I. Hệ thống sấy hồng ngoại
Hệ thống sấy hồng ngoại là một công nghệ tiên tiến được ứng dụng rộng rãi trong chế biến thực phẩm, đặc biệt là với nguyên liệu dứa. Hệ thống này sử dụng bức xạ hồng ngoại để làm bay hơi nước trong nguyên liệu, giúp rút ngắn thời gian sấy và tiết kiệm năng lượng. Sấy hồng ngoại thông minh kết hợp công nghệ IoT để tự động hóa quá trình điều khiển, đảm bảo hiệu quả và độ chính xác cao. Hệ thống được thiết kế với năng suất 12kg/mẻ, phù hợp cho quy mô sản xuất vừa và nhỏ.
1.1. Nguyên lý hoạt động
Hệ thống hoạt động dựa trên nguyên lý truyền nhiệt bằng bức xạ hồng ngoại. Các bóng đèn hồng ngoại phát ra tia bức xạ với bước sóng từ 700nm đến 1mm, tác động trực tiếp lên nguyên liệu dứa, làm nóng và bay hơi nước. Quá trình này giúp giữ nguyên màu sắc, hương vị và chất dinh dưỡng của dứa. Hệ thống tự động điều chỉnh nhiệt độ và thời gian sấy thông qua cảm biến và bộ điều khiển IoT.
1.2. Ưu điểm và ứng dụng
Hệ thống sấy hồng ngoại có nhiều ưu điểm như tiết kiệm năng lượng, thời gian sấy ngắn, và chất lượng sản phẩm cao. Đặc biệt, hệ thống này phù hợp với nguyên liệu dứa do khả năng giữ nguyên hình dạng và màu sắc. Ứng dụng của hệ thống không chỉ giới hạn trong chế biến thực phẩm mà còn có thể mở rộng sang các lĩnh vực khác như dược phẩm và nông nghiệp.
II. Thiết kế hệ thống sấy
Thiết kế hệ thống sấy bao gồm các bước tính toán và lựa chọn các thông số kỹ thuật phù hợp. Hệ thống được thiết kế với buồng sấy hình hộp chữ nhật, kích thước 710mm x 605mm x 800mm, sử dụng 12 bóng đèn hồng ngoại công suất 250W và 12 khay sấy. Vách buồng sấy làm bằng inox 304, đảm bảo độ bền và khả năng cách nhiệt. Quạt ly tâm có công suất 700Pa được sử dụng để tuần hoàn không khí trong buồng sấy.
2.1. Tính toán cân bằng vật chất và năng lượng
Quá trình tính toán dựa trên độ ẩm ban đầu và cuối của nguyên liệu dứa, lần lượt là 85,66% và 10%. Khối lượng riêng của dứa là 1061,48 kg/m3, nhiệt độ sấy là 65°C, và thời gian sấy giả định là 4 giờ. Các phương trình cân bằng vật chất và năng lượng được sử dụng để xác định kích thước buồng sấy và lượng nhiệt cần thiết.
2.2. Gia công và chế tạo
Hệ thống được gia công bằng các phương pháp tiện, phay, hàn, và lắp ráp. Các bộ phận chính như buồng sấy, đèn hồng ngoại, và quạt ly tâm được chế tạo với độ chính xác cao. Hệ thống tự động điều khiển được thiết kế để đảm bảo quá trình sấy diễn ra liên tục và ổn định.
III. Khảo nghiệm và hiệu chỉnh
Sau khi chế tạo, hệ thống được khảo nghiệm với nguyên liệu dứa để kiểm tra hiệu quả và hiệu chỉnh các thông số. Kết quả cho thấy sản phẩm dứa sấy đạt độ ẩm mong muốn, không bị thâm đen, và giữ được hình dạng, màu sắc, hương thơm đặc trưng. Hệ thống cũng được đánh giá về khả năng tiết kiệm năng lượng và độ bền trong quá trình vận hành.
3.1. Bố trí thí nghiệm
Các mẫu dứa được sấy ở nhiệt độ 65°C trong thời gian 4 giờ. Độ ẩm và chất lượng sản phẩm được đo lường và so sánh với các tiêu chuẩn đặt ra. Hệ thống cảm biến và bộ điều khiển nhiệt độ được sử dụng để theo dõi và điều chỉnh quá trình sấy.
3.2. Kết quả và thảo luận
Kết quả khảo nghiệm cho thấy hệ thống hoạt động ổn định và đạt hiệu quả cao. Sản phẩm dứa sấy đáp ứng được các yêu cầu về chất lượng và độ ẩm. Hệ thống cũng được đánh giá là có khả năng ứng dụng rộng rãi trong thực tiễn sản xuất, đặc biệt là trong ngành công nghiệp thực phẩm.
