Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong lĩnh vực chế biến và bảo quản nông sản sau thu hoạch, các phương pháp sấy truyền thống như sấy đối lưu nhiệt độ cao hay phơi nắng thường làm biến đổi cấu trúc tế bào, sẫm màu, tổn thất hương vị và làm phân hủy các vitamin nhạy cảm với nhiệt. Phương pháp sấy thăng hoa (Freeze Drying) cho phép khắc phục triệt để các nhược điểm trên nhờ cơ chế tách ẩm trực tiếp từ pha rắn sang pha hơi dưới điều kiện áp suất và nhiệt độ thấp hơn điểm ba thể của nước. Tuy nhiên, phần lớn các thiết bị sấy thăng hoa trên thị trường Việt Nam hiện nay chủ yếu nhập khẩu từ nước ngoài hoặc là các hệ thống công nghiệp có công suất lớn, kết cấu phức tạp, chi phí đầu tư cao, chưa phù hợp cho quy mô hộ gia đình, phòng thí nghiệm nhỏ hoặc cơ sở sản xuất thủ công.

Xuất phát từ thực tiễn trên, đề tài khóa luận "Nghiên cứu, tính toán, thiết kế và chế tạo máy sấy thăng hoa năng suất 1,5 kg/mẻ" được thực hiện nhằm giải quyết các nhiệm vụ và mục tiêu cụ thể sau:

  1. Mục tiêu nghiên cứu:

    • Tìm hiểu, tổng hợp hệ thống kiến thức lý thuyết về kỹ thuật và công nghệ sấy thăng hoa.
    • Nghiên cứu, tính toán thiết kế máy sấy thăng hoa đạt năng suất 1,5 kg nguyên liệu/mẻ.
    • Chế tạo, lắp ráp hoàn chỉnh mô hình thực tế, vận hành thử nghiệm và đánh giá các thông số kỹ thuật của thiết bị.

  2. Nhiệm vụ nghiên cứu (theo văn bản giao nhiệm vụ):

    • (1) Nghiên cứu cơ sở lý thuyết sấy thăng hoa.
    • (2) Tính toán thiết kế máy sấy thăng hoa.
    • (3) Chế tạo, vận hành máy sấy thăng hoa.
    • (4) Thu thập, xử lý, đánh giá và nhận xét số liệu thu được sau khi vận hành để điều chỉnh phù hợp và rút ra kết luận, kiến nghị.

  3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

    • Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống máy sấy thăng hoa quy mô mini năng suất 1,5 kg/mẻ; đối tượng vật liệu sấy thực nghiệm là chuối sứ (Musa sapientum).
    • Phạm vi không gian: Tính toán, thiết kế, chế tạo và thử nghiệm trong điều kiện môi trường khí hậu thực tế tại Thành phố Hồ Chí Minh.
    • Phạm vi thời gian: Đề tài được triển khai thực hiện từ tháng 04/2019 đến tháng 07/2019.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và mô hình tính toán nhiệt động

Đề tài dựa trên nguyên lý nhiệt động lực học của giản đồ trạng thái pha của nước. Quá trình thăng hoa chỉ diễn ra khi trạng thái nhiệt độ và áp suất của môi trường sấy nằm dưới điểm ba thể của nước ($t = 0{,}0098^\circ\text{C}$; $p = 4{,}58\text{ mmHg}$). Quá trình sấy thăng hoa hoàn chỉnh trải qua ba giai đoạn liên tiếp:

