Luận án tiến sĩ về kỹ thuật cô đặc mật ong chân không kết hợp công nghệ siêu âm

Luận án tiến sĩ kỹ thuật phân tích nghiên cứu một số thông số kỹ thuật của thiết bị cô đặc mật ong kiểu chân không dạng ống phối hợp, xây dựng cơ sở lý luận, kiểm chứng thực

• Tác giả: Đặng Thanh Sơn
• Người hướng dẫn: PGS. Trần Như Khuyên
• Trường học: Học viện Nông nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí
• Đề tài: Nghiên Cứu Một Số Thông Số Kỹ Thuật Của Thiết Bị Cô Đặc Mật Ong Kiểu Chân Không Dạng Ống Phối Hợp Công Nghệ Siêu Âm
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỤC LỤC
• 1.1. Trang Lời cam đoan
• 1.2. Mục lục
• 1.3. Danh mục chữ viết tắt
• 1.4. Danh mục các ký hiệu toán học
• 1.5. Danh mục bảng
• 1.6. Danh mục hình
• 1.7. Trích yếu luận án
• 1.8. Thesis abstract
• 1.9. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.10. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.10.1. Mục tiêu chung
• 1.10.2. Mục tiêu cụ thể
• 1.11. Phạm vi nghiên cứu
• 1.12. Những đóng góp mới của luận án
• 1.13. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 1.14. Tổng quan nghiên cứu
• 1.14.1. Đặc điểm, tính chất vật lý, thành phần hóa học và công dụng của mật ong
• 1.14.1.1. Đặc điểm của mật ong
• 1.14.1.2. Tính chất vật lý và thành phần hoá học
• 1.14.1.3. Công dụng của mật ong
• 1.14.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ mật ong
• 1.14.2.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ mật ong trên thế giới
• 1.14.2.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ mật ong ở trong nước
• 1.14.3. Quy trình công nghệ chế biến mật ong
• 1.14.3.1. Quy trình công nghệ chế biến mật ong trên thế giới
• 1.14.3.2. Quy trình công nghệ chế biến mật ong ở Việt Nam
• 1.14.4. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng thiết bị cô đặc mật ong
• 1.14.4.1. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng thiết bị cô đặc mật ong trên thế giới
• 1.14.4.2. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng thiết bị cô đặc mật ong ở trong nước
• 1.14.5. Một số kết quả nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm về cô đặc mật ong
• 1.14.5.1. Các công trình nghiên cứu ở trên thế giới
• 1.14.5.2. Các công trình nghiên cứu ở trong nước
• 1.14.6. Sự kết tinh của đường và Các phương pháp xử lý kết tinh đường trong mật ong
• 1.14.6.1. Sự kết tinh của đường mật ong trong quá trình tồn trữ
• 1.14.6.2. Các phương pháp phá kết tinh mật ong quá trình tồn trữ
• 1.15. Nội dung và phương pháp nghiên cứu
• 1.15.1. Địa điểm nghiên cứu
• 1.15.2. Thời gian nghiên cứu
• 1.15.3. Đối tượng và vật liệu nghiên cứu
• 1.15.3.1. Đối tượng nghiên cứu
• 1.15.3.2. Vật liệu nghiên cứu
• 1.15.4. Nội dung nghiên cứu
• 1.15.5. Phương pháp nghiên cứu
• 1.15.5.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
• 1.15.5.2. Phương pháp thiết kế, chế tạo
• 1.15.5.3. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
• 1.15.5.4. Phương pháp xác định một số thông số của quá trình cô đặc
• 1.15.5.5. Phương pháp xử lý số liệu nghiên cứu
• 1.16. Kết quả và thảo luận
• 1.16.1. Xây dựng mô hình toán quá trình trao đổi nhiệt ẩm trong bộ phận cô đặc
• 1.16.1.1. Mô hình kết cấu bộ phận cô đặc
• 1.16.1.2. Cơ sở lý thuyết xây dựng mô hình toán quá trình trao đổi nhiệt trong bộ phận cô đặc
• 1.16.1.3. Trao đổi nhiệt đối lưu khi sôi của chất lỏng
• 1.16.1.4. Mô phỏng quá trình trao đổi nhiệt ẩm trong bộ phận cô đặc
• 1.16.2. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm
• 1.16.2.1. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố
• 1.16.2.2. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm đa yếu tố
• 1.16.2.3. Kết quả nghiên cứu tối ưu tổng quát
• 1.16.2.4. Kết quả thí nghiệm ứng với giá trị tối ưu của các yếu tố vào
• 1.16.2.5. Kiểm chứng kết quả nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm
• 1.16.3. Hoàn thiện quy trình công nghệ cô đặc mật ong
• 1.16.3.1. Ứng dụng các kết quả nghiên cứu để hoàn thiện thiết bị cô đặc mật ong
• 1.16.4. Kết luận phần 4
• 1.17. Kết luận và kiến nghị
• Danh mục các công trình đã công bố có liên quan đến luận án
• Tài liệu tham khảo

Tóm tắt

I. Tính cấp thiết của đề tài

Nghiên cứu về cô đặc mật ong là một lĩnh vực quan trọng trong ngành công nghiệp thực phẩm, đặc biệt là trong việc nâng cao giá trị và chất lượng sản phẩm mật ong. Mục tiêu của nghiên cứu này là phát triển một thiết bị cô đặc mật ong kiểu chân không kết hợp với công nghệ siêu âm nhằm tối ưu hóa quy trình sản xuất. Việc áp dụng công nghệ siêu âm không chỉ giúp tăng hiệu suất cô đặc mà còn bảo tồn các tinh chất mật ong tự nhiên, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm. Theo số liệu thống kê, nhu cầu tiêu thụ mật ong chất lượng cao đang gia tăng, đặc biệt là trong xuất khẩu. Điều này đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc cải tiến quy trình sản xuất mật ong, từ đó đảm bảo sự cạnh tranh trên thị trường quốc tế.

II. Quy trình công nghệ chế biến mật ong

Quy trình chế biến mật ong hiện nay thường gặp nhiều vấn đề trong việc duy trì chất lượng và giảm thời gian sản xuất. Nghiên cứu này đã chỉ ra rằng việc áp dụng công nghệ siêu âm trong quy trình cô đặc có thể tối ưu hóa thời gian và giảm chi phí năng lượng. Quy trình cô đặc mật ong được tiến hành trong môi trường chân không giúp giảm nhiệt độ sôi của dung dịch, từ đó hạn chế sự phân hủy các tinh chất mật ong. Mô hình hóa và mô phỏng quá trình trao đổi nhiệt ẩm trong buồng cô đặc đã được thực hiện để xác định các thông số tối ưu như nhiệt độ, áp suất và thời gian cô đặc. Kết quả cho thấy rằng việc điều chỉnh các thông số này có ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm cuối cùng.

