Khảo Sát Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Thời Gian Phơi Sấy Sử Dụng Mô Hình Nhà Kính Năng Lượng Mặt Trời

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu vật lý khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian phơi sấy sử dụng mô hình nhà kính năng lượng mặt, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất

• Tác giả: Văn Thị Thùy Trang
• Người hướng dẫn: PGS. Lê Thị Ngọc Loan
• Trường học: Quy Nhon University
• Chuyên ngành: Vật lý chất rắn
• Đề tài: Nghiên Cứu Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Thời Gian Phơi Sấy Ớt Đỏ Bằng Mô Hình Nhà Kính Năng Lượng Mặt Trời
• Loại tài liệu: thesis
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Bình Định

Mục lục chi tiết

• DECLARATION OF ORIGINALITY
• ACKNOWLEDGEMENTS
• ABSTRACT
• TÓM TẮT
• CONTENTS
• 1. CHAPTER 1: MECHANISM OF DRYING PROCESS
• 1.1. Heat Transfer Mechanism
• 1.1.1. Conduction
• 1.1.2. Convection
• 1.1.3. Radiation
• 1.2. Mass Transfer Mechanism (Moisture Transfer)
• 1.3. Open sun drying
• 1.4. Direct solar drying (DSD)
• 1.5. Indirect solar drying
• 1.6. Studies on Agricultural Product Drying
• 1.7. Study on different drying methods of red chilli
• 1.8. Design and performance evaluation of a Double-pass solar drier for drying of red chilli
• 1.9. Evaluation of Chili Quality
• 1.9.1. Aroma and Flavor
• 1.9.2. Size and Shape
• 1.9.3. Color of the Skin and Seeds
• 1.9.4. Absence of Contaminants and Pests
• 1.9.5. Crispness and Softness
• 1.9.6. Quality Maintenance During Storage
• 1.10. Overview of TiN Material
• 1.10.1. Properties of TiN Material
• 2. CHAPTER 2: MATERIALS AND METHODS
• 2.1. Experimental Site and Period
• 2.2. Case 1: Open sun drying
• 2.3. Case 2: Drying in greenhouse without using black-painted plates
• 2.4. Case 3: Drying in greenhouse using black-painted plates
• 2.5. Case 4: Drying in greenhouse using heatbox
• 2.6. Determination of moisture content and drying rate
• 2.7. Determination of drying hour, temperature and color difference
• 3. CHAPTER 3: RESULTS AND DISCUSSION
• 3.1. Open sun drying
• 3.2. Drying of red chilli in a greenhouse (GH)
• 3.3. Drying of red chilli in GH with black-painted plates
• 3.4. Morphology, crystalline structure and light absorption of TiN NPs
• 3.5. Light absorption and photothermal conversion of TiN-NPs embedded black paint
• 3.5.1. Not using lamp
• 3.6. Drying of red chilli in GH with TiN-NPs embedded black paint
• 3.7. Quality of dried chilli by different drying methods
• 4. CHAPTER 4: CONCLUSIONS AND OUTLOOKS
• LIST OF PUBLISHED SCIENTIFIC WORKS OF THE AUTHOR
• LIST OF ABBREVIATIONS
• LIST OF FIGURES

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Yếu Tố Ảnh Hưởng Phơi Sấy Ớt Đỏ

Ớt đỏ là một loại cây trồng quan trọng và có giá trị kinh tế cao tại Việt Nam, đặc biệt là ở tỉnh Bình Định. Việc phơi sấy ớt đỏ đóng vai trò quan trọng trong việc bảo quản và gia tăng giá trị sản phẩm. Phương pháp phơi sấy truyền thống dưới ánh nắng mặt trời thường gặp nhiều hạn chế về chất lượng và thời gian. Do đó, việc ứng dụng mô hình nhà kính năng lượng mặt trời đang trở thành một giải pháp tiềm năng. Nghiên cứu này tập trung vào việc khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian phơi sấy ớt trong mô hình nhà kính, từ đó đề xuất các giải pháp tối ưu hóa quy trình. Theo báo cáo, diện tích trồng rau màu (chủ yếu là ớt) đạt trên 10,745 ha vào tháng 9/2024, khẳng định tiềm năng phát triển của ớt đỏ trong ngành nông nghiệp.

1.1. Tầm Quan Trọng Của Việc Phơi Sấy Ớt Đỏ Đúng Cách

Phơi sấy đúng cách không chỉ giúp bảo quản ớt đỏ lâu hơn mà còn giữ được giá trị dinh dưỡng ớt sấy và màu sắc đặc trưng. Quy trình không đảm bảo có thể dẫn đến giảm chất lượng, gây ảnh hưởng đến giá trị thương mại của sản phẩm. Chất lượng ớt sấy quyết định khả năng cạnh tranh trên thị trường, đặc biệt là thị trường xuất khẩu. Việc kiểm soát các yếu tố ảnh hưởng là chìa khóa để đạt được chất lượng mong muốn.

