Nghiên cứu thiết kế và chế tạo hệ thống sấy sản phẩm mít bằng bức xạ hồng ngoại

• Tác giả: Đoàn Thị Hồng Hải
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Tấn Dũng
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật nhiệt
• Đề tài: Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo hệ thống sấy sản phẩm mít bằng bức xạ hồng ngoại ở điều kiện tối ưu với năng suất nhỏ 10kg/mẻ
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tên gọi và tên khoa học
• 1.2. Nguồn gốc phân bố, sinh trưởng và phát triển
• 1.3. Thành phần hóa học, hóa lý
• 1.4. Giá trị của mít
• 1.5. Các yếu tố tác động làm hư nguyên liệu
• 1.6. Sản phẩm từ mít
• 1.7. Một số kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan về sấy hồng ngoại
• 1.7.1. Các nghiên cứu trong nước
• 1.7.2. Các nghiên cứu ngoài nước
• 1.7.3. Thảo luận và đề xuất mô hình sấy
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÔNG NGHỆ SẤY HỒNG NGOẠI
• 2.1. Sấy vật liệu ẩm
• 2.2. Các phương pháp sấy vật liệu ẩm
• 2.2.1. Phương pháp sấy nóng
• 2.2.2. Phương pháp sấy lạnh
• 2.3. Vật liệu ẩm và các dạng liên kết nước với vật liệu ẩm
• 2.4. Một số tính chất nhiệt vật lý của vật liệu ẩm liên quan đến quá trình sấy
• 2.5. Động học của quá trình sấy
• 2.6. Phương pháp sấy bức xạ hồng ngoại
• 2.6.1. Đặc điểm bức xạ hồng ngoại
• 2.6.2. Sấy bằng bức xạ hồng ngoại
• 2.6.3. Cơ chế sấy khô vật liệu ẩm bằng bức xạ hồng ngoại
• 2.6.4. Công nghệ sấy bức xạ hồng ngoại
• 2.6.5. Hệ thống thiết bị sấy hồng ngoại
• 2.7. Các biến đổi của sản phẩm trong quá trình sấy
• 2.7.1. Biến đổi vật lý
• 2.7.2. Biến đổi hóa học
• 2.7.3. Biến đổi sinh học và hóa sinh
• 2.8. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy hồng ngoại
• 2.8.1. Yếu tố nguyên liệu
• 2.8.2. Yếu tố tác nhân sấy
• 2.8.3. Yếu tố thiết bị sấy
• 2.9. Quy trình công nghệ sấy mít bằng bức xạ hồng ngoại cần nghiên cứu
• 3. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ, CHẾ TẠO
• 3.1. Phương pháp tiếp cận
• 3.2. Phương pháp nghiên cứu
• 3.3. Phương pháp xác định các thông số công nghệ và các hàm mục tiêu
• 3.4. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm
• 3.5. Phương pháp Mô hình hóa thiết lập bài toán tối ưu đa mục tiêu
• 3.6. Tối ưu hóa giải bài toán tối ưu đa mục tiêu trong nghiên cứu công nghệ sấy hồng ngoại
• 3.7. Phương pháp tính toán thiết kế
• 3.7.1. Phương pháp tính toán
• 3.7.2. Phương pháp thiết kế
• 3.7.3. Phương pháp chế tạo
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG SẤY
• 4.1. Xác định và lựa chọn các thông số tối ưu cần thiết cho tính toán thiết kế
• 4.2. Mô hình thực nghiệm đa yếu tố. Xác định miền cực trị của thực nghiệm
• 4.3. Bài toán tối ưu một mục tiêu
• 4.4. Bài toán tối ưu đa mục tiêu
• 4.5. Tính toán thiết kế và chế tạo hệ thống sấy
• 4.5.1. Các thông số cần thiết cho quá trình tính toán thiết kế
• 4.5.2. Tính toán thiết kế không gian sấy
• 4.5.3. Tính nhiệt tải cho hệ thống sấy
• 4.5.4. Tổng nhiệt lượng cần thiết cho quá trình sấy
• 4.5.5. Thiết kế hệ thống sấy hồng ngoại
• 4.5.6. Chế tạo hệ thống sấy
• 4.5.7. Tự động điều khiển hệ thống sấy
• 4.6. Tính kiểm tra chất lượng hệ thống sấy. Phía vật liệu sấy (mít)
• 4.7. Về phía nguồn phát hồng ngoại (bóng đèn)
• 4.8. Mô phỏng và thảo luận
• 4.8.1. Mô phỏng các hàm mục tiêu cần nghiên cứu trên đồ thị 3D và 2D
• 4.9. Thực nghiệm kiểm chứng lại các thông số công nghệ tối ưu của quá trình sấy mít bằng bức xạ hồng ngoại
• 4.10. Xác định các thông số công nghệ tối ưu ảnh hưởng đến quá trình bảo quản sản phẩm mít phục vụ cho tiêu dùng và xuất khẩu
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về hệ thống sấy mít bằng bức xạ hồng ngoại

Hệ thống sấy mít bằng bức xạ hồng ngoại là một công nghệ tiên tiến, giúp nâng cao chất lượng sản phẩm và tiết kiệm năng lượng. Công nghệ này sử dụng bức xạ hồng ngoại để làm khô mít, giúp giữ lại hương vị và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. Nghiên cứu này tập trung vào việc thiết kế và chế tạo hệ thống sấy với năng suất 10kg/mẻ, nhằm đáp ứng nhu cầu tiêu dùng và xuất khẩu.