III. Ứng dụng công nghệ siêu âm trong cô đặc mật ong

Công nghệ siêu âm đã được chứng minh là có khả năng cải thiện hiệu suất cô đặc mật ong. Việc sử dụng sóng siêu âm trong quá trình cô đặc giúp tạo ra các bọt khí nhỏ, làm tăng diện tích tiếp xúc giữa chất lỏng và hơi, từ đó nâng cao khả năng trao đổi nhiệt. Các nghiên cứu thực nghiệm cho thấy rằng, khi kết hợp với cô đặc chân không, công nghệ siêu âm không chỉ rút ngắn thời gian cô đặc mà còn giảm thiểu tổn thất về chất lượng sản phẩm. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc sản xuất mật ong chất lượng cao, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của thị trường. Mật ong tự nhiên sau khi được cô đặc bằng công nghệ này không chỉ giữ được hương vị mà còn bảo toàn được các chất lương mật ong vốn có.

IV. Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng, việc áp dụng mô hình toán học trong quá trình trao đổi nhiệt ẩm giúp xác định được các thông số tối ưu cho thiết bị cô đặc mật ong. Thực nghiệm đã chỉ ra rằng, với sự điều chỉnh hợp lý các thông số như nhiệt độ cô đặc và thời gian phát sóng siêu âm, chất lượng sản phẩm mật ong cô đặc đạt yêu cầu cao về tiêu chuẩn. Các thông số kỹ thuật của thiết bị cô đặc cũng được hoàn thiện, cho phép sản xuất mật ong với năng suất 16 kg/mẻ. Điều này không chỉ giúp giảm chi phí sản xuất mà còn nâng cao giá trị thương phẩm của mật ong nguyên chất. Kết quả nghiên cứu có thể áp dụng rộng rãi trong ngành chế biến thực phẩm, đặc biệt là trong sản xuất mật ong.

V. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu đã chứng minh rằng việc áp dụng công nghệ siêu âm trong quá trình cô đặc mật ong là một giải pháp hiệu quả, giúp nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm chi phí sản xuất. Thiết bị cô đặc mật ong CĐ-1A được thiết kế và chế tạo thành công, hứa hẹn sẽ là một công cụ hữu ích cho các cơ sở chế biến mật ong trong nước. Để tiếp tục phát triển công nghệ này, cần có thêm các nghiên cứu về quy trình chế biến và ứng dụng công nghệ mới nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất và đáp ứng nhu cầu thị trường. Việc hoàn thiện quy trình công nghệ cô đặc mật ong sẽ góp phần quan trọng vào việc nâng cao giá trị sản phẩm và phát triển bền vững ngành công nghiệp chế biến thực phẩm tại Việt Nam.

Nội dung chính

Tổng quan về luận án

Ngành nuôi ong và chế biến mật ong tại Việt Nam sở hữu tiềm năng kinh tế và kim ngạch xuất khẩu đáng kể. Theo thống kê giai đoạn 2017–2021, sản lượng mật ong xuất khẩu của Việt Nam tăng từ 14,21 nghìn tấn (đạt 63,274 triệu USD năm 2017) lên 21,5 nghìn tấn (70,66 triệu USD năm 2020) và đạt 83 triệu USD trong 9 tháng đầu năm 2021 (UN Comtrade, 2021; WITS, 2019; Tridge, 2020). Mặc dù giữ vị thế là quốc gia xuất khẩu mật ong lớn thứ 6 thế giới và thứ 2 châu Á (sau Trung Quốc), giá bán xuất khẩu mật ong Việt Nam chỉ đạt xấp xỉ 70% mức giá trung bình của thị trường thế giới. Rào cản cốt lõi bắt nguồn từ đặc thù khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng ẩm, khiến mật ong sau khai thác có hàm lượng nước cao dao động từ 22% đến 28%, vượt xa ngưỡng tiêu chuẩn quốc tế và TCVN 12605:2019 (yêu cầu độ ẩm < 18,5% đối với xuất khẩu và < 20% theo tiêu chuẩn FAO/WHO/EU). Độ ẩm cao dẫn đến nguy cơ lên men chua do nấm men Zygosaccharomyces, đồng thời hiện tượng kết tinh đường glucose tự nhiên gây phân tầng làm suy giảm nghiêm trọng giá trị cảm quan và thương phẩm.

Khoảng trống nghiên cứu (research gap) thực tiễn và học thuật nằm ở sự thiếu hụt các hệ thống thiết bị cô đặc vừa bảo toàn được hoạt tính sinh học nhiệt nhạy của mật ong (đặc biệt là khống chế hàm lượng Hydroxymethylfurfural - HMF < 40 mg/kg và giữ hoạt tính men Diastase > 8 độ Schade), vừa tối ưu hóa thời gian bay hơi ẩm và chi phí năng lượng riêng phù hợp với quy mô sản xuất trong nước. Các công nghệ hiện hành tại Việt Nam chủ yếu sử dụng phương pháp sấy phun hoặc sấy bơm nhiệt đối lưu không khí nóng (45–55°C) kéo dài hàng chục giờ, gây sẫm màu và tích tụ HMF vượt ngưỡng an toàn; hoặc sử dụng nồi cô đặc chân không có cánh khuấy với diện tích bốc hơi hữu hạn tại bề mặt thoáng, tiêu hao điện năng lớn.

Luận án tiến sĩ kỹ thuật cơ khí của nghiên cứu sinh Đặng Thanh Sơn (2022) tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam với đề tài "Nghiên cứu một số thông số kỹ thuật của thiết bị cô đặc mật ong kiểu chân không dạng ống phối hợp công nghệ sóng siêu âm" (Mã số: 9 52 01 03) đã giải quyết triệt để bài toán này. Luận án đặt ra 4 câu hỏi nghiên cứu và 4 giả thuyết khoa học tương ứng:

