Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Việt Nam là quốc gia có truyền thống sản xuất nông nghiệp nhiệt đới với sản lượng trái cây phong phú, trong đó cây mít (Artocarpus heterophyllus) là loại cây ăn trái phổ biến mang lại giá trị kinh tế cao. Tuy nhiên, tổn thất sau thu hoạch vẫn là một thách thức lớn đối với ngành nông sản thực phẩm do hàm lượng nước trong múi mít tươi khá cao (chiếm từ 72,0% đến 94,0%), khiến nguyên liệu dễ bị suy giảm chất lượng và hư hỏng trong thời gian ngắn.

Kỹ thuật sấy khô là giải pháp cơ bản nhằm hạ độ ẩm của vật liệu, kéo dài thời gian bảo quản và thuận tiện cho công tác vận chuyển, thương mại hóa. Trong các phương pháp làm khô hiện nay, sấy bức xạ hồng ngoại sở hữu đặc tính truyền nhiệt trực tiếp: tia hồng ngoại có khả năng thâm nhập vào chiều sâu vật thể từ 3 đến 5 mm, tạo ra gradient nhiệt độ và gradient độ ẩm cùng chiều hướng ra bề mặt, giúp gia tăng đáng kể tốc độ thoát ẩm đối với các lát vật liệu mỏng (chiều dày dưới 10–12 mm). Sản phẩm sau khi sấy hồng ngoại chỉ biến đổi từ 10% đến 15% so với nguyên liệu ban đầu, bảo toàn được hương vị, màu sắc và các hợp chất có hoạt tính sinh học (vitamin, polyphenol) mà không cần sử dụng hóa chất bảo quản hay phụ gia độc hại.

Nhằm nâng cao hiệu quả năng lượng và mức độ tự động hóa trong chế biến thực phẩm, đề tài "Nghiên cứu tính toán thiết kế và chế tạo hệ thống sấy hồng ngoại thông minh với năng suất 12kg nguyên liệu mít/mẻ" (mã hiệu máy DS.IR-03) được thực hiện bởi nhóm sinh viên Hoàng Hải, Ngô Vũ Đông Khải và Nguyễn Bá Tùng dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Tấn Dũng tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể của đề tài gồm:

  1. Nghiên cứu tổng quan về cơ sở lý thuyết quá trình sấy vật liệu ẩm, kỹ thuật truyền nhiệt bức xạ hồng ngoại và tính chất nhiệt vật lý của nguyên liệu mít.
  2. Tính toán cân bằng vật chất, cân bằng năng lượng và kiểm tra bền cơ học để xác định các kích thước hình học, thông số kỹ thuật của buồng sấy và các thiết bị phụ trợ.
  3. Thiết kế, gia công, chế tạo hoàn chỉnh mô hình hệ thống sấy hồng ngoại DS.IR-03 năng suất 12 kg/mẻ.
  4. Thiết kế, lắp đặt hệ thống tự động điều khiển nhiệt độ kết hợp giám sát qua giao thức mạng Internet of Things (IoT).
  5. Vận hành thử nghiệm, khảo sát thực tế và hiệu chỉnh các thông số công nghệ sấy mít để tối ưu hóa chất lượng sản phẩm và mức tiêu thụ năng lượng.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Nguyên liệu mít tươi và hệ thống thiết bị sấy bức xạ hồng ngoại tích hợp điều khiển tự động IoT.
  • Phạm vi nghiên cứu: Tính toán, thiết kế và chế tạo hệ thống sấy quy mô bán công nghiệp/thực nghiệm với năng suất 12 kg nguyên liệu/mẻ; điều kiện môi trường tính toán dựa trên thông số khí tượng tại khu vực TP. Hồ Chí Minh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở lý thuyết của đồ án được xây dựng dựa trên các nguyên lý nhiệt động lực học sấy, lý thuyết phân loại vật liệu ẩm của Rebinder và lý thuyết truyền nhiệt bức xạ:

