Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Việt Nam sở hữu nguồn tài nguyên nông sản dồi dào, đặt ra yêu cầu cấp thiết về các giải pháp chế biến và bảo quản nhằm kéo dài thời gian lưu trữ và nâng cao giá trị gia tăng của nông sản. Trong các kỹ thuật xử lý sau thu hoạch, công nghệ sấy đóng vai trò chủ chốt. Nghiên cứu động học quá trình sấy là hướng đi cốt lõi nhằm cung cấp các cơ sở dữ liệu thực nghiệm phục vụ cho việc tính toán, thiết kế và tối ưu hóa vận hành thiết bị sấy.

Cà rốt (Daucus carota thuộc họ Hoa tán Apiaceae) là một trong những loại rau củ có giá trị thương mại và dinh dưỡng cao, đặc biệt là nguồn cung cấp dồi dào Beta-carotene (tiền chất vitamin A), cùng các vitamin nhóm B, C, D, E, K và khoáng chất. Trung bình trong 100 g cà rốt chứa khoảng 12.000 mcg carotene (tương đương 6.000 mcg vitamin A), cao hơn đáng kể so với khoai lang (6.000 mcg), xoài (1.200 - 1.500 mcg) hay cà chua (600 mcg). Tại Việt Nam, vùng chuyên canh cà rốt Hải Dương đạt quy mô khoảng 1.500 ha với sản lượng ước tính 80.000 tấn, trong đó 70% dành cho xuất khẩu và 30% tiêu thụ nội địa. Tuy nhiên, các hợp chất có hoạt tính sinh học trong cà rốt, đặc biệt là Beta-carotene, rất nhạy cảm với nhiệt độ cao và dễ bị biến tính, oxy hóa khi sấy bằng các phương pháp nhiệt đối lưu thông thường.

Công nghệ sấy chân không kết hợp bức xạ hồng ngoại nổi bật với ưu điểm hạ thấp nhiệt độ sôi của nước (nước sôi ở khoảng 30 - 40°C trong môi trường áp suất thấp), cho phép sấy ở nhiệt độ thấp, giảm thiểu lượng oxy tự do trong buồng sấy, từ đó hạn chế tối đa các phản ứng oxy hóa phá hủy sắc tố và dưỡng chất, duy trì màu sắc và rút ngắn thời gian xử lý. Mặc dù công nghệ sấy chân không kết hợp hồng ngoại đã được thử nghiệm trên một số nông sản, dữ liệu động học sấy và sự biến đổi Beta-carotene trên lát cà rốt mỏng vẫn chưa được khảo sát đầy đủ tại Việt Nam.

Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài được xác định gồm 4 nội dung cụ thể:

  1. Chế tạo mô hình thực nghiệm máy sấy chân không kết hợp bức xạ hồng ngoại quy mô phòng thí nghiệm.
  2. Xác định các thông số động học sấy lát mỏng cà rốt: thiết lập đồ thị đường cong sấy, đường cong tốc độ sấy và xác định hệ số khuếch tán ẩm hiệu dụng ($D_{eff}$).
  3. Kiểm tra sự biến đổi hàm lượng Beta-carotene của sản phẩm sau sấy tại chế độ áp suất 7 kPa trong dải nhiệt độ 45 ÷ 65°C.
  4. Lựa chọn mô hình toán học sấy lớp mỏng mô tả chính xác nhất quá trình giảm ẩm của cà rốt trên hệ thống sấy chân không kết hợp hồng ngoại.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Lát cắt cà rốt tươi định hình hoa 5 cánh (cung tròn góc 72°, bán kính 16 mm, khoảng cách từ tâm đến mép 20 mm), độ dày đồng đều (2 ± 0,3) mm.
  • Phạm vi thông số thực nghiệm: Khảo sát tại 3 mức áp suất buồng sấy (7 kPa, 15 kPa, 25 kPa) và 3 mức nhiệt độ (45°C, 55°C, 65°C), hình thành 9 trường hợp thực nghiệm độc lập. Khối lượng mỗi mẻ sấy là (190 ± 3) g, sấy từ độ ẩm ban đầu khoảng 89% xuống độ ẩm cuối dưới 10%.
  • Không gian và thời gian: Đề tài thực hiện tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh trong khoảng thời gian từ ngày 26/02/2024 đến ngày 09/07/2024.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đề tài kết hợp giữa lý thuyết truyền nhiệt bức xạ điện từ, nhiệt động lực học sấy chân không và các quy luật truyền khối khuếch tán ẩm trong vật liệu xốp mao quản.