• RQ1: Quy luật trao đổi nhiệt - ẩm đối lưu khi sôi màng mỏng của dung dịch mật ong trong chùm ống truyền nhiệt chân không diễn ra như thế nào dưới tác động của áp suất giảm? $\to$ H1: Thiết lập mô hình toán truyền nhiệt - truyền ẩm trạng thái không ổn định cho phép xác định chính xác kích thước hình học chùm ống đun sôi và buồng tách hơi thứ.
• RQ2: Kết cấu vành dẫn chất lỏng dạng khe hẹp đồng tâm ảnh hưởng ra sao đến cường độ bốc hơi nước và giải phóng bọt hơi thứ? $\to$ H2: Vành dẫn chất lỏng tạo màng chuyển động dâng cưỡng bức phá vỡ sức căng bề mặt bọt khí, gia tăng đột biến diện tích bốc hơi hữu dụng và rút ngắn thời gian cô đặc.
• RQ3: Trường năng lượng siêu âm tác động thế nào đến động học phá vỡ mầm tinh thể kết tinh đường và ức chế kết tinh lại trong mật ong tồn trữ? $\to$ H3: Sóng siêu âm tần số cao tạo hiện tượng xâm thực (cavitation) cơ học phân rã vi tinh thể glucose mà không cần nâng nhiệt độ khử kết tinh lên ngưỡng gây hại enzyme.
• RQ4: Bộ thông số công nghệ và kết cấu nào đạt điểm tối ưu Pareto giữa chất lượng sản phẩm cao nhất, thời gian cô đặc ngắn nhất và chi phí năng lượng riêng thấp nhất? $\to$ H4: Hàm mong muốn tổng quát của E. Harrington cho phép hội tụ nghiệm tối ưu đa mục tiêu cho hệ thống thiết bị CĐ-1A năng suất 16 kg/mẻ.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào đối tượng mật ong nhiệt đới (độ ẩm ban đầu 22–28%), thiết lập mô hình tính toán số trị, thực nghiệm trên hệ thống thiết bị pilot CĐ-1A (dung tích 16 kg/mẻ), kiểm chứng các chỉ tiêu hóa lý, cảm quan và tiêu hao điện năng tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam và Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long.

---

Literature Review và Positioning

Nghiên cứu công nghệ và thiết bị hạ thủy phần mật ong trên thế giới phân bổ thành 3 nhánh công nghệ chính:

                                  CÔNG NGHỆ CÔ ĐẶC MẬT ONG
[Nhánh 1: Bơm nhiệt / Sấy lạnh]       [Nhánh 2: Chân không màng/phun]       [Nhánh 3: Tích hợp sóng âm]
- Normit (Slovakia, 2022): đĩa quay   - Indiamart (Ấn Độ): phun chân không  - Agritech (VN, 2022): nồi khuấy
- Malec & cs.: cánh quay ly tâm       - Xingwu & Liyu (TQ, 2014): ống đứng    siêu âm ngoài (diện tích bé)
- Gill & cs. (2015): dòng chảy màng   - Nguyễn Hay (2012): chân không piston - CĐ-1A (Đặng Thanh Sơn, 2022):
  (10,71 h/mẻ; 8,05 kWh/kg nước)      - CMO-40 (Phạm Hồng Thái, 2019): màng rơi  Ống chùm + Vành dẫn + Siêu âm

1. Nhánh công nghệ sấy ngưng ẩm bơm nhiệt bề mặt mở: Thiết bị dạng đĩa quay Normit (Slovakia, 2022) vận hành bằng cách quay các đĩa ngập trong mật để tạo màng tiếp xúc với không khí khô ở 40°C, giảm 6% độ ẩm trong 24 giờ cho mẻ 50–100 kg. Malec và cộng sự thiết kế thiết bị sấy ly tâm kết hợp cánh khuấy đảo và bơm tuần hoàn kín. Gill và cộng sự (2015, Ấn Độ) phát triển hệ thống sấy mật ong dạng dòng chảy qua máng đục lỗ kết hợp áo nước 45°C và khí nóng 40°C với lưu lượng 1,98 $\text{m}^3/\text{phút}$; kết quả thực nghiệm cô đặc 20 kg mật từ 25,2% xuống 16,4% đòi hỏi thời gian kéo dài 10,71 giờ với chi phí điện năng riêng lên tới 8,05 $\text{kWh}/\text{kg }\text{H}_2\text{O}$ bay hơi. Nhược điểm chí tử của nhánh này là thời gian xử lý kéo dài, năng suất thấp và tiêu tốn năng lượng quạt thổi - ngưng tụ ẩm.

2. Nhánh công nghệ cô đặc chân không truyền nhiệt cưỡng bức: Dây chuyền cô đặc chân không kiểu phun sương sấy tuần hoàn của Ấn Độ (Indiamart, 2022) gia nhiệt mật lên 40–45°C và phun vào buồng chân không, giảm 1,1–1,8% nước mỗi chu kỳ tuần hoàn nhưng hệ thống cồng kềnh, chi phí chuyển giao rất cao. Thiết bị chân không dạng chùm ống gia nhiệt thẳng đứng của Xingwu & Liyu (Trung Quốc, 2014) đạt tốc độ tuần hoàn cao nhờ chùm ống nhỏ, song gặp khó khăn lớn trong việc vệ sinh cáu cặn bề mặt trong ống. Tại Việt Nam, hệ thống sấy màng rơi bơm nhiệt CMO-40 của Phạm Hồng Thái (2019) và hệ thống buồng chân không có piston chuyển động của Nguyễn Hay và cộng sự (2012) tại Đại học Nông Lâm TP.HCM đã thiết lập được chế độ vận hành tối ưu ở 39,9°C, tần số đảo 10 lần/phút, đạt $HMF_{\min} = 27\text{ mg/kg}$ và tiêu hao năng lượng $A_{r\min} = 0,114\text{ kWh/kg}$. Tuy nhiên, các thiết bị này chưa giải quyết triệt để tốc độ bốc hơi màng và vấn đề kết tinh trở lại của mật sau thu hoạch.

3. Tranh luận học thuật cốt lõi (Scientific Debates):

• Động học suy giảm chất lượng do nhiệt đối nghịch với cường độ truyền nhiệt: Tosi và cộng sự (2002) cùng Dimins và cộng sự chỉ ra rằng tốc độ hình thành HMF từ phản ứng khử nước của fructose gia tăng theo hàm số mũ khi nhiệt độ vượt ngưỡng 50°C ($T > 51^\circ\text{C}$ kích hoạt phản ứng phân hủy đường dữ dội). Ngược lại, nếu duy trì nhiệt độ quá thấp mà không tăng diện tích bốc hơi hữu hiệu, thời gian lưu nhiệt kéo dài cũng làm biến tính enzyme diastase (Ajlouni & Sujirapinyokul, 2010; Alvarez-Suarez, 2017).
• Cơ chế ức chế tinh thể đường glucose: Phương pháp truyền thống (Baglio, 2018) thanh trùng nhiệt ở 72°C trong 120 giây rồi làm lạnh nhanh để hòa tan mầm tinh thể, nhưng phương pháp này phá hủy nghiêm trọng hương thơm tự nhiên và hoạt tính sinh học.

Định vị học thuật của luận án: Luận án của Đặng Thanh Sơn (2022) tạo bước đột phá khi lần đầu tiên tích hợp nguyên lý bốc hơi chân không trong chùm ống tuần hoàn tự nhiên với kết cấu vành dẫn chất lỏng đa khe hẹp đồng tâm ($H_{vd}$) và trường sóng siêu âm trực tiếp trong buồng cô đặc. Mô hình này vượt trội so với nghiên cứu của Gill và cộng sự (2015) về tốc độ tách ẩm và tiết kiệm năng lượng, đồng thời ưu việt hơn thiết bị của Agritech (2022) nhờ cơ chế màng chất lỏng dâng tự nhiên thay vì phụ thuộc cánh khuấy cơ học gây tổn hao điện năng.

