Nghiên cứu thiết kế và chế tạo hệ thống sấy mít bằng bức xạ hồng ngoại với năng suất 10kg/mẻ

Nghiên cứu thiết kế hệ thống sấy mít bằng bức xạ hồng ngoại đạt hiệu quả tối ưu với năng suất nhỏ 10kg/mẻ, phù hợp ứng dụng thực tế.

• Tác giả: Đoàn Thị Hồng Hải
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Tấn Dũng
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố 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 nguyên liệu/mẻ
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• Trang tựa
• Quyết định giao đề tài
• Lý lịch cá nhân
• Lời cam đoan
• Lời cảm ơn
• Tóm tắt
• Danh sách các chữ viết tắt
• Danh sách các bảng
• Danh sách các hình
• MỞ ĐẦU
• 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
• 1.8. 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
• 2.1.1. Các phương pháp sấy vật liệu ẩm
• 2.1.1.1. Phương pháp sấy nóng
• 2.1.1.2. Phương pháp sấy lạnh
• 2.1.2. Vật liệu ẩm và các dạng liên kết nước với vật liệu ẩm
• 2.1.3. Một số tính chất nhiệt vật lý của vật liệu ẩm liên quan đến quá trình sấy
• 2.1.4. Động học của quá trình sấy
• 2.2. Phương pháp sấy bức xạ hồng ngoại
• 2.2.1. Đặc điểm bức xạ hồng ngoại
• 2.2.2. Sấy bằng bức xạ hồng ngoại
• 2.2.3. Cơ chế sấy khô vật liệu ẩm bằng bức xạ hồng ngoại
• 2.2.4. Công nghệ sấy bức xạ hồng ngoại
• 2.2.5. Hệ thống thiết bị sấy hồng ngoại
• 2.3. Các biến đổi của sản phẩm trong quá trình sấy
• 2.3.1. Biến đổi vật lý
• 2.3.2. Biến đổi hóa học
• 2.3.3. Biến đổi sinh học và hóa sinh
• 2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy hồng ngoại
• 2.4.1. Yếu tố nguyên liệu
• 2.4.2. Yếu tố tác nhân sấy
• 2.4.3. Yếu tố thiết bị sấy
• 2.5. 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
• 3.2.1. Phương pháp xác định các thông số công nghệ và các hàm mục tiêu
• 3.2.2. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm
• 3.2.3. Phương pháp Mô hình hóa thiết lập bài toán tối ưu đa mục tiêu
• 3.2.4. Tối ưu hóa giải bài toán tối ưu đa mục tiêu trong nghiên cứu công nghệ sấy hồng ngoại
• 3.3. Phương pháp tính toán thiết kế
• 3.3.1. Phương pháp tính toán
• 3.3.2. Phương pháp thiết kế
• 3.3.3. 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
• 4.1.1. Mô hình thực nghiệm đa yếu tố
• 4.1.2. Xác định miền cực trị của thực nghiệm
• 4.1.3. Bài toán tối ưu một mục tiêu
• 4.1.4. Bài toán tối ưu đa mục tiêu
• 4.2. Tính toán thiết kế và chế tạo hệ thống sấy
• 4.2.1. Các thông số cần thiết cho quá trình tính toán thiết kế
• 4.2.2. Tính toán thiết kế không gian sấy
• 4.2.3. Tính nhiệt tải cho hệ thống sấy
• 4.2.4. Tổng nhiệt lượng cần thiết cho quá trình sấy
• 4.2.5. Thiết kế hệ thống sấy hồng ngoại
• 4.2.6. Chế tạo hệ thống sấy
• 4.2.7. Tự động điều khiển hệ thống sấy
• 4.2.8. Tính kiểm tra chất lượng hệ thống sấy
• 4.2.8.1. Phía vật liệu sấy (mít)
• 4.2.8.2. Về phía nguồn phát hồng ngoại (bóng đèn)
• 4.3. Mô phỏng và thảo luận
• 4.3.1. Mô phỏng các hàm mục tiêu cần nghiên cứu trên đồ thị 3D và 2D
• 4.3.2. Thực nghiệm kiểm chứng lại các thông số công nghệ tối ưu của quá trình sấy mít bằng bức xạ hồng ngoại
• 4.3.3. 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

Tóm tắt

I. Hệ thống sấy mít bằng bức xạ hồng ngoại

Hệ thống sấy mít bằng bức xạ hồng ngoại là một giải pháp công nghệ hiện đại nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm mít sấy. Hệ thống này được thiết kế để tối ưu hóa quá trình sấy, giảm thiểu tổn thất dinh dưỡng và năng lượng. Bức xạ hồng ngoại được sử dụng để truyền nhiệt trực tiếp vào sản phẩm, giúp quá trình sấy diễn ra nhanh chóng và hiệu quả. Hệ thống này có năng suất sấy 10kg/mẻ, phù hợp với quy mô sản xuất nhỏ và vừa.