  • Giai đoạn lạnh đông (cấp đông): Hạ nhiệt độ vật liệu từ nhiệt độ môi trường ($20^\circ\text{C} \div 30^\circ\text{C}$) xuống $-10^\circ\text{C} \div -15^\circ\text{C}$ để đóng băng hoàn toàn lượng nước tự do và nước liên kết trong tế bào (thoát khoảng 4% – 10% ẩm).
  • Giai đoạn thăng hoa (sấy sơ cấp): Bơm chân không duy trì áp suất buồng sấy trong khoảng $0{,}1\text{ mmHg} \div 1\text{ mmHg}$. Cấp nhiệt bằng bức xạ từ các tấm nhiệt (nhiệt độ duy trì $30^\circ\text{C} \div 40^\circ\text{C}$), băng thăng hoa trực tiếp thành hơi nước và di chuyển đến dàn ngưng đóng băng (tách khoảng 75% lượng ẩm).
  • Giai đoạn bốc hơi ẩm còn lại (sấy thứ cấp/sấy chân không): Nhiệt độ vật liệu tăng lên trên $0^\circ\text{C}$, độ chân không duy trì $0{,}1 \div 2\text{ mmHg}$, ẩm lỏng liên kết còn lại tiếp tục bay hơi cho đến khi đạt cân bằng ẩm (tách nốt 15% lượng ẩm còn lại).

Mô hình tính toán chu trình nhiệt lạnh sử dụng chu trình máy nén hơi 1 cấp có quá nhiệt – quá lạnh, sử dụng môi chất lạnh R404A với độ quá nhiệt giả thiết $\Delta t_{qn} = 7^\circ\text{C}$ và độ quá lạnh giả thiết $\Delta t_{ql} = 2^\circ\text{C}$.

Phương pháp nghiên cứu

  • Phương pháp tổng quan tài liệu: Thu thập, phân tích tài liệu chuyên khảo về kỹ thuật lạnh, kỹ thuật sấy thực phẩm và các công trình sấy thăng hoa trong và ngoài nước.
  • Phương pháp tính toán nhiệt và cơ khí: Thiết lập hệ thống công thức cân bằng nhiệt lượng cấp đông, tính toán tải nhiệt thăng hoa, tổn thất nhiệt qua vách buồng hình trụ/đáy phẳng, xác định lưu lượng môi chất và chọn thiết bị chu trình lạnh theo tiêu chuẩn quy đổi năng suất lạnh.
  • Phương pháp thực nghiệm kỹ thuật: Chế tạo mô hình thực tế, bố trí hệ thống cảm biến nhiệt độ, áp suất, đồng hồ đo điện năng; tiến hành sấy khảo nghiệm chuối sứ ở các mốc thời gian khác nhau (15h, 17h, 19h, 21h, 23h) nhằm thu thập số liệu tiêu thụ điện, đường biến thiên áp suất/nhiệt độ và độ ẩm thành phẩm.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở lý thuyết về các phương pháp sấy (đối lưu, tiếp xúc, bức xạ, điện cao tần, sấy lạnh, sấy chân không, sấy thăng hoa) và mối quan hệ áp suất – nhiệt độ thăng hoa của nước đá ($P_{th}$ từ $4{,}58\text{ mmHg}$ ở $0{,}0098^\circ\text{C}$ giảm xuống $0{,}001\text{ mmHg}$ ở $-66{,}7^\circ\text{C}$). Tác giả phân tích đặc tính nguyên liệu chuối sứ (thành phần dinh dưỡng, độ ẩm ban đầu $W_1 \approx 70%$, hàm lượng glucid, protein, lipid, khoáng chất). Đồng thời, chương này tổng thuật tình hình nghiên cứu sấy thăng hoa:

  • Trên thế giới: Các công trình tích hợp bức xạ hồng ngoại (Lin và cộng sự), so sánh sấy chân không với sấy thăng hoa nấm bào ngư (Ucar và Karadag), gia nhiệt bằng vi sóng cho khoai tây (Duan và cộng sự), và các dòng máy thương mại từ Mỹ (Harvest Right, Labconco), Nhật Bản (Yamato), Trung Quốc.
  • Trong nước: Các nghiên cứu của PGS.TS. Trần Đức Ba (máy 2 kg/mẻ), TS. Nguyễn Trường Lợi (máy 50 kg/mẻ điều khiển PLC), PGS.TS. Nguyễn Tấn Dũng (máy DS-10 hồi nhiệt tiết kiệm năng lượng kết nối IoT).

