Nghiên cứu xác định chế độ sấy hiệu quả của bơm nhiệt hai tầng kết hợp với vi sóng cho lá chùm ngây

..

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

NGUYỄN THỊ HOA

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ SẤY HIỆU QUẢ CỦA BƠM
NHIỆT HAI TẦNG KẾT HỢP VỚI VI SÓNG CHO LÁ CHÙM NGÂY

Chuyên ngành : Kỹ thuật nhiệt

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
KỸ THUẬT NHIỆT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS NGUYỄN VIỆT DŨNG

Hà Nội – Năm 2016


LỜI CAM ĐOAN
Bản luận văn thạc sỹ này do tôi tự nghiên cứu và trình bày dưới sự hướng
dẫn của giảng viên PGS.TS Nguyễn Việt Dũng.
Để hoàn thành bản luận văn này tôi chỉ sử dụng những tài liệu tham khảo đã
liệt kê trong luận văn, không sử dụng bất kỳ tài liệu nào khác mà không liệt kê ở
phần tài liệu tham khảo.
Nếu sai, tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định.
Hà Nội, ngày

tháng 9 năm 2016

Học viên

Nguyễn Thị Hoa


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
1. Các chữ viết tắt
TNS: Tác nhân sấy
VLS: Vật liệu sấy
HTS: Hệ thống sấy
TGS: Thời gian sấy
SMER (SPECIFIC MOISTURE EXTRACTION RATE): Hiệu quả tách ẩm riêng.
QHTN: Quy hoạch thực nghiệm.
QHĐMT: Quy hoạch đa mục tiêu.
2. Các ký hiệu
t: Nhiệt độ tác nhân sấy, oC.
u: Vận tốc tác nhân sấy, m/s.
w: Độ ẩm của vật liệu sấy, %.
τ: Thời gian sấy, h.
Ar: Điện năng tiêu thụ, kWh.
C: Hàm lượng vitamin C, mg/kg.


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 So sánh quá trình sấy bằng một số phương pháp khác với sấy bơm nhiệt ..9
Bảng 1.2 Phân tích hàm lượng dinh dưỡng của Moringa .........................................24
Bảng 1.3 So sánh thành phần dinh dưỡng trong 100gram là tưoi và khô đôi với các
thực phẩm khác (Nguồn ...................25

Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của các thiết bị đo – hiển thị ........................................44
Bảng 3.1 Khối lượng vật liệu sấy theo thời gian sấy ................................................48
Bảng 3.2 Khoảng giá trị của các thơng sớ thí nghiệm ..............................................52
Bảng 3.3 Giá trị tâm và khoảng biến đổi các biến đầu vào ......................................52
Bảng 3.4 Bảng chế độ thí nghiệm với các giá trị của (x) và (Z) ...............................53
Bảng 3.5 Kết quả số liệu thí nghiệm .........................................................................54
Bảng 3.6 : Bảng thực nghiệm xác định thời gian sấy ...............................................54
Bảng 3.7 Bảng thực nghiệm xác định thời gian sấy của 4 thí nghiệm lặp ở tâm......56
Bảng 3.8 : Bảng thực nghiệm xác định điện năng tiêu thụ .......................................59
Bảng 3.9 : Bảng thực nghiệm xác định hàm lượng vitamin C ..................................61
Bảng 3.10 : Bảng thực nghiệm xác định hiệu quả tách ẩm riêng .............................62
Bảng 4.1 Bảng Pay-off ..............................................................................................74
Bảng 4.2 Kết quả các phương án tối ưu ....................................................................76


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1: Đường cong biến đổi của q trình sấy và tớc độ sấy. ...............................6
Hình 1.2: Phân loại các phương pháp sấy ...................................................................7
Hình 1.3: Sơ đờ ngun lý và chu trình (lý thút) tác nhân sấy của bơm nhiệt ........8
Hình 1.4: Thang sóng điện từ ....................................................................................14
Hình 1.5: Hình ảnh mơ phỏng một thiết bị sấy bằng vi sóng ...................................15
Hình 1.6: So sánh sản phẩm sấy giữa một số phương pháp .....................................21
Hình 1.7: Hình ảnh cây chùm ngây...........................................................................23
Hình 2.1: Hệ thớng bơm nhiệt với một chu trình ......................................................32
Hình 2.2: Hệ thớng bơm nhiệt với hai chu trình riêng biệt .......................................32
Hình 2.3: Sơ đờ hệ thớng sấy kết hợp bơm nhiệt và bộ phát vi sóng .......................33
Hình 2.4: Hình ảnh thiết bị sấy bơm nhiệt – vi sóng BK-BNVS.10 .........................34
Hình 2.5: Hình ảnh bên trong b̀ng sấy ..................................................................35
Hình 2.6: Tủ điện & bảng điều khiển........................................................................35
Hình 2.7: Sơ đờ ngun lý mơ hình BK-BNVS.10 ..................................................36

Hình 2.8: Sơ đờ bớ trí đầu đo nhiệt độ theo tiết diện ................................................43
Hình 2.9: Bớ trí các điểm đo vận tớc trên một tiết diện ngang .................................44
Hình 3.1: Sự biến đổi độ ẩm theo thời gian ở các phương pháp sấy khác nhau .......48
Hình 3.2: Sơ đồ đối tượng nghiên cứu ......................................................................51
Hình 3.3: Đồ thị biểu thị mối quan hệ giữa τ và t,u ..................................................59
Hình 3.4: Đồ thị biểu thị mối quan hệ giữa Ar và t,u ...............................................60
Hình 3.5: Đồ thị biểu thị mối quan hệ giữa C và t,u .................................................62
Hình 3.6: Đồ thị biểu thị mối quan hệ giữa SMER và t,u .........................................63
Hình 3.7: Khối lượng VLS theo TGS với các thời gian phát vi sóng khác nhau .....65
Hình 3.8: Khới lượng VLS theo TGS với thời điểm tác động vi sóng khác nhau ...66


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .........................................................................................................
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................................
DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................................
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .......................................................................
MỤC LỤC .....................................................................................................................
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ............................4
1.1 Tổng quan về công nghệ sấy nông sản, dược liệu ................................................4
1.1.1 Vai trị của kỹ tḥt sấy đới với nơng sản dược liệu ..........................................4
1.1.2 Quá trình sấy ......................................................................................................5
1.1.3 Phân loại các phương pháp sấy ..........................................................................6
1.2 Tổng quan về công nghệ sấy bằng bơm nhiệt .......................................................8
1.2.1 Nguyên lý của hệ thống sấy bơm nhiệt ..............................................................8
1.2.2 So sánh phương pháp sấy bằng bơm nhiệt với các phương pháp sấy khác .......9
1.2.3 Tình hình nghiên cứu .......................................................................................10
1.3 Tổng quan về hệ thống sấy sử dụng vi sóng .......................................................13
1.3.1 Giới thiệu về vi sóng ........................................................................................13

