BỘ CÔNG THƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY SẤY LÁT KHỔ QUA BẰNG ĐÈN HALOGEN NĂNG SUẤT 5KG NGUYÊN LIỆU/MẺ Mã số đề tài: 21/1 NL02 Chủ nhiệm đề tài: TS Trần Đình Anh Tuấn Đơn vị thực hiện: Khoa Công nghệ Nhiệt Lạnh Tp. Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2023
LỜI CÁM ƠN Nhóm nghiên cứu chân thành cảm ơn Trường Đại Học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh đã cấp kinh phí để thực hiện đề tài nghiên cứu này. Đồng thời, nhóm nghiên cứu cũng gời lời cảm ơn chân thành đến quý Thầy Cô khoa Công nghệ Nhiệt Lạnh đã có nhiều hỗ trợ trong quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu này. Ngoài ra, nhóm nghiên cứu gởi lời cảm ơn các sinh viên thuộc khóa K13, K14 đã đồng hành trong công tác triển khai thực nghiệm, thu thập dữ liệu. IUH, ngày 10 tháng 4 năm 2023 Chủ nhiệm đề tài TS Trần Đình Anh Tuấn 2
PHẦN I. THÔNG TIN CHUNG 1. Thông tin tổng quát 1.1. Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy sấy lát khổ qua bằng đèn halogen năng suất 5kg nguyên liệu/mẻ 1.2. Mã số: 21/1 NL02 1.3. Danh sách chủ trì, thành viên tham gia thực hiện đề tài Họ và tên Vai trò thực hiện TT Đơn vị công tác đề tài (học hàm, học vị) 1 TS. Trần Đình Anh Tuấn Khoa CN Nhiệt Lạnh Chủ nhiệm đề tài 2 ThS. Lê Đình Nhật Hoài Khoa CN Nhiệt Lạnh Thành viên chính 3 ThS. Nguyễn Văn Tuấn Khoa CN Nhiệt Lạnh Thành viên chính 4 ThS. Vũ Đức Phương Khoa CN Nhiệt Lạnh Thành viên chính 5 ThS. Hồ Thị Khánh Phượng Khoa CN Nhiệt Lạnh Thành viên chính 6 TS. Trần Thị Huyền Viện CN Sinh học – Thực Thành viên chính phẩm 1.4. Đơn vị chủ trì: Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 1.5. Thời gian thực hiện: từ tháng 3 năm 2021 1.6. Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có): không 1.7. Tổng kinh phí được phê duyệt của đề tài: 93.000.000 VNĐ (chín mươi ba triệu đồng chẵn). 2. Kết quả nghiên cứu 2.1 Đặt vấn đề Kỹ thuật sấy là một trong những kỹ thuật rất lâu đời và là một sự kết hợp từ nhiều lĩnh vực khác nhau như khoa học, công nghệ, nền tảng kiến thức thực tiễn (đúc kết từ quan sát thực nghiệm và yếu tố kinh nghiệm của nhân viên kỹ thuật vận hành). Qua quá trình sấy, nhờ giảm độ ẩm trong vật liệu sấy, nên các vi sinh vật sẽ bị hạn chế cường độ hoạt động do bị thay đổi môi trường. Nhờ đó, các các phẩm sau sấy có thời gian bảo quan lâu dài, nâng cao giá trị kinh tế. Cho đến hiện nay, sấy là lĩnh vực được ứng dụng rất rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau như nông nghiệp, công nghệ dược phẩm…đặc biệt trong lĩnh vực thực phẩm. Hiện nay có rất nhiều loại hệ thống sấy được phát triển và ứng dụng vào công nghiệp sản xuất. Mỗi một loại hệ thống sấy đều tồn tại ưu nhược điểm. Nhìn chung, hệ thống sấy có thể được phân loại, một cách tương đối, thành hai loại hệ thống sấy đó là hệ thống sấy sử dụng nguồn năng lượng tự nhiên như năng lượng mặt trời và hệ thống sấy sử dụng nguồn năng lượng nhân tạo như hệ thống sấy đối lưu, sấy lạnh, sấy nhờ vi song, sấy chân không…. Trong các hệ thống sấy nhân tạo, sấy bức xạ halogen cũng được sử dụng rất rộng rãi. Nhờ quá trình truyền nhiệt thông qua phương thức bức xạ, nguồn nhiệt truyền thẳng đến bề mặt vật liệu, nên quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu sấy xảy ra nhanh hơn, giảm được thời gian sấy, nhờ vậy tiết kiệm được chi phí sấy. 3
Tại Việt Nam, Khổ Qua từ lâu đã được dùng làm thuốc và như một cây thuốc, nó đã được sử dụng để điều trị các bệnh khác nhau như bệnh đái tháo đường, ho, bệnh đường hô hấp, bệnh ngoài da, vết thương. Nó giúp làm sạch gan và tái tạo tế bào gan và giảm cân. Vì những lợi ích dinh dưỡng và công dụng tuyệt vời nêu trên nên nhu cầu sử dụng sản phẩm Khổ Qua dạng sấy khô ngày một tăng cao. Sản phẩm Khổ Qua dạng sấy khô được sử dụng như một loại trà thảo dược. Do vậy, việc nghiên cứu để tìm chế độ sấy phù hợp cho sản phẩm Khổ Qua sấy khô nhằm tạo ra những sản phẩm ngày càng chất lượng cao hơn, có thời gian bảo quản được lâu hơn là việc cần thiết. Vì vậy, chúng tôi đề xuất đề tài “Nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy sấy lát khổ qua bằng đèn halogen năng suất 5kg nguyên liệu/mẻ”, nhằm giải quyết các mục tiêu: tạo ra sản phẩm có chất lượng tốt, độ ẩm đạt yêu cầu, chi phí năng lượng thấp, nâng cao giá trị kinh tế của sản phẩm khổ qua sấy, phục vụ cho tiêu dùng và xuất khẩu. 2.2 Mục tiêu 2.2.1 Mục tiêu tổng quát. Đa dạng hóa các máy sấy tại đơn vị bằng máy sấy bức xạ halogen để phục vụ trong nghiên cứu, trong học tập của sinh viên ngành Nhiệt lạnh và sinh viên ngành Công nghệ thực phẩm, đồng thời đưa thiết bị ứng dụng vào thực tiễn có hướng đến tiết kiệm và sử dụng hiệu quả năng lượng. 