Khung lý thuyết và mô hình tính toán

  1. Lý thuyết bức xạ hồng ngoại: Sử dụng sóng điện từ có bước sóng $\lambda > 0,76,\mu\text{m}$. Bức xạ nhiệt tuân theo phương trình cân bằng năng lượng: $$\rho + \alpha + \tau = 1$$ Trong đó $\rho$ là hệ số phản xạ, $\alpha$ là hệ số hấp thụ, và $\tau$ là hệ số truyền qua. Khả năng xuyên thấu của tia hồng ngoại vào vật liệu đạt độ sâu từ 3 đến 5 mm, làm gia tăng nội năng và áp suất riêng phần của hơi nước trong lòng vật liệu, thúc đẩy dòng ẩm thoát ly tâm ra bề mặt. Các dải hấp thụ bức xạ của nước (3; 4; 7; 6; 15,3 $\mu\text{m}$), protein (3 - 4 $\mu\text{m}$; 6 - 9 $\mu\text{m}$), đường (3 $\mu\text{m}$; 7 - 10 $\mu\text{m}$) và lipid (3 - 4 $\mu\text{m}$; 6 $\mu\text{m}$; 9 - 10 $\mu\text{m}$) cho thấy bức xạ hồng ngoại tương thích với sấy thực phẩm.
  2. Cơ chế sấy chân không: Giảm phân áp suất hơi nước môi trường ($p_h$) xuống thấp hơn phân áp suất hơi nước trong vật thể ($p_v$), tạo ra động lực bay hơi ẩm $(p_v - p_h)$ lớn mà không đòi hỏi nhiệt độ cao.
  3. Mô hình động học sấy lớp mỏng (ASABE): Độ ẩm không thứ nguyên ($Y$) và tốc độ sấy ($DR$) được tính toán theo công thức: $$Y = \frac{M_t - M_e}{M_i - M_e}$$ $$DR = \frac{\Delta M}{\Delta t}$$ Trong đó $M_t, M_i, M_e$ lần lượt là độ ẩm tuyệt đối tại thời điểm $t$, độ ẩm ban đầu và độ ẩm cân bằng.
  4. Các mô hình toán học thực nghiệm đánh giá: Đề tài khảo sát 5 mô hình toán học phổ biến đối với quá trình sấy lớp mỏng:
    • Mô hình Lewis: $Y = \exp(-kt)$
    • Mô hình Page: $Y = \exp(-kt^n)$
    • Mô hình Henderson and Pabis: $Y = a \exp(-kt)$
    • Mô hình Logarithmic: $Y = a \exp(-kt) + c$
    • Mô hình Wang and Singh: $Y = 1 + at + bt^2$ Mức độ tương thích của mô hình được đánh giá qua 3 tiêu chuẩn thống kê: Hệ số tương quan ($R^2$ tiệm cận 1), Chi bình phương rút gọn ($C^2$ hay $\chi^2$ nhỏ nhất) và Sai số toàn phương trung bình gốc ($RMSE$ nhỏ nhất).
  5. Khuếch tán ẩm theo định luật Fick thứ hai: Với giả thiết truyền ẩm 1 chiều qua tấm phẳng vô hạn có chiều dày $2L$ ($L$ là nửa bề dày mẫu), phương trình rút gọn dạng logarithmic được sử dụng để xác định hệ số khuếch tán ẩm hiệu dụng ($D_{eff}$): $$\ln(Y) = \ln\left(\frac{8}{\pi^2}\right) - \left(\frac{\pi^2 D_{eff}}{4L^2}\right)t$$ Hệ số góc của đường hồi quy $K = \frac{\pi^2 D_{eff}}{4L^2}$ cho phép tính trực tiếp giá trị $D_{eff}$.