  • Phân loại vật liệu ẩm: Mít được xếp vào nhóm vật liệu keo xốp mao dẫn – hệ phân tán có cấu trúc khung xốp dẻo, chứa cả ẩm liên kết mao dẫn lẫn ẩm hấp phụ và thẩm thấu, đòi hỏi chế độ cấp nhiệt phù hợp để tránh làm biến dạng hoặc cháy cục bộ bề mặt.
  • Động học và tĩnh học sấy: Mô tả diễn biến biến thiên độ ẩm theo thời gian qua các giai đoạn làm nóng vật liệu, sấy tốc độ không đổi và sấy tốc độ giảm dần; thiết lập đồ thị cân bằng pha lỏng – hơi của ẩm và phân tích tổn thất nhiệt.
  • Lý thuyết bức xạ hồng ngoại: Sử dụng định luật bức xạ vật đen tuyệt đối, phân loại dải sóng hồng ngoại theo tiêu chuẩn DIN 5031 để lựa chọn nguồn phát xạ nhiệt tối ưu cho quá trình bốc hơi nước.
  • Lý thuyết điều khiển tự động: Ứng dụng các nguyên tắc điều khiển bù nhiễu, điều khiển phối hợp và phân cấp điều khiển để thiết lập mạch tự động ngắt/mở nguồn cấp nhiệt theo tín hiệu cảm biến.
Phương pháp sấy Nguyên lý truyền nhiệt chính Ưu điểm Nhược điểm
Sấy tự nhiên (Năng lượng mặt trời) Bức xạ mặt trời kết hợp đối lưu tự nhiên/cưỡng bức Chi phí đầu tư thấp, tiết kiệm năng lượng điện Phụ thuộc thời tiết, thời gian dài, tốn nhân công, khó kiểm soát chất lượng
Sấy đối lưu không khí nóng Đối lưu nhiệt từ dòng khí nóng sang vật liệu Kết cấu đơn giản, dễ vận hành, giá thành thiết bị rẻ Tiêu hao nhiệt lớn, thời gian sấy dài, phân bố nhiệt không đều giữa các khay
Sấy thăng hoa Bức xạ nhiệt trong môi trường chân không cao ($P < 4,58\text{ mmHg}$, $T < 0^\circ\text{C}$) Giữ nguyên cấu trúc, màu sắc, dinh dưỡng ban đầu Chi phí đầu tư và năng lượng vận hành rất cao, quy trình phức tạp
Sấy bức xạ hồng ngoại Bức xạ điện từ xuyên thấu trực tiếp vào lớp vật liệu ($3\div5\text{ mm}$) Tốc độ truyền nhiệt nhanh, bảo toàn $85\div90%$ chất lượng, hiệu suất nhiệt cao Đòi hỏi chiều dày lớp vật liệu mỏng ($<12\text{ mm}$), cần kiểm soát nhiệt độ nghiêm ngặt

Phương pháp nghiên cứu thực hiện trong đề tài:

  • Phương pháp tiếp cận hệ thống: Phân tích toàn bộ hệ thống sấy thành các phân hệ liên kết mật thiết: phân hệ buồng sấy – phân hệ gia nhiệt hồng ngoại – phân hệ đối lưu tuần hoàn khí – phân hệ cảm biến và điều khiển IoT.
  • Phương pháp nghiên cứu tài liệu phân tích – tổng hợp: Kế thừa các công trình nghiên cứu về thành phần hóa học của Shrikant Baslingappa và các thông số nhiệt vật lý của mít do TS. Nguyễn Tấn Dũng công bố.
  • Phương pháp tính toán kỹ thuật: Sử dụng các công thức giải tích nhiệt - ẩm kinh điển để tính cân bằng vật chất, cân bằng năng lượng (nhiệt tải $Q$), tính toán trở lực đường ống và kiểm tra độ bền cơ học của vách buồng sấy.
  • Phương pháp thực nghiệm và tối ưu hóa: Bố trí thí nghiệm sấy khảo nghiệm mít ở các mức nhiệt độ ($60\div70^\circ\text{C}$), thời gian sấy ($6\div12\text{ giờ}$) và vận tốc dòng khí ($5\text{ m/s}$); xử lý và phân nhóm dữ liệu năng lượng tiêu thụ bằng phần mềm Minitab.