1.1. Đặc điểm của mít và giá trị dinh dưỡng

Mít là một loại trái cây giàu dinh dưỡng, chứa nhiều vitamin và khoáng chất. Thành phần hóa học của mít bao gồm carbohydrate, protein, và chất béo, giúp cung cấp năng lượng cho cơ thể. Việc sấy mít không chỉ giúp bảo quản lâu dài mà còn giữ lại các giá trị dinh dưỡng quan trọng.

1.2. Lợi ích của công nghệ sấy hồng ngoại

Công nghệ sấy hồng ngoại mang lại nhiều lợi ích như giảm thời gian sấy, tiết kiệm năng lượng và cải thiện chất lượng sản phẩm. So với các phương pháp sấy truyền thống, sấy hồng ngoại giúp giảm thiểu tổn thất dinh dưỡng và giữ nguyên màu sắc tự nhiên của mít.

II. Thách thức trong quá trình sấy mít bằng bức xạ hồng ngoại

Mặc dù công nghệ sấy hồng ngoại có nhiều ưu điểm, nhưng vẫn tồn tại một số thách thức cần giải quyết. Các yếu tố như nhiệt độ, thời gian sấy và cường độ bức xạ ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm. Việc tối ưu hóa các thông số này là rất quan trọng để đạt được kết quả tốt nhất.

2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến chất lượng sản phẩm

Nhiệt độ sấy quá cao có thể làm mất đi hương vị và giá trị dinh dưỡng của mít. Nghiên cứu cho thấy nhiệt độ tối ưu cho quá trình sấy hồng ngoại là khoảng 63,43°C, giúp sản phẩm đạt độ ẩm yêu cầu và giữ lại chất lượng tốt nhất.

2.2. Thời gian sấy và cường độ bức xạ

Thời gian sấy quá dài có thể dẫn đến tổn thất dinh dưỡng và giảm chất lượng sản phẩm. Cường độ bức xạ cũng cần được điều chỉnh hợp lý để đảm bảo hiệu quả sấy mà không làm hỏng sản phẩm.

III. Phương pháp nghiên cứu và thiết kế hệ thống sấy

Nghiên cứu này áp dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm để xác định các thông số tối ưu cho quá trình sấy mít bằng bức xạ hồng ngoại. Các thông số như nhiệt độ, thời gian sấy và cường độ bức xạ được điều chỉnh để đạt được hiệu quả tối ưu.

3.1. Quy hoạch thực nghiệm trong nghiên cứu

Phương pháp quy hoạch thực nghiệm giúp xác định mối quan hệ giữa các yếu tố công nghệ và chất lượng sản phẩm. Nghiên cứu sử dụng ma trận thực nghiệm để tối ưu hóa các thông số sấy.

3.2. Thiết kế hệ thống sấy hồng ngoại

Hệ thống sấy được thiết kế với kích thước buồng sấy 800mm x 800mm x 1000mm và tổng công suất bóng đèn hồng ngoại 2000W. Thiết kế này đảm bảo hiệu quả sấy cao và tiết kiệm năng lượng.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy hệ thống sấy hồng ngoại đạt được hiệu quả cao với chi phí năng lượng chỉ 1,46 kWh/kg và độ ẩm sản phẩm đạt 5,13%. Những kết quả này cho thấy công nghệ sấy hồng ngoại có tiềm năng lớn trong việc nâng cao giá trị sản phẩm mít.

4.1. So sánh chất lượng sản phẩm sấy

Sản phẩm mít sấy bằng bức xạ hồng ngoại có chất lượng tốt hơn so với sản phẩm sấy bằng không khí nóng. Độ tổn thất hàm lượng carbohydrate thấp hơn, giúp sản phẩm giữ được giá trị dinh dưỡng cao.

4.2. Ứng dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm

Kết quả nghiên cứu có thể áp dụng để phát triển công nghệ sấy hồng ngoại cho các loại rau, củ, quả khác, từ đó nâng cao giá trị kinh tế cho ngành nông sản Việt Nam.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu về hệ thống sấy mít bằng bức xạ hồng ngoại đã đạt được những kết quả khả quan, mở ra hướng đi mới cho ngành công nghiệp chế biến thực phẩm. Việc áp dụng công nghệ này không chỉ giúp nâng cao chất lượng sản phẩm mà còn giảm chi phí sản xuất.

5.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu

Nghiên cứu đã xác định được các thông số tối ưu cho quá trình sấy hồng ngoại, giúp sản phẩm mít đạt chất lượng tốt nhất với độ ẩm và chi phí năng lượng hợp lý.

5.2. Triển vọng phát triển công nghệ sấy hồng ngoại

Công nghệ sấy hồng ngoại có tiềm năng lớn trong việc phát triển các sản phẩm thực phẩm khác, từ đó góp phần nâng cao giá trị kinh tế cho ngành nông sản Việt Nam.