1.3.2 Ngun lý của hệ thớng sấy bằng vi sóng ........................................................14
1.3.3 Một số lưu ý quan trọng khi làm việc trong mơi trường vi sóng .....................15
1.3.4 Tình hình nghiên cứu .......................................................................................15
1.3.5 Đánh giá về hệ thớng sấy vi sóng đơn th̀n ...................................................18
1.4 Hệ thớng sấy bơm nhiệt kết hợp vi sóng .............................................................19
1.4.1 Ý nghĩa của việc kết hợp giữa bơm nhiệt và vi sóng .......................................19
1.4.2 Các nghiên cứu về hệ thớng sấy bơm nhiệt kết hợp vi sóng ............................19
1.5 Giới thiệu về cây chùm ngây ..............................................................................22
1.5.1 Cây chùm ngây - đối tượng nghiên cứu ...........................................................22
1.5.2 Thành phần dinh dưỡng của chùm ngây ..........................................................23


1.5.3 Công dụng của cây chùm ngây ........................................................................25
1.5.4 Kết quả nghiên cứu của các tác giả trong công nghệ sấy chùm ngây ..............28
1.6 Mục đích nghiên cứu của luận văn .....................................................................28
CHƯƠNG 2 - ĐỐI TƯỢNG, THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....30
2.1 Đối tượng nghiên cứu .........................................................................................30
2.2 Thiết bị sấy bơm nhiệt hai tầng kết hợp với vi sóng (thiết bị sấy bơm nhiệt – vi
sóng BK-BNVS.10) ..................................................................................................30
2.2.1 Cơ sở lý luận lựa chọn sơ đồ công nghệ sấy ....................................................30
2.2.2 Cấu tạo cơ bản ..................................................................................................34
2.2.3 Sơ đồ nguyên lý hoạt động ...............................................................................36
2.3 Phương pháp nghiên cứu.....................................................................................37
2.3.1 Xử lý mẫu trước thí nghiệm .............................................................................37
2.3.2 Xác định sớ thí nghiệm ....................................................................................39
2.3.3 Phương pháp phân tích sản phẩm sau khi sấy..................................................40
2.4 Phương pháp xử lý sai số phép đo thực nghiệm .................................................42
2.4.1 Bớ trí thiết bị đo nhiệt độ tác nhân sấy ............................................................42
2.4.2 Bớ trí thiết bị đo vận tớc tác nhân sấy ..............................................................43
2.4.3 Xử lý số liệu thực nghiệm: ...............................................................................44

CHƯƠNG 3 - THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG
SỐ ĐẾN HIỆU QUẢ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG SẤY BẰNG BƠM NHIỆT
HAI TẦNG KẾT HỢP VỚI VI SÓNG ĐỐI VỚI LÁ CHÙM NGÂY ....................46
3.1 Các tiêu chí chính đánh giá hiệu quả sấy ............................................................46
3.1.1 Tiêu chí đánh giá chất lượng sản phẩm ...........................................................46
3.1.2 Thời gian sấy ....................................................................................................46
3.1.3 Hiệu quả tách ẩm riêng (SMER) ......................................................................47
3.2 Đánh giá ảnh hưởng của phương pháp sấy đến quá trình sấy lá chùm ngây ......47
3.2.1 Mục đích...........................................................................................................47
3.2.2 Phương pháp thực nghiệm ...............................................................................47
3.2.3 Kết quả thực nghiệm ........................................................................................48


3.3 Đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ, vận tốc tác nhân sấy đến quá trình sấy lá
chùm ngây .................................................................................................................49
3.3.1 Mục đích...........................................................................................................49
3.3.2 Phương pháp thực nghiệm ...............................................................................50
3.3.3 Kết quả thực nghiệm ........................................................................................54
3.4 Đánh giá ảnh hưởng của vi sóng đến quá trình sấy đối với lá chùm ngây .........64
3.4.1 Mục đích...........................................................................................................64
3.4.2 Phương pháp thực nghiệm ...............................................................................64
3.4.3 Kết quả thực nghiệm ........................................................................................65
3.4.4 Kết luận ............................................................................................................66
CHƯƠNG 4 - NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ SẤY PHÙ HỢP ĐỂ SẤY LÁ
CHÙM NGÂY ..........................................................................................................68
4.1 Đặt bài toán .........................................................................................................68
4.2 Các phương pháp giải bài toán tối ưu đa mục tiêu .............................................69
4.2.1 Phương pháp ràng buộc ε .................................................................................69
4.2.2 Phương pháp tổng trọng số ..............................................................................70
4.2.3 Phương pháp lai ...............................................................................................70

4.2.4 Phương pháp co giản ràng buộc .......................................................................70
4.2.5 Phương pháp Benson .......................................................................................71
4.2.6 Tới ưu hóa kiểu từ điển ....................................................................................71
4.2.7 Tối ưu theo thứ tự Max ....................................................................................72
4.3 Giải bài toán tối ưu đa mục tiêu ..........................................................................73
4.3.1 Quy trình giải ...................................................................................................73
4.3.2 Giải các bài toán tối ưu một mục tiêu ..............................................................73
4.3.3 Lập bảng Pay-off ..............................................................................................74
4.3.4 Xác định hàm thỏa dụng mờ ............................................................................75
4.3.5 Xây dựng hàm thỏa dụng tổ hợp ......................................................................75
4.3.6 Đánh giá các phương án và đề xuất phương án chọn ......................................75
CHƯƠNG 5 - KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT ..............................................................78


5.1 Kết luận ...............................................................................................................78
5.2 Đề xuất ................................................................................................................79
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................
PHỤ LỤC ......................................................................................................................