Chương 2: Tính toán quá trình sấy

Nội dung chương tập trung vào việc xác định các thông số kích thước hình học và cân bằng nhiệt lượng:

  • Thông số vật liệu sấy: Khối lượng mẻ $G_1 = 1{,}5\text{ kg}$; độ ẩm ban đầu $W_1 = 70%$; độ ẩm cuối $W_2 = 10%$. Khối lượng sản phẩm sau sấy $G_{sp} = 0{,}5\text{ kg}$; khối lượng ẩm cần tách $G_a = 1{,}0\text{ kg}$. Nhiệt dung riêng chuối sứ $c = 3{,}47\text{ kJ/kg.K}$, nhiệt dung riêng chất khô $C_k = 0{,}6\text{ kJ/kg.K}$.
  • Kích thước buồng và khay: Thiết kế 4 khay chứa (kích thước mỗi khay $L_k = 600\text{ mm}$, $W_k = 40\text{ mm}$, $H_k = 250\text{ mm}$, chứa $0{,}375\text{ kg}$ chuối/khay). Buồng thăng hoa hình trụ tròn nằm ngang bằng Inox dày $3\text{ mm}$, đường kính trong $D_1 = 400\text{ mm}$, đường kính ngoài $D_2 = 406\text{ mm}$, lớp bảo ôn cách nhiệt dày $60\text{ mm}$ ($D_3 = 466\text{ mm}$), chiều dài buồng $L = 723\text{ mm}$.
  • Tính toán tải nhiệt cấp đông:
    • Nhiệt làm lạnh sản phẩm: $Q_{sp} = 1123{,}87\text{ kJ}$ (bao gồm nhiệt làm lạnh nước, đóng băng nước, làm lạnh băng và chất khô).
    • Nhiệt tổn thất làm lạnh vỏ buồng và khay ($G_{vb} = 24{,}77\text{ kg}$, $G_k = 5{,}9\text{ kg}$, $C_{inox} = 0{,}5\text{ kJ/kg.K}$): $Q_{vk} = 905{,}22\text{ kJ}$.
    • Nhiệt tổn thất làm lạnh không khí buồng: $Q_{kk} = 16{,}36\text{ kJ}$ ($h_1 = 85{,}475\text{ kJ/kg}$, $h_2 = -29{,}646\text{ kJ/kg}$).
    • Nhiệt tổn thất truyền qua vỏ buồng và đáy phẳng ra môi trường: $Q_{mt} = 0{,}143\text{ kW}$ ($Q_v = 139{,}36\text{ W}$, $Q_c = 3{,}15\text{ W}$ với $\Delta t = 55^\circ\text{C}$).
    • Tải nhiệt lạnh cấp đông (hệ số an toàn $\beta = 1{,}5$; thời gian cấp đông $5\text{ h}$): $Q_o = 0{,}37\text{ kW}$.
  • Tải nhiệt quá trình thăng hoa: Năng suất bốc ẩm $W_{th} = 0{,}064\text{ kg/h}$, ẩn nhiệt thăng hoa của nước $r = 2{,}84 \times 10^3\text{ kJ/kg}$.

Chương 3: Tính toán thiết bị

Chương này thực hiện tính chọn các cụm thiết bị cơ bản cho hệ thống nhiệt – lạnh:

  • Chu trình lạnh R404A: Nhiệt độ ngưng tụ $t_k = 40^\circ\text{C}$ ($p_k = 18{,}17\text{ bar}$); nhiệt độ bay hơi $t_o = -30^\circ\text{C}$ ($p_o = 2{,}045\text{ bar}$). Tỷ số nén $\varepsilon = 8{,}89 < 12$ (chọn máy nén 1 cấp). Lưu lượng môi chất qua dàn bay hơi $m = 0{,}004\text{ kg/s}$, công suất nén lý thuyết $W = 0{,}337\text{ kW}$, hệ số làm lạnh lý thuyết $\text{COP} = 1{,}09$.
Điểm nút chu trình Áp suất $p$ (bar) Nhiệt độ $t$ ($^\circ\text{C}$) Enthalpy $h$ (kJ/kg) Thể tích riêng $v$ ($\text{m}^3/\text{kg}$)
1 (Hút về máy nén) 2,045 -23,0 350,6 1,632
2 (Đầu đẩy máy nén) 18,170 89,9 435,0 -
3 (Ngưng tụ bão hòa) 18,170 40,0 259,4 -
4 (Sau quá lạnh) 18,170 38,0 256,1 -
5 (Sau tiết lưu) 2,045 -30,0 256,1 -
6 (Bay hơi bão hòa) 2,045 -30,0 349,0 -
  • Tính chọn máy nén: Quy đổi năng suất lạnh từ chế độ thực tế về chế độ tiêu chuẩn ($t_o = -15^\circ\text{C}, t_k = 30^\circ\text{C}, \lambda_{tt}/\lambda_{tc} = 0{,}776/0{,}868$), lựa chọn máy nén Danfoss piston Model GS36CLX, công suất động cơ 1 HP, năng suất lạnh danh định 1000 W.
  • Tính chọn dàn ngưng tụ: Dàn ngưng giải nhiệt gió cưỡng bức với nhiệt độ không khí vào $t_v = 35^\circ\text{C}$, ra $t_r = 37^\circ\text{C}$, hệ số truyền nhiệt $k_k = 34\text{ W/m}^2\text{K}$.
  • Tính chọn thiết bị phụ: Tính toán chọn van tiết lưu, bình tách lỏng, bình chứa cao áp, van điện từ, bơm chân không và cụm điện trở bức xạ nhiệt.

Chương 4: Hệ thống thiết bị thí nghiệm

Trình bày cấu tạo vật lý, bản vẽ sơ đồ nguyên lý hệ thống, sơ đồ mạch động lực và mạch điều khiển tự động của máy sấy thăng hoa mini. Mô tả chi tiết thông số kích thước cụm buồng sấy, dàn lạnh ngưng ẩm dạng ống xoắn bố trí bên trong, hệ thống gia nhiệt khay sấy và quy trình công nghệ chuẩn bị nguyên liệu chuối sứ (rửa, bóc vỏ, cắt lát, xếp khay, cấp đông, hút chân không, thăng hoa và hoàn thiện).

Chương 5: Kết quả thí nghiệm và bàn luận

Trình bày các dữ liệu thực nghiệm thu thập từ 5 mẻ sấy khảo sát với thời gian sấy khác nhau: 15 giờ, 17 giờ, 19 giờ, 21 giờ và 23 giờ. Phân tích các đồ thị động học sấy:

  • Tương quan giữa áp suất bay hơi, áp suất ngưng tụ và độ chân không theo thời gian.
  • Tương quan giữa nhiệt độ bay hơi, nhiệt độ ngưng tụ, nhiệt độ buồng và nhiệt độ môi trường.
  • Mối liên hệ giữa thời gian sấy đối với độ ẩm cuối của sản phẩm, tổng điện năng tiêu thụ, điện năng tiêu thụ trung bình mỗi giờ và điện năng tiêu thụ trên 1 kg sản phẩm.

Chương 6: Kết luận và kiến nghị

Tổng kết toàn bộ mức độ hoàn thành so với mục tiêu đề ra về mặt thiết kế chế tạo và vận hành thực tế; đề xuất các giải pháp kỹ thuật nhằm cải tiến cấu trúc máy và phương thức điều khiển cho các nghiên cứu tiếp theo.