Phương pháp nghiên cứu

  • Phương pháp tổng quan tài liệu: Khảo cứu các công trình trong và ngoài nước về sấy hồng ngoại, sấy chân không và sấy kết hợp nông sản, thủy sản.
  • Phương pháp thực nghiệm - đo lường: Thu thập dữ liệu khối lượng theo thời gian định kỳ 10 phút/lần bằng cân điện tử chính xác.
  • Phương pháp phân tích số liệu: Xử lý dữ liệu thực nghiệm bằng phần mềm bảng tính Excel để hồi quy phi tuyến các mô hình toán học, tính toán thông số động học và hệ số khuếch tán ẩm.

Thiết kế và chế tạo hệ thống thực nghiệm

Hệ thống sấy chân không kết hợp hồng ngoại phục vụ nghiên cứu được nhóm tác giả thiết kế và chế tạo với các thông số kỹ thuật chi tiết như sau:

STT Cụm thiết bị / Dụng cụ Thông số kỹ thuật Vai trò chức năng
1 Vỏ tủ và buồng sấy Vỏ tủ: $500 \times 540 \times 850\text{ mm}$; Buồng sấy: $400 \times 440 \times 550\text{ mm}$ Đảm bảo độ kín chân không và cách nhiệt
2 Bơm hút chân không Value-VE280N, công suất 1 HP Rút không khí và tạo áp suất chân không buồng sấy
3 Bộ chỉ thị & bảo vệ áp suất Cảm biến ZSE 30S-01 (12 - 24 VDC, 40 mA, dải đo 0 đến -101 kPa), ống siphon Inox 304 Giám sát áp suất làm việc và bảo vệ thiết bị đo
4 Nguồn nhiệt hồng ngoại Đèn IRH 100, công suất 100 W, nguồn điện 220 V / 50 Hz Bức xạ nhiệt trực tiếp lên bề mặt mẫu sấy
5 Bộ điều khiển nhiệt độ STC-1000 (dải đo và điều khiển: 50°C - 99°C, nguồn 110 - 220 VAC) Duy trì ổn định nhiệt độ sấy cài đặt
6 Đồng hồ đo công suất Thiết bị ATA (220 V, dòng tải tối đa 16 A, công suất 3500 W, không tải 0,1 W) Kiểm soát công suất cấp cho bóng đèn hồng ngoại
7 Cân khối lượng mẫu Cân điện tử VMC-FHB tải trọng 5 kg, độ phân giải sai số $\pm 0,01\text{ g}$ Đo lường độ giảm khối lượng ẩm theo thời gian

Nguyên lý vận hành: Mẫu cà rốt sau khi sơ chế được bố trí đều trên khay sấy kích thước $360 \times 400\text{ mm}$ với độ che phủ bề mặt 95%. Bức xạ từ đèn hồng ngoại 100 W xuyên vào cấu trúc mô tế bào của cà rốt, kích hoạt các phân tử nước dao động, gia nhiệt cục bộ và thúc đẩy ẩm thoát ra bề mặt. Đồng thời, bơm chân không Value-VE280N liên tục duy trì áp suất thấp trong buồng, hạ điểm sôi của nước xuống mức thấp và hút hơi ẩm ra ngoài. Cứ sau mỗi chu kỳ 10 phút, van chân không được khóa tạm thời để cân điện tử VMC-FHB ghi nhận khối lượng mẻ sấy một cách chính xác.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 trình bày tổng quan về đặc tính sinh học, giá trị dinh dưỡng của cà rốt, hiện trạng sản xuất tại Việt Nam (vùng nguyên liệu Hải Dương) và trên thế giới (Trung Quốc chiếm 34%, Nga và Mỹ mỗi nước 7%, Ba Lan 4%, Anh 3%). Tác giả phân tích quy trình 4 công đoạn sấy cà rốt: Chọn nguyên liệu $\rightarrow$ Xử lý nguyên liệu $\rightarrow$ Sấy $\rightarrow$ Đóng gói chân không bằng màng PP/PE sẫm màu.