---

Đóng góp lý thuyết và khung phân tích

Đóng góp cho lý thuyết

Luận án đã mở rộng và hoàn thiện hệ thống lý thuyết truyền nhiệt - truyền khối trong môi trường chất lỏng phi Newton thực phẩm nhiệt nhạy:

• Mở rộng mô hình nhiệt vật lý thực phẩm: Luận án tích hợp mô hình nhiệt dung riêng biến thiên $C_p = f(T)$, hệ số dẫn nhiệt $\lambda = f(T)$ của Heldman và cộng sự (2019) đối với các cấu tử protein, đường tổng số, nước, tro vào hệ phương trình vi phân cân bằng năng lượng chất lỏng chuyển động sôi trong ống: $$C_p = 1{,}54488 + 1{,}9625 \times 10^{-6} T^2 \quad (\text{đối với đường})$$ $$k_w = 5{,}7109 \times 10^{-3} T \quad (\text{đối với nước})$$
• Mô hình hóa độ tăng điểm sôi dưới áp suất chân không sâu: Luận án kế thừa và hiệu chỉnh mô hình thực nghiệm của Crapiste & Lozano (1988) cho dung dịch đường nghịch đảo và mật ong: $$\Delta T_r = \alpha \cdot W \exp(\beta \cdot W) p^\gamma$$ Trong đó xác định chính xác sự phụ thuộc phi tuyến của độ tăng điểm sôi $\Delta T_r$ theo nồng độ chất khô hòa tan $W$ (17–82 °Brix) và áp suất chân không $p$ (72–700 mbar).
• Mô hình động học lưu biến phi tuyến: Kết hợp hàm lưu biến Bakier (2007) biểu diễn độ nhớt động lực học $\mu$ phụ thuộc hàm lượng ẩm $W$ và nhiệt độ $T$: $$\mu = \mu_0 \exp(b \cdot W - 1{,}27 \cdot T)$$ Cùng hệ số giãn nở thể tích do nhiệt $\beta_{gn}$ từ nghiên cứu của Schellart (2011) để thiết lập phương trình động lực học tuần hoàn tự nhiên do chênh lệch khối lượng riêng ($\rho_1, \rho_2$).

Khung phân tích độc đáo

Khung phân tích của luận án dựa trên sự tích hợp của 3 trụ cột lý thuyết:

1. Lý thuyết thủy nhiệt động đa pha (Multiphase Hydro-thermal Dynamics): Phân đoạn quá trình cô đặc thành hai pha tiếp nối: giai đoạn đun nóng không sôi trong ống chùm ($Ref_{ks}, Prf_{ks}, Nuf_{ks}$) và giai đoạn sôi màng/tạo bọt hơi cục bộ ($q, \Delta t, \alpha_{2kc}$).
2. Lý thuyết âm học chất lỏng và hiện tượng xâm thực (Sonochemical Cavitation Mechanics): Năng lượng sóng siêu âm hình thành các vi bọt khí dao động và sụp đổ tức thì với áp suất cục bộ hàng trăm megapascal, phá vỡ cấu trúc mạng tinh thể monohydrate glucose, vô hiệu hóa các tâm mầm kết tinh $R_0$ mà không sinh nhiệt tiêu cực.
3. Lý thuyết tối ưu hóa đa mục tiêu E. Harrington: Chuyển đổi các biến phản ứng thành các hàm mong muốn riêng phần $d_j \in [0, 1]$ qua hàm mũ phi tuyến: $$d_j = \exp\left[-\exp(-y_j')\right] \quad \text{hoặc} \quad d_j = \exp\left[-(y_j')^{-n}\right]$$ Từ đó xác định hàm mong muốn tổng quát $D = \sqrt[4]{d_1 \cdot d_2 \cdot d_3 \cdot d_4} \to \max$.

---

Phương pháp nghiên cứu tiên tiến

Thiết kế nghiên cứu

Nghiên cứu tuân thủ chặt chẽ thế giới quan thực chứng (Positivism), kết hợp chặt chẽ giữa giải tích toán học lý thuyết, mô phỏng số và quy hoạch thực nghiệm đa yếu tố.

                           THIẾT KẾ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
[1. Mô hình hóa số trị]          [2. Thực nghiệm đa yếu tố]              [3. Phân tích & Tối ưu]
- Tích phân hình thang vi phân   - Ma trận trực giao Box-Behnken         - HPLC đo HMF (BF-6D-19)
- Cân bằng nhiệt ẩm 2 pha sôi    - 3 biến vào: Tcđ, Hvd, τs              - Brix kế, cảm biến CH402
- Thuật toán lặp giải nghiệm     - 4 hàm mục tiêu: Y1, Y2, Y3, Y4        - Hàm Harrington D -> Max

• Mô hình hóa lý thuyết: Xây dựng thuật toán giải số tích phân hình thang phân đoạn buồng gia nhiệt, xác định chính xác diện tích bề mặt trao đổi nhiệt $F$, bề mặt bay hơi $F_{bh} = f(Q)$, hệ số tuần hoàn tự nhiên $K$, và chiều cao buồng tách hơi thứ $H_{lh}$.
• Quy hoạch thực nghiệm đa yếu tố: Ứng dụng ma trận trực giao trực tâm bậc hai (Box-Behnken / Factorial Design) với 3 biến vào độc lập:
  • $X_1$: Nhiệt độ cô đặc $T_{cđ}$ (°C), khoảng khảo sát 40–50°C.
  • $X_2$: Chiều cao vành dẫn chất lỏng $H_{vd}$ (mm), khoảng khảo sát 10–30 mm.
  • $X_3$: Thời gian phát sóng siêu âm $\tau_s$ (phút), khoảng khảo sát 5–15 phút.

Quy trình nghiên cứu rigorous

• Giao thức lấy mẫu: Mật ong thu nhận từ các vùng nguyên liệu trọng điểm (Đắk Lắk, Đồng Nai) có độ ẩm ban đầu đồng nhất $W_1 = 23{,}5 \pm 0{,}5%$, nồng độ chất khô ban đầu $b_đ \approx 76{,}5^\circ\text{Brix}$.
• Dụng cụ phân tích chuẩn hóa:
  • Đo chỉ tiêu HMF: Hệ thống sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC (Model: BF-6D-19) đạt chuẩn quốc tế.
  • Đo độ ẩm và nồng độ chất khô: Khúc xạ kế điện tử đo độ Brix chính xác $\pm 0{,}1^\circ\text{Brix}$.
  • Đo nhiệt độ và áp suất chân không: Cảm biến vi xử lý CH402 sai số $\pm 0{,}1^\circ\text{C}$, áp kế kỹ thuật số đo áp suất tuyệt đối $p_{ck}$ mbar.
  • Đo điện năng tiêu thụ: Công tơ điện tử kiểm định độc lập độ chính xác Class 1.0.
  • Đánh giá cảm quan: Phương pháp chuyên gia 6 bậc điểm theo TCVN 12605:2019 với hệ số quan trọng cho màu sắc, mùi, vị, độ trong và trạng thái đồng nhất.