Thiết kế và chế tạo hệ thống

Hệ thống sấy thăng hoa mini năng suất 1,5 kg/mẻ được thiết kế tích hợp hoàn chỉnh thành một khối module độc lập bao gồm các phân hệ chính:

1. Kết cấu cơ khí và buồng sấy thăng hoa

  • Buồng sấy: Dạng hình trụ nằm ngang bằng thép không gỉ Inox SUS 304, độ dày vách $3\text{ mm}$, đường kính trong $400\text{ mm}$, chiều dài thân $723\text{ mm}$. Mặt ngoài bọc lớp xốp cách nhiệt polyurethane (PU) dày $60\text{ mm}$ nhằm hạn chế tổn thất nhiệt với môi trường xung quanh ($Q_{mt} \approx 0{,}143\text{ kW}$).
  • Cửa buồng: Làm bằng vật liệu mica trong suốt chịu áp lực chân không, có gioăng cao su làm kín, cho phép quan sát trực tiếp diễn biến trạng thái của sản phẩm trong suốt chu trình sấy.
  • Khung và khay sấy: Khung đỡ bằng Inox chứa 4 khay chứa dạng phẳng, kích thước $600 \times 40 \times 250\text{ mm}$, bố trí kèm các tấm gia nhiệt bức xạ điện trở.

2. Hệ thống lạnh và bẫy ngưng ẩm (Cold Trap)

  • Chu trình làm lạnh: Sử dụng máy nén kín Danfoss GS36CLX công suất 1 HP chạy môi chất R404A, kết hợp dàn ngưng giải nhiệt gió cưỡng bức, bình tách lỏng và van tiết lưu nhiệt.
  • Dàn bay hơi (Bẫy đóng băng ẩm): Bố trí ống xoắn ruột gà bằng đồng đặt trực tiếp bên trong buồng/khoang ngưng nhằm làm lạnh bề mặt xuống $-30^\circ\text{C} \div -25^\circ\text{C}$, đảm bảo toàn bộ lượng hơi nước thăng hoa từ chuối thoát ra lập tức đóng băng bám trên thành ống, bảo vệ bơm chân không khỏi sự xâm nhập của hơi ẩm.

3. Hệ thống tạo chân không và gia nhiệt

  • Bơm hút chân không: Bơm chân không vòng dầu chuyên dụng, có khả năng hạ áp suất buồng sấy xuống dưới ngưỡng $1\text{ mmHg}$ ($0{,}1 \div 1\text{ mmHg}$) trong giai đoạn sấy thăng hoa.
  • Hệ thống cấp nhiệt: Sử dụng các thanh/tấm điện trở bức xạ nhiệt được điều khiển khống chế nhiệt độ ở mức $35^\circ\text{C} \div 40^\circ\text{C}$, cung cấp ẩn nhiệt thăng hoa cho vật liệu mà không làm tan chảy các tinh thể băng bên trong chuối.

4. Hệ thống điều khiển và đo lường

  • Tủ điện điều khiển gồm mạch động lực bảo vệ quá tải cho máy nén, bơm chân không, quạt dàn ngưng và mạch điều khiển nhiệt độ/áp suất thông qua các rơ-le nhiệt, cảm biến áp suất và đồng hồ hiển thị kỹ thuật số.

Kết quả và đóng góp

1. Kết quả kỹ thuật đạt được

  • Chế tạo hoàn chỉnh mô hình máy sấy mini: Hệ thống vận hành ổn định, đạt được các thông số nhiệt – áp suất tính toán: nhiệt độ dàn lạnh đạt dưới $-25^\circ\text{C}$, áp suất chân không buồng sấy duy trì tốt trong vùng thăng hoa ($< 4{,}58\text{ mmHg}$).
  • Kết quả thực nghiệm sấy chuối sứ (1,5 kg nguyên liệu/mẻ):
    • Khảo nghiệm qua 5 mẻ sấy với thời gian sấy tăng dần từ 15 giờ đến 23 giờ.
    • Sản phẩm chuối sau sấy giữ được hình dạng ban đầu, không bị teo tóp biến dạng, cấu trúc xốp giòn đặc trưng của sấy thăng hoa, giữ được màu sắc tự nhiên và hương thơm của chuối tươi.
    • Độ ẩm thành phẩm giảm dần từ mẻ 15h đến 23h; mẻ sấy 23h đưa độ ẩm vật liệu từ 70% ban đầu xuống xấp xỉ mức yêu cầu ($\approx 10%$).

