Bảng điểm qui định sản phẩm mật ong theo tiêu chuẩn Việt Nam

Phần 5 Kết luận và kiến nghị

3.4. Bảng điểm qui định sản phẩm mật ong theo tiêu chuẩn Việt Nam

Chỉ

tiêu

Điểm chưa có

trọng lượng Yêu cầu

Màu sắc

5 Có màu vàng chanh đặc trưng của sản phẩm mật ong hoa vải

4 Có màu vàng chanh kém đặc trưng của sản phẩm.

3 Có màu vàng nhạt

2 Sản phẩm hơi sẫm màu

1 Sản phẩm sẫm màu nhìn ít hấp dẫn

0 Sản phẩm có màu pha đen, màu của sản phẩm bị hỏng.

Mùi

5 Có mùi thơm đặc trưng của hoa vải.

4 Có mùi thơm kém đặc trưng của hoa vải

3 Có mùi thơm nhẹ.

2 Có mùi thoảng thơm của mật ong hoa vải

1 khơng có mùi thơm.

0 Có mùi lạ, mùi lên men

Vị

5 Có vị ngọt nhẹ hài hịa đặc trưng, tinh khiết của mật ong hoa vải

4 Có vị ngọt nhẹ hài hòa đặc trưng kém tinh khiết

3 Có vị ngọt nhẹ kém đặc trưng, khơng hồn tồn tinh khiết

2 Có vị nhạt, ít hài hịa

1 K hơng có vị của mật ong

0 Có vị lạ .

Trạng thái

5 Lỏng-sánh, trong suốt đặc trưng của mật ong hoa vải, khơng

có kết tinh, khơng có bọt lơ lững

4 Lỏng-sánh, kém trong suốt đặc trưng của mật ong hoa vải,

khơng có kết tinh tuy nhiên có một vài bọt nhỏ lơ lững

3 Lỏng- kém sánh, kém trong, có một vài kết tinh nhỏ, có 1 ít

bọt nhỏ lơ lững

2 Lỏng, hơi sánh, kém trong, có 1 ít kết tinh, có bọt, vẫn đục

lơ lững

1 Lỏng-quánh, hơi đục, có nhiều kết tinh, có bọt to, vẫn đục

lơ lững

56

b. Phương pháp xác định thời gian kết tinh trở lại

Hình 3.8 xác định thời điểm bắt đầu kết tinh trở lại của mật ong trong quá trình tồn trữ thơng qua việc quan sát mầm tinh thể được hình thành nhờ kính hiển vi (Optika của Ý) với độ phóng đại 100X.

Cho một lượng nhỏ mẫu mật ong trên lam cố định của giá đỡ mẫu. Thời gian kết tinh trở lại là khoảng thời gian bắt đầu xuất hiện các mầm tinh thể kết tinh trong mật ong (Hình 3.8).

Hình 3.8. Mầm tinh thể kết tinh

c. Phương pháp xác định thời gian cô đặc

Thời gian cô đặc là khoảng thời gian thực hiện một mẻ cơ đặc được tính từ thời điểm khi bắt đầu cô đặc cho đến khi dung dịch cô đặc đạt độ ẩm 18% bằng cách sử dụng đồng hồ điện tử đo thời gian thông dụng.

d. Phương pháp xác định chi phí điện năng riêng

Để xác định chi phí điện năng riêng trong mỗi lần thí nghiệm, chúng tôi dùng thiết bị đo điện năng tiêu thụ mã hiệu EMIC- 3PHASE do Việt Nam sản xuất (hình 3.9). Đây là loại thiết bị đo hiện số, có độ chính xác 0,1kWh, được sử dụng phổ biến để xác định mức tiêu thụ điện năng trong q trình thí nghiệm.

57

Hình 3.9. Đồng hồ điện năng

Chi phí điện năng riêng Nr được xác định bằng tỷ số giữa điện năng tiêu thụ với lượng nước cần bốc hơi của mẻ cơ đặc và được tính theo cơng thức:

ct r N N W  , kWh/kgH2O (3.22) Trong đó:

Nct- điện năng tiêu thụ trên công tơ cho 01 mẻ cô đặc, kWh; W- lượng nước cần bốc hơi trong 01 mẻ cô đặc, kgH2O.

e. Xác định thành phần hoá học của mật ong

Thành phần hố học của mật ong trước và sau khi cơ đặc được xác định tại Trung tâm nghiên cứu và phát triển công nghệ sinh học – Viện Công nghệ Sinh học và Công nghệ thực phẩm, Đại học Bách khoa Hà Nội.