Nguồn dữ liệu thông số nhiệt vật lý ban đầu phục vụ tính toán:

  • Độ ẩm ban đầu của mít tươi ($W_1$): $80,13%$
  • Độ ẩm cuối yêu cầu ($W_2$): $10,00%$
  • Khối lượng riêng của mít tươi ($\rho$): $1030\text{ kg/m}^3$
  • Nhiệt dung riêng của mít ($C_{ck}$): $1,3\text{ kJ/(kg.K)}$
  • Hệ số dẫn nhiệt của mít ($\lambda$): $0,51\text{ W/(m.K)}$
  • Nhiệt độ sấy tính toán: $64,25^\circ\text{C}$; thời gian sấy giả định: $3,84\text{ giờ}$
  • Thông số khí quyển tại TP.HCM: $t_{mt} = 25^\circ\text{C}$; $\varphi = 74%$; $t_u = 25^\circ\text{C}$; $t_s = 23^\circ\text{C}$; độ chứa hơi $d \approx 0$.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống sấy hồng ngoại thông minh model DS.IR-03 được thiết kế và chế tạo đồng bộ từ kết cấu cơ khí đến hệ thống điện động lực và điều khiển tự động.

Kết cấu cơ khí buồng sấy

Buồng sấy có dạng hình hộp chữ nhật đứng, kết cấu vách kép cách nhiệt nhằm hạn chế tối đa thất thoát nhiệt ra môi trường:

  • Kích thước không gian làm việc của buồng sấy: $450\text{ mm} \times 420\text{ mm} \times 525\text{ mm}$.
  • Vật liệu vách trong tiếp xúc thực phẩm: Thép không gỉ Inox SUS 304 dày $4\text{ mm}$ đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm và độ bền hóa lý.
  • Vật liệu vỏ ngoài: Thép không gỉ Inox 304 dày $1\text{ mm}$.
  • Lớp cách nhiệt trung gian: Khoảng đệm không khí/vách ngăn dày $40\text{ mm}$.
  • Hệ thống khung gia cường: Bố trí 6 gân chịu lực bằng Inox 201 giúp cố định vững chắc thân vỏ khi vận hành ở dải nhiệt độ cao.
  • Khay chứa vật liệu: Bao gồm 12 khay sấy dạng lưới bố trí so le theo chiều cao buồng, cho phép dòng nhiệt bức xạ và dòng khí lưu thông đều khắp bề mặt từng lát mít.

