Nghiên cứu thiết kế, chế tạo, thực nghiệm mô hình sấy bơm nhiệt để sấy lá dấp cá

TĨM TẮT
Luận văn này trình bày q trình và kết quả nghiên cứu thực nghiệm sấy
lá dấp cá theo nguyên lý sấy bơm nhiệt. Mơ hình máy sấy bơm nhiệt có năng suất 5
kg ngun liệu/mẻ. Kích thƣớc buồng sấy: 650 x 805 x 840 mm, có 10 khay sấy.
Cơng suất máy nén 750 W, công suất quạt buồng sấy 350 W đƣợc sử dụng trong
q trình thực nghiệm. Mơ hình máy sấy này đƣợc chế tạo tại Bộ mơn Nhiệt – Khoa
Cơ Khí Động Lực – Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh.
Q trình thực nghiệm đƣợc tiến hành trên mơ hình máy sấy HPD này đã tìm ra
đƣợc chế độ sấy phù hợp cho lá dấp cá nhƣ sau: nhiệt độ tác nhân sấy : 45 0C, vận
tốc TNS: 1,6m/s, 1,9 m/s thời gian sấy 8 giờ, độ ẩm w2: 6 % . Khi tiến hành sấy ở
chế độ này sản phẩm sấy có màu xanh gần giống lá tƣơi nhất, lá dấp cá ít biến dạng.
Hàm lƣợng flavonoid trong lá dấp cá sau khi sấy (5,6%) cao hơn dấp cá sấy lạnh
trên thị trƣờng. Không phát hiện E.Coli trong mẫu sản phẩm sấy, đạt quy chuẩn
quốc gia đối với ô nhiễm vi sinh vật trong thực phẩm của Bộ Y Tế. Điện năng tiêu
thụ : 5,37 kWh/kg sản phẩm sấy, tốc độ tách ẩm riêng phần (SMER) : 0,96 kg/kWh.
Kết quả trên cho thấy máy sấy này làm việc ổn định, cho ra sản phẩm lá dấp cá sấy
đạt yêu cầu đặt ra. Sản phẩm sấy có thể sử dụng nhƣ thực phẩm chức năng, làm
nguyên liệu của trà túi lọc, thảo dƣợc. Giá thành ƣớc tính của dấp cá sấy có thể cạnh
tranh đƣợc với các sản phẩm hiện lƣu hành trên thị trƣờng.

1


ABSTRACT
This thesis presents the experimental results of Houttuynia-drying Cordata by
heat pump dryer (HPD). The capacity of HPD is 5 kg, the dimension of drying
chamber is: 650 x 805 x 840 mm, there are 10 drying trays in the chamber. The
capacity of compressor is 710W and chamber fan is 350W, this HPD was designed
and installed in the campus of Ho Chi Minh City University of Technology and
Education. The experimental results showed that a suitable drying mode for
Houttuynia Cordata is: temperature chamber at 45 0C, velocity: 1.6 m/s and 1.9

m/s, the final moiture content w2: 6%, drying time: 8 hours. When drying in this
mode, the color of Houttuynia Cordata - dryed is green, less distorted. It also
content more flavonoid than the other products (5.6 %), E.Coli bacteria do not
appear. Power consumption : 5.37 kWh/kg product, specific moisture extraction rate
(SMER): 0.96 kg/kWh, The above results showed that the HPD works stably,
Houttuynia Cordata-dryed is satisfactory, and this HPD system with its drying mode
can be applied to production.

2


MỤC LỤC
LÝ LỊCH KHOA HỌC .................................................................................................... i
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................... iii
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................ iv
TÓM TẮT ....................................................................................................................... 1
ABSTRACT .................................................................................................................... 2
MỤC LỤC ....................................................................................................................... 3
CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ............................................................................ 8
DANH MỤC BẢNG ....................................................................................................... 9
DANH MỤC HÌNH ẢNH ............................................................................................ 10
Chƣơng 1: TỔNG QUAN ............................................................................................. 10
1.1 Tính cấp thiết của đề tài .......................................................................................... 12
1.2. Tổng quan cây dấp cá ............................................................................................. 13
1.2.1. Tên gọi ................................................................................................................ 13
1.2.2. Mô tả ................................................................................................................... 13
1.2.3. Thành phần hóa học ............................................................................................ 14
1.2.4. Phân bố ................................................................................................................ 14
1.2.5. Tính vị và tác dụng .............................................................................................. 14
1.3. Các nghiên cứu trong nƣớc liên quan .................................................................... 15

1.4. Các nghiên cứu ngoài nƣớc lên quan ..................................................................... 15
1.5. Tổng kết các nghiên cứu ........................................................................................ 16
1.6. Các chế phẩm có chứa dấp cá trên thị trƣờng ........................................................ 17
1.7. Mục đích của đề tài ................................................................................................ 19