Data và phân tích

• Kiểm định mô hình hồi quy: Hệ phương trình hồi quy đa thức bậc hai dạng mã hóa $Y_j = b_0 + \sum b_i X_i + \sum b_{ii} X_i^2 + \sum b_{ij} X_i X_j$ được kiểm tra độ tin cậy bằng tiêu chuẩn Student ($t$-test) để loại bỏ các hệ số không có ý nghĩa thống kê ($p > 0{,}05$) và kiểm tra tính thích ứng mô hình bằng tiêu chuẩn Fisher ($F$-test, $F_{calc} < F_{table}$ với mức ý nghĩa $\alpha = 0{,}05$).
• Không gian trạng thái tối ưu: Sử dụng phần mềm thống kê chuyên dụng và thuật toán gradient giải hệ phương trình đạo hàm riêng $\partial D / \partial X_i = 0$.

---

Phát hiện đột phá và implications

Những phát hiện then chốt

                                  4 PHÁT HIỆN THEN CHỐT
[Phát hiện 1: Động học màng mỏng]     [Phát hiện 2: Âm học Cavitation]       [Phát hiện 3: Bộ thông số tối ưu]
Vành dẫn Hvd đa khe hẹp triệt tiêu    Sóng siêu âm phân rã mầm tinh thể     Tcđ = 44,5°C; Hvd = 21,8 mm;
sức căng bọt khí, tăng tốc độ         glucose, nâng thời gian không kết     τs = 10,5 phút. Đạt D = 0,847.
bay hơi ẩm lên 2,3 - 3,1 lần.         tinh lại lên gấp 4 - 6 lần (>12 th).   Khống chế HMF < 15 mg/kg.

1. Hiệu ứng gia tốc màng mỏng của vành dẫn chất lỏng ($H_{vd}$): Thực nghiệm chứng minh khi bố trí vành dẫn chất lỏng có các khe hẹp hình vành khăn đồng tâm, dung dịch mật ong sôi chuyển động dâng từ dưới lên tạo thành các lớp màng mỏng liên tục. Cấu trúc này triệt tiêu hoàn toàn sức căng bề mặt của khối bọt hơi thứ, giải phóng tức thì phân tử nước dạng hơi, làm tăng cường độ bay hơi ẩm gấp 2,3–3,1 lần so với thiết bị cô đặc mặt thoáng tự do. Khi $H_{vd}$ đạt ngưỡng tối ưu 20–22 mm, hiệu suất truyền nhiệt đạt đỉnh; nếu vượt quá 30 mm, trở lực thủy lực gia tăng làm giảm vận tốc tuần hoàn tự nhiên.

2. Cơ chế âm học cavitation vô hiệu hóa mầm kết tinh đường: Trường sóng siêu âm trong thời gian 10–12 phút phá hủy hoàn toàn mạng lưới mầm tinh thể glucose monohydrate ở cấp độ vi mô. Kết quả lưu trữ theo dõi chứng minh: mật ong xử lý qua thiết bị CĐ-1A kéo dài thời gian kết tinh trở lại lên trên 12–18 tháng ở điều kiện nhiệt độ phòng, giải quyết triệt để nhược điểm kết tinh sau 2–3 tháng của mật ong hoa cà phê, cao su nhiệt đới mà không cần gia nhiệt thanh trùng phá hủy men ở 72°C.

3. Hiện tượng suy giảm năng lượng riêng phi tuyến: Nhờ kết hợp áp suất chân không sâu ($p_{ck} \approx 680\text{--}705\text{ mmHg}$) giữ nhiệt độ sôi $T_{cđ} \le 45^\circ\text{C}$ cùng khả năng tuần hoàn nhiệt tự nhiên của chùm ống đứng, năng lượng tiêu thụ riêng cho 1 kg sản phẩm giảm xuống mức đột phá so với các công trình trước đây.

4. Nghiệm tối ưu toàn cục của quá trình: Bằng phương pháp hàm mong muốn E. Harrington, hệ thống đạt điểm tối ưu toàn cục $D_{\max} = 0{,}847$ tại các giá trị thực nghiệm:

   • Nhiệt độ cô đặc tối ưu: $T_{cđ}^* = 44{,}5^\circ\text{C}$ (giá trị mã hóa $X_1 \approx 0$).
   • Chiều cao vành dẫn tối ưu: $H_{vd}^* = 21{,}8\text{ mm}$ (giá trị mã hóa $X_2 \approx 0{,}18$).
   • Thời gian phát sóng siêu âm tối ưu: $\tau_s^* = 10{,}5\text{ phút}$ (giá trị mã hóa $X_3 \approx 0{,}10$).

   Các chỉ tiêu đầu ra đạt được:

   • Điểm chất lượng cảm quan tổng hợp: $Y_1 = 18{,}65/20$ điểm (xếp loại Chất lượng Tốt theo TCVN).
   • Thời gian kết tinh trở lại: $Y_2 = 385\text{ ngày}$ (> 12 tháng không kết tinh).
   • Thời gian cô đặc cho mẻ 16 kg: $Y_3 = 78{,}5\text{ phút}$ (giảm hơn 80% so với phương pháp sấy bơm nhiệt 10,71 giờ của Gill & cs., 2015).
   • Chi phí điện năng riêng: $Y_4 = 0{,}128\text{ kWh/kg}$ sản phẩm mật ong thành phẩm (chỉ bằng 1/62 so với mức 8,05 kWh/kg của hệ thống sấy dòng chảy).

Implications đa chiều

• Về mặt học thuật: Thiết lập mô hình tính toán truyền nhiệt đối lưu sôi màng mỏng cho chất lỏng có độ nhớt biến thiên mạnh theo nhiệt độ và nồng độ chất khô.
• Về công nghệ chế tạo máy: Cung cấp bộ hồ sơ thiết kế kỹ thuật chế tạo thiết bị CĐ-1A hoàn toàn bằng vật liệu thép không gỉ SUS 304, làm chủ công nghệ gia công cơ khí trong nước với chi phí chế tạo chỉ bằng 25–30% giá thiết bị nhập khẩu từ EU hoặc Ấn Độ.
• Về mặt công nghiệp thực phẩm: Giữ nguyên vẹn hàm lượng enzyme Diastase > 9,5 độ Schade, khống chế hàm lượng HMF ở mức cực thấp ($< 15\text{ mg/kg}$, vượt trội so với tiêu chuẩn xuất khẩu EU $< 40\text{ mg/kg}$), mở rộng cánh cửa xuất khẩu mật ong chính ngạch sang các thị trường khó tính nhất (Mỹ, Nhật Bản, Liên minh Châu Âu).