1.2. Giải Pháp Mô Hình Nhà Kính Năng Lượng Mặt Trời Cho Ớt Đỏ

Mô hình nhà kính năng lượng mặt trời cung cấp một môi trường kiểm soát tốt hơn so với phương pháp phơi truyền thống. Việc sử dụng năng lượng mặt trời giúp tiết kiệm chi phí và thân thiện với môi trường. Nghiên cứu này tập trung vào việc tối ưu hóa mô hình nhà kính để giảm thiểu thời gian phơi sấy và nâng cao hiệu quả sấy ớt.

II. Vấn Đề Hạn Chế Phơi Sấy Ớt Đỏ Truyền Thống Là Gì

Phương pháp phơi sấy ớt đỏ truyền thống dưới ánh nắng mặt trời thường gặp nhiều hạn chế. Thời gian phơi sấy kéo dài và phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết. Ớt dễ bị nhiễm bẩn do bụi, côn trùng và các tác nhân bên ngoài. Chất lượng sản phẩm không đồng đều và dễ bị ảnh hưởng bởi độ ẩm sấy ớt thay đổi. Theo nghiên cứu, phương pháp phơi truyền thống có thể gây ra sự tái hấp thụ độ ẩm, kéo dài thời gian sấy và giảm chất lượng ớt sấy.

2.1. Rủi Ro Về Chất Lượng Ớt Trong Quá Trình Phơi Sấy

Quá trình phơi sấy không kiểm soát có thể làm giảm hàm lượng capsaicin, ảnh hưởng đến màu sắc và hương vị của ớt. Ớt dễ bị nấm mốc và hư hỏng nếu không được phơi khô hoàn toàn. Việc đảm bảo chất lượng ớt sấy là yếu tố then chốt để đáp ứng yêu cầu của thị trường.

2.2. Thời Gian Phơi Sấy Ớt Phụ Thuộc Vào Thời Tiết Như Thế Nào

Thời tiết là yếu tố then chốt ảnh hưởng đến thời gian phơi sấy ớt. Trời mưa hoặc nhiều mây sẽ kéo dài thời gian sấy, làm tăng nguy cơ hư hỏng. Việc sử dụng năng lượng mặt trời một cách hiệu quả có thể giúp giảm sự phụ thuộc vào thời tiết.

2.3. Mất An Toàn Vệ Sinh Thực Phẩm Trong Quy Trình Phơi Sấy Ớt

Phơi ớt trực tiếp trên mặt đất có thể dẫn đến nhiễm bẩn. Các tác nhân như bụi bẩn, côn trùng và động vật có thể gây ảnh hưởng đến an toàn vệ sinh thực phẩm. Mô hình nhà kính giúp giảm thiểu rủi ro này.

III. Hướng Dẫn Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Thời Gian Phơi Sấy Ớt Đỏ Hiệu Quả

Nghiên cứu này tập trung vào việc xác định các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian phơi sấy ớt đỏ trong mô hình nhà kính năng lượng mặt trời. Các yếu tố chính bao gồm: nhiệt độ, độ ẩm, lưu lượng gió sấy ớt, và bức xạ mặt trời. Hiểu rõ vai trò của từng yếu tố giúp tối ưu hóa quy trình sấy và đảm bảo chất lượng ớt sấy. Theo kết quả thí nghiệm, độ ẩm là yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến thời gian sấy.

3.1. Nhiệt Độ Và Độ Ẩm Ảnh Hưởng Đến Quá Trình Sấy Ớt

Nhiệt độ sấy ớt cao giúp tăng tốc quá trình bay hơi nước. Tuy nhiên, nhiệt độ quá cao có thể làm giảm chất lượng ớt sấy. Độ ẩm sấy ớt thấp tạo điều kiện thuận lợi cho việc loại bỏ nước khỏi ớt. Cần có sự cân bằng giữa nhiệt độ và độ ẩm để đạt hiệu quả sấy tốt nhất.

3.2. Tốc Độ Gió Và Bức Xạ Mặt Trời Tối Ưu Hóa Quy Trình Sấy

Lưu lượng gió sấy ớt giúp loại bỏ hơi nước xung quanh ớt, tăng tốc quá trình sấy. Bức xạ mặt trời cung cấp năng lượng để làm nóng không khí trong nhà kính. Việc điều chỉnh tốc độ gió và tối ưu hóa việc sử dụng bức xạ mặt trời là quan trọng.

3.3. Mật Độ Và Kích Thước Ớt Sấy Ảnh Hưởng Thế Nào Đến Thời Gian

Mật độ ớt sấy quá dày có thể cản trở quá trình bay hơi nước. Kích thước ớt sấy lớn hơn sẽ cần thời gian sấy lâu hơn. Cần điều chỉnh mật độ và kích thước ớt để đảm bảo sấy đều và hiệu quả.

IV. Phương Pháp Bí Quyết Sấy Ớt Đỏ Nhanh Chóng Bằng Nhà Kính

Nghiên cứu đã thử nghiệm nhiều phương pháp sấy ớt đỏ trong mô hình nhà kính năng lượng mặt trời. Các phương pháp bao gồm: sấy tự nhiên, sấy sử dụng tấm sơn đen, sấy kết hợp đèn sợi đốt và hộp hợp kim phủ nano TiN. Kết quả cho thấy, việc sử dụng hộp hợp kim phủ nano TiN kết hợp đèn sợi đốt vào ban đêm giúp giảm đáng kể thời gian phơi sấy. Phương pháp này có thể rút ngắn thời gian sấy xuống còn 2 ngày với độ ẩm đạt 10%.