2.2.2 Mục tiêu cụ thể. Nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy sấy lát khổ qua bằng đèn halogen năng suất 5kg nguyên liệu/mẻ Xây dựng và tối ưu hóa các thông số công nghệ đối với nguyên liệu khổ qua cắt lát để có được sản phẩm sấy đạt chuẩn chất lượng và chi phí sấy hợp lý. 2.3 Phương pháp nghiên cứu Các phương pháp nghiên được sử dụng trong đề tài gồ: - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: phương pháp phân tích tổng hợp lý thuyết. - Phương pháp giải tích được sử dụng trong tính toán thiết kế. - Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: kế thừa chuyên gia 2.4 Tóm tắt kết quả (tiếng Việt và tiếng Anh) Tóm tắt: Đề tài đã tính toán thiết kế và chế tạo được tủ sấy Halogen với năng suất 5kg/mẻ. Tủ sấy được chế tạo với toàn bộ vật liệu Inox 304, với kích thước tủ là 550x550x850 (mm). Bên trong tủ có bố trí 4 khay tròn, gồm 4 tấm dạng tam giác trên một khay. Hai khay này được gắn trên cùng một trục quay được điều khiển bởi thiết bị inverter, nhằm có thể thay đổi nhiều vận tốc quay khác nhau trong quá trình thực nghiệm. Ngoài ra, trong tủ sấy còn có 4 bóng đèn Halogen với công suất 100W mỗi bóng, được bố trí đều trên từng khay. Để kiểm soát chế độ sấy, tủ sấy đã bố trí 3 cảm biến nhiệt độ để đo thông tin nhiệt độ sấy tại các vị trí vào, trong và ra khỏi tủ sấy. Việc thu thập thông tin nhiệt độ trong quá trình sấy được thực hiện bởi thiết bị controller DDC. Giao tiếp giữa thiết bị controller DDC và máy tính thông qua phần mềm điều khiển. Trên giao diện phần mềm, ta có thể thiết lập nhiệt độ sấy theo yêu cầu. Khi nhiệt độ sấy trong tủ sấy đạt đến nhiệt độ cài đặt, thì thiết bị SSD sẽ điều khiển thay đổi điện áp cấp cho các bóng đèn halogen nhằm duy trì nhiệt độ như cài đặt ban đầu. Với tủ sấy đã thiết kế, đề tài đã thực hiện khảo sát các ảnh hưởng quá trình sấy đến sản phẩm Khổ qua dạng lát như nhiệt độ sấy lần lượt 60 oC, 65 oC và 70oC, ảnh hưởng của độ dày vật liệu sấy lần lượt là 3mm, 5mm và 7mm. Chất lượng sản phẩm 4
sau sấy được đánh giá thông qua các chỉ số màu và hàm lượng dinh dưỡng, cụ thể là hàm lượng Vitamin C và hàm lượng Carbonhydrate. Chỉ số hàm lượng dinh dưỡng được thực hiện tại Viện Công nghệ Sinh học Thực phẩm trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh. Ngoài ra, đề tài cũng đã ứng dụng trí tuệ nhân tạo để dự báo sự giảm ẩm dưới ảnh hưởng của các yếu tố sấy như nhiệt độ sấy, độ dày vật liệu sấy, thời gian sấy trong suốt quá trình sấy. Trong số các mô hình trí tuệ nhân tạo, có hai mô hình được sử dụng để dự báo sự giảm ẩm vật liệu sấy đó là mô hình MARS và GRNN. Các biến đầu vào của cả hai mô hình là thời gian sấy, độ ẩm đầu vào, nhiệt độ sấy, độ dày vật liệu. Còn biến đầu ra của hai mô hình là độ ẩm cuối của vật liệu sấy. Kết quả thực hiện trong quá trình huấn luyện mô hình, cả hai mô hình đều có cùng giá trị R2 = 0.9996. Đối với giá trị MSE thì MARS có giá trị 5.6523e-07, còn giá trị MSE của GRNN là 0.0167. Tương tự đối với giá trị RMSE thì, MARS đạt 6.1890e-04, trong khi đó GRNN đạt 0.1132. Qua tổng hợp 3 tiêu chí thống kê đánh giá có thể kết luận rằng, khả năng dự báo của MARS có năng lực vượt trội hơn rất nhiều so với GRNN. Abstract: The project has calculated, designed and manufactured a halogen oven with a capacity of 5kg/batch. The drying cabinet is made with all 304 stainless steel materials, with the cabinet size 550x550x850 (mm). Inside the cabinet, there are 4 round trays, including 4 triangular plates