Lựa chọn phương pháp sấy mực bằng máy sấy bơm nhiệt kết hợp bức xạ hồng ngoại. Xây dựng mô hình toán mô tả quá trình truyền nhiệt, truyền ẩm của mực trong QTS bằng phương pháp bơm nhiệt kết hợp bức xạ hồng ngoại có xét đến ảnh hưởng của dòng truyền ẩm đến dòng nhiệt.
TỔNG QUAN
- Tổng quan về mực ống
- Nguồn lợi và đặc điểm hình thái
- Thành phần hóa học của mực
- Xử lý và bảo quản mực ống
- Tiêu chuẩn chất lượng mực ống
- Cơ chế truyền nhiệt bức xạ hồng ngoại
- Tình hình nghiên cứu trong, ngoài nước về sấy hải sản và hệ thống sấy hồng
- Tình hình nghiên cứu ngoài nước
- Tình hình nghiên cứu trong nước
- Thực trạng sấy mực ống tại các cơ sở sản xuất
- Phương pháp phơi nắng
- Phương pháp sấy không khí nóng
- Phương pháp sấy bơm nhiệt
- Phương pháp sấy vi sóng
- Thảo luận
- Kết luận chương 1
Kang và cộng sự (2011) đã nghiên cứu sấy mực bằng phương pháp sấy không khí nóng và sấy bức xạ hồng ngoại. Ning và cộng sự (2015) đã nghiên cứu đặc tính sấy khô của hồng sâm bằng phương pháp sấy bức xạ hồng ngoại.
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Vật liệu nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
Các tính chất nhiệt lý của VLS là thông số quan trọng và ảnh hưởng đến kết quả giải hệ phương trình TNTA. Thuật toán giải hệ phương trình này được trình bày chi tiết ở chương 3.
Phương pháp xác định các thông số nhiệt vật lý của mực
- Xác định khối lượng riêng
- Xác định nhiệt dung riêng
- Xác định hệ số dẫn nhiệt
Trong luận văn tốt nghiệp, phương pháp thể tích dịch chuyển với toluene làm dung môi được sử dụng để xác định mật độ mực. Tuy nhiên, trong luận án này sử dụng phương pháp hỗn hợp để xác định nhiệt dung riêng của mực do có kinh nghiệm và dễ thực hiện.
Phương pháp xác định độ ẩm cân bằng của mực
Nhiệt dung riêng của vật liệu được xác định bằng thực nghiệm dựa trên sự cân bằng nhiệt trong điều kiện đoạn nhiệt. Phương pháp trộn được sử dụng rộng rãi để xác định nhiệt dung riêng của nguyên liệu thực phẩm vì tính đơn giản và chính xác của nó.
Phương pháp xác định nhiệt ẩn hóa hơi của ẩm trong vật liệu mực ống
- Phương pháp quy hoạch thực nghiệm
- Xác định các thông số nghiên cứu
- Lập ma trận thí nghiệm
- Xây dựng mô hình hồi quy thực nghiệm
- Đánh giá độ chính xác của mô hình hồi quy
- Phương pháp tối ưu hóa mô hình
- Thiết bị thực nghiệm
- Thiết bị đo
- Phương pháp đo các thông số
- Phương pháp xác định các thông số
Thông số đầu vào là yếu tố ảnh hưởng đến các chỉ số chất lượng. Độ ẩm tương đối của TNS là thông số ảnh hưởng đến thời gian sấy. Để xác định được các chỉ số phù hợp, các thông số đầu vào phải thực sự ảnh hưởng đến quá trình nghiên cứu.
Với phân tích trên, các thông số có ảnh hưởng nhỏ đến tiêu chí nghiên cứu sẽ được loại bỏ.
Phương pháp đánh giá chất lượng của mực
Để đánh giá sự phù hợp của mô hình TNTA với số liệu thực nghiệm, luận án sử dụng hai đại lượng: sai số bình phương trung bình căn RMSE và sai số tuyệt đối trung bình căn Ptb để đánh giá.
Kết luận chương 2
Trong chương này chúng tôi tiếp tục xác định bằng thực nghiệm các thông số nhiệt lý của mực. Các giá trị này sẽ được sử dụng làm tham số tính toán sau khi xây dựng và giải hệ phương trình TNTA mô tả quá trình sấy mực trong máy sấy bơm nhiệt có bổ sung bức xạ hồng ngoại.
Kết quả xác định các thông số nhiệt vật lý của mực
- Xác định khối lượng riêng của mực
- Xác định nhiệt dung riêng của mực
Vì vậy, phương trình (3.3) được sử dụng để dự đoán mật độ mực ở các mức độ ẩm khác nhau. Trong luận án này, công thức (3.6) được sử dụng để tính nhiệt dung riêng của mực trong quá trình thí nghiệm. Kết quả cho thấy nhiệt dung riêng của mực tăng khi độ ẩm trong vật liệu tăng.