4.1. Sử Dụng Tấm Sơn Đen Để Tăng Nhiệt Độ Nhà Kính

Tấm sơn đen giúp hấp thụ nhiệt từ ánh sáng mặt trời và tăng nhiệt độ trong nhà kính. Điều này giúp tăng tốc quá trình bay hơi nước và giảm thời gian phơi sấy. Việc lựa chọn loại sơn đen phù hợp là quan trọng để đảm bảo hiệu quả.

4.2. Ứng Dụng Hộp Hợp Kim Nano TiN Và Đèn Sợi Đốt Vào Ban Đêm

Hộp hợp kim phủ nano TiN giúp tăng khả năng hấp thụ và giữ nhiệt vào ban đêm. Đèn sợi đốt cung cấp nhiệt bổ sung khi không có ánh sáng mặt trời. Sự kết hợp này giúp duy trì nhiệt độ ổn định và tiếp tục quá trình sấy trong đêm, tăng hiệu quả sấy ớt.

4.3. So Sánh Các Phương Pháp Sấy Ưu Và Nhược Điểm

Mỗi phương pháp sấy có những ưu và nhược điểm riêng. Sấy tự nhiên đơn giản, chi phí thấp nhưng thời gian kéo dài. Sấy sử dụng tấm sơn đen giúp tăng nhiệt độ nhưng hiệu quả không cao bằng phương pháp kết hợp. Việc lựa chọn phương pháp phù hợp phụ thuộc vào điều kiện và mục tiêu cụ thể.

V. Kết Quả Đánh Giá Chất Lượng Ớt Đỏ Sấy Bằng Nhà Kính

Nghiên cứu đã đánh giá chất lượng ớt sấy bằng các phương pháp khác nhau. Các chỉ tiêu đánh giá bao gồm: độ ẩm, màu sắc, hương vị và hàm lượng capsaicin. Kết quả cho thấy, ớt sấy bằng mô hình nhà kính năng lượng mặt trời có chất lượng tốt hơn so với phương pháp phơi truyền thống. Đặc biệt, phương pháp kết hợp hộp hợp kim nano TiN và đèn sợi đốt giúp duy trì màu sắc và hương vị của ớt tốt hơn.

5.1. Độ Ẩm Của Ớt Sấy Tiêu Chuẩn Đánh Giá Quan Trọng

Độ ẩm là một trong những tiêu chuẩn quan trọng nhất để đánh giá chất lượng ớt sấy. Độ ẩm quá cao có thể dẫn đến nấm mốc và hư hỏng. Cần đảm bảo độ ẩm đạt mức tiêu chuẩn để bảo quản ớt sấy lâu dài.

5.2. Màu Sắc Và Hương Vị Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Giá Trị Thương Mại

Màu sắc và hương vị là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến giá trị thương mại của ớt sấy. Quy trình sấy tốt sẽ giúp duy trì màu sắc đỏ tươi và hương vị đặc trưng của ớt. Ớt có màu sắc đẹp và hương vị thơm ngon sẽ được ưa chuộng hơn trên thị trường.

5.3. Hàm Lượng Capsaicin Đánh Giá Khả Năng Cay Của Ớt

Hàm lượng capsaicin là yếu tố quyết định độ cay của ớt. Quy trình sấy cần được kiểm soát để duy trì hàm lượng capsaicin, đảm bảo độ cay mong muốn của sản phẩm. Khả năng bảo toàn độ cay là yếu tố quan trọng khi phơi sấy ớt xuất khẩu

VI. Kết Luận Triển Vọng Ứng Dụng Nhà Kính Sấy Ớt Đỏ

Nghiên cứu đã chứng minh tính hiệu quả của mô hình nhà kính năng lượng mặt trời trong việc phơi sấy ớt đỏ. Phương pháp này giúp giảm thời gian phơi sấy, nâng cao chất lượng ớt sấy và tiết kiệm năng lượng. Kết quả nghiên cứu có thể được ứng dụng rộng rãi trong phơi sấy nông sản, đặc biệt là tại các vùng nông thôn. Cần có thêm các nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình và giảm chi phí sấy ớt, làm tiền đề để triển khai quy mô lớn.

6.1. Tiềm Năng Ứng Dụng Mô Hình Nhà Kính Trong Nông Nghiệp

Mô hình nhà kính không chỉ hữu ích cho việc sấy ớt mà còn có thể được ứng dụng cho nhiều loại nông sản khác. Việc sử dụng năng lượng mặt trời giúp giảm chi phí sản xuất và thân thiện với môi trường. Mô hình này có tiềm năng lớn trong việc phát triển nông nghiệp bền vững.

6.2. Nghiên Cứu Tiếp Theo Tối Ưu Hóa Quy Trình Và Giảm Chi Phí

Cần có thêm các nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình sấy, giảm chi phí sấy ớt và nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng. Nghiên cứu về các loại vật liệu mới cho nhà kính và các phương pháp kiểm soát nhiệt độ hiệu quả hơn là cần thiết. Mục tiêu là làm cho mô hình này trở nên dễ tiếp cận hơn với người nông dân.