on one tray. These two trays are mounted on the same axis of rotation controlled by the inverter device which can change different rotational speeds during the experiment. In addition, in the drying cabinet, there are 4 halogen bulbs with a capacity of 100W each, arranged evenly on each tray. To control the drying mode, the oven has arranged 3 temperature sensors to measure the drying temperature at the positions such as outside, inside and out of the oven. The collection of temperature during the drying process is done by the DDC controller. The control software was installed to get the communication between the DDC controller device and the computer through. On the software interface, we can set the drying temperature as required. When the drying temperature in the oven reaches the set temperature, the SSD will control the change in the voltage supplied to the halogen bulbs to maintain the temperature as originally set. With the designed drying oven, this study has investigated the effects of the drying process on the products of bitter gourd, such as the drying temperature of 60 oC, 65 oC and 70 oC, respectively, the influence of the thickness of the dried material including 3mm, 5mm and 7mm respectively. The quality of products after drying is evaluated through color indices and nutritional content, namely Vitamin C and Carbohydrate. The nutrient content indicators were performed at the Institute of Biotechnology and Food Technology, Industrial University of Ho Chi Minh City. In addition, the study also applied artificial intelligence to predict the moisture loss under the influence of drying factors such as drying temperature, thickness of drying material, and drying time during the drying process. Among the artificial intelligence models, there are two models used to predict the moisture loss of dried materials: MARS and GRNN models. The input variables of both models are drying time, input moisture, drying temperature, material thickness. The output variable of the two models is the final moisture content of the dried material. Results performed during model training, both models have the same value R2 = 0.9996. For the MSE value, the MSE value of the trained MARS is 5.6523e-07, and the MSE value of the trained GRNN model is 0.0167. Similarly for the RMSE value, MARS is 6.1890e-04, while 5
GRNN is 0.1132. Through the synthesis of 3 statistical evaluation criteria, it can be concluded that the forecasting ability of MARS is much superior to that of GRNN. 3. Sản phẩm đề tài, công bố và kết quả đào tạo Yêu cầu khoa học/và chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật TT Tên sản phẩm Đăng Đạt được ký 1 Mô hình máy sấy halogen dạng mẻ 1 mô mô hình hoàn thiện hình 2 Bộ bản vẽ thiết kế chế tạo và quy trình vận 1 bộ 1 bộ rõ ràng, chi tiết, hành các thiết bị mô hình máy sấy halogen đầy đủ 3 Bài báo thuộc danh mục scopus 1 bài 1 bài thuộc danh mục scopus Q2 4. Kiến nghị Nghiên cứu sâu về ảnh hưởng của độ ẩm tương đối của tác nhân sấy trong buồng sấy đến thời gian sấy và chất lượng của khổ qua. Tiến hành sấy nhiều loại sản phẩm khác để xây dựng một thư viện các chế độ sấy tối ưu cho máy sấy bằng đèn halogen. 5. Phụ lục sản phẩm (liệt kê minh chứng các sản phẩm nêu ở Phần III) 1. Sản phẩm dạng 1: mô hình máy sấy halogen dạng mẻ (đã được khoa CN Nhiệt Lạnh nghiệm thu) 2. Sản phẩm dạng 2: bộ bản vẽ thiết kế chế tạo và quy trình vận hành tủ sấy halogen năng suất 5kg nguyên liệu/mẻ 3. Sản phẩm dạng 3: bài báo khoa học thuộc danh mục scopus (Q2): Tran Dinh Anh Tuan, Nguyen Van Tuan, Le Dinh Nhat Hoai, Ho Thi Khanh Phuong. Study on drying of bitter gourd slices based on halogen dryer. Research in Agricultural Engineering. ISSN 1805-9376 (Accepted) Tp. HCM, ngày ........ tháng........ năm ....... Chủ nhiệm đề tài Phòng QLKH&HTQT Khoa CN Nhiệt Lạnh Trưởng (đơn vị) (Họ tên, chữ ký) 6
PHẦN II. BÁO CÁO CHI TIẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC (báo cáo tổng kết sau khi nghiệm thu, đã bao gồm nội dung góp ý của hội đồng nghiệm thu) NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY SẤY LÁT KHỔ QUA BẰNG ĐÈN HALOGEN NĂNG SUẤT 5KG NGUYÊN LIỆU/MẺ Chủ nhiệm đề tài: TS Trần Đình Anh Tuấn 7