3


1.8. Phƣơng pháp nghiên cứu........................................................................................ 20
1.9. Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu ............................................................................. 20
1.10. Nội dung nghiên cứu ............................................................................................ 20
Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .................................................................................. 22
2.1. Tổng quan kỹ thuật sấy .......................................................................................... 22
2.2. Phƣơng pháp sấy truyền thống ............................................................................... 22
2.3. Phƣơng pháp sấy hiện đại ...................................................................................... 22
2.4. Tác nhân sấy ........................................................................................................... 23
2.5. Chế độ sấy .............................................................................................................. 23
2.6. Nguyên lý mơ hình sấy bơm nhiệt: ........................................................................ 24
2.7. Các thiết bị cơ bản của HTS bơm nhiệt ................................................................. 24
2.7.1. Môi chất lạnh....................................................................................................... 24
2.7.2. Máy nén lạnh ....................................................................................................... 24
2.7.3. TBNT và TBBH : ................................................................................................ 25
2.7.4. Các chỉ số về hiệu quả sử dụng năng lƣợng:....................................................... 25
- Chỉ số COP hệ thống: ................................................................................................ 25
- Chỉ số SMER (kg/kWh) :........................................................................................... 25
- Tốc độ tách ẩm (g/h): .................................................................................................. 25
- Điện năng riêng (kg /kWh) : ....................................................................................... 25
Chƣơng 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CHẾ TẠO .......................................................... 26
3.1. Các số liệu ban đầu để tính tốn thiết kế................................................................ 26
3.2. Kích thƣớc buồng sấy ............................................................................................ 26

3.3. Tính tốn lƣợng TNS lý thuyết : ........................................................................... 27
3.3.1. Đồ thị đồ thị khơng khí ẩm i-d: ........................................................................... 27

4


3.3.2. Thơng số điểm nút TNS q trình sấy lý thuyết: ............................................... 28
3.3.3. Tính tốn nhiệt q trình sấy lý thuyết: .............................................................. 31
3.3.4. Tính cho q trình sấy thực:................................................................................ 32
3.5. Thơng số làm việc của chu trình lạnh: ................................................................... 41
3.5.1. Nhiệt độ ngƣng tụ tk : .......................................................................................... 41
3.5.2. Nhiệt độ bay hơi to: ............................................................................................. 41
3.5.3. Tính cấp nén của chu trình lạnh: ......................................................................... 41
3.6. Chu trình làm việc: ................................................................................................. 41
3.6.1. Tính tốn chu trình lạnh 1 cấp: ........................................................................... 42
3.6.2. Tính chọn cơng suất máy nén: ............................................................................ 43
3.6.3. Tính trở lực TNS để chọn quạt : ......................................................................... 44
3.6.4. Chọn thiết bị ngƣng tụ trong buồng sấy và TBNT phụ: ..................................... 51
3.6.5. Chọn thiết bị bay hơi: .......................................................................................... 51
3.7. THIẾT KẾ - CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY SẤY BƠM NHIỆT ............................ 52
3.7.1. CÁC BẢN VẼ BỐ TRÍ THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG: ................................ 52
3.7.2. Mạch điện điều khiển: ........................................................................................ 53
Chƣơng 4: QUÁ TRÌNH THỰC NGHIỆM .................................................................. 54
4.1. Quy trình sấy lá dấp cá .......................................................................................... 54
4.2. Phƣơng pháp xác định độ ẩm, nhiệt độ, vận tốc TNS ........................................... 54
4.3. Các thiết bị dùng trong thí nghiệm: ....................................................................... 55
4.4. Các thí nghiệm : ..................................................................................................... 56
4.5. Phƣơng pháp xác định hàm lƣợng flavonoid ........................................................ 57
4.6. Tiêu chuẩn E.Coli của lá dấp cá sau khi sấy .......................................................... 57

5


4.7. Một số hình ảnh quá trình sấy lá dấp cá:................................................................ 58
Chƣơng 5: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................................... 59
5.1. Chế độ sấy 35 0C .................................................................................................... 59
5.2. Chế độ sấy nhiệt độ 37.5 0C ................................................................................... 61
5.3. Chế độ sấy nhiệt độ 40 0C ...................................................................................... 63
5.4. Chế độ sấy nhiệt độ 42.5 0C ................................................................................... 64
5.5. Chế độ sấy nhiệt độ 45 0C ...................................................................................... 65
5.6. Chế độ sấy nhiệt độ 47.5 0C ................................................................................... 67
5.7. Chế độ sấy nhiệt độ 50 0C ...................................................................................... 69
5.8. Biểu đồ chỉ số tách ẩm riêng phần SMER: ............................................................ 71
5.9 Hàm lƣợng flavonoid trong cá mẫu sấy dấp cá....................................................... 72
5.10. Giới hạn ô nhiễm vi sinh vật cho rau quả và sản phẩm rau quả .......................... 74
5.11. Các chỉ số sử dụng hiệu quả năng lƣợng ............................................................. 77
- Chi phí điện năng cho 1 kg sản phẩm (kg/kWh) ........................................................ 77
- Tốc độ tách ẩm:........................................................................................................... 77
5.12. Ƣớc tính hiệu quả kinh tế trong sản xuất ............................................................. 78
Chƣơng 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................... 80
6.1. Kết luận .................................................................................................................. 80
6.2. Kiến nghị ................................................................................................................ 80
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 81
PHỤ LỤC 1 QUÁ TRÌNH GIẢM ẨM CỦA VẬT LIỆU SẤY ................................... 84
PHỤ LỤC 2: HÌNH ẢNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI ........................................................ 98
PHỤ LỤC 3: KẾT QUẢ XÉT NGHIỆM HÀM LƢỢNG FLAVONOID ................ 101

6

PHỤ LỤC 4: KẾT QUẢ XÉT NGHIỆM NHIỂM KHUẨN E.COLI ....................... 101
PHỤ LỤC 5: TIÊU CHUẪN VI SINH VẬT TRONG THỰC PHẨM ...................... 101