2. Đóng góp của đề tài

  • Làm chủ quy trình tính toán nhiệt động và thiết kế cơ khí cho hệ thống sấy thăng hoa năng suất nhỏ (1,5 kg/mẻ), chứng minh tính khả thi về mặt kỹ thuật trong việc chế tạo thiết bị sấy thăng hoa mini thay thế hàng ngoại nhập đắt tiền.
  • Xây dựng được tập dữ liệu thực nghiệm về mối liên hệ giữa thời gian sấy, độ chân không, nhiệt độ bay hơi/ngưng tụ và mức tiêu hao điện năng riêng tính trên 1 kg sản phẩm chuối sứ tại điều kiện khí hậu TP.HCM.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài

  • Thời gian sấy kéo dài: Thời gian cho một chu trình sấy hoàn chỉnh còn tương đối dài ($15 \div 23\text{ h}$), dẫn đến mức tiêu thụ điện năng tích lũy trên một mẻ sấy còn cao.
  • Mức độ tự động hóa: Hệ thống điều khiển mới ở mức bán tự động bằng các rơ-le và đồng hồ nhiệt riêng lẻ, chưa tích hợp bộ điều khiển lập trình PLC hoặc vi điều khiển để tự động chuyển tiếp tối ưu giữa các giai đoạn cấp đông – thăng hoa – sấy chân không.
  • Phạm vi thử nghiệm vật liệu: Mới chỉ khảo sát thực nghiệm trên một loại vật liệu sấy duy nhất là chuối sứ; chưa tiến hành thử nghiệm mở rộng trên các loại nông sản, dược liệu có cấu trúc tế bào phức tạp khác.

Hướng nghiên cứu tiếp

  • Nghiên cứu ứng dụng các nguồn cấp nhiệt bổ trợ như bức xạ hồng ngoại hoặc vi sóng vào buồng sấy chân không nhằm gia tăng tốc độ truyền nhiệt thăng hoa, rút ngắn thời gian sấy.
  • Nâng cấp hệ thống điều khiển tự động toàn diện bằng vi điều khiển/PLC tích hợp màn hình cảm ứng HMI hoặc kết nối IoT để giám sát và điều khiển từ xa.
  • Hoàn thiện kết cấu bẫy ngưng ẩm và tối ưu hóa chu trình xả băng (defrost) dàn lạnh để tăng năng suất và giảm thời gian phụ trợ giữa các mẻ sấy.

Giá trị tham khảo

Báo cáo khóa luận là tài liệu tham khảo chuyên ngành hữu ích cho:

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Nhiệt, Điện lạnh, Công nghệ Thực phẩm và Cơ khí chế tạo máy: Tham khảo quy trình tính toán nhiệt buồng sấy, tính toán chu trình lạnh quá nhiệt – quá lạnh dùng môi chất R404A, phương pháp quy đổi năng suất lạnh máy nén từ chế độ thực tế về chế độ tiêu chuẩn.
  • Kỹ sư và nhà nghiên cứu phát triển thiết bị: Tham khảo chi tiết kích thước kết cấu buồng sấy chân không, cách bố trí bẫy ngưng dạng ống xoắn trong lòng buồng, thông số chọn van tiết lưu, bơm chân không và điện trở gia nhiệt cho các hệ thống sấy quy mô phòng thí nghiệm hoặc quy mô hộ gia đình.