Các chỉ tiêu phân tích bao gồm: Hàm lượng nước, đường glucoza fructoza, Sucrose được xác định theo phương pháp phân tích AOAC 977.20, hàm lượng HMF được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 5270:2008 trên máy đo sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC), mã hiệu BF-6D-19 (hình 3.10). Hoạt lực diastase được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 5268:2008, hàm lượng chất rắn không tan trong

58

nước được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 5264:1990, vi sinh vật tổng số được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 5375-1991.

Hình 3.10. Máy đo sắc ký lỏng HPLC mã số BF-6D-19 3.5.5. Phương pháp xử lý số liệu nghiên cứu

Số liệu thí nghiệm được xử lý trên phần mềm Excel và Irristat 4.0. Đây là phần mềm có chức năng phân tích thí nghiệm, quản lý, phân tích thống kê cơ bản, phân tích phương sai hồi qui và các số liệu trong các kết quả thực nghiệm. Mơ phỏng và giải bài tốn tối ưu bằng phần mềm Matlab.

59

PHẦN 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1. XÂY DỰNG MƠ HÌNH TỐN Q TRÌNH TRAO ĐỔI NHIỆT ẨM

TRONG BỘ PHẬN CƠ ĐẶC

Q trình trao đổi nhiệt trong bộ phận cơ đặc là q trình trao đổi nhiệt đối lưu có sự biến đổi pha, trong đó q trình biến đổi lỏng thành hơi gọi là quá trình trao đổi nhiệt khi sơi và q trình biến đổi hơi thành lỏng gọi là quá trình trao đổi nhiệt khi ngưng. Đây là quá trình trao đổi nhiệt phức tạp giữa môi trường mang nhiệt, môi trường thu nhiệt và vách ngăn giữa chúng. Tuy nhiên có thể mơ phỏng quy luật biến đổi các thơng số trong q trình cơ đặc bằng các hàm tốn học dựa trên các định lý về trao đổi nhiệt hai môi trường mang nhiệt và thu nhiệt. Thông qua các hàm toán học biểu diễn các mối quan hệ của các thơng số vật lý trong q trình cơ đặc, ta có thể xác định một số thơng số về cấu tạo và chế độ làm việc nhằm định hướng cho việc thiết kế thiết bị cô đặc.

4.1.1. Mơ hình kết cấu bộ phận cơ đặc

Theo sơ đồ nguyên lý cấu tạo của thiết bị cô đặc đã được thiết kế, để đơn giản trong tính tốn thiết kế, bộ phận cô đặc được chia thành 3 buồng chính: buồng nạp liệu, buồng cấp nhiệt và buồng hỗn hợp lỏng-hơi (hình 4.1).

Buồng nạp liệu có chiều cao hnL, có nhiệm vụ cấp, tháo liệu và cũng là nơi trung chuyển tuần hoàn dung dịch mật. Buồng nạp liệu được chia thành 2 phần: phần đáy có dạng hình nón cụt, đáy nhỏ dnc, đáy lớn Ddn, phía ngồi có lắp 9 đầu phát sóng siêu âm để phá kết tinh dung dịch mật. Phần trên có dạng hình trụ có cùng đường kính với đáy lớn nón cụt Ddn.

Buồng cấp nhiệt dạng ống hình trụ có chiều cao hdn, có đường kính Ddn. Bên trong buồng có 6 ống đun sơi dung dịch mật có đường kính ds và một ống tuần hoàn dung dịch mật ở tâm có đường kính dth. Buồng đun sôi được ngăn cách bởi hai mặt bích. Bao quanh các ống này là nước nóng được gia nhiệt bằng điện trở.

Buồng hỗn hợp lỏng-hơi có dạng hình trụ, chiều cao HLh, đường kính DLh (nhỏ hơn đường kính buồng gia nhiệt) là nơi phát triển kích thước hạt bọt nhờ nhận thêm hơi nước trong dung dịch mật. Phần trên buồng sơi có lắp vành dẫn chất lỏng có chiều cao hvd, đó là tổ hợp của các ống hình trụ đồng tâm có đường

60

kính dvd nhỏ dần nhằm tạo ra các khe hẹp hình vành khăn, phá vỡ hạt bọt để giải phóng hơi nước và khí trong các hạt bọt đồng thời cũng tạo ra nhiều lớp màng mỏng để tăng diện tích bề mặt bốc hơi và tăng tốc độ chuyển động của dung dịch mật trong các khe hẹp theo hướng từ dưới lên trên nhằm tăng động lực của q trình thốt hơi nước trong dung dịch mật. Bên trong buồng chứa bọt có ống tuần hồn dung dịch mật kéo dài từ buồng gia nhiệt đến hết chiều cao vành dẫn chất lỏng. Theo chiều cao, buồng hỗn hợp lỏng-hơi được chia thành 3 buồng: hpt là chiều cao buồng phát triển kích thước hạt bọt, hvd là chiều cao buồng phá vỡ bọt là nơi có lắp vành dẫn chất lỏng và hht là chiều cao buồng phân ly hơi thứ ở trên vành dẫn chất lỏng là nơi tiếp nhận hơi thứ và phân ly dung dịch mật.