-1MỞ ĐẦU
Vấn đề tiết kiệm năng lượng, bảo vệ môi trường và nâng cao chất lượng chế
biến sau thu hoạch các sản phẩm nông, lâm, thủy, hải sản đã và đang đặt ra như một
thách thức có tính chất tồn cầu vì đây là chìa khóa để giải quyết vấn đề an ninh
lương thực, đờng thời góp phần giảm ơ nhiễm và hủy hoại môi trường thiên nhiên,
đảm bảo sự phát triển bền vững của loài người.
Trong điều kiện hiện nay, dân số thế giới đã khoảng bảy tỷ người và còn
tăng nhanh trong thời gian tới, vấn đề đảm bảo an ninh lương thực là vấn đề rất
nóng hổi. Theo thống kê của tổ chức lương thực thế giới FAO và Liên hợp Quốc
(UN) cứ bảy người dân trên thế giới có 1 người bị đói, mỗi ngày có tới khoảng hai

mươi nghìn trẻ em dưới 5 tuổi bị chết đói. Trong khi đó tổn thất sau thu hoạch nông
sản thực phẩm và các tổn thất khác lên tới 33% tổng sản lượng thực phẩm. Không
những thế việc lãng phí này cịn gián tiếp làm ảnh hưởng tới mơi trường và tiêu phí
năng lượng vơ ích. Thực phẩm bị lãng phí có nghĩa là tất cả các tiêu phí và các yếu
tố đầu vào được sử dụng trong sản xuất của tất cả các thực phẩm cũng bị mất. Thêm
vào đó, việc sản x́t lương thực tồn cầu chiếm 25% của tất cả các vùng đất sinh
sống và chiếm 70% lượng tiêu thụ nước ngọt, đóng góp 80% nạn phá rừng và 30%
lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính.
Do đó có thể nói hiện nay vấn đề tiết kiệm năng lượng, bảo vệ môi trường và
giảm tổn thất chế biến, bảo quản sau thu hoạch các sản phẩm nơng, lâm, thủy, hải
sản có sự liên quan chặt chẽ, biện chứng với nhau bởi vì nâng cao chất lượng chế
biến sau thu hoạch của các loại nông sản, thực phẩm, dược liệu kết hợp với sử dụng
công nghệ sẽ trực tiếp và gián tiếp đóng góp cho việc sử dụng năng lượng tiết kiệm,
hiệu quả và bảo vệ môi trường. Ngược lại, ứng dụng những công nghệ tiên tiến có
hiệu quả năng lượng sẽ góp phần giảm tổn thất sau thu hoạch lại góp phần đảm bảo
an ninh lương thực trên thế giới.
Trong các quá trình chế biến, bảo quản sau thu hoạch, ứng dụng các công
nghệ sấy nông sản nhằm kéo dài thời gian bảo quản quản và giữ được phần nào chất
lượng ban đầu của sản phẩm rất phổ biến với ưu điểm chính là có chi phí thấp và ít


-2tiêu hao năng lượng trong khâu bảo quản so với bảo quản lạnh. Sấy rau quả vừa để
tạo ra sản phẩm mới, vừa là phương pháp bảo quản hữu hiệu. Phát triển sản phẩm
sấy khơ góp phần giải qút vấn đề thời vụ của nguyên liệu rau quả, tránh dẫn tới
mất mát sau thu hoạch, nhờ đó mà đem lại hiệu quả kinh tế cho người trồng trọt.
Đặc biệt, công nghệ sấy nông sản ở nhiệt độ thấp trong thời gian gần đây rất được
ưa chuộng vì nó có ưu điểm bảo tồn được các vitamin và các hợp chất hữu cơ có ích
của sản phẩm tươi cũng như các hình thức về mặt thương phẩm như màu sắc, hình
thức tớt hơn các phương pháp sấy nóng và sấy bằng hờng ngoại, dịng điện cao tần.
Đây chính là phương pháp sấy bằng bơm nhiệt [1÷4].

Vi sóng (microwave) là một loại sóng cực ngắn hay cịn gọi là sóng siêu tần,
sóng UHF. Vi sóng có thể làm nóng là do khả năng hấp thụ năng lượng vi sóng của
vật liệu và chuyển đổi nó thành nhiệt. Vi sóng làm nóng nguyên liệu thực phẩm chủ
yếu xảy ra do cơ chế lưỡng cực và ion của phân tử nước H2O. Sự có mặt của hơi ẩm
hoặc nước trong vật liệu tạo ra mơi trường điện mơi do tính chất lưỡng cực của
nước. Khi một điện trường dao động sẽ tác động vào các phân tử nước, làm các
phân tử trở thành lưỡng cực và xoay theo chiều tác động của điện trường. Dưới tần
số cao của điện trường, điều này xảy ra hàng triệu lần mỗi giây và gây ra ma sát nội
bộ của các phân tử dẫn đến sự nóng lên của vật liệu.
Vi sóng được ứng dụng trong nấu ăn và sấy nông sản, dược liệu, rã đông siêu
tốc. Đối với cơng nghệ sấy bằng vi sóng, ưu điểm chính là sản phẩm khơ đều trong
tồn bộ thể tích và rất nhanh, do nhiệt sinh ra từ chính các phân tử nước chứa trong
lòng VLS, làm cho nhiệt độ ở đây cao hơn bề mặt và đẩy ẩm ra bề mặt bay hơi vào
TNS. Do đó rút ngắn thời gian sấy cũng như đạt được độ ẩm cân bằng cuối quá
trình sấy của vật liệu sấy thấp. Đây là ưu điểm vượt trội của phương pháp sấy bằng
vi sóng so với tất cả phương pháp sấy nóng và sấy lạnh khác [10]. Nhược điểm
chính của phương pháp sấy vi sóng là thiết bị sấy phức tạp, giá thành thiết bị cao,
nhiệt độ VLS cao nên ảnh hưởng đến màu sắc và chất lượng sản phẩm.
Chính vì những lý do nêu sự kết hợp (lai ghép) công nghệ sấy ở nhiệt độ thấp
bằng bơm nhiệt và sử dụng kết hợp với vi sóng cho phép giữ nguyên được các ưu


-3điểm của hai công nghệ sấy nêu trên, đồng thời rút ngắn thời gian sấy, đảm bảo
được chất lượng sản phẩm. Hơn nữa công nghệ lai ghép này cho phép tiết kiệm một
lượng năng lượng đáng kể so với sử dụng riêng biệt từng cơng nghệ. Vì vậy, vấn đề
nghiên cứu lai ghép công nghệ sấy bơm nhiệt và vi sóng trong điều kiện Việt Nam
có ý nghĩa khoa học và thực tiễn rất lớn nhằm tiết kiệm năng lượng và nâng cao
năng lực chế biến sau thu hoạch của nước ta. Góp phần thực hiện thành cơng Qút
định 1895/QĐ-TTg của Thủ tướng chính phủ ngày 17/12/2012 trong đó có nêu rõ
yêu cầu về việc phát triển công nghệ sấy lạnh và sấy nhanh nông sản, dược liệu và

thực phẩm.
Luận văn tập trung vào việc nghiên cứu hiệu quả sấy của bơm nhiệt kết hợp
với vi sóng để sấy chùm ngây thông qua lý thuyết và thực nghiệm. Bố cục của ḷn
văn được trình bày với nội dung chính sau:
Chương 1: Tổng quan về các vấn đề nghiên cứu
Chương 2: Đối tượng, thiết bị và phương pháp nghiên cứu
Chương 3: Thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng của các thông số đến hiệu quả
làm việc của hệ thống sấy bơm nhiệt hai tầng kết hợp vi sóng đới với lá chùm ngây.
Chương 4: Nghiên cứu xác định chế độ sấy hợp lý để sấy lá chùm ngây.
Chương 5: Kết luận và đề xuất.
Trong quá trình thực hiện luận văn này được thực hiện với sự cố gắng của
bản thân, sự hướng dẫn chỉ bảo tận tình của thầy giáo PGS.TS.Nguyễn Việt Dũng
cùng với các thầy giáo, bạn đồng nghiệp trong Bộ mơn Kỹ tḥt lạnh và Điều hịa
khơng khí. Tuy nhiên ḷn văn khơng tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận
được sự chỉ bảo của các thầy để luận văn được hoàn thiện hơn.