Bằng cách thực hiện phân tích hồi quy trên phần mềm SPSS, sau đó kiểm tra giá trị tương quan và mức ý nghĩa, ta thu được phương trình hồi quy mô tả mối quan hệ giữa nhiệt dung riêng của sơn và độ ẩm như (3.7), đây cũng là biểu thức dùng để tính toán trong các phần tiếp theo của luận văn.
Kết quả xác định độ ẩm cân bằng của mực
Mười hai phương trình toán học dưới đây được sử dụng để mô tả mối quan hệ giữa độ ẩm cân bằng e của mực và độ ẩm tương đối của môi trường. Vì vậy, những phương trình này có thể được sử dụng để dự đoán độ ẩm cân bằng của mực. Trong khi đó, phương trình Smith và Caurie cho hệ số tương quan R2 thấp và sai số cao nên không phù hợp để dự đoán độ ẩm cân bằng của mực.
Các tham số hồi quy và giá trị tham số của các phương trình dùng để mô tả hàm lượng ẩm cân bằng.
Kết quả xác định nhiệt ẩn hóa hơi của mực
Tỷ số giữa ẩn nhiệt hóa hơi của nước trong vật liệu và ẩn nhiệt hóa hơi của nước tự do hfg hfgo ở các giá trị độ ẩm vật liệu khác nhau có dạng đường cong logarit và được xác định theo phương trình (3.23). Như vậy, ẩn nhiệt hóa hơi của mực được xác định theo phương trình (3.26). Mối quan hệ giữa tỷ lệ ẩn nhiệt hóa hơi của nước trong sơn và nước tự do phụ thuộc vào độ ẩm của sơn được thể hiện trên hình 3.10.
Đồ thị trên hình 3.10 cho thấy độ ẩm của vật liệu càng thấp thì ẩn nhiệt hóa hơi của nước trong vật liệu càng cao.
Kết quả xác định hệ số khuếch tán ẩm
Dm k (3.31) Để đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ đến hệ số Dm, các nhà nghiên cứu đã viện dẫn mối quan hệ Arrhenius. Ở các nhiệt độ thí nghiệm khác nhau, giá trị Dm sẽ được tính theo công thức (3.31). Dựa vào các giá trị thực nghiệm ở các nhiệt độ khác nhau, ta tìm được hệ số khuếch tán ẩm Dm phụ thuộc vào nhiệt độ ở dạng (3.33).
Kết quả xây dựng mô hình toán truyền nhiệt truyền ẩm
- Xây dựng mô hình toán
- Xác định năng lượng của bộ phát hồng ngoại (IFR)
- Yếu tố vị trí
- Sự phân bố năng lượng do bức xạ đến bề mặt vật liệu sấy
- Năng lượng hấp thụ
Trao đổi nhiệt ẩm giữa bề mặt VLS và môi trường TNS là quá trình trao đổi nhiệt ẩm đối lưu liên hợp. Quá trình truyền nhiệt bao gồm dẫn nhiệt bên trong vật liệu và trao đổi nhiệt giữa bề mặt vật liệu và TNS bằng đối lưu. Dòng nhiệt từ nguồn bức xạ hồng ngoại gửi tới VLS được VLS hấp thụ trong toàn bộ thể tích. Trong trao đổi nhiệt bức xạ, năng lượng hấp thụ phụ thuộc vào hướng của bề mặt, cũng như tính chất vật liệu và nhiệt độ bức xạ.
Xác định hệ số trao đổi nhiệt đối lưu hc và hệ số trao đổi nhiệt đối lưu hm.
Kết quả giải hệ phương trình truyền nhiệt truyền ẩm
- Thiết lập hệ phương trình sai phân và thuật toán giải
- Phương trình sai phân truyền nhiệt
- Hệ phương trình sai phân truyền ẩm
- Kiểm chứng mô hình lý thuyết với các nghiên cứu về sấy mực đã công
- Động lực học quá trình sấy
- Đường cong sấy
- Đường cong nhiệt độ sấy
- Đường cong tốc độ sấy
So sánh kết quả của mô hình lý thuyết với kết quả thực nghiệm của Chen. Mô hình toán lý thuyết tiếp tục được kiểm chứng với kết quả thực nghiệm của Vega-Gálvez khi sấy mực bằng phương pháp sấy không khí nóng. Đường cong sấy so sánh kết quả mô hình lý thuyết với kết quả thực nghiệm của Vega-Gálvez được thể hiện trên hình 3.19.
So sánh kết quả của mô hình lý thuyết với kết quả thực nghiệm của Vega-Gálvez.
Kết luận chương 3
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM KIỂM CHỨNG LÝ
Chuẩn bị nguyên liệu
Hiệu suất QTS được biểu thị bằng thời gian sấy, tỷ lệ NH3 và ứng suất cắt của phương pháp sấy BN+HN. Hàm lượng NH3 và ứng suất cắt mẫu được gửi về trung tâm để kiểm tra sau khi sấy khô. Các thí nghiệm được thực hiện tại Trung tâm Công nghệ và Thiết bị Điện lạnh, Đại học Nông Lâm, Thành phố Hồ Chí Minh.
Kiểm chứng mô hình lý thuyết bằng kết quả thực nghiệm ở các nhiệt độ khác nhau.