61

Dịng dung dịch mật trong ống đun sơi chuyển động từ dưới lên trên nhờ áp lực hút của bơm chân khơng. Khi đó nhiệt độ dung dịch mật ở vùng tâm ống nhiệt độ giảm xuống còn lớp dung dịch mật tiếp xúc với vách ống được nung nóng tăng lên rất nhanh tạo nên sự quá nhiệt. Kết quả là tạo ra lớp bọt hơi có độ dày nhất định bám xung quanh thành ống. Kích thước hạt bọt tăng dần do nhận thêm hơi nước. Entanpi trung bình của lớp bọt tăng lên dọc theo vách ngăn theo hướng dòng chảy từ dưới lên do nhận thêm nhiệt. Khi kích thước hạt bọt đủ lớn sẽ tách ly khỏi bề mặt trong của ống đun sôi và đi lên trên ống đun sôi vào buồng phát triển kích thước hạt bọt, tiếp tục đi vào khe hẹp của vành dẫn chất lỏng. Tại đây, các bọt hơi bị vỡ do kích thước hạt bọt lớn hơn nhiều kích thước của khe hẹp, do đó hỗn hợp lỏng-hơi theo khe hẹp của vành dẫn chất lỏng đi vào buồng phân ly hơi thứ (hình 4.1).

Đồng thời do sức hút của chân không, dung dịch mật bám theo vành trong của các khe hẹp vành khăn đi vào buồng phân ly. Lượng dung dịch mật này có khối lượng riêng lớn hơn nhiều so với hỗn hợp lỏng - hơi nên dưới tác dụng của trọng lượng bản thân sẽ được thu vào ống tuần hoàn, dung dịch mật chuyển động xuống dưới về buồng cấp liệu và lại được đẩy vào ống đun sơi thành vịng tuần hoàn. Hơi thứ tiếp tục đi vào bộ phận phân ly hơi thứ, để thu hồi phần dung dịch mật nhỏ kéo theo hơi thứ, sau đó qua dàn lạnh được ngưng tụ thành dạng lỏng và được định kỳ tháo ra, cịn khơng khí và các khí khơng ngưng được thải ra mơi trường.

4.1.2. Cơ sở lý thuyết xây dựng mơ hình tốn q trình trao đổi nhiệt trong bộ phận cô đặc bộ phận cô đặc

Để xây dựng mơ hình tốn q trình trao đổi nhiệt ẩm trong bộ phận cô đặc, Luận án này kế thừa một số kết quả nghiên cứu về lý thuyết của các tác giả Schellart (2011), Bakier (2007), Heldman & cs. (2019), Лебедев (1972), Михеев & Михеева (1977), Đặng Quốc Phú & cs. (2006), Bùi Hải & Trần Thế sơn (2015), Bùi Hải & cs. (2001)… để xây dựng mơ hình tốn nhằm định hướng ban đầu cho việc thiết kế.

4.1.2.1. Cơ sở vật lý của q trình cơ đặc

Theo thuyết động học phân tử q trình cơ đặc được giải thích như sau: các phân tử chất lỏng nằm gần mặt thống có chuyển động vì nhiệt, ở thời điểm nào đó tốc độ chuyển động của phân tử vượt qua tốc độ giới hạn sẽ thoát khỏi bề mặt

62

chất lỏng trở thành trạng thái tự do (hơi). Khi bay hơi các phần tử cần khắc phục lực liên kết ở trạng thái lỏng và trở lực của áp suất bên ngồi, khi đó phân tử bay hơi cần phải thu nhiệt ở ngoài, lượng nhiệt lấy đi trong quá trình bay hơi ở nhiệt độ xác định của một đơn vị khối lượng chất lỏng gọi là ẩn nhiệt bay hơi. Khi nhiệt độ tăng, ẩn nhiệt bay hơi giảm, ở nhiệt độ tới hạn ẩn nhiệt bay hơi bằng không.

Khi sôi chất lỏng bốc hơi không chỉ ở trên mặt thoáng của chất lỏng mà phần chủ yếu là các bọt hơi được tạo thành trong chất lỏng. Các bọt hơi là những tâm tạo thành hơi, trong quá trình bốc hơi các bọt hơi tăng dần kích thước và nhờ lực đẩy Acsimet nó bị đẩy lên mặt thống, đồng thời các bọt khác lại được tạo thành, kết quả là hơi được chuyển liên tục từ bên trong lớp chất lỏng lên mặt thoáng.