7


CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu

Ý nghĩa

v

Thể tích

m3

G

Khối lƣợng

kg

Độ ẩm

%

t

Nhiệt độ

0

d

Độ chứa hơi

h

Ethalpy

kJ/kg

λ

Hệ số dẫn nhiệt

W/m.K

δ

Bề dày

m

α

Hệ số tỏa nhiệt

W/m2.K

v

Vận tốc TNS

m/s

cp

Nhiệt dung riêng

kJ/kg.K

k

Hệ số truyền nhiệt

W/m2.K

SMER

Tốc độ tách ẩm riêng

Kg/kWh

TNS

Tác nhân sấy

VLS

Vật liệu sấy

TBNT

Thiết bị ngƣng tụ

TBBH

Thiết bị bay hơi

HPD

Máy sấy bơm nhiệt

KPH

Không phát hiện

8

Đơn vị

C

kg ẩm/kg kkk


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Thành phần hóa học cấy dấp cá ............................................................. 14

Bảng 3.1. Kích thƣớc buồng sấy ........................................................................... 39
Bảng 3.2. Thông số TNS lý thuyết ........................................................................ 44
Bảng 3.3. Thông số TNS thực tế ............................................................................ 52
Bảng 3.4. Bảng thông số của môi chất .................................................................. 42
Bảng 3.5. Thông số TBBH. .................................................................................... 46
Bảng 3.6. Thông số TBNT. .................................................................................... 48
Bảng 4.1. Thông số máy sấy bơm nhiệt dùng trong thí nghiệm ............................ 57
Bảng 5.1. Hàm lƣợng flavonoid các mẫu sấy và mẫu trên thị trƣờng…………....85
Bảng 5.2. Kết quả xét nghiệm E.Coli. .................................................................... 87
Bảng 5.2. Giới hạn ô nhiễm vi sinh vật trong rau quả, thực phẩm ....................... 76

9


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Cây dấp cá .............................................................................................. 13
Hình 1.2. Bột dấp cá sấy lạnh ................................................................................ 18
Hình 1.3. Thức uống từ bột dấp cá ......................................................................... 18
Hình 1.4. Trà túi lọc dấp cá .................................................................................... 19
Hình 1.5. Thảo dƣợc có thành phần dấp cá ............................................................ 19
Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý sấy bơm nhiệt .............................................................. 24
Hình 3.1. Vách, kích thƣớc buồng sấy ................................................................... 26
Hình 3.2. Buồng sấy hồn thành ............................................................................ 27
Hình 3.3. Đồ thị i-d quá trình sấy lý thuyết ........................................................... 27
Hình 3.4. Vách buồng sấy ...................................................................................... 47
Hình 3.5. Đồ thị T-s và log(p)-h. ........................................................................... 55
Hình 3.6. Kết nối thiết bị hệ thống bơm nhiệt........................................................ 65
Hình 3.7. Khung máy – Buồng sấy ........................................................................ 65
Hình 3.8. Kết nối thiết bị hệ thống bơm nhiệt........................................................ 66
Hình 3.9. Máy sấy HPD hồn chỉnh ...................................................................... 66

Hình 4.1. Thermostat kỹ thuật số ........................................................................... 68
Hình 4.2. Lƣu tốc kế Lutron AM-4205TNS .......................................................... 68
Hình 4.3. Điện kế KTS đa năng ............................................................................. 55
Hình 4.4. Ampe kẹp đa năng .................................................................................. 56
Hình 4.5. Cân VLS ................................................................................................. 56
Hình 4.6. Dấp cá chuẩn bị sấy................................................................................ 58
Hình 4.7. Dấp cá trong buồng sấy .......................................................................... 58
Hình 5.1 Biểu đồ giảm ẩm VLS – TNS – MT CĐS 35 0C. ................................... 59
Hình 5.2 Biểu đồ giảm ẩm VLS theo thời gian 35 0C............................................ 59
Hình 5.3. Lá dấp cá sấy ở 35 0C ............................................................................. 60
Hình 5.4. Biểu đồ giảm ẩm của VLS 37.5 0C ........................................................ 61
Hình 5.5. Biểu đồ độ ẩm TNS – VLS – Môi trƣờng 37.5 0C ................................. 61
Hình 5.6. Lá dấp cá sấy ở 37.5 0C .......................................................................... 62
Hình 5.7. Biểu đồ giảm ẩm ở chế độ sấy 40 0C ..................................................... 63
Hình 5.8. Lá dấp cá sấy ở chế độ 40 0C ................................................................. 63
10


Hình 5.9. Biểu đồ giảm ẩm VLS ở chế độ 42.5 0C ................................................ 64
Hình 5.10. Dấp cá sấy ở 42.5 0C ............................................................................ 65
Hình 5.11. Biểu đồ giảm ẩm VLS ở chế độ 45 0C………………………………..78
Hình 5.12. Lá dấp cá sấy ở 45 0C ........................................................................... 66
Hình 5.13. Biểu đồ giảm ẩm VLS – Mơi trƣờng - TNS 47.5 0C ........................... 67
Hình 5.14. Biểu đồ giảm ẩm VLS ở 47.5 0C .......................................................... 67
Hình 5.15. Lá dấp cá sấy ở 47.5 0C ........................................................................ 68
Hình 5.16. Độ giảm ẩm VLS – TNS – Môi trƣờng 50 0C ..................................... 69
Hình 5.17. Biểu đồ giảm ẩm VLS ở chế độ sấy 50 0C ........................................... 69
Hình 5.18. Lá dấp cá sấy ở 50 0C ........................................................................... 70
Hình 5.19. Biểu đồ chỉ số tách ẩm riêng phần SMER ........................................... 71
Hình 5.20. Hàm lƣợng flavonoid các mẫu sấy…………………………………...85