Kiểm chứng mô hình lý thuyết với kết quả thực nghiệm tại các mức nhiệt độ
- Kiểm chứng mô hình lý thuyết với kết quả thực nghiệm theo nhiệt độ vật
- Kiểm chứng mô hình lý thuyết với kết quả thực nghiệm theo quá trình giảm
- Tại mức nhiệt độ 40°C
- Tại mức nhiệt độ 45°C
- Tại mức nhiệt độ 50°C
Đường cong sấy khô giữa kết quả dự đoán và thực nghiệm ở nhiệt độ 40°C. Đường cong sấy giữa kết quả dự đoán và thực nghiệm ở nhiệt độ 45°C. Đường cong tốc độ sấy giữa kết quả dự đoán và thực nghiệm ở nhiệt độ 45°C.
Đường cong sấy khô giữa kết quả dự đoán và thực nghiệm ở nhiệt độ 50°C.
Kiểm chứng mô hình lý thuyết với kết quả thực nghiệm tại các mức công suất
Qua phân tích, so sánh trên có thể thấy, kết quả dự đoán từ mô hình toán phản ánh xu hướng so với quá trình thay đổi độ ẩm theo số liệu thực nghiệm, độ lệch cực đại ở 3 mức nhiệt độ là 11,35%. Kiểm tra mô hình lý thuyết với kết quả thực nghiệm ở các mức công suất khác nhau. Kết quả này một lần nữa chứng minh mô hình toán lý thuyết có thể mô tả được bản chất của quá trình TNTA trong cả hai trường hợp sấy BN + HN và BN thông thường.
Kết quả cho thấy các đường cong tốc độ sấy giữa kết quả tính toán và thực nghiệm khá giống nhau.
Nhận xét
Thời gian sấy giảm khi năng lượng hồng ngoại tăng. Ở mức công suất 500 W và 750 W, thời gian sấy giảm nhưng không nhanh bằng giai đoạn 250 W và 500 W, vì nguồn tia hồng ngoại tác động không đáng kể đến độ ẩm vật liệu. giảm bớt. Tuy nhiên, đánh giá cảm quan cho thấy, ở mức 500 W và 750 W khiến bề mặt mực co lại và cứng lại mạnh khiến mực khô mất đi độ dẻo, dai tự nhiên.
Quy hoạch thực nghiệm
- Phát biểu bài toán hộp đen
- Xác định vùng nghiên cứu
- Kế hoạch thực nghiệm bậc I
- Lập ma trận thực nghiệm
- Kết quả thực nghiệm và xử lý kết quả thực nghiệm
- Phân tích kết quả thực nghiệm
- Kế hoạch thực nghiệm bậc II
- Lập ma trận thực nghiệm
- Kết quả thực nghiệm và xử lý kết quả thực nghiệm
- Phân tích kết quả thực nghiệm
- Xác định các thông số và chỉ tiêu phù hợp cho thiết bị sấy mực ống bằng
- Xác định các thông số chỉ tiêu phù hợp
- Kết quả giải bài toán
Thời gian khô t: Dựa vào kết quả thực nghiệm, thực hiện phân tích phương sai trình bày tại Phụ lục (3.1). Tỷ lệ hàm lượng NH3: Phân tích phương sai được thực hiện dựa trên kết quả thực nghiệm như tại Phụ lục (3.3). Ứng suất cắt UsC: Dựa vào kết quả thực nghiệm, thực hiện phân tích phương sai như Phụ lục (3.5).
Sau khi loại bỏ các hệ số hồi quy không đảm bảo độ tin cậy khỏi mô hình và thực hiện phân tích phương sai lần thứ hai cho mô hình, kết quả được trình bày tại Phụ lục 4.6.
Thực nghiệm so sánh đường cong chế độ sấy phù hợp
Kết quả thực nghiệm và lý thuyết về độ ẩm trung bình của nguyên liệu ở điều kiện sấy thích hợp. Đường cong sấy giữa kết quả dự đoán và thực nghiệm ở chế độ sấy thích hợp. Đường cong tốc độ sấy của kết quả dự đoán với chế độ sấy thực nghiệm phù hợp.
Kết quả dự đoán và thực nghiệm ở các chế độ sấy thích hợp được trình bày trong Bảng 4.12 và Hình 4.17.
Kết luận chương 4
Kết quả nghiên cứu của luận án đã đạt được mục tiêu và nội dung nghiên cứu của luận án. Lê Trung Đức, (2002), Nghiên cứu ứng dụng phương pháp sàng lọc tầng sôi trong sản xuất thức ăn thủy sản ở Việt Nam, Luận án tiến sĩ, Đại học Bách Khoa TP.HCM. Lê Thị Doãn Thủy (2012), Nghiên cứu sấy hành lá bằng phương pháp bơm nhiệt kết hợp bức xạ hồng ngoại, báo cáo tốt nghiệp, Đại học Nha Trang.
Lê Quang Huy (2017), Nghiên cứu kỹ thuật sấy phân bón hoa, Luận án tiến sĩ, Đại học Nông Lâm TP.HCM.