1.1. Nguyên lý hoạt động

Hệ thống sấy hoạt động dựa trên nguyên lý truyền nhiệt bằng bức xạ hồng ngoại. Nhiệt được phát ra từ các bóng đèn hồng ngoại, xuyên qua không khí và tác động trực tiếp lên bề mặt sản phẩm. Quá trình này giúp loại bỏ độ ẩm nhanh chóng mà không làm biến đổi cấu trúc và dinh dưỡng của mít. Công nghệ sấy này đảm bảo sản phẩm đạt độ ẩm yêu cầu (5,13%) với chi phí năng lượng thấp (1,46 kWh/kg).

1.2. Thiết kế hệ thống

Hệ thống được thiết kế với buồng sấy có kích thước 800mm x 800mm x 1000mm, sử dụng bóng đèn hồng ngoại có tổng công suất 2000W. Thiết bị sấy được trang bị hệ thống điều khiển tự động để duy trì nhiệt độ buồng sấy ở mức tối ưu (63,43°C) và thời gian sấy 7,13 giờ. Quy trình sấy được tối ưu hóa để đảm bảo chất lượng sản phẩm và hiệu quả năng lượng.

II. Quy trình sấy mít bằng bức xạ hồng ngoại

Quy trình sấy mít bằng bức xạ hồng ngoại được nghiên cứu và tối ưu hóa để đảm bảo chất lượng sản phẩm và hiệu quả năng lượng. Quy trình này bao gồm các bước chuẩn bị nguyên liệu, sấy và kiểm tra chất lượng. Sấy thực phẩm bằng bức xạ hồng ngoại giúp giảm thiểu tổn thất dinh dưỡng và đảm bảo độ ẩm sản phẩm đạt yêu cầu.

2.1. Chuẩn bị nguyên liệu

Nguyên liệu mít tươi được lựa chọn kỹ lưỡng, loại bỏ các phần hư hỏng và cắt thành miếng đồng đều. Sấy mít tươi đòi hỏi nguyên liệu phải đạt độ chín vừa phải để đảm bảo chất lượng sản phẩm sau khi sấy. Quá trình chuẩn bị nguyên liệu là bước quan trọng để đảm bảo hiệu quả của quy trình sấy.

2.2. Quá trình sấy

Quá trình sấy được thực hiện trong buồng sấy với nhiệt độ và thời gian được kiểm soát chặt chẽ. Sấy bằng bức xạ giúp loại bỏ độ ẩm nhanh chóng mà không làm biến đổi cấu trúc và dinh dưỡng của mít. Kết quả thực nghiệm cho thấy, sản phẩm mít sấy đạt độ ẩm 5,13% và tổn thất carbohydrate chỉ 6,27%, thấp hơn so với phương pháp sấy đối lưu không khí nóng.

III. Ứng dụng và giá trị thực tiễn

Hệ thống sấy mít bằng bức xạ hồng ngoại không chỉ nâng cao chất lượng sản phẩm mà còn mang lại giá trị kinh tế cao. Sản phẩm mít sấy có thể được sử dụng trong tiêu dùng và xuất khẩu, góp phần tăng thu nhập cho người nông dân. Công nghệ sấy này cũng có thể áp dụng cho các loại rau, củ, quả khác, mở ra hướng phát triển mới trong ngành công nghiệp chế biến thực phẩm.

3.1. Giá trị kinh tế

Sản phẩm mít sấy có giá trị kinh tế cao hơn so với mít tươi, đặc biệt khi xuất khẩu. Sấy mít khô giúp kéo dài thời gian bảo quản và giảm chi phí vận chuyển. Việc áp dụng công nghệ sấy hồng ngoại giúp giảm chi phí năng lượng, tăng lợi nhuận cho các nhà sản xuất.

3.2. Ứng dụng mở rộng

Công nghệ sấy bằng bức xạ hồng ngoại có thể áp dụng cho nhiều loại rau, củ, quả khác như chuối, xoài, khoai lang. Việc tối ưu hóa quy trình sấy giúp giảm chi phí năng lượng và nâng cao chất lượng sản phẩm. Đây là hướng phát triển tiềm năng trong ngành công nghiệp chế biến thực phẩm.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam sở hữu tiềm năng nông nghiệp nhiệt đới rộng lớn với năng suất thu hoạch mít bình quân đạt từ 210 đến 400 tấn/ha/năm đối với mật độ trồng 200 cây/ha. Tại các vùng chuyên canh trọng điểm như Tiền Giang, diện tích canh tác mít tại huyện Cai Lậy đạt gần 1.000 ha và huyện Cái Bè đạt trên 200 ha, mang lại doanh thu tiềm năng từ 420 đến 800 triệu đồng/ha/năm cho nông dân. Tuy nhiên, quả mít tươi có độ ẩm cao dao động từ 72,0% đến 94,0% nên rất dễ bị suy giảm chất lượng và tổn thất sau thu hoạch bởi nấm mốc và vi sinh vật. Trong khi đó, các công nghệ sấy đối lưu bằng không khí nóng thông thường tiêu tốn nhiều năng lượng và làm suy giảm nghiêm trọng hàm lượng carbohydrate tự nhiên.