Hình 5.21. Biểu đồ E.Coli so sánh các mẫu sấy .................................................... 74

11


Chƣơng 1: TỔNG QUAN
1.1 Tính cấp thiết của đề tài
Theo báo cáo năm 2018 ở [1], sản lƣợng cây hoa màu của Việt Nam đạt trên
144,6 nghìn tấn, trong đó sản lƣợng rau đạt trên 67.8 nghìn tấn. Ngồi việc tiêu thụ dƣới
dạng thực phẩm tƣơi sống, rau củ quả ở nƣớc ta còn đƣợc tiêu thụ dƣới dạng thực phẩm
chế biến: sấy khô, sấy dẻo, gia vị. Rau sấy khô là gia vị đƣợc dùng phổ biến trong các
thực phẩm chế biến sẵn (thức ăn nhanh) nhƣ: phở, miến, bún, cháo và mì ăn liền. Ở Việt
Nam.
Cây dấp cá là một trong những loại rau dƣợc liệu có sản lƣợng trồng trọt khá lớn tại
các vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long, Nam Trung Bộ và Tây Nam Bộ. Dấp cá có đặc
điểm: lá màu xanh lục, hình tim, đầu lá hơi nhọn mọc so le, khi vị ra có mùi tanh của cá,
thân màu tím đỏ. Phần lá có flavonoid, protid, glucid, Cellulose, Vitamin C, tinh dầu, …
[2,3]. Cây dấp cá rất đƣợc ƣa thích trên thị trƣờng để ăn tƣơi nhƣ rau hoặc dùng dạng sấy
khô, dạng bột.
Hiện nay, có một số sản phẩm chế biến từ cây dấp cá nhƣ đã có mặt trên thị trƣờng Việt
Nam nhƣ:
- Là thành phần của trà túi lọc dấp cá, khổ qua.
- Các viên uống thực thực phẩm chức năng tăng cƣờng sức đề kháng.
- Thuốc trị bệnh.
Các máy sấy cây thảo dƣợc nhƣ dấp cá hiện nay chủ yếu là sấy bằng khơng khí nóng
đối lƣu cƣỡng bức, thơng thƣờng giảm đƣợc chi phí năng lƣợng. Tuy nhiên, sản phẩm
sau khi sấy tổn thất lớn về thành phần dinh dƣỡng, làm chất lƣợng sản phẩm giảm, đơi
khi cịn rất ít giá trị sử dụng.
Với những đặc điểm nêu trên, nghiên cứu này đã tiến hành thực nghiệm các chế độ
sấy dấp cá khác nhau trên hệ thống máy sấy bơm nhiệt nhằm tìm ra chế độ sấy cây dấp cá

phù hợp , nhằm nâng cao chất lƣợng VLS so với dấp cá sấy trên thị trƣờng, cụ thể là hàm
lƣợng flavonoid ≥ 4,65 % (w/w) nhằm phát huy dƣợc tính, đạt u cầu vệ sinh an tồn thực
phẩm theo thơng tƣ 05/2012/TT-BYT, chi phí điện năng, giá thành sản phẩm sấy hợp lý, có
thể phát triển nghiên cứu để ứng dụng vào thực tiễn sản xuất, làm thực phẩm chức năng,
thành phần nguyên liệu của trà túi lọc, thuốc trị bệnh.
12


Từ những lý do trên, tác giả đã chọn thực hiện đề tài “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo,
thực nghiệm mơ hình sấy bơm nhiệt để sấy cây dấp cá”.
1.2. Tổng quan cây dấp cá
1.2.1. Tên gọi
Cây dấp cá còn có tên là cây diếp cá, giấp cá, ngƣ tinh thảo. Tên khoa học là
Houttuynia cordata Thunb. Saururaceae. [3].
1.2.2. Mô tả
Dấp cá thuộc thân thảo, cao 20 đến 40 cm. Lá có màu lục hay tím đỏ, hình tim, đầu
lá hơi nhọn mọc so le, khi vị ra có mùi tanh của cá. Thân mọc đứng và có rễ phụ ở các
đốt. Thân có lơng hoặc ít lơng. Rễ mọc sâu vào đất. Cụm hoa hình bơng bao bởi 4 lá bắc
màu trắng, trong chứa nhiều hoa nhỏ màu vàng nhạt. Quả nang, hạt hình trái xoan, nhẵn.
Mùa hoa nở tháng 5 đến tháng 8, quả tháng 7 đến tháng 10 [3].

Hình 1.1. Cây dấp cá

13


1.2.3. Thành phần hóa học
Bảng 1.1. Thành phần hóa học cấy dấp cá [3,4]
STT

Thành phần

1

Flavonoid

2

Tinh dầu

3

Alkaloid
Các thành phần khác

4

(Nƣớc, protid, glucid, lipid, Sắt,
Magnesi, Mangan, Arsen ...)