Câu hỏi thường gặp

1. Môi chất lạnh và chu trình nhiệt động nào được lựa chọn cho hệ thống?
Đề tài lựa chọn môi chất R404A hoạt động theo chu trình máy nén hơi 1 cấp có quá nhiệt ($\Delta t_{qn} = 7^\circ\text{C}$) và quá lạnh ($\Delta t_{ql} = 2^\circ\text{C}$). Với nhiệt độ ngưng tụ thiết kế $t_k = 40^\circ\text{C}$ ($p_k = 18{,}17\text{ bar}$) và nhiệt độ bay hơi $t_o = -30^\circ\text{C}$ ($p_o = 2{,}045\text{ bar}$), tỷ số nén của hệ thống là $\varepsilon = 8{,}89 < 12$.

2. Model máy nén lạnh được tính chọn trong đồ án là loại nào và có công suất bao nhiêu?
Dựa trên công suất lạnh tính toán $Q_o = 0{,}37\text{ kW}$ và hệ số cấp quy đổi về chế độ tiêu chuẩn ($\lambda_{tt}/\lambda_{tc} = 0{,}776/0{,}868$), nhóm tác giả đã lựa chọn máy nén piston của hãng Danfoss, Model GS36CLX, công suất 1 HP, năng suất lạnh danh định 1000 W.

3. Kích thước hình học của buồng sấy và các khay sấy được thiết kế cụ thể ra sao?
Buồng sấy hình trụ tròn bằng Inox 304 dày $3\text{ mm}$, đường kính trong $D_1 = 400\text{ mm}$, bọc lớp bảo ôn dày $60\text{ mm}$ (đường kính ngoài bảo ôn $D_3 = 466\text{ mm}$), chiều dài buồng $L = 723\text{ mm}$. Hệ thống gồm 4 khay sấy hình chữ nhật, mỗi khay có kích thước dài $600\text{ mm} \times$ rộng $40\text{ mm} \times$ cao $250\text{ mm}$, chứa được $0{,}375\text{ kg}$ nguyên liệu/khay.

4. Khối lượng nguyên liệu và lượng ẩm tách ra trong một mẻ sấy là bao nhiêu?
Mỗi mẻ sấy nạp $G_1 = 1{,}5\text{ kg}$ chuối sứ tươi có độ ẩm ban đầu $W_1 = 70%$. Sau quá trình sấy thăng hoa, khối lượng sản phẩm thu được là $G_{sp} = 0{,}5\text{ kg}$ với độ ẩm $W_2 = 10%$, tương ứng tổng khối lượng ẩm cần tách ra khỏi vật liệu là $G_a = 1{,}0\text{ kg}$.

5. Các mốc thời gian nào đã được khảo sát thực nghiệm trên mô hình máy sấy?
Nhóm nghiên cứu đã thực hiện khảo sát thực nghiệm qua 5 mẻ sấy với các mốc thời gian lần lượt là 15 giờ, 17 giờ, 19 giờ, 21 giờ và 23 giờ để đối chiếu động học sấy, mức tiêu thụ điện năng và xác định thời gian đạt độ ẩm tiêu chuẩn 10%.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp đã hoàn thành đầy đủ các nội dung nghiên cứu lý thuyết, tính toán thiết kế nhiệt – cơ khí và chế tạo thành công mô hình máy sấy thăng hoa mini năng suất 1,5 kg/mẻ sử dụng môi chất R404A. Kết quả chạy thử nghiệm với nguyên liệu chuối sứ cho thấy hệ thống duy trì tốt điều kiện nhiệt độ âm sâu và áp suất chân không cần thiết, tạo ra sản phẩm sấy xốp giòn, giữ nguyên hình dạng và giá trị cảm quan. Công trình khẳng định tính khả thi của việc chế tạo thiết bị sấy thăng hoa quy mô nhỏ trong nước với chi phí hợp lý, đồng thời cung cấp cơ sở dữ liệu tính toán và thực nghiệm phục vụ cho việc tối ưu hóa, tự động hóa hệ thống trong các giai đoạn phát triển tiếp theo.