Vấn đề nghiên cứu trọng tâm là xác định cơ chế truyền nhiệt bức xạ nhằm tối ưu hóa quá trình làm khô sản phẩm mít mà vẫn bảo tồn tối đa giá trị dinh dưỡng. Mục tiêu cụ thể của luận văn là tìm ra chế độ công nghệ sấy hồng ngoại tối ưu, đồng thời thiết kế và chế tạo hoàn chỉnh hệ thống sấy bức xạ hồng ngoại quy mô 10 kg nguyên liệu/mẻ. Phạm vi nghiên cứu được thực hiện thực nghiệm tại Thành phố Hồ Chí Minh trong giai đoạn năm 2017 thuộc chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt.

Ý nghĩa của công trình được thể hiện qua các chỉ số định lượng ấn tượng: giảm tỷ lệ tổn thất carbohydrate xuống chỉ còn 6,27%, đưa độ ẩm thành phẩm về mức an toàn 5,13%, và giảm suất tiêu hao năng lượng xuống 1,46 kWh cho mỗi kg sản phẩm. Kết quả này mở ra hướng đi bền vững để nâng cao giá trị chuỗi nông sản xuất khẩu.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết truyền nhiệt - truyền khối trong vật liệu ẩm và động học sấy với ba giai đoạn biến thiên độ ẩm đặc trưng: giai đoạn đốt nóng ban đầu, giai đoạn tốc độ sấy không đổi và giai đoạn tốc độ sấy giảm dần. Quá trình sấy được chi phối bởi mô hình phân loại liên kết ẩm của P. Rebinder, bao gồm liên kết cơ học (nước tự do dễ bay hơi), liên kết hóa lý (ẩm hấp phụ và thẩm thấu đòi hỏi năng lượng cao để phá vỡ), và liên kết hóa học bền vững.

Bên cạnh đó, nghiên cứu dựa trên lý thuyết bức xạ điện từ và định luật dịch chuyển Wien về mối quan hệ giữa bước sóng cực đại và nhiệt độ nguồn phát. Cơ chế sấy bức xạ hồng ngoại vận hành dựa trên sự cộng hưởng năng lượng tại dải bước sóng từ 2,5 đến 3,5 micromet, nơi các phân tử nước tự do trong tế bào mít hấp thụ năng lượng cực đại, gia tăng dao động nhiệt và thoát ẩm ra ngoài mà không làm biến tính các hợp chất hữu cơ. Mít tươi có các thông số nhiệt vật lý cơ sở gồm độ ẩm 76,08%, nhiệt dung riêng chất khô 1,3 kJ/kg.K, khối lượng riêng 1030 kg/m3 và hệ số dẫn nhiệt 0,51 W/m.K.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng mẫu nguyên liệu mít nghệ tươi đạt độ chín kỹ thuật đồng nhất, độ ẩm ban đầu xác định ở mức 76,08%. Cỡ mẫu cho mỗi mẻ thực nghiệm là 10 kg múi mít tươi đã tách hạt và sơ mít. Phương pháp chọn mẫu là chọn mẫu ngẫu nhiên phân tầng theo kích thước và độ dày múi nhằm đảm bảo tính đại diện và đồng đều vật lý khi tiếp nhận bức xạ nhiệt.

Để khảo sát quá trình, phương pháp quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp hai với 3 yếu tố ảnh hưởng gồm nhiệt độ buồng sấy, thời gian sấy và cường độ bức xạ được lựa chọn. Lý do lựa chọn phương pháp này là khả năng mô tả chính xác các tương tác phi tuyến bậc hai và bề mặt đáp ứng với số lượng thí nghiệm tối thiểu hóa. Bài toán tối ưu hóa đa mục tiêu được giải quyết thông qua Phương pháp điểm không tưởng nhằm đồng thời cực tiểu hóa suất tiêu hao năng lượng, cực tiểu hóa độ ẩm thành phẩm và giảm thiểu độ tổn thất carbohydrate. Toàn bộ quá trình tính toán, chế tạo buồng sấy và kiểm chứng thực nghiệm diễn ra theo tiến độ chuẩn mực từ cuối năm 2016 đến tháng 10 năm 2017.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, nghiên cứu đã xác lập thành công bộ thông số công nghệ tối ưu toàn diện cho quá trình sấy mít bằng bức xạ hồng ngoại, bao gồm: nhiệt độ buồng sấy đạt 63,43 độ C, thời gian sấy duy trì 7,13 giờ, và cường độ bức xạ hồng ngoại ở mức 6,40 kW/m2.

Thứ hai, chi phí năng lượng tiêu thụ của hệ thống được tối ưu hóa ở mức 1,46 kWh/kg thành phẩm, tiết kiệm hơn 45% điện năng so với các phương pháp sấy nhiệt đối lưu truyền thống có cùng dải công suất.