- Các flavonoid: quercitrin (quercetin 3-rhamnosid), isoquercitrin (quercetin 3-glucosid).
- Tinh dầu: đây là thành phần làm cho dƣợc liệu có mùi đặc biệt. Thành phần chủ yếu là
methylnonylceton, laurylaldehyd, caprylaldehyd và decanonyl acetaldehyd. Chất sau
cùng này là thành phần chính nhƣng khơng bền và dễ bị phân huỷ khi chƣng cất.
- Ngoài ra trong dấp cá cịn có nhiều chất khác: N-(4-hydroxystyryl)-benzamid,
aristolactam, các alcaloid nhân pyridin 1, 3, 5 – tridecanonylbenzen.
1.2.4. Phân bố
Dấp cá chủ yếu mọc ở các nƣớc Châu Á, phân bố từ Ấn Độ qua Trung Quốc, Nhật
Bản, Thái Lan, các nƣớc Đông Dƣơng. Ở nƣớc ta, dấp cá mọc hoang ở chỗ ẩm ƣớt,
thƣờng đƣợc trồng làm rau ăn. Thu hái cành lá quanh năm, thƣờng dùng tƣơi. Có thể phơi

hay sấy khô để dùng dần. Hiện nay, Miền Nam là khu vực trồng nhiều cây dấp cá nhất,
đặc biệt là tỉnh Tiền Giang và Vĩnh Long. [3,4]
1.2.5. Tính vị và tác dụng
Dấp cá có vị chua, cay, mùi tanh, tính mát, khơng độc, có tác dụng thanh nhiệt, giải
độc, tiêu thũng, sát khuẩn. Dấp cá đã đƣợc nghiên cứu từ lâu, có những tác dụng sau:
- Dấp cá có tác dụng lợi tiểu, thanh nhiệt, giải độc, tiêu thũng, sát trùng.
- Dấp cá đƣợc dùng trị bệnh trĩ, mụn nhọt, trẻ con lên sởi, viêm phổi hoặc phổi có mủ,
đau mắt đỏ hoặc đau mắt do trực khuẩn mủ xanh, viêm ruột, bí tiểu tiện, kinh nguyệt
khơng đều. Cịn dùng trị sốt rét, sài giật ở trẻ em, đau răng. [4].
14


1.3. Các nghiên cứu trong nƣớc liên quan
Phan Văn Cƣ đã tiến hành chiết xuất tinh dầu bằng phƣơng pháp vi sóng và phân
lập Flavonoid trong dịch chiết cây diếp cá.
Hoàng Văn Tuấn và các cộng sự đã tiến hành “Nghiên cứu tách chiết và xác định
một số hoạt tính sinh học của dịch chiết flavonoid từ cây dấp cá.
Nguyễn Hay, Lê Anh Đức, Lê Quang Giảng. Sách chuyên khảo “Công nghệ và thiết
bị sấy một số loại nông sản”:
- Các kết quả khảo nghiệm sấy A-ti-sơ, bằng lị đốt than đá. Các thực nghiệm
trong khoảng nhiệt độ 45 0C đến 55 0C, kết quả phân tích hàm lƣợng Cynarin tại giá trị
nhiệt độ 45 0C là cao nhất. [5]
- Các nghiên cứu thực nghiệm sấy chùm ngây ở các mức nhiệt độ 45 0C đến 80 0C,
vận tốc TNS ở mức 0,5 m/s và 1,3 m/s, độ ẩm từ 77 % còn 8 %. Hàm lƣợng vitamin C
trong lá chùm ngây sấy cao nhất (350,8 mg/kg) ở chế độ sấy 45 0C dùng máy sấy bơm
nhiệt. [5]
- Huy và cộng sự [6] “Nghiên cứu chế tạo và thực nghiệm hệ thống sấy ớt bằng
bơm nhiệt kết hợp năng lƣợng mặt trời” sấy ớt ở 55 0C, vận tốc tác nhân sấy 2 m/s để
đảm bảo protein và các vi chất có trong sản phẩm ít bị biến tính.
Phƣơng và cộng sự [7] “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo hệ thống sấy lạnh sản

phầm cà rốt ở điều kiện tối ƣu với năng suất nhỏ 10 kg/mẻ” sấy cà-rốt ở chế độ tối ƣu
35,79 0C, tốc độ tác nhân sấy 1,46 m/s
1.4. Các nghiên cứu ngoài nƣớc lên quan
Yan Lu và cộng sự [21] đã nghiên cứu dƣợc chất trong cây dấp cá để hạ sốt và thảy
độc, sử dụng để điều trị hội chứng hơ hấp cấp tính nghiêm trọng (SARS).
Mohammad Ahamedul Kabir và cộng sự [22] đã nghiên cứu dƣợc chất trong cây
dấp cá có cơng dụng phịng bệnh viêm nha chu ở ngƣời (biểu mơ nƣớu răng HGECs) là
một bệnh nhiễm trùng truyền nhiễm.
W. Trirattannapikul và cộng sự [23] nghiên cứu kết hợp vi sóng vào máy sấy bơm
nhiệt và máy sấy khơng khí nóng để rau má. Các thực nghiệm đƣợc tiến hành ở các giá trị
15


nhiệt độ 40 0C, 50 0C và 60 0C. Kết quả nghiên cứu cho thấy sấy bằng máy sấy bơm
nhiệt tại nhiệt độ t = 40 0C, vận tốc tác nhân sấy 0,5 m/s. Hàm lƣợng phenolics trong sản
phẩm sấy là cao nhất 3,1 mg/g.
Monica Premi và cộng sự (2010) đã nghiên cứu ảnh hƣởng của nhiệt độ sấy và vận
tốc tác nhân sấy (TNS) đến quá trình sấy lá chùm ngây ở các mức nhiệt độ 50, 60, 70, 80
0