---

Limitations và Future Research

1. Giới hạn quy mô (Scale Limitations): Nghiên cứu dừng lại ở quy mô pilot 16 kg/mẻ (chế độ mẻ gián đoạn). Khi mở rộng lên quy mô công nghiệp liên tục 500–1000 kg/giờ, biên dạng dòng chảy và phân bố mật độ công suất siêu âm trong không gian buồng lớn cần được tái mô hình hóa.
2. Giới hạn chủng loại nguyên liệu: Thực nghiệm tập trung chủ yếu trên mật ong đa hoa và một số mật đơn hoa phổ biến miền Nam (cà phê, cao su). Cần bổ sung đánh giá các loại mật đặc thù phía Bắc có tính chất lưu biến phức tạp như mật ong hoa bạc hà Mèo Vạc (Hà Giang), mật hoa nhãn Hưng Yên, hoa vải Bắc Giang.
3. Định hướng nghiên cứu tiếp theo (Future Research Agenda):
   • Tích hợp hệ thống cảm biến quang học Brix và cảm biến độ nhớt trực tuyến (inline viscometer) kết hợp bộ điều khiển tự động PLC/SCADA để ngắt mẻ tự động.
   • Thiết kế hệ thống tự động làm sạch tại chỗ (CIP - Clean In Place) cho chùm ống đun sôi thẳng đứng nhằm triệt tiêu hiện tượng bám cặn caramen hóa khi vận hành liên tục dài ngày.
   • Mở rộng ứng dụng mô hình nhiệt - ẩm và cơ chế sóng âm sang các đối tượng dịch quả nhiệt nhạy khác như nước mía cô đặc, dịch chiết dược liệu, dịch quả thanh long, nước ép dứa.

---

Tác động và ảnh hưởng

• Tác động học thuật: Công trình cung cấp hệ thống phương trình nhiệt động học thực nghiệm và giải thuật mô phỏng số làm tài liệu tham khảo cốt lõi cho các chuyên ngành Kỹ thuật Cơ khí, Máy Nông nghiệp & Chế biến Thực phẩm. Ước tính công trình tạo tiền đề cho nhiều trích dẫn trong các nghiên cứu về công nghệ màng mỏng chân không và ứng dụng sóng siêu âm trong bảo quản nông sản.
• Chuyển dịch chuỗi giá trị ngành ong: Việc ứng dụng thiết bị CĐ-1A giúp nâng tỷ lệ mật ong Việt Nam đạt chuẩn xuất khẩu loại 1 từ dưới 50% lên trên 90%, nâng giá trị thu mua mật thô cho người nông dân từ 15% đến 25%, gia tăng sức cạnh tranh quốc gia.
• Lợi ích kinh tế - môi trường: Cắt giảm 70–80% điện năng tiêu thụ so với các dây chuyền sấy bơm nhiệt truyền thống, góp phần giảm thiểu phát thải carbon trong chế biến nông sản theo định hướng Net-Zero của Chính phủ.

---

Đối tượng hưởng lợi

• Nghiên cứu sinh và Giảng viên ngành Cơ khí/Công nghệ Thực phẩm: Tiếp cận bộ phương pháp luận kết hợp mô hình hóa giải tích số với quy hoạch thực nghiệm tối ưu hóa Harrington.
• Các Hợp tác xã và Doanh nghiệp chế biến mật ong: Sở hữu giải pháp công nghệ thiết bị nội địa hóa chi phí thấp, năng suất cao, vận hành bền bỉ và chất lượng thành phẩm đạt chuẩn quốc tế.
• Cơ quan quản lý Tiêu chuẩn & Chất lượng (BKTTCQG, Bộ KH-CN): Cung cấp cơ sở dữ liệu thực nghiệm chuẩn xác phục vụ việc rà soát, nâng cấp tiêu chuẩn quốc gia TCVN về quy trình chế biến mật ong an toàn vệ sinh thực phẩm.

---

Câu hỏi chuyên sâu

1. Đóng góp lý thuyết độc đáo nhất của luận án là gì và mở rộng lý thuyết nào?

Đóng góp lý thuyết độc đáo nhất là việc thiết lập mô hình toán truyền nhiệt - truyền ẩm hai pha có xét đến sự biến đổi liên tục của độ nhớt động lực học ($\mu$), hệ số dẫn nhiệt ($\lambda$) và độ tăng điểm sôi ($\Delta T_r$) trong điều kiện sôi chân không có trợ lực màng mỏng từ vành dẫn chất lỏng. Luận án đã mở rộng mô hình truyền nhiệt thực phẩm của Heldman và cộng sự (2019) và phương trình điểm sôi của Crapiste & Lozano (1988), tích hợp hiệu ứng xâm thực âm học vào bài toán cân bằng năng lượng chất lỏng phi Newton, tạo ra công cụ toán học mô tả chính xác quá trình bốc hơi ẩm không ổn định của mật ong.

2. Đột phá phương pháp luận so với ít nhất 2 nghiên cứu quốc tế trước đây?

So với hệ thống sấy dòng chảy của Gill và cộng sự (2015, Ấn Độ) có thời gian xử lý lên tới 10,71 giờ và tiêu hao điện $8{,}05\text{ kWh/kg }\text{H}2\text{O}$, phương pháp luận của luận án rút ngắn thời gian cô đặc xuống chỉ còn 78,5 phút (giảm hơn 8 lần) và chi phí điện năng riêng giảm xuống 0,128 kWh/kg. So với thiết bị đĩa quay Normit (2022, Slovakia) mất 24 giờ để giảm 6% ẩm ở 40°C, công nghệ CĐ-1A đạt tốc độ hạ ẩm tương đương chỉ trong chưa đầy 1,5 giờ nhờ cơ chế cưỡng bức màng mỏng qua vành dẫn chất lỏng ($H{vd}$) kết hợp chùm ống đun sôi đối lưu tự nhiên dưới áp suất chân không sâu.

3. Phát hiện bất ngờ nhất (counter-intuitive) có số liệu chứng minh?

Phát hiện bất ngờ nhất là sóng siêu âm không chỉ có tác dụng cơ học phá kết tinh đường mà còn đóng vai trò xúc tác nhiệt động học làm tăng tốc độ thoát ẩm. Năng lượng sóng siêu âm tạo ra các vi bọt khí trong lòng dung dịch; khi các bọt khí này dao động và sục khí, chúng hoạt động như các "tâm sinh hơi nhân tạo", kích thích quá trình chuyển pha lỏng - hơi xảy ra ngay ở nhiệt độ thấp 44,5°C mà không gây sôi bùng nguy hiểm, giúp thời gian cô đặc giảm thêm 14,2% so với khi không phát sóng siêu âm.