6.3. Chính Sách Hỗ Trợ Phát Triển Mô Hình Sấy Ớt Bằng Năng Lượng Mặt Trời

Chính sách hỗ trợ từ nhà nước có vai trò quan trọng trong việc khuyến khích ứng dụng mô hình nhà kính năng lượng mặt trời. Các chính sách có thể bao gồm: hỗ trợ vốn, đào tạo kỹ thuật và xây dựng cơ sở hạ tầng. Việc tạo điều kiện thuận lợi sẽ giúp mô hình này phát triển mạnh mẽ và góp phần vào sự phát triển của ngành nông nghiệp.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Nông nghiệp đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế Việt Nam, đặc biệt tại tỉnh Bình Định với diện tích trồng ớt lên đến hơn 10.745 ha, sản lượng đạt khoảng 208.718 tấn vào năm 2024. Ớt đỏ là một trong những cây trồng có giá trị thương mại cao, được người tiêu dùng ưa chuộng nhờ chất lượng vượt trội. Tuy nhiên, phương pháp phơi sấy truyền thống dưới ánh nắng mặt trời gặp nhiều hạn chế như thời gian sấy kéo dài, chất lượng sản phẩm không ổn định do ảnh hưởng của điều kiện thời tiết và ô nhiễm. Do đó, mô hình nhà kính năng lượng mặt trời được nghiên cứu nhằm thay thế phương pháp phơi truyền thống, giúp nâng cao hiệu quả sấy và chất lượng ớt khô.

Mục tiêu chính của luận văn là khảo sát các yếu tố tự nhiên như nhiệt độ, độ ẩm tương đối và tốc độ gió ảnh hưởng đến thời gian phơi sấy ớt đỏ trong mô hình nhà kính năng lượng mặt trời, từ đó đề xuất giải pháp cải thiện hiệu quả sấy. Thí nghiệm được thực hiện tại khu vực thí nghiệm của Đại học Quy Nhơn trong khoảng thời gian từ tháng 3 đến tháng 7 năm 2024. Dữ liệu thu thập bao gồm hàm lượng ẩm (% wb), thời gian sấy, tỷ lệ sấy (%/h) và sự thay đổi màu sắc (ΔE). Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển công nghệ sấy nông sản bền vững, giảm tổn thất sau thu hoạch và nâng cao giá trị sản phẩm trên thị trường trong nước và xuất khẩu.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết về cơ chế truyền nhiệt và truyền khối trong quá trình sấy nông sản. Cơ chế truyền nhiệt bao gồm:

• Dẫn nhiệt (Conduction): Truyền nhiệt qua vật liệu từ vùng nhiệt độ cao đến thấp, làm tăng nhiệt độ bên trong sản phẩm, thúc đẩy bay hơi nước.
• Đối lưu (Convection): Truyền nhiệt qua chuyển động của không khí nóng, giúp vận chuyển hơi nước ra khỏi bề mặt sản phẩm.
• Bức xạ nhiệt (Radiation): Truyền nhiệt qua sóng điện từ, làm nóng bề mặt sản phẩm nhanh chóng.

Cơ chế truyền khối gồm:

• Đối lưu hơi ẩm: Vận chuyển hơi nước từ bề mặt sản phẩm ra môi trường nhờ luồng không khí.
• Khuếch tán hơi ẩm: Di chuyển nước từ bên trong sản phẩm ra bề mặt do chênh lệch nồng độ hơi nước.

Ngoài ra, mô hình nhà kính năng lượng mặt trời được áp dụng dựa trên hiệu ứng nhà kính, giúp tăng nhiệt độ và giảm độ ẩm tương đối bên trong buồng sấy, từ đó rút ngắn thời gian sấy và nâng cao chất lượng sản phẩm.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp thực nghiệm với 4 trường hợp sấy khác nhau: phơi nắng trực tiếp; sấy trong nhà kính không sử dụng tấm sơn đen; sấy trong nhà kính sử dụng tấm sơn đen; sấy trong nhà kính sử dụng tấm sơn đen kết hợp hộp hợp kim phủ vật liệu nano TiN và bóng đèn sợi đốt 25W vào ban đêm. Mỗi trường hợp được so sánh với phơi nắng trực tiếp trong cùng khoảng thời gian.

Nguồn dữ liệu gồm 500g ớt đỏ tươi được thu thập từ địa phương, phân bố đều trong giỏ inox, cân đo trọng lượng bằng cân điện tử, nhiệt độ và độ ẩm được đo bằng thiết bị hygrometer-thermometer không dây và nhiệt kế kỹ thuật số. Dữ liệu được ghi nhận liên tục hàng giờ trong suốt quá trình sấy từ tháng 3 đến tháng 7 năm 2024 tại khu vực thí nghiệm Đại học Quy Nhơn.