C và hai mức vận tốc TNS 0,5 và 1,3 m/s, độ ẩm cuối quá trình sấy 3%. Kết quả đánh

giá chung ở nhiệt độ 70 0C và vận tốc TNS 1,3 m/s có kết quả tốt nhất về mặt năng
lƣợng. [8]
M. Shafiur Rahman và cộng sự (1997) đã xác định đƣờng giảm ẩm và tốc độ TNS
đối với sấy lớp mỏng đậu Hà Lan. Q trình thí nghiệm với thông số nhiệt độ 25 đến 65
0

C, vận tốc TNS 1,5 m/s. [9]

1.5. Tổng kết các nghiên cứu
Trên cơ sở tổng hợp, phân tích số liệu các nghiên cứu liên quan, ta thấy đối với
các vật liệu sấy dạng thảo dƣợc, cây thân cỏ, dạng lá nhỏ có nhiệt độ TNS từ 35 0C – 55
0

C, bƣớc nhảy nhiệt độ là 5 0C. Vận tốc TNS chọn từ 0,5 m/s – 2 m/s.
Về ảnh hƣởng của nhiệt độ buồng sấy và vận tốc TNS đối với hàm lƣợng các

dƣợc chất nhƣ flavonoid trong VLS, không nên sấy ở nhiệt độ quá cao, gây phân hủy các
dƣợc chất, mặc khác nếu sấy ở nhiệt độ và vận tốc TNS quá thấp dẫn đến thời gian kéo
dài, sự oxy hóa các dƣợc chất có xu hƣớng tăng lên do thời gian tiếp xúc với TNS kéo
dài. Điện năng tiêu thụ, nhân công cũng tăng theo dẫn đến giá thành sản phẩm tăng theo,
sản phẩm khó ứng dụng vào sản xuất.
Trƣờng hợp sấy ở vận tốc TNS quá cao, thời gian sấy giảm xuống đáng kể nhƣng
lá dấp cá sau sấy có hiện tƣợng biến dạng nhiều, co cuốn lại và văng hỗn độn trong
buông sấy do khi đạt độ ẩm yêu cầu, lá dấp cá rất nhẹ.
Về độ ẩm yêu cầu của sản phẩm sấy, nếu độ ẩm còn cao, VLS sẽ dễ bị mốc trong
quá trình bảo quản, nếu quá thấp thì chi phí điện năng tăng cao, VLS bị giịn. Hiện nay,
một số nghiên cứu đã tiến hành thí nghiệm sấy thảo dƣợc dạng lá nhƣ chùm ngây, dấp cá
tới giá trị độ ẩm cuối là w ≤ 6 % hoặc w ≤ 5 % tùy theo mục đích sử dụng. Ở độ ẩm này
VLS sẽ bảo quản đƣợc lâu hơn, dễ xay nhuyễn để xay thành bột, thành phần trà túi lọc,
16


viên nén, viên con nhộng thảo dƣợc. Các sản phẩm bột khổ qua, bột dấp cá đƣợc cấp
phép lƣu hành trên thị trƣờng hiện nay thƣờng có ẩm độ 5 %. Trong đề tài này lá dấp cá
đƣợc sấy đến giá trị độ ẩm 6 %.
Nhƣ vậy, ta thấy cây (lá) dấp cá nên sấy bằng máy sấy bơm nhiệt, đối lƣu TNS sẽ
phù hợp nhất vì đạt đƣợc các yếu tố: nhiệt độ TNS thấp, phân áp suất hơi nƣớc trong
TNS rất thấp sẽ giảm thời gian mẻ sấy, chi phí điện năng cũng vừa phải so với các loại

sấy khác nhƣ sấy lạnh chân không, sấy thăng hoa …
1.6. Các chế phẩm có chứa dấp cá trên thị trƣờng
- HELAF (viên nang mềm), sản phẩm của Công ty cổ phần Dƣợc Hậu Giang.
Thành phần gồm cao khô dấp cá, cao khô rau má. Tác dụng hỗ trợ điều trị trĩ, táo bón và
kiết lỵ.
- CENDITAN (viên nang mềm), sản phẩm của Công ty cổ phần dƣợc phẩm 3/2.
Thành phần gồm cao dấp cá, bột rau má. Tác dụng trị trĩ, táo bón.
- RUTON (trà túi lọc), sản phẩm của Công ty cổ phần dƣợc phẩm OPC. Thành
phần gồm rau dấp cá, nụ hòe. Tác dụng thanh nhiệt, giải độc, lợi tiểu.
- TROXITON (viên bao phim), sản phẩm của Công ty cổ phần Dƣợc Danapha.
Thành phần gồm bạch truật, đƣơng quy, trần bì, cam thảo, dấp cá, đảng sâm, hoàng kỳ.
Tác dụng chữa bệnh trĩ, bồi bổ cơ thể, giúp lƣu thơng máu huyết, trợ tiêu hóa, kháng
khuẩn kháng viêm.
- TRISELAN (viên nang), sản phẩm của Công ty cổ phần dƣợc phẩm Đông Dƣợc
5. Thành phần gồm: dấp cá, hịe hoa, kim ngân hoa, sinh địa, hồng liên, đƣơng quy,
thăng ma, chỉ xác, trắc bách diệp, cam thảo. Tác dụng bồi bổ cơ thể, thanh nhiệt, an thần,
hạ huyết áp.
- TRĨ LINH ĐƠN (hồn cứng), sản phẩm của Cơng ty cổ phần Dƣợc Danapha.
Thành phần gồm bạch truật, đƣơng quy, trần bì, cam thảo, dấp cá, đảng sâm, hồng kỳ.
Tác dụng chữa bệnh trĩ, bồi bổ cơ thể, giúp lƣu thơng máu huyết, trợ tiêu hóa, kháng
khuẩn kháng viêm.