Thứ ba, sản phẩm mít sau sấy đạt độ ẩm tiêu chuẩn 5,13%, hoàn toàn đáp ứng yêu cầu kiểm soát vi sinh vật và hoạt độ của nước theo tiêu chuẩn xuất khẩu. Tỷ lệ tổn thất hàm lượng carbohydrate được khống chế ở mức rất thấp là 6,27%, thấp hơn đáng kể so với mức tổn hao từ 15% đến 20% khi sấy bằng không khí nóng ở nhiệt độ cao.

Thứ tư, hệ thống sấy hồng ngoại năng suất 10 kg/mẻ được chế tạo hoàn thiện với kích thước buồng sấy dài 800 mm, rộng 800 mm, cao 1000 mm, tích hợp dàn đèn hồng ngoại công suất 2000 W bố trí đối xứng, đảm bảo phân bố quang phổ đồng đều trên toàn bộ bề mặt khay sấy.

Thảo luận kết quả

Các kết quả thực nghiệm chỉ ra rằng sự kết hợp giữa nhiệt độ 63,43 độ C và cường độ bức xạ 6,40 kW/m2 tạo ra động lực truyền ẩm hướng tâm cực đại từ trong lòng múi mít ra môi trường xung quanh. Khi các tia bức xạ tác động trực tiếp vào liên kết hydro của nước mao dẫn, độ ẩm bay hơi nhanh chóng trong 4 giờ đầu tiên mà không làm caramen hóa hàm lượng đường glucid tự nhiên (chiếm từ 16,0% đến 25,4% trong thịt mít tươi).

Dữ liệu nghiên cứu được biểu diễn trực quan thông qua đồ thị bề mặt đáp ứng 3D và các đường đồng mức 2D, mô tả rõ nét mối tương quan giữa nhiệt độ buồng sấy và cường độ bức xạ tác động lên ba hàm mục tiêu: tiêu hao năng lượng, độ ẩm và tổn thất carbohydrate. Khi đối chiếu với các mô hình sấy đối lưu thông thường, phương pháp bức xạ hồng ngoại vượt trội hoàn toàn về khả năng duy trì sắc vàng tự nhiên và cấu trúc giòn dẻo của múi mít. Kết quả này tương đồng với các công bố quốc tế về sấy hồng ngoại rau củ quả của các nhà nghiên cứu đầu ngành, khẳng định tính đúng đắn của phương pháp điểm không tưởng trong tối ưu hóa nhiệt kỹ thuật.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, chuẩn hóa quy trình sơ chế và định hình múi mít tươi trước khi đưa vào buồng sấy. Cần áp dụng quy chuẩn cắt lát múi mít có bề dày đồng đều từ 3 đến 5 mm nhằm đảm bảo hệ số truyền nhiệt bức xạ đạt mức cao nhất. Mục tiêu hướng tới là duy trì độ đồng đều ẩm đạt 98% trên toàn mẻ sấy, thực hiện ngay trong quý 1 bởi đội ngũ kỹ thuật viên chế biến tại các xưởng sản xuất.

Thứ hai, nâng cấp hệ thống điều khiển nhiệt độ tự động tích hợp cảm biến hồng ngoại không tiếp xúc. Cần trang bị bộ điều khiển PID kết hợp biến tần điều chỉnh lưu lượng quạt hút ẩm cưỡng bức. Mục tiêu nhằm giữ độ dao động nhiệt độ buồng sấy dưới 0,5 độ C và tiết kiệm thêm 5% điện năng tiêu thụ, triển khai trong thời gian 3 tháng bởi các kỹ sư cơ - điện tử.

Thứ ba, nhân rộng quy mô thiết bị từ buồng sấy tĩnh 10 kg/mẻ sang hệ thống sấy hồng ngoại băng tải liên tục công suất 50 đến 100 kg/mẻ. Mục tiêu là nâng cao năng suất gấp 5 đến 10 lần và hạ giá thành gia công xuống dưới 2.500 đồng/kg mít tươi, lộ trình thực hiện từ 6 đến 12 tháng do các doanh nghiệp chế biến nông sản chủ trì.

Thứ tư, xây dựng bộ tiêu chuẩn cơ sở quản lý chất lượng theo HACCP và ISO cho sản phẩm mít sấy hồng ngoại. Mục tiêu đảm bảo 100% lô hàng xuất xưởng đạt độ ẩm dưới 6% và tỷ lệ giữ lại carbohydrate trên 90%, giao cho phòng kiểm định chất lượng phối hợp cùng hợp tác xã nông nghiệp hoàn thiện trong vòng 1 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nhóm giảng viên, nghiên cứu sinh và sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt, Công nghệ thực phẩm: Luận văn là tài liệu tham khảo giá trị về phương pháp quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp hai, ứng dụng giải thuật tối ưu hóa đa mục tiêu và phân tích động học truyền nhiệt bức xạ điện từ trong công nghệ sấy thực phẩm.

Nhóm kỹ sư thiết kế, chế tạo máy và thiết bị nhiệt: Cung cấp đầy đủ cơ sở tính toán nhiệt tải, kích thước hình học buồng sấy 800 mm x 800 mm x 1000 mm, phương pháp bố trí dàn đèn 2000 W và sơ đồ mạch điều khiển nhiệt độ tự động phục vụ chế tạo thực tế.