-4CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1 Tổng quan về công nghệ sấy nông sản, dược liệu
1.1.1 Vai trị của kỹ thuật sấy đối với nơng sản dược liệu
Là một trong những quốc gia đứng đầu thế giới về xuất khẩu nông sản,
nhưng các mặt hàng xuất khẩu của Việt Nam lại có giá trị và khả năng cạnh tranh
thấp so với các nước trong khu vực. Có rất nhiều nguyên nhân trong đó phải kể đến
q trình bảo quản nơng sản sau thu hoạch cịn chưa được thực hiện tốt, dẫn đến
cung lớn hơn cầu và hậu quả là được mùa rớt giá. Để giải qút bài tốn trên có rất
nhiều cơng việc phải tiến hành một trong đó là phải thực hiện tớt cơng tác bảo quản
nơng sản sau thu hoạch. Có nhiều phương pháp bảo quản nơng sản trong đó phương
pháp sấy được coi là phương pháp đem lại nhiều hiệu quả.
Các sản phẩm nông nghiệp muốn được bảo quản tốt thì điều kiện đầu tiên là
phải có độ ẩm (w) nhỏ. Nhưng sau khi thu hoạch thì sản phẩm thường rất ẩm, thậm

chí ướt nữa, nên cần phải được làm khơ tới độ ẩm thích hợp cho việc bảo quản. Khi
vào mùa nắng thì bà con nông dân ta đem phơi. Đây là cách đơn giản, ít tớn kém,
nên đã trở thành biện pháp truyền thớng từ xa xưa. Song nó rất bị động nhất là vào
mùa mưa.
Trong nền nông nghiệp phát triển người ta sử dụng phương pháp sấy kết hợp
với phơi khi có điều kiện. Sấy là một biện pháp làm khơ chủ động và có hiệu quả.
Mặt khác sấy khơng chỉ là làm khơ, mà nhiều khi nó lại có tác động cần thiết để
nâng cao phẩm chất nơng sản, làm tăng giá trị thương phẩm, chẳng hạn trong công
nghệ chế biến chè, cà phê, thuốc lá, quả,… Lợi ích thu được rõ ràng vượt qua chi
phí cho sấy.
Độ ẩm thích hợp và an toàn để bảo quản hầu hết các nông sản khi nhập kho
là 12-14%. Khi w lớn hơn 14% thì các hoạt động sống trong đống nông sản, sự hô
hấp mạnh lên, nhiệt độ tăng dần, khiến cho các hoạt động vi sinh hay côn trùng
ngày càng mãnh liệt. Điều này lại càng làm cho nhiệt độ tăng lên nữa, nơng sản bớc
nóng và bị hư. Rõ ràng khống chế độ ẩm ở mức dưới 14% là rất cần thiết, nhất là
vào mùa mưa. Nếu vì lý do gì đó mà sản phẩm bị bớc nóng, ta mau chóng đem phơi


-5sấy thì vẫn có thể cứu vãn được.
Nơng sản ẩm ướt khơng những khơng bảo quản được, mà nếu có đem chế
biến ngay thì cũng sẽ gặp trở ngại: khi xay xát bột dính vào máy, độ thu hời giảm và
tiêu phí năng lượng lại nhiều, chất lượng xấu đi,…. Do vậy công nghệ chế biến chỉ
tiến hành được khi nguyên liệu đưa vào ở trạng thái khô nhất định. Mặt khác , nhiều
khi người ta thu hoạch sản phẩm cịn chưa chín hẳn. khi đó sấy cịn đóng vai trị làm
nhanh q trình chín của nó.
Như vậy, phơi sấy thực chất là dùng nhiệt lượng làm bốc hơi nước có trong
sản phẩm tới một giới hạn cần thiết về độ ẩm. Khi đó nếu dùng sức nóng mặt trời
thì ta gọi là phơi, cịn nếu phải đớt nhiên liệu hoặc dùng điện tạo ra sức nóng thì đó
là quá trình sấy. Tớc độ phơi sấy tăng lên khi:
-

Làm tăng nhiệt độ khơng khí xung quanh vật được làm khơ

-

Làm tăng tớc độ chủn động l̀ng khơng khí đó ( quạt hay thơng gió tự
nhiên).

-

Làm giảm độ ẩm và áp śt của khơng khí trong phịng sấy.

1.1.2 Quá trình sấy
Bản chất sấy là quá trình tách hơi ẩm (hơi nước và nước) ra khỏi vật liệu sấy
(VLS), trong đó VLS nhận năng lượng để ẩm từ trong lòng VLS dịch chuyển ra bề
mặt và đi vào môi trường tác nhân sấy (TNS). Quá trình sấy là quá trình truyền
nhiệt, truyền chất xảy ra đồng thời. Trao đổi nhiệt ẩm giữa bề mặt VLS với TNS là
quá trình trao đổi nhiệt và trao đổi ẩm đối lưu liên hợp[5].
*Tốc độ sấy và các giai đoạn của đường cong sấy.
Tốc độ sấy (U) được đo bằng khối lượng ẩm ( kg) bay hơi trên một đơn vị
diện tích bề mặt vật liệu sấy (m2) trong một đơn vị thời gian (h).
U = dw/F.dτ

(1.1)

Trong đó: w là ẩm bay hơi (kg); F- bề mặt bay hơi (m2); τ – thời gian bay hơi (h).
Hình 1.1- a,b,c cho thấy sự biến đổi của đường cong sấy qua các giai đoạn
của quá trình sấy – Động học của q trinh sấy.
Từ đờ thị Hình 1.1-a, ta thấy: đoạn AB (vùng 0) là giai đoạn đầu của quá