Chương này cũng phân tích ưu và nhược điểm của các phương pháp sấy truyền thống và hiện đại: sấy tự nhiên, sấy đối lưu, sấy tiếp xúc, sấy cao tần (tiêu hao 2,5 - 5 kWh/kg ẩm), sấy lạnh bơm nhiệt, sấy thăng hoa (vận hành dưới điểm ba thể $0,0098^\circ\text{C}$; 4,58 mmHg), sấy hồng ngoại và sấy chân không. Đồng thời, chương 1 tổng hợp các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước về sấy chân không hồng ngoại (nghiên cứu sấy kiwi của Aidani; rau củ quả của Nimmol; chanh lát của Salehi; gỗ sengon của Yefri Chan; bí ngô của Seedain Ardabili; quả mọng bằng hệ PVID của Zhang Wei-Peng; cà rốt bằng siêu âm kết hợp chân không - hồng ngoại của Alizehi) và các nghiên cứu sấy bức xạ kết hợp tại Việt Nam (thủy sản của Phúc, hành lá của Thủy, tôm thẻ và bơ lát của Chính, cà rốt của Trang, cá lóc của Ánh, cá kèo của Hà, rong nho của Thi).

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương 2 thiết lập cơ sở toán học và vật lý chi tiết cho quá trình sấy chân không kết hợp hồng ngoại:

  • Phân loại tia hồng ngoại theo CIE: sóng ngắn (0,76 - 1,4 $\mu\text{m}$, nhiệt độ nguồn đến 2200°C), sóng trung (1,4 - 3,0 $\mu\text{m}$, nhiệt độ nguồn đến 900°C), sóng dài (3 - 1000 $\mu\text{m}$, nhiệt độ nguồn đến 300°C).
  • Trình bày công thức tính độ ẩm tuyệt đối ($M$), độ ẩm tương đối ($W$), độ ẩm không thứ nguyên ($Y$) và tốc độ sấy ($DR$).
  • Giới thiệu chi tiết cấu trúc 5 mô hình toán học sấy lớp mỏng (Lewis, Page, Henderson and Pabis, Logarithmic, Wang and Singh) cùng các đại lượng thống kê đánh giá sai số ($R^2$, $C^2$, $RMSE$).
  • Thiết lập lời giải giải tích định luật Fick thứ hai dạng chuỗi Fourier vô hạn đối với tấm phẳng và phép biến đổi tuyến tính logarithmic để xác định hệ số khuếch tán ẩm hiệu dụng $D_{eff}$ qua hệ số góc $K$.

Chương 3: Mô hình, thực nghiệm, kết luận và bàn luận

Chương 3 trình bày toàn bộ kết cấu mô hình thực nghiệm, bố trí mẫu sấy và kết quả thực nghiệm của 9 chế độ sấy.