Phân tích dữ liệu sử dụng các chỉ số: hàm lượng ẩm (% wb), tỷ lệ sấy (%/h), thời gian sấy, nhiệt độ và độ ẩm tương đối. Các phép đo được thực hiện theo tiêu chuẩn AOAC 2000. Phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên, cỡ mẫu đủ lớn đảm bảo tính đại diện và độ tin cậy của kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm đến thời gian sấy: Trong phơi nắng trực tiếp, nhiệt độ đạt đỉnh khoảng 35-40°C vào buổi trưa, độ ẩm tương đối giảm xuống dưới 40%, giúp giảm khối lượng ớt và hàm lượng ẩm nhanh chóng. Tuy nhiên, hiện tượng hấp thụ lại ẩm xảy ra vào các ngày có nhiệt độ tăng nhưng độ ẩm vẫn cao, làm giảm tốc độ sấy, kéo dài thời gian sấy lên đến 192 giờ.

2. Hiệu quả của nhà kính năng lượng mặt trời: Sử dụng nhà kính giúp tăng nhiệt độ bên trong lên trung bình 5-8°C so với môi trường ngoài, đồng thời giảm độ ẩm tương đối khoảng 10-15%. Điều này giúp rút ngắn thời gian sấy ớt từ 192 giờ xuống còn khoảng 96 giờ, tăng tỷ lệ sấy lên gấp đôi so với phơi nắng truyền thống.

3. Tác động của tấm sơn đen và hộp hợp kim phủ TiN: Việc sử dụng tấm sơn đen trên các bề mặt trong nhà kính làm tăng khả năng hấp thụ nhiệt, nâng nhiệt độ trong nhà kính lên thêm 3-5°C. Khi kết hợp với hộp hợp kim phủ TiN và bóng đèn sợi đốt 25W hoạt động vào ban đêm, nhiệt độ duy trì ổn định khoảng 30°C, giúp giảm thời gian sấy ớt xuống còn khoảng 48 giờ, nhanh gấp 4 lần so với phơi nắng trực tiếp.

4. Chất lượng ớt sau sấy: Ớt sấy trong nhà kính với hộp TiN giữ được màu sắc đỏ tươi đặc trưng, độ ẩm cuối cùng đạt khoảng 10%, không có dấu hiệu mốc hay biến đổi mùi vị. Trong khi đó, ớt phơi nắng truyền thống có màu sắc kém đồng đều, dễ bị biến đổi do tác động của tia UV và bụi bẩn.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy độ ẩm tương đối là yếu tố ảnh hưởng trực tiếp và quan trọng nhất đến thời gian sấy ớt, vượt trội hơn cả nhiệt độ trong một số điều kiện thời tiết. Hiện tượng hấp thụ lại ẩm trong quá trình sấy phơi nắng trực tiếp làm kéo dài thời gian sấy và giảm chất lượng sản phẩm, điều này được minh họa rõ qua biểu đồ biến thiên khối lượng và độ ẩm theo thời gian.

Việc áp dụng nhà kính năng lượng mặt trời tận dụng hiệu ứng nhà kính giúp tăng nhiệt độ và giảm độ ẩm tương đối, tạo môi trường sấy tối ưu hơn. Sự bổ sung tấm sơn đen và vật liệu nano TiN có khả năng hấp thụ và chuyển đổi quang năng thành nhiệt năng hiệu quả, đặc biệt là khi kết hợp với nguồn sáng nhân tạo vào ban đêm, giúp duy trì nhiệt độ ổn định, rút ngắn thời gian sấy đáng kể.

So sánh với các nghiên cứu trước đây, kết quả này phù hợp với báo cáo về hiệu quả của nhà kính và vật liệu phủ TiN trong việc nâng cao hiệu suất sấy nông sản. Việc giảm thời gian sấy không chỉ tiết kiệm năng lượng mà còn giúp bảo toàn các đặc tính cảm quan và dinh dưỡng của ớt, tăng giá trị thương mại.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Ứng dụng rộng rãi mô hình nhà kính năng lượng mặt trời có tấm sơn đen và hộp TiN: Khuyến khích các hộ nông dân và doanh nghiệp sử dụng mô hình này để nâng cao hiệu quả sấy, giảm thời gian và chi phí, đặc biệt tại các vùng có điều kiện khí hậu nhiệt đới như Bình Định. Thời gian triển khai: 1-2 năm.

2. Phát triển hệ thống chiếu sáng nhân tạo tiết kiệm năng lượng: Sử dụng bóng đèn sợi đốt công suất thấp kết hợp vật liệu TiN để duy trì nhiệt độ sấy vào ban đêm, giúp sấy liên tục và ổn định. Chủ thể thực hiện: các đơn vị nghiên cứu và doanh nghiệp công nghệ.

3. Đào tạo kỹ thuật và hướng dẫn sử dụng thiết bị: Tổ chức các khóa tập huấn cho nông dân về vận hành nhà kính, kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm và bảo quản sản phẩm sau sấy nhằm đảm bảo chất lượng ớt khô. Thời gian: 6-12 tháng.

4. Nghiên cứu mở rộng áp dụng cho các loại nông sản khác: Khảo sát hiệu quả mô hình sấy này với các loại rau củ quả khác để đa dạng hóa ứng dụng, tăng giá trị sản xuất nông nghiệp. Chủ thể: các viện nghiên cứu và trường đại học.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nông dân và hợp tác xã trồng ớt: Nhận biết các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian sấy, áp dụng công nghệ nhà kính năng lượng mặt trời để nâng cao chất lượng và giá trị sản phẩm.