Nhóm chủ cơ sở sản xuất, hợp tác xã nông nghiệp và doanh nghiệp chế biến trái cây: Nắm bắt các thông số công nghệ tối ưu để ứng dụng trực tiếp vào sản xuất, giúp giảm chi phí năng lượng xuống mức 1,46 kWh/kg và nâng cao chất lượng cảm quan của mít sấy thương phẩm.

Nhóm chuyên viên khuyến nông và phát triển chuỗi giá trị nông sản: Sử dụng các dữ liệu phân tích kinh tế - kỹ thuật của đề tài để tư vấn chuyển giao công nghệ sau thu hoạch, giúp nâng cao giá trị thương phẩm cho các vùng trồng mít tại khu vực Đồng bằng sông Cửu Long và Đông Nam Bộ.

Câu hỏi thường gặp

Công nghệ sấy bức xạ hồng ngoại có ưu điểm gì vượt trội so với sấy đối lưu truyền thống? Sấy hồng ngoại truyền năng lượng trực tiếp đến vật liệu thông qua sóng điện từ dải 2,5 đến 3,5 micromet mà không cần làm nóng khối không khí trung gian. Cơ chế này giúp tốc độ thoát ẩm nhanh hơn, rút ngắn hơn 40% thời gian sấy và giảm tiêu hao năng lượng xuống chỉ còn 1,46 kWh/kg sản phẩm.

Bộ thông số tối ưu cho quy trình sấy mít 10 kg/mẻ được xác định như thế nào? Thông qua quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp hai và phương pháp điểm không tưởng, bộ thông số tối ưu gồm: nhiệt độ buồng sấy 63,43 độ C, thời gian sấy 7,13 giờ, và cường độ bức xạ 6,40 kW/m2. Chế độ này bảo toàn dinh dưỡng tối đa và đảm bảo độ khô đồng đều.

Độ ẩm và hàm lượng đường trong mít biến đổi ra sao sau khi sấy hồng ngoại? Độ ẩm của mít giảm từ mức ban đầu 76,08% xuống còn 5,13%, đạt ngưỡng an toàn tuyệt đối cho bảo quản dài hạn. Nhờ mức nhiệt sấy ôn hòa 63,43 độ C, mức tổn thất carbohydrate được khống chế ở mức rất thấp 6,27%, giữ trọn vị ngọt thanh tự nhiên của trái mít.

Cấu tạo cơ bản của hệ thống máy sấy mít hồng ngoại 10 kg/mẻ gồm những gì? Hệ thống gồm buồng sấy kích thước 800 mm x 800 mm x 1000 mm làm bằng vật liệu cách nhiệt, dàn đèn phát bức xạ hồng ngoại tổng công suất 2000 W, hệ thống khay chứa nguyên liệu bằng inox vệ sinh, quạt đối lưu thải ẩm cưỡng bức và mạch điều khiển nhiệt độ tự động.

Kết quả nghiên cứu của luận văn có thể áp dụng cho các loại nông sản khác không? Phương pháp luận tối ưu hóa và nguyên lý thiết kế buồng sấy hồng ngoại trong luận văn hoàn toàn có thể mở rộng áp dụng cho các loại hoa quả có hàm lượng đường và độ ẩm cao như chuối, xoài, thanh long, khoai lang nhằm tiết kiệm chi phí năng lượng.

Kết luận

Luận văn đã giải quyết trọn vẹn mục tiêu nghiên cứu thông qua 5 đóng góp khoa học và thực tiễn nổi bật:

• Xác lập thành công mô hình toán học và tìm ra bộ thông số tối ưu: nhiệt độ 63,43 độ C, thời gian 7,13 giờ, cường độ bức xạ 6,40 kW/m2.
• Thiết kế và chế tạo hoàn chỉnh hệ thống máy sấy hồng ngoại 10 kg/mẻ với kích thước 800 mm x 800 mm x 1000 mm và công suất dàn đèn 2000 W.
• Đạt các chỉ tiêu kiểm chứng thực nghiệm xuất sắc gồm suất tiêu hao năng lượng 1,46 kWh/kg, độ ẩm 5,13% và tổn thất carbohydrate chỉ 6,27%.
• Cung cấp cơ sở lý thuyết nhiệt - vật lý chuẩn xác cho việc tính toán truyền nhiệt bức xạ trong chế biến nông sản nhiệt đới.
• Mở ra giải pháp nâng cao giá trị kinh tế và giảm thiểu tỷ lệ hao hụt sau thu hoạch cho các vùng chuyên canh mít tại Việt Nam.