STT Áp suất buồng sấy Nhiệt độ sấy Thời gian sấy hoàn tất (phút)
1 25 kPa 65°C 230
2 15 kPa 65°C 180
3 7 kPa 65°C 140
4 25 kPa 55°C 310
5 15 kPa 55°C 250
6 7 kPa 55°C 200
7 25 kPa 45°C 520
8 15 kPa 45°C 360
9 7 kPa 45°C 250

Phân tích động học và ảnh hưởng của các thông số:

  • Ảnh hưởng của nhiệt độ: Ở cùng mức áp suất, nhiệt độ tăng làm tăng áp suất hơi nước bão hòa trong vật liệu, tạo độ chênh phân áp suất lớn hơn với môi trường, rút ngắn rõ rệt thời gian sấy. Tại 25 kPa, thời gian sấy ở 45°C (520 phút) dài hơn 2,26 lần so với ở 65°C (230 phút). Tại 15 kPa, thời gian sấy ở 45°C (360 phút) gấp 2 lần ở 65°C (180 phút). Tại 7 kPa, thời gian sấy ở 45°C (250 phút) dài hơn 1,78 lần so với ở 65°C (140 phút).
  • Ảnh hưởng của áp suất chân không: Khi áp suất môi trường giảm từ 25 kPa xuống 7 kPa ở cùng nhiệt độ 45°C, thời gian sấy rút ngắn từ 520 phút xuống 250 phút (nhanh hơn 2,08 lần so với 25 kPa và nhanh hơn 1,44 lần so với 15 kPa). Tại 55°C, chế độ 7 kPa nhanh hơn 1,55 lần so với 25 kPa. Tại 65°C, chế độ 7 kPa nhanh hơn 1,64 lần so với 25 kPa.
  • Động học và hệ số khuếch tán: Tốc độ sấy diễn ra mạnh nhất trong giai đoạn giảm ẩm ban đầu và giảm dần về cuối quá trình. Hệ số khuếch tán ẩm hiệu dụng $D_{eff}$ tăng khi nhiệt độ tăng và áp suất giảm.
  • Chất lượng sản phẩm: Phân tích hàm lượng Beta-carotene ở áp suất 7 kPa cho thấy nhiệt độ sấy có ảnh hưởng trực tiếp đến tỷ lệ giữ lại sắc tố sinh học của cà rốt.

Chương 4: Kết luận kiến nghị

Tổng kết các kết quả đạt được về mặt chế tạo thiết bị, quy luật động học sấy cà rốt, mô hình toán học tối ưu và hàm lượng dưỡng chất, đồng thời đưa ra các đề xuất cải tiến thiết bị cho các nghiên cứu tiếp theo.

Kết quả và đóng góp

Kết quả chính từ số liệu thực nghiệm

  1. Thời gian sấy: Chế độ sấy có thời gian xử lý nhanh nhất là 7 kPa - 65°C (140 phút), trong khi chế độ dài nhất là 25 kPa - 45°C (520 phút). Việc kết hợp áp suất thấp (7 kPa) và nhiệt độ thích hợp giúp rút ngắn thời gian sấy từ 1,55 đến 2,08 lần so với sấy ở áp suất 25 kPa.
  2. Động học sấy và mô hình hóa: Xây dựng thành công hệ thống đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy cho 9 trường hợp thực nghiệm. Dữ liệu thực nghiệm được khớp với 5 mô hình toán học lớp mỏng, qua đó xác định được mô hình toán học tối ưu có hệ số tương quan $R^2$ cao nhất cùng sai số $C^2$ và $RMSE$ nhỏ nhất để mô tả quá trình thoát ẩm của lát cà rốt.
  3. Hệ số khuếch tán ẩm hiệu dụng ($D_{eff}$): Xác định được giá trị $D_{eff}$ của cà rốt thái lát (2 mm) trong dải nhiệt độ 45 - 65°C và áp suất 7 - 25 kPa, cung cấp thông số nhiệt vật lý phục vụ tính toán truyền chất.
  4. Hàm lượng dinh dưỡng: Đánh giá định lượng hàm lượng Beta-carotene được bảo tồn tại các mức nhiệt độ 45°C, 55°C, 65°C dưới áp suất 7 kPa.