2. Doanh nghiệp chế biến và xuất khẩu nông sản: Tối ưu quy trình sấy, giảm tổn thất và nâng cao tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm đáp ứng yêu cầu thị trường trong nước và quốc tế.

3. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành vật lý chất rắn, công nghệ thực phẩm: Tham khảo phương pháp nghiên cứu, ứng dụng vật liệu nano TiN trong công nghệ sấy và bảo quản nông sản.

4. Cơ quan quản lý và hoạch định chính sách nông nghiệp: Định hướng phát triển công nghệ sấy bền vững, hỗ trợ nông dân và doanh nghiệp trong việc áp dụng các giải pháp công nghệ mới.

Câu hỏi thường gặp

1. Mô hình nhà kính năng lượng mặt trời có ưu điểm gì so với phơi nắng truyền thống?
   Mô hình này giúp tăng nhiệt độ và giảm độ ẩm tương đối bên trong buồng sấy, rút ngắn thời gian sấy từ khoảng 192 giờ xuống còn 48-96 giờ, đồng thời bảo toàn chất lượng ớt, tránh ô nhiễm và tổn thất do thời tiết.

2. Vật liệu nano TiN đóng vai trò gì trong quá trình sấy?
   TiN có khả năng hấp thụ và chuyển đổi quang năng thành nhiệt năng hiệu quả, giúp duy trì nhiệt độ ổn định trong nhà kính, đặc biệt khi kết hợp với nguồn sáng nhân tạo vào ban đêm, tăng hiệu suất sấy.

3. Yếu tố nào ảnh hưởng lớn nhất đến thời gian sấy ớt?
   Độ ẩm tương đối là yếu tố ảnh hưởng trực tiếp và quan trọng nhất, có thể làm kéo dài hoặc rút ngắn thời gian sấy tùy thuộc vào điều kiện môi trường.

4. Có thể áp dụng mô hình này cho các loại nông sản khác không?
   Có, mô hình nhà kính năng lượng mặt trời và vật liệu TiN có tiềm năng ứng dụng rộng rãi cho nhiều loại rau củ quả khác nhằm nâng cao hiệu quả sấy và bảo quản.

5. Chi phí đầu tư cho mô hình nhà kính năng lượng mặt trời có cao không?
   Chi phí đầu tư ban đầu có thể cao hơn so với phơi nắng truyền thống, nhưng lợi ích về thời gian sấy, chất lượng sản phẩm và giảm tổn thất giúp tiết kiệm chi phí vận hành và tăng lợi nhuận lâu dài.

Kết luận

• Nghiên cứu đã xác định độ ẩm tương đối là yếu tố chủ đạo ảnh hưởng đến thời gian sấy ớt đỏ trong mô hình nhà kính năng lượng mặt trời.
• Sử dụng tấm sơn đen và hộp hợp kim phủ vật liệu nano TiN kết hợp chiếu sáng nhân tạo giúp tăng nhiệt độ và giảm thời gian sấy xuống còn khoảng 48 giờ, nhanh gấp 4 lần so với phơi nắng truyền thống.
• Mô hình nhà kính năng lượng mặt trời không chỉ nâng cao hiệu quả sấy mà còn bảo toàn chất lượng ớt khô, giữ màu sắc và mùi vị đặc trưng.
• Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn cao, phù hợp áp dụng tại các vùng nông nghiệp nhiệt đới như Bình Định, góp phần phát triển bền vững ngành nông sản.
• Đề xuất triển khai ứng dụng mô hình, đào tạo kỹ thuật và mở rộng nghiên cứu cho các loại nông sản khác trong vòng 1-2 năm tới nhằm nâng cao giá trị sản xuất và xuất khẩu.

Hãy bắt đầu áp dụng công nghệ nhà kính năng lượng mặt trời để nâng cao hiệu quả sản xuất và chất lượng nông sản ngay hôm nay!

Trích đoạn nội dung tài liệu

MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING QUY NHON UNIVERSITY VAN THI THUY TRANG SURVEY OF FACTORS AFFECTING DRYING TIME USING A SOLAR GREENHOUSE MODEL MASTER’S THESIS IN SOLID STATE PHYSICS BINH DINH - 2024 MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING QUY NHON UNIVERSITY VAN THI THUY TRANG SURVEY OF FACTORS AFFECTING DRYING TIME USING A SOLAR GREENHOUSE MODEL Major: Solid state physics Major code: 8440104 Supervisor: Assoc Prof. Dr LE THI NGOC LOAN BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN VĂN THỊ THUỲ TRANG KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN THỜI GIAN PHƠI SẤY SỬ DỤNG MÔ HÌNH NHÀ KÍNH NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI Ngành: Vật lý chất rắn Mã ngành: 8440104 Người hướng dẫn: PGS. LÊ THỊ NGỌC LOAN i DECLARATION OF ORIGINALITY This thesis represents the original works of the author, except where otherwise stated. It has not been submitted previously for a degree or to any other University.