17


Hình 1.2. Bột dấp cá sấy lạnh

Hình 1.3. Thức uống từ bột dấp cá

18

Hình 1.4. Trà túi lọc dấp cá

Hình 1.5. Thảo dƣợc có thành phần dấp cá
1.7. Mục đích của đề tài
Thiết kế chế tạo mơ hình sấy lá dấp cá theo nguyên lý bơm nhiệt.
Thực nghiệm các chế độ sấy lá dấp cá khác nhau bằng máy sấy trên để tìm ra các
thơng số cơng nghệ q trình sấy nhằm nâng cao chất lượng, hàm lượng chất flavonoid
của sản phẩm sấy so với dấp cá sấy trên thị trường hiện nay.
Phân tích, so sánh chất lƣợng, hàm lƣợng dƣợc chất flavonoid giữa mẫu thí
nghiệm và mẫu dấp cá đang đƣợc bán trên thị trƣờng.

19


Đánh giá các chỉ tiêu cảm quan về màu sắc, mùi, độ biến dạng của lá dấp cá sau
sấy.
Xác định có hay khơng nhiểm khuẩn E.Coli là chỉ tiêu cơ bản và cần thiết cho các
sản phẩm dạng thảo dƣợc, theo tiêu chuẩn vi sinh Bộ Y Tế..
Xác định tốc độ tách ẩm riêng phần SMER (kg/kWh), nhằm đánh giá hiệu quả
làm việc và giá thành của sản phẩm lá dấp cá sấy để có thể ứng dụng vào sản xuất thực
tế.
1.8. Phƣơng pháp nghiên cứu
Phƣơng pháp tổng quan tài liệu: Tổng quan các nghiên cứu liên quan, các đề tài từ
các nguồn tài liệu uy tín, các cơng trình nghiên cứu khoa học, Luận văn của các tác giả
thuộc các trƣờng đại học uy tín trong nƣớc để có đƣợc cơ sở khoa học, các hƣớng nghiên
cứu để đảm bảo nghiên cứu khơng bị trùng lặp.
Phƣơng pháp phân tích lý thuyết: Xác định đối tƣợng cần nghiên cứu, thiết kế chế tạo mơ hình thực nghiệm.
Phƣơng pháp thực nghiệm: Chế tạo mơ hình thực nghiệm dựa trên thiết kế, thu

thập và xử lý số liệu thực nghiệm từ đó rút ra kết luận.
1.9. Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu
Đối tƣợng nghiên cứu: Nghiên cứu tập trung thực nghiệm sấy lá dấp cá trên mơ
hình máy sấy bơm nhiệt, các thông số hoạt động của hệ thống đƣợc điểu chỉnh theo yêu
cầu của lần thực nghiệm cụ thể.
Đề tài tập trung nghiên cứu ảnh hƣởng của các thông số công nghệ của các chế độ
sấy với các chỉ tiêu của sản phẩm sấy nhƣ: chất lƣợng cảm quan, hàm lƣợng flavonoid, vi
khuẩn E.Coli, hiệu quả sử dụng điện năng, giá thành sản phẩm.
1.10. Nội dung nghiên cứu
-Tổng quan các nghiên cứu liên quan.
- Thiết kế, chế tạo mơ hình máy sấy bơm nhiệt cơ bản để sấy lá dấp cá.

20


- Thực nghiệm sấy lá dấp cá trên mơ hình máy sấy đã chế tạo, thu thập số liệu của
các quá trình thực nghiệm. Trên cơ sở các kết quả các thí nghiệm, hiệu chỉnh lại hệ thống
cho phù hợp, hiệu quả.
- Phân tích, đánh giá kết quả thực nghiệm.
- Đƣa ra kết luận dựa trên kết quả phân tích, đánh giá.

21


Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Tổng quan kỹ thuật sấy
- Sấy là quá trình tách nƣớc (hơi nƣớc) ra khỏi vật liệu rắn bằng nhiều phƣơng pháp khác
nhau. VLS đƣợc cấp nhiệt thông qua truyền nhiệt tiếp xúc hoặc qua TNS.
2.2. Phƣơng pháp sấy truyền thống
- Phơi nắng.