Giải pháp và đề xuất của tác giả

  • Ứng dụng chế độ sấy áp suất thấp kết hợp hồng ngoại để sấy các loại nông sản nhạy cảm nhiệt độ nhằm bảo tồn hoạt chất sinh học và tiết kiệm thời gian.
  • Trong mô hình thí nghiệm với khối lượng mẻ sấy nhỏ (190 g), lượng ẩm bay hơi ít nên có thể tinh giản bộ tách ẩm; tuy nhiên ở quy mô lớn hơn cần tích hợp bộ bẫy đóng băng hoặc thiết bị ngưng tụ ẩm chuyên dụng để bảo vệ bơm hút chân không.

Đóng góp mới của đề tài

  • Bổ sung dữ liệu thực nghiệm hoàn chỉnh về động học sấy lát mỏng cà rốt trên hệ thống sấy chân không kết hợp hồng ngoại tại Việt Nam.
  • Thiết kế và tích hợp thành công mô hình thiết bị thí nghiệm cho phép kiểm soát đồng thời nhiệt độ bức xạ và áp suất chân không phục vụ giảng dạy và nghiên cứu chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Nhiệt.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Dựa trên phạm vi và nội dung trình bày trong đồ án, một số hạn chế và định hướng nghiên cứu tiếp theo bao gồm:

  • Quy mô thực nghiệm: Mô hình thiết bị sấy được chế tạo ở quy mô phòng thí nghiệm với công suất nhỏ (mỗi mẻ 190 g, công suất đèn hồng ngoại 100 W, bơm chân không 1 HP), chỉ bố trí 1 khay sấy đơn lớp.
  • Hệ thống tách ẩm: Thiết bị chưa tích hợp cụm bẫy ẩm ngưng tụ chuyên biệt trước đầu hút của bơm chân không, do lượng ẩm mẻ sấy nhỏ. Khi mở rộng quy mô cần bổ sung cụm thiết bị này để tránh hơi ẩm xâm nhập làm giảm tuổi thọ dầu bơm.
  • Phạm vi khảo sát dưỡng chất: Đề tài mới tập trung kiểm tra hàm lượng Beta-carotene tại mức áp suất 7 kPa cho 3 mức nhiệt độ, chưa mở rộng phân tích đầy đủ các chỉ tiêu dinh dưỡng khác (vitamin C, đường hòa tan) và chất lượng cảm quan (độ co rút, độ tái tạo ẩm, độ biến màu $\Delta E$) ở tất cả các mức áp suất 15 kPa và 25 kPa.
  • Hướng mở rộng: Nghiên cứu tối ưu hóa đa mục tiêu (thời gian sấy, chi phí năng lượng tiêu thụ, hàm lượng hoạt chất) và mở rộng thực nghiệm trên các đối tượng rau củ quả nhạy cảm nhiệt khác.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo cho sinh viên, giảng viên và kỹ sư thuộc các chuyên ngành:

  • Công nghệ Kỹ thuật Nhiệt / Năng lượng: Tham khảo phương pháp tính toán nhiệt bức xạ, cơ cấu hệ thống chân không, phương pháp xác định hệ số khuếch tán ẩm hiệu dụng ($D_{eff}$) và cách thức chế tạo mô hình thiết bị sấy kết hợp.
  • Công nghệ Thực phẩm & Sau thu hoạch: Cung cấp dữ liệu thực nghiệm về thời gian sấy, đường cong động học và mức độ bảo tồn Beta-carotene của cà rốt lát mỏng dưới tác động của nhiệt độ và áp suất chân không.
  • Kỹ thuật Chế tạo máy & Tự động hóa: Tham khảo sơ đồ bố trí các thiết bị đo kiểm và điều khiển quá trình (bộ điều khiển nhiệt độ STC-1000, cảm biến áp suất chân không ZSE 30S-01, đo công suất ATA).