Các bọt hơi tạo thành trong chất lỏng có một số khí hồ tan, khi đun nóng các khí thốt ra tạo thành nhiều bọt, từ các bọt này chất lỏng sẽ bay hơi. Hiện tượng này thường có ở giai đoạn đầu của q trình sơi. Điều kiện để tạo thành bọt hơi là áp suất hơi trong bọt phải bằng áp suất chất lỏng ở xung quanh, ở điều kiện này chất lỏng sẽ bay hơi mạnh mặc dù nhiệt lượng cung cấp từ ngoài vào cho chất lỏng tương đối lớn nhưng nhiệt độ của nó tăng rất chậm. Đơi khi chất lỏng sôi ở trạng thái quá nhiệt (hiện tượng này xảy ra ở giai đoạn đầu của q trình sơi) do chất lỏng khơng chứa khí hồ tan, khi đó áp suất hơi bên trong bọt pb phải bằng áp suất pl của chất lỏng bên ngoài cộng thêm áp suất p’ để thắng trở

lực do sức căng bề mặt giữa hơi và lỏng, áp suất này là ' 2

p  

 (σ- sức căng bề

mặt; ρ- bán kính của bọt), nghĩa là: pb = pl + p’. Vì p = f(to) nên muốn áp suất hơi

trong bọt bằng pb, chất lỏng phải quá nhiệt một đại lượng  t tw tfs với tfs-

nhiệt độ sôi ứng với áp suất ps, tw- nhiệt độ vách truyền nhiệt (Nguyễn Bin, 2011).

4.1.2.2. Cân bằng vật liệu

Giả thiết: G là lượng dung dịch vận chuyển vào bộ phận cô đặc (kg), b1 là nồng độ dung dịch ban đầu (%), b2 là nồng độ dung dịch sau khi cô đặc (%), W là lượng nước bốc hơi.

Lượng chất khơ có trong dung dịch trước và sau khi cơ đặc là khơng đổi, vì vậy phương trình cân bằng khối lượng (Лебедев, 1972; Bùi Hải & cs., 2001):

 

1 2

63

Từ đó ta tính được lượng nước cần bốc hơi:

1 2 b W G(1 ) b   kg (4.2)

Nồng độ của dung dịch là tỷ số giữa khối lượng chất rắn hòa tan Gk (dạng khơ hồn tồn) với toàn bộ khối lượng của dung dịch G = Gk+W. Như vậy, ta có:

k k k G G b = 100% G G W   (4.3)

Trong quá trình cơ đặc, Gk= const cịn W giảm đi do bốc hơi nên nồng độ của dung dịch sẽ tăng lên.

4.1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình cơ đặc

a. Nhiệt độ sôi của sản phẩm

Nhiệt độ sôi của sản phẩm phụ thuộc vào áp suất hơi trên bề mặt sản phẩm, nồng độ chất khơ và tính chất lý hóa của sản phẩm. Khi áp suất hơi trên bề mặt của dung dịch càng thấp thì nhiệt độ sôi của sản phẩm càng giảm. Ở nhiệt độ sơi thấp, sản phẩm ít bị biến đổi. Vì vậy, trong nhiều trường hợp người ta tạo chân không trong bộ phận cô đặc để hạ nhiệt độ sôi của sản phẩm hoặc sử dụng chất tải nhiệt có nhiệt độ thấp như hơi thứ. Tuy nhiên, nhiệt độ sôi thấp sẽ làm giảm tốc độ trao đổi nhiệt trong sản phẩm và có thể đưa tới hiện tượng bốc hơi bề mặt giống như quá trình sấy.

b. Ảnh hưởng của nhiệt độ sôi tới sản phẩm

Khi tiến hành cơ đặc sản phẩm, sau q trình gia nhiệt thì nhiệt độ của sản phẩm đang ở nhiệt độ cao. Nước trong sản phẩm đã bắt đầu bốc hơi.

Ở đây, nhiệt độ sôi của dung dịch mật phụ thuộc vào áp suất hơi trên bề mặt, nồng độ chất khô, và tính chất vật lý hóa học.

Khi áp suất hơi trên bề mặt của dung dịch mật càng thấp thì nhiệt độ sơi càng thấp. Vì vậy việc tạo độ chân không sẽ làm giảm được nhiệt độ sôi của dung dịch mật. Hay nói cách khác là điều chỉnh nhiệt độ sơi bằng cách thay đổi độ chân không. Độ chân không được điều chỉnh bằng cách thay đổi số vòng quay động cơ nhờ biến tần.

64