journal of Food Composition and Analysis, 79 (2019) 107-113
[41] Supawan Tirawanichakul and Yutthana Tirawanichkul, one and two - stage drying of shrimp using hot air and infrared: Quality aspect and energy consumption. Thai journal of agricultural science, 44(5) (2011) 391-399.
[42] Raj Kamal Gautam, Aarti S.Kakatkar, Prashant Kumar Mishra, Vivekanand Kumar, Suchandra Chatterjee, Development of shelf-stable, ready to cook (RTC) [43] Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10734-2015 về Thủy sản khô - Yêu cầu kỹ thuật, Bộ Khoa học và Công nghệ.
[44] Bùi Hải, Trần Thế Sơn. Bài Tập Nhiệt Động Truyền Nhiệt Và Kỹ Thuật Lạnh.
NXB Khoa học kỹ thuật, 2005.
[45] Trần Văn Phú. Tính tốn thiết kế hệ thống sấy. NXB Giáo dục,2002. [46] Hoàng Văn Chƣớc, Kỹ thuật sấy. NXB Khoa học và kỹ thuật 1999
114
PHỤ LỤC
Phụ lục 1: Xử lý SigmaPlot cho bảng 3.9 tại nhiệt độ 65oC
Nonlinear Regression
Data Source: Data 1 in Notebook1 Equation: Polynomial, Quadratic
f=y0+a*x+b*x^2
R Rsqr Adj Rsqr Standard Error of Estimate
0.9995 0.9991 0.9981 0.9549
Coefficient Std. Error t P VIF
y0 74.5451 0.8987 82.9455 0.0001 4.4286< a -16.7143 1.0646 -15.6999 0.0040 37.2857< b 0.7086 0.2552 2.7763 0.1089 25.2857<
Analysis of Variance:
Uncorrected for the mean of the observations:
DF SS MS
Regression 3 12224.8501 4074.9500 Residual 2 1.8239 0.9119 Total 5 12226.6740 2445.3348 Corrected for the mean of the observations:
DF SS MS F P Regression 2 1933.5730 966.7865 1060.1593 0.0009 Residual 2 1.8239 0.9119 Total 4 1935.3969 483.8492 Statistical Tests: PRESS 27.5049
Durbin-Watson Statistic 2.7819 Failed
Normality Test Passed (P = 0.5441) K-S Statistic = 0.3326 Significance Level = 0.5441
Constant Variance Test Passed (P = 0.0500)
115
Regression Diagnostics:
Row Std. Res. Stud. Res. Stud. Del. Res.
1 0.4763 1.4090 11.5716< 2 -1.0989 -1.3861 -4.9404< 3 0.4389 0.6120 0.4801 4 0.5137 0.6480 0.5155 5 -0.3300 -0.9762 -0.9540 Influence Diagnostics:
Row Cook's Dist Leverage DFFITS
1 5.1284< 0.8857 32.2139< 2 0.3784 0.3714 -3.7977 3 0.1179 0.4857 0.4665 4 0.0827 0.3714 0.3962 5 2.4617 0.8857 -2.6558 95% Confidence:
Row Predicted 95% Conf-L 95% Conf-U 95% Pred-L 95% Pred-U
1 74.5451 70.6782 78.4120 68.9029 80.1874 2 58.5394 56.0353 61.0435 53.7277 63.3512 3 43.9509 41.0873 46.8144 38.9426 48.9591 4 30.7794 28.2753 33.2835 25.9677 35.5912 5 19.0251 15.1582 22.8920 13.3829 24.6674
Fit Equation Description:
[Variables] x = col(1) y = col(2)
reciprocal_y = 1/abs(y) reciprocal_ysquare = 1/y^2
'Automatic Initial Parameter Estimate Functions F(q)=ape(x,y,2,0,1) [Parameters] y0 = F(0)[1] ''Auto {{previous: 74.5451}} a = F(0)[2] ''Auto {{previous: -16.7143}} b = F(0)[3] ''Auto {{previous: 0.708571}} [Equation] f=y0+a*x+b*x^2 fit f to y
''fit f to y with weight reciprocal_y ''fit f to y with weight reciprocal_ysquare [Constraints]
[Options] tolerance=1e-10 stepsize=1 iterations=200
116
Phụ lục 2: Bảng kết quả hàm lƣợng đạm tổng (N2) còn trong sản phẩm sấy
Hình 1. Kết quả hàm lƣợng đạm tổng (N2) cịn trong sản phẩm sấy KKN ở nhiệt độ 65o
117
Hình 2. Kết quả hàm lƣợng đạm tổng (N2) còn trong sản phẩm sấy bằng KKN + HN ở nhiệt độ 65oC