-6trình sấy. Ở giai đoạn này nhiệt lượng tập trung vào đớt nóng ngun liệu, nên
lượng ẩm bay đi khơng nhiều, tớc độ bay hơi tăng nhẹ (đoạn AB hình 1- b, vùng 0 ).
Sau khi nguyên liệu đã được đớt nóng đến nhiệt độ khơng đổi, lượng ẩm bay ra mơi
trường nhanh và đều hơn (đoạn BK1 – hình 1.1 a, vùng I), tốc độ sấy trở nên không
đổi U=const (đoạn BK1 hình b, vùng I). Giai đoạn này kéo dài cho đến khi độ ẩm
của nguyên liệu đạt tới độ ẩm tới hạn (wth). Sau giai đoạn này ẩm mất đi chậm hơn
(đoạn K1C, hình 1.1 a, vùng II), tớc độ sấy giảm đều (đoạn K1C Hình 1.1- b, vùng
II) cho đến khi độ ẩm nguyên liệu đạt tới độ ẩm cân bằng (wcb). Ở giai đoạn này
nhiệt độ của vật liệu tăng dần đến nhiệt độ của mơi trường sấy.

Hình 1.1: Đường cong biến đổi của q trình sấy và tốc đợ sấy.
Q trình biến đổi của tốc độ sấy U và độ ẩm của nguyên liệu w được thể
hiện ở đồ thị hinh 1.1- c
1.1.3 Phân loại các phương pháp sấy
Thông thường hiện nay công nghệ sấy đứng trên khía cạnh năng lượng chia
ra thành hai loại chủ ́u là sấy nóng và sấy lạnh (hình 1.2).


-7-

Hình 1.2: Phân loại các phương pháp sấy
Trong phương pháp sấy nóng¸ để tạo ra thế sấy, cần cung cấp nhiệt để đớt
nóng cho TNS, VLS hoặc cả TNS và VLS. Thường tác nhân sấy hoặc là khơng khí
nóng hoặc là các tia bức xạ với nhiệt độ khá cao từ (60÷100)oC. Phương pháp sấy
này có ưu điểm đơn giản, chi phí đầu tư ban đầu khơng cao. Tuy nhiên để tạo tác
nhân sấy thường phải đốt trực tiếp nhiên liệu hóa thạch, nên hiệu śt năng lượng
khơng cao chỉ từ (40÷60)% dẫn tới phát thải khí nhà kính lớn . Do đó hiệu quả tách
ẩm riêng (SMER)- kg ẩm/kwh từ (0,12÷1,28) khơng hề cao.
Ngoài ra nhược điểm lớn nhất là vì sấy ở nhiệt độ lớn hơn 60oC sẽ làm ảnh

hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm, dễ làm cho nguyên liệu bị chín và gây nên sự
tạo màng cứng ở lớp bề ngoài cản trở tới sự chuyển động của ẩm từ bên trong ra
bên ngoài bề mặt vật liêu sấy, ví dụ: nhiệt độ sản phẩm trong q trình sấy cao hơn
60oC thì protein bị biến tính, nếu trên 90oC thì fructaza bắt đầu caramen hóa. Các
phản ứng tạo ra melanoidin và polyme cao phân tử có chứa N và không chứa N dẫn
tới vật liệu sấy có màu và mùi thơm của đờ chín, ngồi ra một sớ vitamin sẽ bị phân
hủy. Dịng nhiệt có hướng chuyển dịch từ ngoài bề mặt VLS vào tâm, ngược hướng
với chiều chuyển dịch của ẩm từ tâm VLS ra ngoài, điều này làm giảm cường độ


-8sấy. Nếu nhiệt độ cao hơn nữa thì nguyên liệu có thể bị cháy làm mất giá trị dinh
dưỡng và mất giá trị cảm quan của sản phẩm.
Tóm lại các phương pháp sấy ở nhiệt độ cao có chi phí đầu tư ban đầu thấp
tuy nhiên chất lượng sản phẩm sấy khơng cao, có thể phá huỷ các chất hoạt tính
sinh học như hooc mơn, màu, mùi vị, men, vitamin, protêin và làm thay đổi chất
lượng sản phẩm. Không những thế tiêu hao năng lượng lớn, hiệu quả kinh tế thấp.
1.2 Tổng quan về công nghệ sấy bằng bơm nhiệt
1.2.1 Nguyờn lý ca hờ thng sy bm nhiờt
I

Dàn lạnh
Dàn nóng

3

1

t

2

t

1 Khay ®ùng vËt liƯu 2



3

t
d1

d

d

Hình 1.3: Sơ đồ ngun lý và chu trình (lý thuyết) tác nhân sấy của bơm nhiệt
Bản chất phương pháp sấy bằng bơm nhiệt khác với sấy nóng là khơng tạo ra
thế sấy bằng cách gia nhiệt cho vật liệu sấy (VLS) và tác nhân sấy (TNS), mà tạo ra
chênh lệch phân áp suất hơi nước trên bề mặt của vật liệu sấy và phân áp suất hơi
nước trong TNS. Trong đó việc làm giảm phân áp suất hơi nước hay độ chứa hơi
trong TNS được thực hiện thơng qua việc cho TNS là khơng khí đi qua dàn lạnh của
bơm nhiệt, có nhiệt độ bề mặt nhỏ hơn nhiệt độ đọng sương của TNS để khử ẩm.
Sau đó TNS lại được đi qua dàn ngưng của chính bơm nhiệt để gia nhiệt cho TNS,
trước khi đi vào buồng sấy để tiếp xúc và nhận ẩm từ VLS. Trong công nghệ sấy
bơm nhiệt, gradient nhiệt độ và nồng độ là cùng chiều nên thúc đẩy tốc độ bốc hơi
nước của sản phẩm khá nhanh trong giai đoạn sấy ban đầu (0 và 1). Vì vậy bơm
nhiệt có một sớ ưu điểm vượt trội so với một số phương pháp sấy khác .