Hệ thống cấp nhiệt, tuần hoàn khí và điều khiển

  • Nguồn phát bức xạ: Sử dụng 12 bóng đèn phát xạ hồng ngoại công suất $500\text{ W/bóng}$ (tổng công suất nhiệt danh định $6000\text{ W}$), được phân bố đều trong buồng sấy để tạo trường bức xạ đồng nhất.
  • Hệ thống thông gió, đối lưu: Trang bị quạt ly tâm công suất $1\text{ HP}$, kết hợp hệ thống đường ống tuần hoàn khí nóng nhằm ổn định vận tốc tác nhân sấy trong buồng đạt mức $5\text{ m/s}$ và hỗ trợ thoát ẩm cưỡng bức.
  • Hệ thống cảm biến và khí cụ điện: Sử dụng đầu đo nhiệt độ công nghiệp PT1000 cho độ chính xác cao, bộ biến tần điều khiển động cơ quạt, rơ-le trung gian, bộ nguồn tổ ong, hệ thống công tắc, nút nhấn và đèn báo trạng thái.
  • Hệ thống điều khiển thông minh IoT: Tích hợp card giao tiếp với máy tính điều khiển trung tâm. Bộ điều khiển tự động so sánh tín hiệu nhiệt độ thực tế từ cảm biến PT1000 với giá trị cài đặt để tự động đóng/ngắt các nhóm đèn phát xạ hồng ngoại, duy trì nhiệt độ sấy ổn định quanh giá trị mục tiêu và tối ưu hóa điện năng tiêu thụ.
+-----------------------------------------------------------------------+
|                 ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT HỆ THỐNG DS.IR-03                   |
|-----------------------------------------------------------------------|
| Năng suất nạp liệu       | 12 kg nguyên liệu mít tươi/mẻ               |
| Kích thước buồng sấy     | 450 mm x 420 mm x 525 mm                   |
| Kết cấu vật liệu         | Inox SUS 304 (trong 4mm, ngoài 1mm)        |
| Lớp cách nhiệt           | 40 mm, 6 gân tăng cứng Inox 201            |
| Nguồn nhiệt bức xạ       | 12 bóng đèn hồng ngoại (500 W/bóng)        |
| Quạt đối lưu             | Quạt ly tâm công suất 1 HP                 |
| Cảm biến đo nhiệt        | PT1000                                     |
| Chế độ điều khiển        | Bằng tay (Manual) kết hợp Tự động qua IoT  |
+-----------------------------------------------------------------------+

Quy trình gia công chế tạo

Quá trình chế tạo tại xưởng thực tập cơ khí trải qua các nguyên công công nghệ chính xác:

  1. Cắt phôi, uốn định hình vỏ thùng và khung máy.
  2. Gia công cơ khí: Khoan, khoét, doa và taro các lỗ lắp ghép trục quạt, giá đỡ bóng đèn và lỗ dẫn cảm biến.
  3. Hàn ghép kín vách Inox bằng phương pháp hàn TIG để tránh hiện tượng rò rỉ nhiệt và khí ẩm.
  4. Đánh bóng bề mặt Inox bằng máy đánh bóng chuyên dụng và xử lý cạo bavia cơ khí.
  5. Lắp đặt đường ống gió tuần hoàn, quạt ly tâm, cụm bóng đèn hồng ngoại và kéo dây mạch điện động lực, tủ điện điều khiển.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 hệ thống hóa toàn diện các kiến thức nền tảng về nguyên liệu mít và kỹ thuật sấy công nghiệp. Tác giả trình bày chi tiết về nguồn gốc sinh học của cây mít (Moraceae), đặc tính của các giống mít năng suất cao tại Việt Nam (mít Thái, mít nghệ, mít không hạt lá bàng, mít tố nữ, mít ruột đỏ) và thành phần hóa thực vật phong phú (protein, glucid, vitamin A, C, phytoestrogen, magiê, sắt).

Về mặt công nghệ, chương này phân tích bản chất cơ học – nhiệt động của sự dịch chuyển ẩm, phân loại các dạng ẩm liên kết trong vật liệu keo xốp mao dẫn, phân biệt sấy với quá trình vắt ly tâm và cô đặc chân không. Đồng thời, tác giả so sánh chi tiết ưu nhược điểm của các công nghệ sấy phổ biến (sấy tự nhiên, sấy đối lưu buồng/hầm, sấy thăng hoa qua điểm 3 thể $0,0098^\circ\text{C}$ – $4,58\text{ mmHg}$, sấy chân không, sấy bơm nhiệt) và tổng quan các sơ đồ nguyên lý điều khiển tự động (bù nhiễu, thích nghi, phân cấp, IoT).

Chương 2: Phương pháp nghiên cứu, tính toán, thiết kế, chế tạo

Chương 2 trình bày trình tự phương pháp luận để chuyển đổi các yêu cầu công nghệ thành một thiết bị vật lý hoàn chỉnh. Tác giả xây dựng sơ đồ tiếp cận hệ thống, thiết lập phương trình cân bằng vật chất để xác định lượng ẩm cần bốc hơi từ 12 kg mít tươi nhằm đưa độ ẩm từ $80,13%$ về $10%$.