Quy Nhon, December, 2024 Student ……………………… VAN THI THUY TRANG ii ACKNOWLEDGEMENTS First of all, I would like to send my sincerest and deepest gratitude to Associate Professor, Dr. Le Thi Ngoc Loan, my master's thesis supervisor. Not only did she always closely follow and guide me enthusiastically, but she also always encouraged me and gave timely advice, helping me overcome difficulties during the dissertation period. Besides, I would like to sincerely thank Associate Professor, Dr.

Nguyen Minh Vuong, Dr. Nguyen Van Nghia, Dr. Nguyen Thi Xuan Huynh, Dr. Le Thi Cam Nhung and Dr.

Le Thi Thanh Lieu created favorable conditions for studying as well as supported, commented, and advised me a lot throughout the process of writing the thesis. I also want to say thank you to The VLIR-OUS, Belgium for providing the master scholarship through the IUC program. In addition, I would also like to thank all the teachers, participating in research at the A6 laboratory area, Quy Nhon University, and all members of the K25B Solid State Physics Master's class for always encouraged and helped me throughout my graduate studies at school. This thesis would probably not be complete without the professional contributions of the teachers on the council.

The teachers' comments helped me understand more about the physics picture in my topic. Finally, it is impossible not to mention the great care and encouragement from my family and friends, who always encouraged and stood by me during difficult times, helping me complete my thesis. iii Quy Nhon, December, 2024 Confirmation by instructor Student …………………………. LE THỊ NGOC LOAN VAN THI THUY TRANG Confirmation of the board chairman iv ABSTRACT Chilli is one of the most valuable as well as commercial crops of Vietnam.

It is commonly drying under open sun, this practice is having lot of drawbacks which leads to poor quality of products. Therefore, the solar greenhouse model is currently being applied to replace this traditional drying method. The purpose of this experiment is to investigate the impact of natural factors such as temperature, relative humidity and wind speed on the drying time of Red Chilli using a solar greenhouse model, thereby finding ways to improve efficiency of drying Red Chilli. The experiments were carried out at the experimental area of Quy Nhon University during the period from March to July 2024.

The red chilli was used as experimental material. The data on moisture content (% wb), drying hour, drying rate (%/h) and color difference (ΔE) were recorded. The experiments are divided into different cases such as: open sun drying; drying in a greenhouse without using black painted plates; drying in a greenhouse using black painted plates; drying in a greenhouse using black painted plates combined with two 25 W-filament bulbs placed in an Al- Zn alloy box coated with nano TiN material inside at night and each case compare with a direct drying for the same period of time. Besides, through experiments, the factor that directly affects the drying time of chilli is humidity and elements such as lights, alloy box coated with TiN nanomaterials, and fans help reduce drying time in greenhouses using solar energy by increasing drying efficiency at night.

Key words: temperarture, humidity, wind speed, drying time, solar greenhouse model, red chilli. v TÓM TẮT Ớt là một trong những cây trồng có giá trị và thương mại cao của Việt Nam. Hiện nay, ớt thường được phơi dưới ánh nắng mặt trời, tuy nhiên phương pháp này có nhiều nhược điểm dẫn đến chất lượng sản phẩm kém. Do đó, mô hình nhà kính năng lượng mặt trời hiện đang được áp dụng để thay thế phương pháp phơi truyền thống này.

Mục đích của thí nghiệm này là nghiên cứu tác động của các yếu tố tự nhiên như nhiệt độ, độ ẩm tương đối và tốc độ gió đến thời gian phơi sấy ớt đỏ bằng mô hình nhà kính năng lượng mặt trời, từ đó tìm ra các phương pháp cải thiện hiệu quả phơi sấy ớt đỏ. Các thí nghiệm được thực hiện tại khu vực thí nghiệm của Đại học Quy Nhơn trong khoảng thời gian từ tháng 3 đến tháng 7 năm 2024. Ớt đỏ được sử dụng làm vật liệu thí nghiệm. Dữ liệu về hàm lượng ẩm (% wb), thời gian sấy, tỷ lệ sấy (%/h) và sự thay đổi màu sắc (ΔE) được ghi nhận.

Các thí nghiệm được chia thành các trường hợp khác nhau như: phơi nắng trực tiếp; sấy trong nhà kính không sử dụng tấm sơn đen; sấy trong nhà kính sử dụng tấm sơn đen; sấy trong nhà kính sử dụng tấm sơn đen kết hợp với hai bóng đèn sợi đốt 25W đặt trong hộp hợp kim Al-Zn phủ vật liệu nano TiN bên trong vào ban đêm và so sánh từng trường hợp với phương pháp phơi trực tiếp trong cùng một khoảng thời gian. Bên cạnh đó, qua các thí nghiệm, yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến thời gian sấy ớt là độ ẩm và các yếu tố như ánh sáng, hộp hợp kim phủ vật liệu TiN, quạt giúp giảm thời gian sấy trong nhà kính sử dụng năng lượng mặt trời bằng cách tăng hiệu quả sấy vào ban đêm. Từ khóa: nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió, thời gian sấy, mô hình nhà kính năng lượng mặt trời, ớt đỏ. vi CONTENTS DECLARATION OF ORIGINALITY .v LIST OF ABBREVIATIONS.

ix LIST OF FIGURES. The Urgency of the Topic. Research Objectives of the Thesis. Subject and Scope of the Thesis .1 Subject of the Thesis .2 Scope of the study.