Trong lộ trình 12 tháng tiếp theo, nhóm nghiên cứu khuyến nghị tiếp tục mở rộng mô hình sang hệ thống sấy hồng ngoại băng tải liên tục 50 đến 100 kg/mẻ. Các doanh nghiệp và cơ sở chế biến hãy chủ động liên hệ chuyển giao công nghệ để nâng tầm giá trị nông sản Việt Nam trên thị trường quốc tế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Mở đầu  Chƣơng 1: Tổng quan  Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết và công nghệ sấy hồng ngoại.  Chƣơng 3: Phƣơng pháp nghiên cứu tính toán, thiết kế và chế tạo (sấy hồng ngoại).  Chƣơng 4: Kết quả nghiên cứu, tính toán thiết kế và chế tạo hệ thống sấy hồng ngoại và thảo luận.  Kết luận và kiến nghị  Tài liệu tham khảo  Mục lục 4 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 1.

Tên gọi và tên khoa học Mít thuộc loại dâu tằm với tên khoa học của mít là: Artocarpus intrgrifolia. Nguồn gốc phân bố, sinh trƣởng và phát triển  Nguồn gốc phân bố Mít là loài thực vật ăn quả, mọc phổ biến ở Đông Nam Á và Brasil. Mít có nguồn gốc từ Ấn Độ và Bangladesh, sau đƣợc trồng rộng rãi ở Malaysia, Srilanka, Indonesia, Brazil, Madagascar, Đông Dƣơng, Thái Lan, Việt Nam. và các quốc gia nhiệt đới.

Mít cũng đƣợc tìm thấy ở Đông Châu Phi: Uganda, Tanzania. Quả mít là trái cây quốc gia của Bangladesh, là một trong 3 loại trái cây tốt cùng với xoài và chuối ở Tamil Nadia của Ấn Độ, [1], [2], [3]. Việt Nam cũng có trồng mít từ Bắc vào Nam, từ ven biển, đồng bằng lên miền núi. Ở miền Nam mít đƣợc trồng nhiều ở Đồng Nai, Bình Dƣơng, Vĩnh Long, Đồng Tháp… với mít tố nữ, mít nghệ, mít dừa, mít thái, mít dai, mít mật… [3], [4].

Cơm mít  Phân loại Ở Việt Nam, mít đƣợc trồng ở khắp nơi, có 2 giống mít chính: mít dai có thịt rắn chắc và mít mật có thịt mềm nhão nhiều nƣớc. Ngoài ra, con có nhiều giống mít mới đƣợc nhân giống trồng tại Việt Nam, [1], [6]. - Mít Thái Lan - Mít Viên Linh - Mít Siêu sớm - Mít ruột đỏ - Mít Nghệ cao sản - Mít Mã Lai - Mít Tố Nữ - Mít Dừa  Diện tích và sản lƣợng Mít là loại cây ăn trái ít kén đất, dễ trồng. Vì thế diện tích trồng mít ngày càng mở rộng với nhiều giống mít ngon, mau cho trái nhƣ giống mít Thái siêu sớm, vàng cam, nghệ.

Sản lƣợng tăng nhanh theo từng năm tùy vào giống trồng. Thông thƣờng, 1ha đất trồng đƣợc 200 cây mít, sau khi đƣợc 2 đến 4 năm tuổi mỗi cây sẽ thu hoạch từ (70 ÷ 100) trái/năm tùy theo từng loại giống trồng. Với trọng lƣợng (15 ÷ 20) kg/quả thì 1ha trồng mít sẽ cho thu hoạch (210 ÷ 400) tấn quả/năm. Nếu giá trên thị trƣờng là 2.000 đồng/kg mít quả thì ngƣời trồng mít sẽ thu nhập đạt (420 ÷ 800) triệu đồng/ha/năm.

6 Theo số liệu thống kê chƣa đầy đủ năm 2014, huyện Cai Lậy hiện có gần 1.000 ha trồng mít với tỷ lệ cho trái hơn 70% đƣợc trồng tập trung tại các xã: Cẩm Sơn, Thanh Hòa, Long Khánh và Hội Xuân.; huyện Cái Bè có 200 ha trồng mít tập trung ở các xã: Đông Hòa Hiệp, Hòa Khánh, Hậu Thành, Mỹ Đức Tây, Mỹ Đức Đông, Hòa Hƣng và An Thái Trung, … Với diện tích trồng mít ngày đƣợc mở rộng, cùng với các giống mít mới thì năng suất thu hoạch mít tăng nhanh. Năng suất hơn 40 tấn/ha. Sản lƣợng thu hoạch mỗi năm từ 30. Diện tích trồng mít còn đƣợc mở rộng tại các tỉnh Bình Dƣơng, Đồng Nai, Bình Phƣớc, các tỉnh Đồng Bằng Sông Cửu Long, cao nguyên Đắc Lắc.