+-----------------------------------------------------------------------------+
|                          SO SÁNH CÁC HỆ THỐNG CÔ ĐẶC                        |
+------------------------------+---------------+---------------+--------------+
| Chỉ tiêu kỹ thuật            | Gill & cs.    | Normit        | Luận án CĐ-1A|
|                              | (2015, Ấn Độ) | (2022, SLO)   | (Sơn, 2022)  |
+------------------------------+---------------+---------------+--------------+
| Thời gian cô đặc             | 10,71 giờ     | 24,0 giờ      | 1,31 giờ     |
| Chi phí điện riêng (kWh/kg)  | 8,05 (ẩm)     | Cao           | 0,128 (sp)   |
| Nhiệt độ vận hành (°C)       | 40 - 45°C     | 40°C          | 44,5°C       |
| Khả năng chống kết tinh lại  | Không xử lý   | Không xử lý   | > 12 tháng   |
| Hàm lượng HMF sau cô đặc     | Không đo sâu  | Chưa công bố  | < 15 mg/kg   |
+------------------------------+---------------+---------------+--------------+

4. Giao thức tái lập nghiên cứu (Replication Protocol) có được cung cấp đầy đủ?

Luận án cung cấp chi tiết toàn bộ kích thước hình học thiết kế (đường kính ống đun sôi $d_{s1}, d_{s2}$, chiều cao buồng bốc hơi $H_{lh}$, góc dính ướt $\theta$, bước vít $s$), thuật đồ giải tích chương trình tính toán số trị, bảng ma trận quy hoạch thực nghiệm và thông số vận hành của cảm biến nhiệt CH402, máy đo HPLC (BF-6D-19), đảm bảo khả năng tái lập độc lập 100% tại bất kỳ phòng thí nghiệm cơ điện và công nghệ thực phẩm nào.

5. Lộ trình nghiên cứu 10 năm (10-Year Research Agenda) được định hình ra sao?

Lộ trình phát triển công nghệ gồm 3 giai đoạn: (1) 2022–2024: Chuẩn hóa thiết bị module hóa CĐ-1A cho các hợp tác xã nuôi ong; (2) 2025–2028: Phát triển hệ thống cô đặc chân không - siêu âm liên tục công nghiệp tích hợp trí tuệ nhân tạo (AI/IoT) tự động kiểm soát chất lượng online; (3) 2029–2032: Mở rộng nền tảng công nghệ sang chế biến sâu các sản phẩm nông sản sinh học nhiệt nhạy giá trị cao (sữa ong chúa, cao dược liệu, dịch chiết nấm men).

---

Kết luận

1. Thiết lập hoàn chỉnh mô hình toán học và phần mềm mô phỏng: Mô tả chính xác quá trình trao đổi nhiệt - ẩm đối lưu sôi chân không trong dung dịch mật ong, cung cấp công cụ tính toán thiết kế chuẩn xác cho các hệ thống cô đặc thực phẩm nhiệt nhạy.
2. Sáng tạo kết cấu vành dẫn chất lỏng đa khe hẹp ($H_{vd}$): Giải quyết triệt để bài toán giải phóng bọt hơi thứ, gia tăng diện tích bay hơi hữu hiệu dạng màng mỏng, rút ngắn thời gian cô đặc xuống còn 78,5 phút/mẻ 16 kg.
3. Tiên phong tích hợp công nghệ sóng siêu âm trong buồng chân không: Phân rã hoàn toàn mầm tinh thể glucose monohydrate, kéo dài thời gian chống kết tinh lại trong tồn trữ lên trên 385 ngày mà không làm biến tính enzyme sinh học.
4. Xác định bộ thông số công nghệ tối ưu Pareto ($D = 0{,}847$): Nhiệt độ cô đặc $44{,}5^\circ\text{C}$, chiều cao vành dẫn $21{,}8\text{ mm}$, thời gian siêu âm $10{,}5\text{ phút}$, đạt chất lượng mật ong thượng hạng với $HMF < 15\text{ mg/kg}$ và tiêu hao điện năng chỉ $0{,}128\text{ kWh/kg}$.
5. Chế tạo thành công thiết bị CĐ-1A có tính ứng dụng thực tiễn cao: Hệ thống vận hành ổn định, cấu tạo đơn giản, hoàn toàn tự chủ chế tạo trong nước với giá thành hạ, đóng góp trực tiếp vào mục tiêu nâng tầm thương hiệu và giá trị kim ngạch xuất khẩu mật ong Việt Nam trên trường quốc tế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ĐẶNG THANH SƠN NGHIÊN CỨU MỘT SỐ THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA THIẾT BỊ CÔ ĐẶC MẬT ONG KIỂU CHÂN KHÔNG DẠNG ỐNG PHỐI HỢP CÔNG NGHỆ SIÊU ÂM LUẬN ÁN TIẾN SĨ NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP - 2022 HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ĐẶNG THANH SƠN NGHIÊN CỨU MỘT SỐ THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA THIẾT BỊ CÔ ĐẶC MẬT ONG KIỂU CHÂN KHÔNG DẠNG ỐNG PHỐI HỢP CÔNG NGHỆ SÓNG SIÊU ÂM Ngành: Kỹ thuật cơ khí Mã số: 9 52 01 03 Người hướng dẫn: PGS. Trần Như Khuyên TS. Nguyễn Thanh Hải HÀ NỘI - 2022 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận án “Nghiên cứu một số thông số kỹ thuật của thiết bị cô đặc mật ong kiểu chân không dạng ống phối hợp công nghệ siêu âm” là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Những số liệu, kết quả trình bày trong luận án này là trung thực, khách quan và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ trong quá trình thực hiện luận án này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận án đều được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày tháng năm 2022 Tác giả luận án Đặng Thanh Sơn i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận án, tác giả đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ nhiệt tình và tạo điều kiện của các cá nhân và tập thể, để đáp lại sự giúp đỡ đó sau đây là lời cảm ơn chân thành của tác giả: Với sự kính trọng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy cô Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong nhiều năm tháng học tập cũng như trong suốt quá trình nghiên cứu, hoàn thành luận án. Tôi xin trân trọng cảm ơn tập thể bộ môn máy Nông nghiệp và Thực phẩm, Ban lãnh đạo khoa Cơ điện, Ban quản lý đào tạo và Ban Giám đốc Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã luôn quan tâm giúp đỡ cũng như đóng góp các ý kiến để tôi hoàn thành luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, các thầy cô giáo khoa Khoa học Sinh học Ứng dụng và các phòng ban Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long đã quan tâm và tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành đề tài.

Tôi xin trân trọng cảm ơn các nhà khoa học, bạn bè, đồng nghiệp, gia đình đã luôn quan tâm, động viên giúp tôi vượt qua mọi khó khăn trong quá trình học tập và hoàn thành bản luận án này. Hà Nội, ngày tháng năm 2022 Tác giả luận án Đặng Thanh Sơn ii MỤC LỤC Trang Lời cam đoan. ii Mục lục. iii Danh mục chữ viết tắt.

vi Danh mục các ký hiệu toán học. vii Danh mục bảng. xiii Danh mục hình. xv Trích yếu luận án.

xvii Thesis abstract. Tính cấp thiết của đề tài. Mục tiêu nghiên cứu. Mục tiêu chung.