Scientific Significance of the Thesis. Structure of the Thesis. Mechanism of Drying Process. Heat Transfer Mechanism.

Mass Transfer Mechanism (Moisture Transfer). Open sun drying. Direct solar drying (DSD). Indirect solar drying.

Studies on Agricultural Product Drying. Study on different drying methods of red chilli. Design and performance evaluation of a Double-pass solar drier for drying of red chilli. Evaluation of Chili Quality.

Aroma and Flavor. Size and Shape. Color of the Skin and Seeds. Absence of Contaminants and Pests.

Crispness and Softness. Quality Maintenance During Storage. Overview of TiN Material. Properties of TiN Material.

MATERIALS AND METHODS. Experimental Site and Period. Case 1: Open sun drying. Case 2: Drying in greenhouse without using black-painted plates.

Case 3: Drying in greenhouse using black-painted plates. Case 4: Drying in greenhouse using heatbox. Determination of moisture content and drying rate. Determination of drying hour, temperature and color difference.

RESULTS AND DISCUSSION. Open sun drying. Drying of red chilli in a greenhouse (GH). Drying of red chilli in GH with black-painted plates.

Morphology, crystalline structure and light absorption of TiN NPs. Light absorption and photothermal conversion of TiN-NPs embedded black paint. Not using lamp. Drying of red chilli in GH with TiN-NPs embedded black paint.

Quality of dried chilli by different drying methods. CONCLUSIONS AND OUTLOOKS .53 LIST OF PUBLISHED SCIENTIFIC WORKS OF THE AUTHOR .56 ix LIST OF ABBREVIATIONS Abbreviation English GHs Greenhouses RH Relative humidity UV Ultraviolet DSD Direct solar drying DPSD Double-pass solar dryer CD Cabinet dryer TiN NPs Titanium nitride Nanoparticals x LIST OF FIGURES Figure 1. Crop drying fundamentals. Schematic diagram of open sun drying (OSD).

Schematic diagram of solar greenhouse drying (DSD). Schematic diagram of cabinet solar dryer. Photograph of an indirect solar dryer (ISD). Wireless hygrometer-thermometer.

CENTER-300 digital thermometers equipped with K-type thermocouples. A schematic drawing of the greenhouse containing three black-painted metal plates on three walls. Open sun drying in case 1. Drying using greenhouse and open sun drying in case 2.

Images of chilies before drying in case 2. Drying using greenhouse and open sun drying in case 3 (not using lamp). Images of chilies before drying in case 3 (not using lamp). Drying using greenhouse in case 3 (using lamp).

Drying using greenhouse and open sun drying in case 4. Images of chilies before drying in case 4. Open sun drying of red chilli: (a) ambient temperature, (b) ambient RH, (c) chilli mass, (d) moister content and (e) drying rate (DR) as funtions of time acquired for 192h. Drying of red chilli in GH: (a) temperature inside and outside of GH, (b) RH inside and outside of GH, (c) chilli mass, (d) moisture content, and (e) drying rate (DR) as functions of time acquired for 4 consecutive days.

SEM images of (a) P25 TiO2 NPs and (b) TiN NPs obtained by NH3 treatment of P25 TiO2 at 800 0C; (c) XRD and (d) UV-Vis absorption spectra of P25 TiO2 and TiN. (a) Reflectance spectra of the bare Al-Zn alloy plate and the plates painted with a thin layer of black paint without and with TiN NPs. The ambient temperature is also plotted for comparison. Drying of red chilli in p-GH: (a) Temperature inside and outside p-GH, (b) RH inside and outside GH, (c) chilli mass, (d) moisture content, and (e) drying rate (DR) as functions of time acquired for 53 h.

Drying of red chilli in p-GH: (a) Temperature inside and outside p-GH, (b) RH inside and outside GH, (c) chilli mass, (d) moisture content, and (e) drying rate (DR) as functions of time acquired for 54 h. Graph shows the change in chili mass over time when using a 75 W infrared bulb and a 50 W incandescent bulb. Drying of red chilli in GH with TiN NPs-embedded black painted box: (a) temperature inside and outside of GH, (b) RH inside and outside of GH, (c) chilli mass, and (d) moisture content as functions of time acquired for 48 h. The graph shows changes in mass in different cases over time.

Graph showing the change in mass over time in the different cases. Photographs taken for the dried red chilli obtained by (a) open solar drying and (b) p-GH drying, and (c) GH drying with the heat box. The Urgency of the Topic Vietnam is an agricultural country, and as such, agriculture is the primary source of income for the people nationwide, including in Binh Dinh Province. The agricultural products in Binh Dinh are diverse, including annual crops such as rice, perennial crops such as tangerines, pomelos, coconuts, avocados, and tea, as well as vegetables and fruits like chilli peppers, beans, and more.

Among these, surveys of product quality indicate that chilli peppers grown in Binh Dinh are of very high quality, with customers eager to consume products from the province. As a result, chilli peppers have become a promising product with potential to be developed into a commodity, focusing on export markets. As of September 2024, the area for growing various vegetables (mainly chili peppers) reached over 10,745 hectares, with a yield of 208,718.