Thành phần hóa học, hóa lý  Thành phần hóa học Mít là loại quả chứa nhiều hàm lƣợng đƣờng, nhiệt lƣợng cao. Trong múi mít chín có protein (0,6 ÷ 1,5) % (tùy loại mít), glucid (11 ÷ 14) % (bao gồm nhiều đƣờng đơn nhƣ fructose, glucose, cơ thể dễ hấp thụ), (1 ÷ 2) % muối khoáng gồm: 18mg% canxi, 25mg% Fe, 0,14 mg% caroten, 4mg% vitamin C, 0,04 mg% vitamin B2 và các chất khoáng nhƣ sắt, canxi, phosphor… [6], [7], [8], [9]. Thành phần hóa học trong 100g thịt mít tƣơi [1], [2] Thành phần Nƣớc Protein Glucid Tro Hàm lƣợng (g) 72,0 ÷ 94,0 1,2 ÷ 1,9 16,0 ÷ 25,4 0,8 ÷ 0,9 Bảng 1. Thành phần Vitamin trong cơm mít tƣơi [8] Thành phần Khối lƣợng Thành phần Khối lƣợng Vitamin A (IU) 175,0 ÷ 540,0 Vitamin C (mg) 7,0 ÷ 10,0 Vitamin B1 (mg) 0,03 ÷ 0,09 Folate, total (mcg) 14 Vitamin B2 (mg) 0,05 ÷ 0,4 Folate, food (mcg) 14 Vitamin B12 (mg) 24 Folate, DFE (mcg) 14 Vitamin B6 (mg) 0,920 β- carotein (mg) 61 Vitamin E (mg) 0,34 β -cryto-xanthin (μg) 5,0 7 Bảng 1.

Thành phần chất khoáng có trong thịt mít tƣơi [8] Thành phần Giá trị Thành phần Giá trị Phospho (mg) 36,0 Sắt (mg) 0,5 ÷ 1,1 Magie (mg) 37,0 Canxi (mg) 20,0 ÷ 37,0 Kali (mg) 303,0 Natri (mg) 3,0  Thành phần hóa lý Mít còn là loại quả có độ ẩm cao, có chứa lƣợng nƣớc dƣới dạng liên kết hóa lý. Nƣớc trong mít đƣợc liên kết dƣới các dạng: - Liên kết cơ học: chủ yếu là nƣớc tự do trong mít và dễ dàng bị tách ra trong quá trình sấy. - Liên kết cơ lý: tồn tại dƣới dạng hấp thụ, hấp thụ giữa lƣợng ẩm và hơi ẩm với mít, lƣợng ẩm này còn gọi là ẩm liên kết, để tách chúng ra khỏi vật liệu sấy cần cung cấp một năng lƣợng cao. - Liên kết hóa học: lƣợng hơi liên kết với vật liệu sấy dƣới các dạng hóa học nhƣ liên kết hidro, liên kết tƣơng tác giữa các điện tử, liên kết ion.

Rất khó tách lƣợng ẩm dạng này ra khỏi vật liệu sấy. Nếu tách chúng ra khỏi vật liệu sấy thì dinh dƣỡng bị biến đổi theo chiều hƣớng giảm nhanh, làm phá vỡ cấu trúc và tính chất của vật liệu sấy. Ngoài ra, nhiệt dung riêng, hệ số dẫn nhiệt và khối lƣợng riêng [1], [2], [3]. Thông số hóa lý của mít Tính chất hóa lý Thông số Độ ẩm (W) 76,08 % Nhiệt dung riêng (Cck) 1,3 (kJ/kg.K) Khối lƣợng riêng (ρ) 1030 (kg/m3) Hệ số dẫn nhiệt (λ) 0,51 (W/m.

Giá trị của mít  Dinh dƣỡng 8 Trong mít có chứa nhiều chất phytonutrient (lignans, isoflavones và saponins) rất có lợi cho sức khỏe, chống lại ung thƣ, tăng huyết áp, viêm loét dạ dày và làm chậm quá trình thái hoá tế bào, tăng sức sống cho làn da. Đây còn là nguồn cung cấp nhiều vitamin C và chất chống oxy hóa giúp củng cố hệ miễn dịch và tăng cƣờng chức năng hoạt động của các tế bào bạch cầu trong cơ thể. Mít còn chứa nhiều vitamin A giúp duy trì thị lực tốt [1], [3]. Là một nguồn phong phú kali, mít có tác dụng điều hòa huyết áp và do đó giúp giảm nguy cơ bị đột quỵ và mắc bệnh tim mạch.

Kali giúp duy trì sự cân bằng chất điện phân trong cơ thể. Mít chứa nhiều chất xơ giúp giảm táo bón và trợ giúp tiêu hóa. Chất xơ trong mít còn giúp tống khứ các hóa chất gây ung thƣ ở ruột. Loại đƣờng tự nhiên nhƣ sucrose, fructose trong mít giúp cung cấp năng lƣợng cho cơ thể và cũng giúp dễ tiêu hóa.

Mặc dù mít là trái cây giàu năng lƣợng, nhƣng nó không có chứa chất béo bão hòa hay các cholesterol nên đây là một trong những trái cây rất tốt cho cơ thể ngƣời. Mít còn chứa nhiều khoáng chất khác nhƣ mangan, sắt, vitamin B6, niacin, axit folic. cần thiết cho việc duy trì hoạt động của cơ thể. Trong múi mít có chứa nhiều chất magiê, một loại dinh dƣỡng có vai trò quan trọng cho việc hấp thụ canxi của cơ thể, đồng thời giúp tăng cƣờng sức khỏe cho xƣơng và ngăn chặn những rối loạn liên quan đến xƣơng nhƣ bệnh viêm khớp xƣơng mãn tính.