-91.2.2 So sánh phương pháp sấy bằng bơm nhiệt với các phương pháp sấy khác

Ưu điểm vượt trội của bơm nhiệt so với một số phương pháp sấy khác được
thể hiện trong bảng 1.1.
Bảng 1.1 So sánh quá trình sấy bằng một số phương pháp khác với sấy bơm nhiệt
Một số phương pháp sấy khác
TT

Chỉ tiêu so sánh

1

Chất lượng sản phẩm
(màu sắc, mùi vị,
vitamin)

2

Giá thành sản phẩm

3

Thời gian sấy

4

Chi phí đầu tư ban đầu

5
6
7

Chi phí vận hành và bảo
dưỡng
Khả năng điều chỉnh
nhiệt độ TNS theo yêu
cầu công nghệ
Vệ sinh an tồn thực
phẩm

8

Bảo vệ mơi trường

9

Phạm vi ứng dụng

Kém hơn
rất nhiều

Tớt hơn

Bằng nhau

Thấp hơn

Đắt hơn nhiều

Đắt hơn

Ngắn

hơn
Thường
thấp hơn
Thường
rẻ hơn

Ngắn hơn

Lớn hơn hoặc
bằng

Cao hơn nhiều

Cao hơn

Đắt hơn nhiều

Đắt hơn

Khó hơn

Khó hơn

Khó hơn

Thường
kém hơn

Tốt hơn

Bằng nhau

Như nhau

Kém hơn

Hẹp hơn

Hẹp hơn

Tốt hơn

Bằng nhau

Thường
kém hơn
Rộng
hơn
Kém hơn
rất nhiều

Nhận xét:
- So với sấy lạnh sử dụng máy hút ẩm chuyên dụng kết hợp với máy lạnh : Sấy
lạnh sử dụng bơm nhiệt nhiệt độ thấp tỏ ra có ưu thế vượt trội về chi phí đầu tư
ban đầu, giảm tiêu hao điện năng. Do vậy, với điều kiện của Việt Nam thì nên
dùng phương pháp sấy lạnh sử dụng bơm nhiệt nhiệt độ thấp. Trong thực tế, ở một
số nhà máy nhập dây chuyền công nghệ sấy lạnh sử dụng máy hút ẩm chuyên
dụng kết hợp với máy lạnh không đạt hiệu quả, đã và đang chuyển sang dùng bơm
nhiệt nhiệt độ thấp, điển hình là cơng ty bánh kẹo Hải Hà.
- So với sấy thăng hoa và sấy chân không : Chất lượng sản phẩm của hai

-10phương pháp sấy này thường tốt hơn sấy lạnh sử dụng bơm nhiệt nhiệt độ thấp
nhưng các chỉ tiêu quan trọng 2 và 5 lại kém hơn nên chỉ nên áp dụng hai phương
pháp này khi yêu cầu về chất lượng sản phẩm rất cao (chỉ tiêu 1, 7), còn lại nên sử
dụng phương pháp sấy lạnh bằng bơm nhiệt nhiệt độ thấp.
- So sánh với sấy nóng: Nhìn chung, có một sớ vật liệu sấy lạnh khơng có hiệu
quả như sấy gỗ, các loại hoa quả có vỏ dày thì buộc phải sử dụng sấy nóng. Đới
với các vật liệu còn lại, nếu VLS nhạy cảm với nhiệt, dễ mất màu, mùi, chất dinh
dưỡng, giá thành sản phẩm (chỉ tiêu 2) được thị trường chấp nhận và thời gian sấy
(chỉ tiêu 3) khơng địi hỏi phải nhanh thì nên sấy lạnh bằng bơm nhiệt nhiệt độ
thấp. Như vậy sẽ đảm bảo được yếu tố chất lượng của sản phẩm sấy.
Vì những ưu điểm rõ rệt nêu trên nên cơng nghệ sấy bằng bơm nhiệt rất phát
triển trên thế giới trong vòng hơn 50 năm qua và hiện nay vẫn tiếp tục được hoàn
thiện theo các xu hướng chủ đạo sau:
- Khống chế chế độ nhiệt độ, độ ẩm của tác nhân sấy trong bơm nhiệt một
cách chặt chẽ.
- Cho phép nhiệt độ của tác nhân sấy (khơng khí) sau khi xử lý bằng bơm nhiệt
có thể thay đổi trong dải nhiệt độ rộng từ (20÷55)oC phụ thuộc vào các vật liệu
sấy, để tăng khả năng ứng dụng của sấy bằng bơm nhiệt.
- Tới ưu hóa hệ thớng sấy về mặt bơm nhiệt với mục tiêu tiết kiệm năng lượng.
- Mở rộng phạm vi ứng dụng của bơm nhiệt cho các dạng nông sản thực phẩm
khác nhau.
1.2.3 Tình hình nghiên cứu
Phương pháp sấy bơm nhiệt hiện nay đã được ứng dụng rất phổ biến trong
thực tế. Bên cạnh những ưu điểm vượt trội thì phương pháp sấy bằng bơm nhiệt
vẫn có yếu điểm, đó là khi vật liệu sấy càng tiến tới trạng thái ẩm cân bằng trong
giai đoạn sấy thứ II (hình 1.1), thì tớc độ sấy càng giảm, do thế sấy giữa VLS và
TNS thấp không đủ để thốt ẩm. Do đó dẫn đến độ ẩm cân bằng của VLS bằng bơm
nhiệt là khá cao, cũng như chi phí điện năng tăng cao trong giai đoạn sấy này. Đây

chính là lý do tại sao giá thành sấy bằng bơm nhiệt khá cao làm hạn chế ứng dụng


-11trong việc sấy nông sản.
Tiêu biểu cho những nghiên cứu nêu trên ở nước ngoài trong thời gian gần
đây là những nghiên cứu của các tác giả sau: Prasertsan (1996) [17], Soponronnarit
(1998) [18], Strommen (1994) [16] cho thấy các loại rau quả và nông sản, đặc biệt
dược liệu được sấy bằng bơm nhiệt cho chất lượng về màu sắc và mùi vị tốt hơn so
với các phương pháp sấy khác.
Điều này cũng được khẳng định trong báo cáo của Alves-Filho (1995) [13,11], Mujumdar (2006) [13], đã nghiên cứu sấy bột thực phẩm dành cho người ăn
kiêng bằng phương pháp sấy bơm nhiệt cho thấy sản phẩm sau khi sấy có sự biến
tính protein rất ít cũng như giữ được hoạt tính của enzyme so với bột thực phẩm
được sản xuất bằng phương pháp sấy chân không.
Phương pháp sấy lạnh bằng bơm nhiệt đã được sử dụng để nghiên cứu quá
trình sấy thịt quả hồng xiêm và cho thấy rằng thời gian sấy ngắn hơn so với sấy bằng
khơng khí nóng (Jangam và cộng sự, 2008 [19]). Việc nghiên cứu sấy quả đào Úc
(dạng thái lát) trong hệ thống sấy bằng bơm nhiệt đã được thực hiện bởi N.Sunthorvit
và cộng sự (2007) [15]. Kết quả cho thấy sản phẩm sấy có chất lượng tớt hơn so với
phương pháp sấy nóng, nhất là hàm lượng lactone và terpenoid còn lại trong sản phẩm
sấy.
Ở nước ta trong lĩnh vực ứng dụng để sấy có các nghiên cứu tiêu biểu như
sau Từ những năm 1990 ở thế kỷ trước đã có các tác giả như Lê Chí Hiệp, Phạm Văn
Tùy, Trần Đại Tiến, Trần Văn Vang nghiên cứu bơm nhiệt và các ứng dụng dùng để sấy
và hút ẩm. Trong đó lĩnh vực sử dụng bơm nhiệt để sấy ở nhiệt độ thấp nông, lâm thủy
sản được nhiều các tác giả quan tâm nghiên cứu như Trần Đại Tiến (1996), Phạm Văn
Tùy (1997), Lê Minh Nhật, Phạm Ngọc Đồng (2009), Nguyễn Minh Hệ (2009)… Ngoài
ra trong đề tài KC.05-07/06 của TS Đặng Xuân Hảo (2006-2008) cũng đã ứng dụng
thành công bơm nhiệt trong việc chiết suất các tinh dầu gia vị. Đề tài KC.07.04/11-15
của TS Nguyễn Năng Nhượng về nghiên cứu bảo quản chè có sử dụng bơm nhiệt…
Các nghiên cứu nêu trên nhìn chung có thể chia ra làm hai nhóm chính, (a) các