Các công thức tính toán cân bằng năng lượng được triển khai để xác định nhiệt tải cần thiết ($Q$), công suất nhiệt bức xạ của dàn đèn, công suất động cơ quạt ly tâm và lưu lượng khí tuần hoàn. Bên cạnh tính toán nhiệt, chương này trình bày chi tiết các bước tính độ bền cơ học cho vách buồng sấy chịu tải nhiệt và áp lực gió, cùng hệ thống các phương pháp gia công cơ khí thực tế (uốn ống, hàn Inox, đánh bóng) và sơ đồ nguyên lý mạch điện điều khiển sử dụng cảm biến PT1000 kết hợp rơ-le trung gian và bộ nguồn công nghiệp.

Chương 3: Kết quả tính toán, thiết kế và chế tạo máy sấy hồng ngoại IOT

Chương 3 công bố toàn bộ các kết quả tính toán thông số kích thước và quy trình chế tạo thực tế của máy sấy model DS.IR-03. Cụ thể, thể tích buồng sấy được xác định là $450\text{ mm} \times 420\text{ mm} \times 525\text{ mm}$, đủ không gian bố trí 12 khay sấy chứa 12 kg nguyên liệu mít được thái lát mỏng.

Chương này cung cấp các bản vẽ kỹ thuật chi tiết của buồng sấy, khung chịu lực, vị trí lắp đặt 12 bóng đèn hồng ngoại (công suất $500\text{ W/bóng}$) và cụm quạt ly tâm $1\text{ HP}$. Toàn bộ quy trình thi công, lắp đặt đường ống khí, đấu nối tủ điện điều khiển, card giao tiếp máy tính và hiệu chỉnh thẩm mỹ máy thông qua công đoạn đánh bóng Inox được ghi nhận chi tiết kèm hình ảnh thực tế của thiết bị hoàn thiện.

Chương 4: Khảo sát thực tế, hiệu chỉnh hệ thống sấy hồng ngoại và thảo luận

Chương 4 tập trung vào quá trình vận hành khảo nghiệm thiết bị sau chế tạo nhằm xác định chế độ công nghệ tối ưu cho sản phẩm mít sấy giòn. Tác giả bố trí các ma trận thực nghiệm với các biến đầu vào: nhiệt độ sấy $X_1$ trong khoảng $[60\div70]^\circ\text{C}$, thời gian sấy $X_2$ trong khoảng $[6\div11]\text{ giờ}$ (và mẻ kiểm tra $12\text{ giờ}$), vận tốc gió $X_3 = 5\text{ m/s}$.

Các biến đầu ra gồm độ ẩm sản phẩm ($Y_1$) và mức năng lượng tiêu thụ ($Y_2$) được đo đạc chính xác. Kết quả phân tích thống kê trên phần mềm Minitab đã phân nhóm mức năng lượng tiêu thụ, xác lập vùng thông số vận hành khuyên dùng nhằm đạt độ ẩm tiêu chuẩn $10%$ mà vẫn tiết kiệm điện năng tối đa, đồng thời ghi nhận quá trình hiệu chỉnh độ nhạy của cảm biến nhiệt PT1000 và hệ thống đèn báo trạng thái trên máy.