MỤC LỤC CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN NGUYÊN LIỆU SẤY ...................................................16 1.1. Nguyên liệu sấy.................................................................................................16 1.2. Các loại khổ qua đang có ở nước ta hiện nay ...................................................16 1.3. Yêu cầu về chất lượng nguyên liệu sấy.............................................................17 1.4. Đặc tính chung và độ ẩm của khổ qua ..............................................................17 1.5. Giá trị dinh dưỡng.............................................................................................18 CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẤY.................................................19 2.1. Sấy vật liệu ẩm..................................................................................................19 2.2. Các phương pháp sấy vật liệu ẩm .....................................................................19 2.2.1. Phương pháp sấy nóng ........................................................................................19 2.2.2. Phương pháp sấy lạnh..........................................................................................20 2.3. Nguyên lí của quá trình sấy...............................................................................20 2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy...........................................................21 2.4.1. Yếu tố nguyên liệu...............................................................................................21 2.4.2. Yếu tố tác nhân sấy..............................................................................................21 2.4.3. Thời gian sấy.......................................................................................................23 2.4.4. Thiết bị sấy ..........................................................................................................23 2.5. Kết luận.............................................................................................................24 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY SẤY...........................25 3.1. Tính toán thiết kế và chế tạo hệ thống sấy........................................................25 3.1.1. Các thông số cần thiết cho quá trình tính toán thiết kế .......................................25 3.1.2. Tính toán lý thuyết quá trình sấy và thiết bị sấy .................................................25 3.1.3. Tính toán tổn thất nhiệt........................................................................................27 3.2. Chế tạo hệ thống sấy.........................................................................................33 3.2.1. Cấu tạo cơ khí máy sấy khổ qua bằng đèn halogen ............................................33 3.2.2. Phần điểu khiển của máy sấy ...............................................................................35 3.3. Vận hành máy sấy.............................................................................................37 3.3.1. Vận hành tự động ................................................................................................37 3.3.2. Vận hành thủ công...............................................................................................38 CHƯƠNG 4. THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ SẤY HALOGEN CHO SẢN PHẨM KHỔ QUA..................................................................................40 4.1. Thiết lập thực nghiệm .......................................................................................40 4.1.1. Cơ sở thực nghiệm...............................................................................................40 8
앞 8페이지만 표시됩니다. 전체를 보려면 자료를 다운로드하세요.
댓글이 없습니다. 첫 댓글을 남겨보세요!
댓글 (0)
댓글이 없습니다. 첫 댓글을 남겨보세요!