nghiên cứu tập trung về hoàn thiện bơm nhiệt về mặt thiết bị với các tiêu chí nâng cao


-12hiệu quả năng lương, công suất sấy, khả năng điều khiển chế độ và công suất sấy phù
hợp với từng loại vật liệu sấy, (b) bơm nhiệt chỉ được xem như là công cụ để nghiên cứu
thực hiện một quy trình cơng nghệ chế biến sau thu hoạch, chứ khơng phải là đới tượng
cần nghiên cứu hồn thiện về mặt thiết bị cũng như mặt tiêu hao năng lượng và tới ưu
được động học q trình sấy.
Đới với các nghiên cứu thuộc nhóm (b) thành cơng nhất trong việc nghiên
cứu triển khai ứng dụng bơm nhiệt dùng để sấy là các cơng trình nghiên cứu,
chủn giao của các tác giả Phạm Văn Tùy và Nguyễn Nguyên An (20072011).
Các tác giả đã đưa ra được quy trình thiết kế, lắp ráp, chế tạo các hệ thớng bơm
nhiệt cơng nghiệp có năng suất nhiệt từ (1060)kW, và bước đầu thương mại hóa
được các sản phẩm dạng này dùng để sấy kẹo Jely, sấy rau thơm, hành, tảo xoắn...,
tuy thị trường và ứng dụng vẫn cịn hẹp. Đờng thời về mặt cấu trúc bơm nhiệt chỉ có
một nhiệt độ sơi do đó chưa giảm được tiêu hao năng lượng, hệ thống điều khiển
khá đơn giản khống chế giám sát chế độ sấy không thật tốt…Các kết quả nghiên
cứu của các tác giả khác còn khá nhỏ lẻ, tầm ứng dụng hẹp, đa phần chỉ dừng ở các
mơ hình dùng nghiên cứu, thí nghiệm mặc dù các nghiên cứu này cũng đã có sự
phát triển nhất định công nghệ bơm nhiệt như bơm nhiệt sấy dạng thùng quay (Lê
Chí Hiệp) kết hợp với tận dụng nhiệt, bơm nhiệt kết hợp với hồng ngoại( Trần Đại
Tiến), bơm nhiệt sấy gián đoạn theo chu trình Lorence ( Nguyễn Đức Lợi), bơm
nhiệt nhiều nhiệt độ sôi (Nguyễn Mạnh Hùng)…Bên cạnh những đề tài nghiên cứu
cũng đã có khá nhiều hợp đồng chuyển giao công nghệ chế tạo hệ thớng sấy bằng
bơm nhiệt. Tuy nhiên có thể nói phần lớn mang tính thương mại, với cấu tạo bơm
nhiệt đơn giản.
Đới với nhóm thứ (b) đã có khá nhiều đề tài nghiên cứu đã được triển khai thành
công trong lĩnh vực công nghệ sau thu hoạch. Tuy nhiên như đã đề cập ở trên bơm nhiệt
chỉ được xem như là cơng cụ để thực hiện một quy trình cơng nghệ, chứ khơng phải là
đới tượng cần nghiên cứu hồn thiện về mặt thiết bị cũng như mặt tiêu hao năng lượng

và tới ưu được động học q trình sấy.
Tuy nhiên phương pháp sấy bơm nhiệt có yếu điểm đó là khi vật liệu sấy


-13càng tiến tới trạng thái ẩm cân bằng trong giai đoạn sấy thứ II (hình 1), thì tớc độ
sấy càng giảm, do thế sấy giữa VLS và TNS thấp không đủ để thốt ẩm. Do đó dẫn
đến độ ẩm cân bằng của VLS bằng bơm nhiệt là khá cao, cũng như chi phí điện
năng tăng cao trong giai đoạn sấy này. Đây chính là lý do tại sao giá thành sấy bằng
bơm nhiệt khá cao làm hạn chế ứng dụng trong việc sấy nông sản.
Để khắc phục vấn đề này và nâng cao hiệu quả năng lượng của hệ thống sấy
bằng bơm nhiệt hiện nay trên thế giới có xu hướng sau.
(i) Xu hướng thứ nhất là hoàn thiện khả năng khử ẩm và tăng hiệu quả năng
lượng của bơm nhiệt bằng cách sử dụng bơm nhiệt tầng có nhiều nhiệt độ sôi kết
hợp với sấy theo chu kỳ gián đoạn.
(ii) Xu hướng thứ hai là kết hợp bơm nhiệt với cơng nghệ sấy khác như vi sóng
hoặc hờng ngoại. Đây là xu hướng được giới nghiên cứu ở các nước trên thế giới
quan tâm và triển khai nghiên cứu ứng dụng trong thời gian gần đây.
1.3 Tổng quan về hệ thống sấy sử dụng vi sóng
1.3.1 Giới thiệu về vi sóng
Vi sóng (microwave) là một loại sóng cực ngắn hay cịn gọi là sóng siêu tần,
sóng UHF. Vi sóng nằm trong phổ của quang phổ điện từ có bước sóng từ 1mm đến
1m tương ứng với tần sớ từ 300 MHz đến 300 GHz. Trong khoảng phổ này có tần
số được sử dụng cho điện thoại di động, radar, thơng tin liên lạc, truyền hình vệ
tinh,…Ủy ban Truyền thơng liên bang Mỹ (FCC) đã đề ra hai dải tần số phổ biến
nhất được sử dụng cho ISM (công nghệ, khoa học, y tế) là 915 và 2450 MHz. Lò vi
sóng cho hộ gia đình hiện nay thường hoạt động ở tần sớ 2450 MHz trong khi đó hệ
thớng lị vi sóng cơng nghiệp hoạt động ở tần sớ 915 MHz và 2450 MHz.