Kết quả và đóng góp

Kết quả thực nghiệm và thông số tối ưu

Quá trình sấy thực nghiệm 12 kg nguyên liệu mít tươi trên mô hình máy sấy hồng ngoại DS.IR-03 mang lại các kết quả định lượng cụ thể:

  • Mẫu mít sấy đạt độ ẩm cuối theo đúng thiết kế ($10,00%$), cấu trúc sản phẩm đạt độ xốp giòn đồng đều giữa các vị trí khay sấy.
  • Về chỉ tiêu cảm quan: Lát mít giữ được màu vàng tự nhiên đặc trưng của múi mít chín, không xuất hiện hiện tượng thâm đen, caramen hóa hay cháy xém bề mặt; hương thơm tự nhiên và vị ngọt đậm được bảo toàn tốt.
  • Mối quan hệ giữa độ ẩm $Y_1$, mức tiêu thụ năng lượng $Y_2$ với nhiệt độ sấy ($X_1 \in [60-70]^\circ\text{C}$) và thời gian sấy ($X_2 \in [6-11]\text{ giờ}$) đã được xây dựng và phân nhóm rõ ràng thông qua phần mềm Minitab.
  • Hệ thống điều khiển nhiệt độ tự động dựa trên cảm biến PT1000 phản hồi chính xác, tự ngắt nguồn nhiệt khi buồng đạt nhiệt độ cài đặt và đóng mạch khi nhiệt độ giảm, giúp giảm thiểu đáng kể chi phí năng lượng so với phương pháp sấy gia nhiệt liên tục.

Giải pháp và đóng góp của công trình

  • Đóng góp về mặt khoa học: Xây dựng hoàn chỉnh chuỗi thuật toán và phương pháp tính toán nhiệt – ẩm, cân bằng vật chất và năng lượng cho hệ thống sấy bức xạ hồng ngoại kết hợp đối lưu tuần hoàn cưỡng bức; làm tài liệu tham khảo thực nghiệm về động học sấy cho nguyên liệu mít.
  • Đóng góp về mặt thực tiễn: Chế tạo thành công thiết bị sấy hồng ngoại DS.IR-03 hoàn chỉnh, vận hành ổn định, có thể bàn giao phục vụ công tác giảng dạy, nghiên cứu khoa học tại các phòng thí nghiệm đại học hoặc chuyển giao cho các cơ sở chế biến nông sản quy mô vừa và nhỏ. Việc tích hợp hệ thống điều khiển thông minh IoT giúp giảm chi phí nhân công vận hành và hiện đại hóa quy trình sản xuất thực phẩm.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận đã nêu rõ một số giới hạn thực nghiệm và định hướng phát triển tiếp theo:

  • Hạn chế: Thử nghiệm khảo sát tối ưu hóa chế độ sấy trong đề tài chủ yếu tập trung trên một đối tượng nguyên liệu duy nhất là mít tươi với một dải thông số công nghệ cố định ($X_1 = 60\div70^\circ\text{C}$, $X_3 = 5\text{ m/s}$); quy mô năng suất thiết kế dừng lại ở mức bán công nghiệp/thực nghiệm 12 kg/mẻ.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    1. Tiến hành khảo nghiệm mở rộng hệ thống trên nhiều loại nguyên liệu nông sản và thực phẩm khác nhau (xoài, thanh long, chuối, rau củ, thủy hải sản) để xây dựng ngân hàng chế độ sấy đa dạng.
    2. Tính toán nâng cấp quy mô năng suất thiết bị lên quy mô công nghiệp lớn hơn.
    3. Hoàn thiện và nâng cấp giao diện phần mềm điều khiển IoT từ xa qua điện thoại thông minh và mạng Internet diện rộng, tích hợp thêm thuật toán điều khiển thích nghi để tự động nhận diện độ ẩm sản phẩm theo thời gian thực.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo chuyên ngành có giá trị cao cho các đối tượng sau:

  • Sinh viên và học viên ngành Công nghệ Thực phẩm, Kỹ thuật Nhiệt – Điện lạnh, Cơ khí Chế tạo máy và Tự động hóa: Tham khảo quy trình tích hợp liên ngành từ tính toán nhiệt động lực học sấy, thiết kế kết cấu cơ khí Inox SUS 304 đến lập trình điều khiển mạch điện IoT.
  • Các kỹ sư R&D, nhà nghiên cứu tại các viện, trường và cơ sở sản xuất: Tham khảo phương pháp tính cân bằng vật chất - năng lượng hệ sấy hồng ngoại, quy trình công nghệ chế biến mít sấy giòn giữ màu sắc tự nhiên và cách ứng dụng Minitab để phân tích, tối ưu hóa thông số sấy thực phẩm.