Mít cũng chứa sắt nên giúp ngăn chặn chứng thiếu máu và giúp việc tuần hoàn máu trong cơ thể đƣợc tốt [1], [2]. Khoáng chất đồng trong quả mít đóng một vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất ở tuyến giáp, đặc biệt là việc sản xuất và hấp thụ hooc mon. Các nhà khoa học chứng minh đƣợc rằng, thƣờng xuyên ăn mít sẽ giúp tuyến giáp khỏe mạnh hơn những ngƣời không ăn. Ngoài ra, loại trái cây này cũng giàu các vi khoáng chất tốt cho tuyến giáp [3], [6].

Giá trị dinh dƣỡng mít (100g thịt mít tƣơi) [9] Dinh dƣỡng Giá trị Dinh dƣỡng Giá trị Năng lƣợng (kcal) 95,0 Vitamin E (mg) 0,34 Carbohydrat (g) 23,5 Natri (mg) 3,0 Protein (g) 1,72 Kali (mg) 303,0 Chất béo (g) 0,64 Caxi (mg) 34,0 Chất xơ (g) 1,5 Sắt (mg) 0,6 B12 (mg) 24 Magie (mg) 37,0 B6 (mg) 0,920 Mangan (mg) 0,197 B2 (mg) 0,329 Phospho (mg) 36,0 B1(mg) 0,102 Kẽm (mg) 0,42 Vitamin C (mg) 13,7 β -carotene (μg) 61,0 Vitamin A (IU) 110,0 β - cryto-xanthin (μg) 5.0 Ngoài ra, hạt mít cũng có giá trị lƣơng thực nhƣ các loại hạt và củ khác, đƣợc nhân dân dùng chống đói trong những ngày giáp hạt. Hạt mít có thể phơi khô làm lƣơng thực dự trữ, thành phần chất dinh dƣỡng có trong hạt mít. Thành phần dinh dƣỡng trong hạt mít Thành phần Hàm lƣợng Tinh bột 70% Protein 5,2% Lipid 0,62% Khoáng 1,4% Thành phần protein và lipid của hạt mít khô thấp hơn gạo, nhƣng hơn hẳn khoai, sắn khô. Bên cạnh, đó hạt mít có tác dụng bổ trung ích khí gây trung tiện, thông tiểu tiện.

Chất lƣợng của thịt mít so với hai trái phổ biến xoài, chuối (trong 100g phần ăn đƣợc). So sánh thành phần dinh dƣỡng của mít với chuối và xoài Thành phần dinh dƣỡng Xoài Chuối sứ Cơm mít Hạt mít Calo 62 100 94 151 Độ ẩm (%) 82,6 71,6 72,9 60,9 Protein (g) 0,6 1,2 1,7 4,3 Lipid (g) 0,3 0,3 0,3 0,4 Glucid (g) 15,9 26,1 23,7 32,6 Xenlulose (g) 0,5 0,6 0,9 1,5 Tro(g) 0,6 0,8 1,4 1,8 Canxi (mg) 10,0 12,0 27,0 35,0 Photpho(mg) 15,0 32,0 38,0 126,0 Iron(mg) 0,3 0,8 0,6 1,2 Natri(mg) 3,0 0,8 0,6 1,2 Kali(mg) 214,0 401,0 400,0 841,0 Carotein ( g) 1880,0 255,0 237,0 25,0 Vitamin B1( g) 0,06 0,03 0,09 0,18 Vitamin B2( g) 0,05 0,04 0,11 0,51 Vitamin P( g) 0,6 0,6 0,7 0,51 Acid ascorbic ( g) 36,0 14,0 9,0 17,0  Dƣợc phẩm Ngoài giá trị dinh dƣỡng cao, theo quan điểm của Đông y, mít có vị ngọt, tính bình, tác dụng vào tỳ giúp lợi sữa, kháng viêm tốt và có thể phòng tốt cho một số bệnh sau: - Giúp giảm béo, hạ huyết áp: mít có hàm lƣợng nƣớc nhiều, protein thấp, không có chất béo, nhƣng lƣợng chất xơ nhiều, mít thực sự là món ăn lý tƣởng cho ngƣời béo phì, tim mạch, đặc biệt ngƣời muốn giảm cân. Tuy nhiên, lƣợng đƣờng trong mít mật nhiều hơn mít dai, nên những ngƣời béo chỉ nên ăn mít dai. 11 - Giúp chống viêm: hàm lƣợng vitamin C và gluxit cao, giúp cơ thể hấp thu nặng lƣợng tốt, chống viêm tốt, tăng sức đề kháng, nâng cao hệ miễn dịch, đặc biệt tốt cho những miền có mùa đông giá lạnh.

- Giúp sáng mắt: mít là một loại quả màu vàng, vì vậy rất tốt cho mắt.