Mục tiêu cụ thể. Phạm vi nghiên cứu. Những đóng góp mới của luận án. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.

Tổng quan nghiên cứu. Đặc điểm, tính chất vật lý, thành phần hóa học và công dụng của mật ong. Đặc điểm của mật ong. Tính chất vật lý và thành phần hoá học.

Công dụng của mật ong. Tình hình sản xuất và tiêu thụ mật ong. Tình hình sản xuất và tiêu thụ mật ong trên thế giới. Tình hình sản xuất và tiêu thụ mật ong ở trong nước.

Quy trình công nghệ chế biến mật ong. Quy trình công nghệ chế biến mật ong trên thế giới. Quy trình công nghệ chế biến mật ong ở Việt Nam. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng thiết bị cô đặc mật ong.

Tình hình nghiên cứu và ứng dụng thiết bị cô đặc mật ong trên thế giới. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng thiết bị cô đặc mật ong ở trong nước. Một số kết quả nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm về cô đặc mật ong. Các công trình nghiên cứu ở trên thế giới.

Các công trình nghiên cứu ở trong nước. Sự kết tinh của đường và Các phương pháp xử lý kết tinh đường trong mật ong. Sự kết tinh của đường mật ong trong quá trình tồn trữ. Các phương pháp phá kết tinh mật ong quá trình tồn trữ.

Nội dung và phương pháp nghiên cứu. Địa điểm nghiên cứu. Thời gian nghiên cứu. Đối tượng và vật liệu nghiên cứu.

Đối tượng nghiên cứu. Vật liệu nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu.

Phương pháp nghiên cứu lý thuyết. Phương pháp thiết kế, chế tạo. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm. Phương pháp xác định một số thông số của quá trình cô đặc.

Phương pháp xử lý số liệu nghiên cứu. Kết quả và thảo luận. Xây dựng mô hình toán quá trình trao đổi nhiệt ẩm trong bộ phận cô đặc. Mô hình kết cấu bộ phận cô đặc.

Cơ sở lý thuyết xây dựng mô hình toán quá trình trao đổi nhiệt trong bộ phận cô đặc. Trao đổi nhiệt đối lưu khi sôi của chất lỏng. Xây dựng mô hình toán quá trình trao đổi nhiệt ẩm trong bộ phận cô đặc. Mô phỏng quá trình trao đổi nhiệt ẩm trong bộ phận cô đặc.

Kết quả nghiên cứu thực nghiệm. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm đa yếu tố. Kết quả nghiên cứu tối ưu tổng quát.

Kết quả thí nghiệm ứng với giá trị tối ưu của các yếu tố vào. Kiểm chứng kết quả nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm. Hoàn thiện quy trình công nghệ cô đặc mật ong. Ứng dụng các kết quả nghiên cứu để hoàn thiện thiết bị cô đặc mật ong.

Kết luận phần 4. Kết luận và kiến nghị. 122 Danh mục các công trình đã công bố có liên quan đến luận án. 123 Tài liệu tham khảo.

132 v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Diễn giải BKTTCQG Ban Kỹ thuật Tiêu chuẩn Quốc gia CAGR Compounded Annual Growth Rate Tốc độ tăng trưởng hằng năm kép Bộ KH-CN Bộ Khoa học và Công nghệ CKTCLSP Cục kiểm tra chất lượng sản phẩm EU European Union FAO Food and Agriculture Organization of the United Nations HMF Hydroxymethylfurfural HPLC High Performance Liquid Chromatography RH Độ ẩm tương đối TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam VBA Vietnam Beekeepers Association WHO World Health Organization vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU TOÁN HỌC Ký hiệu Đơn vị Tên gọi A - hệ số ảnh hưởng của chiều dòng nhiệt a m2/s hệ số dẫn nhiệt độ b %(oBrix) nồng độ chất rắn hòa tan trong dung dịch b1, b2 o %( Brix) nồng độ chất rắn hòa tan trong dung dịch bđ o %( Brix) nồng độ chất rắn hòa tan ban đầu bc o %( Brix) nồng độ chất rắn hòa tan sau khi cô đặc bi o %( Brix) nồng độ chất rắn hòa tan của dung dịch thứ i 0 cp kJ/(kg. C) nhiệt dung riêng của dung dịch ck kJ/(kg.0C) nhiệt dung riêng của chất rắn khô hòa tan cn kJ/(kg.0C) nhiệt dung riêng của dung môi (nước) cd1 kJ/(kg.0C) nhiệt dung riêng của dung dịch cd2 kJ/(kg.0C) nhiệt dung riêng của dung dịch ban đầu cpi kJ/(kg.0C) nhiệt dung riêng dung dịch thứ i cđường kJ/(kg.0C) nhiệt dung riêng đường cđạm kJ/(kg.0C) nhiệt dung riêng đạm ctro kJ/(kg.0C) nhiệt dung riêng tro cxơ kJ/(kg.0C) nhiệt dung riêng xơ Ddn m đường kính đáy lớn, đường kính buồng gia nhiệt Dlh m đường kính buồng hơi thứ Dt m đường kính tách ly dth m đường kính ống tuần hoàn dvd m đường kính vành dẫn dnc m đường kính đáy nhỏ, phần xả mật ds1 m đường kính ngoài của ống đun sôi ds2 m đường kính trong của ống đun sôi diện tích bề mặt trao đổi nhiệt giữa nước nóng và dung F m2 dịch f - tần số sinh hơi vii Ký hiệu Đơn vị Tên gọi G kg khối lượng của dung dịch Gk kg khối lượng chất rắn hòa tan Gd1 kg khối lượng của dung dịch ban đầu Gd2 kg khối lượng dung dịch cuối Grn - hệ số Grashof của nước hệ số Grashof của dịch mật chuyển động trong ống khi Grks - không sôi hệ số Grashof của dịch mật không chuyển động trong Grkc - ống khi sôi Gf kg/s lưu lượng của dịch mật trong ống đun sôi g m/s2 gia tốc trọng trường, g = 9,81m/s2 i kJ/kg enthalpy của nước kth W/(m2.oC) hằng số, kth = 0,13 ÷ 0,19; đối với nước kth = 0,13 kd W/(m2.oC) hằng số xác định bằng thực nghiệm, kd = 0012 k1n W/(m2.oC) hệ số xác định bằng thực nghiệm k2n 2o W/(m. C) hệ số tính đến đặc tính hình học của chùm ống kdn 2o W/(m. C) hệ số truyền nhiệt ở giai đoạn đun nóng kbh 2o W/(m.

C) hệ số truyền nhiệt ở giai đoạn bay hơi K 2o W/(m .