Câu hỏi thường gặp

1. Buồng sấy của hệ thống DS.IR-03 có kích thước và cấu tạo vật liệu như thế nào?
Buồng sấy có kích thước làm việc $450\text{ mm} \times 420\text{ mm} \times 525\text{ mm}$. Cấu tạo vách kép gồm: vách trong làm bằng Inox SUS 304 dày $4\text{ mm}$, vách ngoài bằng Inox 304 dày $1\text{ mm}$, ở giữa là lớp đệm cách nhiệt dày $40\text{ mm}$ và được gia cố bởi 6 gân chịu lực bằng Inox 201.

2. Nguồn phát nhiệt và hệ thống lưu thông khí trong máy sấy DS.IR-03 được cấu hình ra sao?
Nguồn nhiệt bức xạ gồm 12 bóng đèn hồng ngoại công suất $500\text{ W/bóng}$ (tổng công suất $6\text{ kW}$) chiếu trực tiếp vào 12 khay sấy. Hệ thống lưu thông không khí sử dụng một quạt ly tâm công suất $1\text{ HP}$ kết hợp đường ống tuần hoàn để duy trì vận tốc dòng khí ổn định ($5\text{ m/s}$).

3. Các thông số nhiệt vật lý ban đầu của nguyên liệu mít được sử dụng trong bài toán thiết kế là gì?
Các thông số tính toán gồm: độ ẩm ban đầu $W_1 = 80,13%$, độ ẩm cuối $W_2 = 10,00%$, khối lượng riêng $\rho = 1030\text{ kg/m}^3$, nhiệt dung riêng $C_{ck} = 1,3\text{ kJ/(kg.K)}$, hệ số dẫn nhiệt $\lambda = 0,51\text{ W/(m.K)}$, nhiệt độ sấy lý thuyết $64,25^\circ\text{C}$ và thời gian sấy tính toán $3,84\text{ giờ}$.

4. Hệ thống tự động điều khiển và giám sát IoT trên máy hoạt động dựa trên các linh kiện nào?
Hệ thống sử dụng cảm biến nhiệt độ PT1000, card giao tiếp máy tính, biến tần, rơ-le trung gian, bộ nguồn tổ ong, các nút nhấn điều khiển và đèn báo. Bộ điều khiển tự động đóng ngắt nguồn cấp điện cho dàn đèn hồng ngoại khi nhiệt độ đạt giá trị cài đặt, giúp kiểm soát nhiệt chính xác và tiết kiệm năng lượng.

5. Kết quả chất lượng cảm quan của sản phẩm mít sấy trên thiết bị thực tế đạt được như thế nào?
Mẫu mít sau khi sấy đạt độ ẩm tiêu chuẩn $10%$, cấu trúc xốp giòn, không bị hiện tượng thâm đen bề mặt, giữ nguyên được hình dạng lát cắt, màu vàng tự nhiên và hương vị thơm đặc trưng của mít chín.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của nhóm tác giả đã hoàn thành trọn vẹn việc nghiên cứu lý thuyết, tính toán thiết kế và chế tạo thành công hệ thống sấy hồng ngoại thông minh DS.IR-03 năng suất 12 kg mít/mẻ. Thiết bị kết hợp hiệu quả giữa công nghệ truyền nhiệt bức xạ hồng ngoại với hệ thống tuần hoàn khí đối lưu và điều khiển tự động thông qua giao thức IoT. Kết quả khảo nghiệm thực tế khẳng định máy sấy vận hành ổn định, tiết kiệm điện năng và tạo ra sản phẩm mít sấy giòn đạt tiêu chuẩn chất lượng cao về cả độ ẩm lẫn tính chất cảm quan.