-14-

Hình 1.4: Thang sóng điện từ
1.3.2 Ngun lý của hệ thống sấy bằng vi sóng
Ngun lý chung của cơng nghệ sấy vi sóng là khi ta đặt thực phẩm trong
mơi trường có phát vi sóng (sóng vi ba) có tần sớ cao khoảng 2450 MHz, các sóng
ngắn này tương tự sóng vơ tún đi sâu vào trong lịng thực phẩm, mang theo điệntừ trường, khi gặp các phân từ nước H2O có cấu tạo phân cực từ các nguyên tử Oxi
và hydro làm cấu trúc này xoay và định hướng lại theo hướng của điện-từ trường.
Do có tần sớ dao động của sóng vi ba rất lớn 2,45 tỷ lần/s nên điện trường luôn đổi
cực, làm cho các phân tử nước luôn dao động rất nhanh và sinh nhiệt do ma sát.
Lượng nhiệt sinh ra này sẽ làm nóng vật và bay hơi nước. Dựa theo nguyên lý trên
trong khoảng 15 năm trở lại đây người ta đã ứng dụng chế tạo ra các thiết bị sấy
bằng vi sóng có quy mơ lớn được ứng dụng trong cơng nghiệp. Vì sóng vi ba có
bước sóng ngắn nên khả năng xuyên vào vật chỉ khoảng 10 cm nên phương pháp
sấy này rất thích hợp với sấy nơng sản, thực phẩm và dược liệu khi bán kính của vật
liệu sấy nhỏ hơn 10cm.


-15-

Hình 1.5: Hình ảnh mơ phỏng mợt thiết bị sấy bằng vi sóng
1.3.3 Một số lưu ý quan trọng khi làm việc trong mơi trường vi sóng
Các vật liệu được phép sử dụng:
-

Gốm sứ, các loại thủy tinh chịu nhiệt được phép sử dụng vì chúng có tính

dẫn nhiệt kém và đã được xử lý ở nhiệt độ cao nên những sản phẩm tớt hồn tồn có
thể sử dụng được trong mơi trường thiết bị vi sóng.
- Hầu hết các loại vật liệu phi kim đều sử dụng được trong thiết bị sử dụng
dụng vi sóng. Một sớ loại vật liệu hay được sử dụng như: gỗ nhíp, tre, lưới chịu

nhiệt, ....
Các vật liệu không được phép sử dụng:
-

Tuyệt đối không được phép cho vật liệu kim loại vào bên trong thiết bị sử

dụng vi sóng do vi sóng khơng thể xuyên qua kim loại, mà bị phản xạ lại nên có thể
gây cháy nổ, hư hỏng thiết bị và gây nguy hiểm cho người sử dụng và những người
xung quanh.
-

Khi nấu nướng bằng lị vi sóng khơng được sử dụng giấy bạc do vi sóng

khơng xun qua được giấy bạc nên sẽ tạo ta các tia lửa điện gây cháy.
1.3.4 Tình hình nghiên cứu
1.3.4.1. Các nghiên cứu trong nước
a. Nghiên cứu phương pháp sấy vi sóng giúp bảo quản nông sản sau thu hoạch
Đây là một dự án của nhóm sinh viên viện Cơng nghệ sinh học & thực phẩm,
đại học Bách Khoa Hà Nội. Ý tưởng của dự án xuất phát từ thực tế là nhu cầu bảo


-16quản sau thu hoạch của nông sản Việt Nam hằng năm rất lớn, nếu khơng có biện
pháp bảo quản kịp thời sẽ ảnh hưởng đến chất lượng, thậm chí bị hư hỏng, dẫn đến
giảm giá thành nông sản trên thị trường. Vì vậy nhóm sinh viên Lưu Hồng Hải,
Phạm Văn Dũng, Hoàng Văn Tùng (KTVL1-K56, ĐH Bách khoa Hà Nội) [10] đã
nghĩ đến giải pháp sấy nông sản để bảo tồn chất lượng sản phẩm. Với phương
pháp sấy thơng thường, TNS kiêm ln vai trị tác động nhiệt lên vật sấy nên nhiệt
độ bề mặt vật sấy cao hơn nhiệt độ tâm, dẫn đến việc chuyển dịch độ ẩm từ tâm ra
bề mặt rất khó thực hiện. Vì vậy, việc sấy kiệt sẽ đòi hỏi nhiệt độ cao, mất nhiều
thời gian khiến chất lượng sản phẩm giảm sút mà lại tớn năng lượng.

Vì vậy, nhóm đã áp dụng phương pháp sấy vi sóng. Theo đó, vi sóng trong
bức xạ nhiệt phục vụ sấy vi sóng được phát ra từ ng̀n magnetron, dẫn theo ớng
dẫn sóng vào khoang sấy, khi sóng vào khoang sấy thì va đập liên hồi vào sản phẩm
và tường của khoang sấy. Sóng sẽ đâm xuyên vào tâm vật liệu sấy một cách nhanh
chóng (tớc độ ánh sáng), đảm bảo gia nhiệt đồng đều từ trong ra ngoài bề mặt của
vật liệu cần sấy.
Với phương pháp này, thiết bị sấy vi sóng cũng nhỏ gọn hơn các thiết bị sấy
thông thường, tốc độ sấy đạt được rất cao, năng lượng tiêu hao ít, vật liệu sấy khơng
bị cháy (chiều truyền nhiệt truyền ẩm cùng chiều: từ trong ra ngồi). Tuy nhiên,
cơng śt vi sóng cần phải được điều chỉnh trong śt q trình sấy nhằm đáp ứng
các u cầu về mặt cơng śt (cơng śt vi sóng phải giảm khi lượng nước bay hơi
được giảm).
b. Máy sấy gỗ tươi sử dụng cơng nghệ vi sóng
Hai kỹ sư Lương Ngọc Dư và Vũ Hiệp-Công ty TNHH Thông tin Minh Dư
(IMD) TPHCM đã nghiên cứu và chế tạo thành cơng máy sấy gỗ tươi bằng cơng
nghệ sóng cao tần có tên gọi Gosaviba 20. Sản phẩm được chế tạo dựa trên nguyên
lý dùng các đèn cao tần để loại các phần tử nước ra khỏi gỗ khi sấy.
Máy sấy gỗ Gosaviba 20 có kích thước: 3m x 3m x 4,5m, khới lượng
1950kg. Trong đó kích thước b̀ng sấy là: 0,2m x1,15m x 3,2m. Máy cho phép sấy
khô những thanh gỗ trịn có kích thước tới đa 0,2m x 0,2m x 1,15m. Máy được thiết