Câu hỏi thường gặp

1. Kích thước và quy cách chuẩn bị mẫu cà rốt trong nghiên cứu được quy định như thế nào?
Mẫu cà rốt tươi sau khi rửa sạch, gọt vỏ được cắt thành lát có độ dày $(2 \pm 0,3)\text{ mm}$ (đo bằng thước kẹp), định hình hoa 5 cánh với góc mỗi cánh là 72°, bán kính cung tròn 16 mm, khoảng cách từ tâm đến mép ngoài 20 mm. Mỗi mẻ sấy sử dụng $(190 \pm 3)\text{ g}$ mẫu, xếp trải đều trên khay sấy $360 \times 400\text{ mm}$ với mật độ che phủ 95%.

2. Quá trình thu thập số liệu độ giảm khối lượng của mẫu sấy được thực hiện ra sao để tránh sai số do bơm chân không?
Thực nghiệm bắt đầu lúc 8h sáng, vật liệu có độ ẩm ban đầu khoảng 89% được sấy đến khi độ ẩm giảm xuống dưới 10%. Cứ sau mỗi chu kỳ 10 phút, người vận hành tiến hành khóa tạm thời van bơm chân không và đọc khối lượng hiển thị trên cân điện tử VMC-FHB (độ chính xác $\pm 0,01\text{ g}$) đặt trong hệ thống để thu thập dữ liệu phục vụ tính toán đường cong sấy trên Excel.

3. Tại sao ở áp suất 7 kPa, thời gian sấy cà rốt lại rút ngắn đáng kể so với áp suất 25 kPa ở mọi mức nhiệt độ?
Khi áp suất trong buồng sấy giảm từ 25 kPa xuống 7 kPa, nhiệt độ sôi của nước trong lòng vật liệu giảm xuống. Đồng thời, phân áp suất hơi nước của môi trường buồng sấy ($p_h$) giảm sâu, làm gia tăng động lực bay hơi ẩm $(p_v - p_h)$. Kết hợp với năng lượng bức xạ hồng ngoại truyền nhiệt trực tiếp vào sâu 3 - 5 mm, hơi ẩm bốc hơi nhanh và được hút liên tục ra ngoài mà không bị cản trở bởi lớp không khí bão hòa trên bề mặt.

4. Đề tài đã sử dụng những tiêu chuẩn thống kê nào để đánh giá và lựa chọn mô hình toán học sấy lớp mỏng tốt nhất?
Nghiên cứu sử dụng 3 tiêu chuẩn thống kê chính: Hệ số tương quan ($R^2$ tiệm cận 1), Chi bình phương rút gọn ($C^2$ hay $\chi^2$ thấp nhất) và Sai số toàn phương trung bình gốc ($RMSE$ thấp nhất). Mô hình toán học nào trong số 5 mô hình khảo sát (Lewis, Page, Henderson and Pabis, Logarithmic, Wang and Singh) thỏa mãn đồng thời các điều kiện trên sẽ được kết luận là mô hình mô tả chính xác nhất quá trình thoát ẩm của cà rốt.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp đã thiết kế và chế tạo thành công mô hình máy sấy chân không kết hợp bức xạ hồng ngoại, đồng thời xác lập bộ cơ sở dữ liệu thực nghiệm về động học sấy cà rốt lát mỏng 2 mm qua 9 chế độ làm việc (nhiệt độ 45 - 65°C, áp suất 7 - 25 kPa). Kết quả nghiên cứu chứng minh công nghệ sấy chân không hồng ngoại giúp rút ngắn thời gian sấy xuống còn 140 phút ở chế độ tối ưu (7 kPa - 65°C), duy trì hiệu quả khuếch tán ẩm và bảo tồn hàm lượng Beta-carotene trong sản phẩm. Đây là nguồn tài liệu tham khảo có giá trị ứng dụng thực tiễn trong công tác tính toán thiết kế máy sấy và công nghệ chế biến rau củ quả tại Việt Nam.