- Sấy nhiệt độ cao tiếp xúc dùng chất đốt hoặc điện trở cấp nhiệt.
- Sấy nhiệt độ cao đối lƣu chất đốt hoặc điện trở cấp nhiệt.
2.3. Phƣơng pháp sấy hiện đại
- Sấy lạnh : Bơm nhiệt, thăng hoa, chân không.
- Sấy bằng vi sóng.
- Phƣơng pháp sử dụng máy hút ẩm chuyên dụng kết hợp
* Sấy thăng hoa: Quá trình tách ẩm khỏi VLS trực tiếp từ trạng thái đóng băng
thành trạng thái hơi nhờ quá trình thăng hoa. Phƣơng pháp thăng hoa ẩm dạng băng là
VLS đƣợc cấp đông dƣới điểm ba thể, t < 0 0C , áp suất TNS trong môi trƣờng sấy p <
610 Pa. Lúc đó, VLS đƣợc cấp nhiệt đồng thời để ẩm từ trạng thái rắn thăng hoa thành
thể hơi. Trong HTS thăng hoa, phải tạo đƣợc áp suất chân không xung quanh VLS sau
khi đóng băng VLS.
* HTS chân khơng: Tạo áp suất chân không trong buồng sấy và cấp nhiệt cho
VLS, các phần tử nƣớc trong VLS sẽ thoát ra khỏi VLS nhờ chênh lệch phân áp suất hơi
nƣớc trong VLS.
* Phƣơng pháp sấy bơm nhiệt: Tách ẩm của VLS bằng cách cho TNS đi qua
TBBH của hệ thống bơm nhiệt. Nhiệt độ TBBH dƣới nhiệt độ động sƣơng nên ẩm trong
TNS ngƣng lại, đồng thời ẩm trong VLS thoát ra hòa vào TNS do chênh lệch phân áp
suất hơi nƣớc, quá trình diễn ra đến khi độ ẩm đạt yêu cầu.
- Ƣu nhƣợc điểm HTS bơm nhiệt:
+ Khả năng bảo tồn màu sắc, mùi vị và dƣỡng chất cao.
22


+ Năng lƣợng tiêu thụ ở mức vừa phải do tận dụng luôn phần nhiệt năng TBNT.
+ Bảo đảm vệ sinh sản phẩm sấy.
+ Giá thành so với sấy truyền thống cao hơn.
+ Chi phí đầu tƣ hệ thống so với sấy truyền thống cao hơn.
+ Vận hành đơn giản.
2.4. Tác nhân sấy

Tác nhân sấy làm nhiệm vụ tải ẩm đã thoát ra khỏi VLS ra khỏi buồng sấy. Tùy
theo chế độ sấy và yêu cầu chất lƣợng sản phẩm sấy mà chọn loại tác nhân sấy thích hợp.
Các tác nhân sấy thƣờng dùng là khơng khí, khói, hơi q nhiệt...
2.5. Chế độ sấy
- Chế độ sấy là bao gồm các giá trị của nhiệt độ buồng sấy, vận tốc TNS, cách thức
luân chuyển TNS nhằm nâng cao, tối ƣu chất lƣợng SP sấy và giá thành.
* Sau đây là một số chế độ sấy thơng dụng:
-

Chế độ sấy có gia nhiệt trung gian.

-

Chế độ sấy hồi lƣu một phần khí thải.

-

Chế độ sấy hồi lƣu tồn phần khí thải.

23


2.6. Ngun lý mơ hình sấy bơm nhiệt:

Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý sấy bơm nhiệt
Bơm nhiệt làm việc theo các quá trình nhƣ sau:
Sấy bơm nhiệt là phƣơng pháp sấy với TNS có nhiệt độ thấp. Tác nhân sấy đƣợc
quạt (6) đƣa vào dàn bay hơi (4) và đƣợc làm lạnh dƣới nhiệt độ đọng sƣơng nên ẩm sẽ
ngƣng tụ và tách ra khỏi tác nhân sấy, dung ẩm của tác nhân sấy giảm. Tác nhân sấy lúc
này tiếp tục đƣợc quạt đƣa vào dàn ngƣng tụ (2) và đƣợc gia nhiệt đến nhiệt độ sấy sau

đó tác nhân sấy sẽ đƣợc đƣa vào buồng sấy (5), hấp thụ ẩm của vật liệu sấy, độ ẩm của
tác nhân sấy tăng lên và đƣợc quạt hút hồi lƣu về dàn bay hơi (4) để tách ẩm, chu trình
diễn ra liên tục cho đến khi ẩm độ vật liệu đạt yêu cầu. Đặc điểm chính của sấy bơm
nhiệt là tiếp tục sử dụng lƣợng nhiệt thải ra ở thiết bị ngƣng tụ cung cấp cho TNS.
2.7. Các thiết bị cơ bản của HTS bơm nhiệt
2.7.1. Môi chất lạnh
Môi chất lạnh sử dụng trong hệ thống sấy bơm nhiệt cùng loại môi chất lạnh sử
dụng trong hệ thống lạnh.
2.7.2. Máy nén lạnh
Các kiểu máy nén lạnh đều ứng dụng đƣợc. Tùy trƣờng hợp cụ thể ta chọn máy nén
phù hợp nhất.
24


2.7.3. TBNT và TBBH :
Các thiết bị trao đổi nhiệt trong hệ thống sấy bơm nhiệt là TBBH và TBNT.
2.7.4. Các chỉ số về hiệu quả sử dụng năng lƣợng:
- Chỉ số COP hệ thống:
COPHPD =

(1)

- Chỉ số SMER (kg ẩm/kWh) :
SMER =

kg/kWh

(2)

- Tốc độ tách ẩm (g/h):

H=

,

g/h

(3)

- Điện năng riêng (kg VLS/kWh) :
SEC =

,

kg/kWh

25

(4)