Nghiên cứu kỹ thuật sấy nông sản thực phẩm sử dụng sóng siêu âm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

NGUYỄN XUÂN QUANG

NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT SẤY NƠNG SẢN THỰC
PHẨM SỬ DỤNG SĨNG SIÊU ÂM

Chun ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí
Mã số: 9.52.01.03

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

TP. HỒ CHÍ MINH - NĂM 2020


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

NGUYỄN XUÂN QUANG

NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT SẤY NƠNG SẢN THỰC
PHẨM SỬ DỤNG SĨNG SIÊU ÂM
Chun ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí
Mã số: 9.52.01.03

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. NGUYỄN HAY
PGS. TS. NGUYỄN NGỌC PHƯƠNG

TP. HỒ CHÍ MINH - NĂM 2020


i

LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan rằng cơng trình “Nghiên cứu kỹ thuật sấy nông sản thực
phẩm sử dụng sóng siêu âm” được trình bày trong luận án này là do chính tác giả thực
hiện. Các số liệu và kết quả có trong luận án là trung thực chưa được cơng trình của
các tác giả khác cơng bố.
Tp. HCM, năm 2020
Tác giả:

Nguyễn Xuân Quang


ii

LỜI CẢM ƠN
Trước hết, tôi xin chân thành cảm ơn Trường Đại Học Nơng Lâm Tp. Hồ Chí
Minh đã tiếp nhận và tạo điều kiện cho tôi làm nghiên cứu sinh chun ngành Kỹ
Thuật Cơ Khí khóa 2013.
Xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến Thầy hướng dẫn khoa học GS. TS.
Nguyễn Hay và PGS.TS. Nguyễn Ngọc Phương, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ
và động viên trong suốt quá trình thực hiện luận án. Xin gửi lời cảm ơn đến tồn thể
cán bộ khoa Cơ Khí Công Nghệ đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tơi trong suốt q trình
nghiên cứu. Đặc biệt là Thầy PGS. TS. Nguyễn Huy Bích, Thầy PGS.TS. Lê Anh Đức,
Thầy TS. Bùi Ngọc Hùng, Thầy TS. Nguyễn Đức Khuyến đã tận tình giúp đỡ, góp ý
xây dựng cho những nội dung của luận án được hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn đến trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh

đã tạo điều kiện về thời gian để tơi hồn thành cơng việc nghiên cứu này. Ngồi ra, gửi
lời cảm ơn đến đồng nghiệp trong khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy và bạn bè thân hữu đã
động viên, giúp đỡ tơi trong q trình nghiên cứu.
Cuối cùng, gửi lời cảm ơn đến gia đình đã động viên, tạo mọi điều kiện tốt nhất
cho tôi trong suốt thời gian làm nghiên cứu sinh.
Xin chân thành cảm ơn!
Tp. HCM, năm 2020
Nghiên cứu sinh

Nguyễn Xuân Quang


iii

TĨM TẮT
Luận án:

Nghiên cứu kỹ thuật sấy nơng sản thực phẩm sử dụng sóng siêu âm

Nghiên cứu sinh:

Nguyễn Xuân Quang

Chuyên ngành:

Kỹ thuật cơ khí

Mã số: 9.52.01.03

Tại Việt Nam, đảng sâm là một sản phẩm trong nơng nghiệp có giá trị kinh tế cao,

được sử dụng dùng làm thực phẩm và dược liệu. Rễ đảng sâm sau thu hoạch có độ ẩm
cao, vì vậy, việc làm khơ nơng sản này là cần thiết nhằm bảo quản trong thời gian dài.
Đảng sâm là vật liệu sấy nhạy nhiệt. Vì thế, nhiệt độ tác nhân sấy và thời gian sấy ảnh
hưởng đến thành phần chất dinh dưỡng, dược chất và màu sắc của sản phẩm khô. Đề
tài “Nghiên cứu kỹ thuật sấy nông sản thực phẩm sử dụng sóng siêu âm” được thực
hiện trong luận án này với mục tiêu nhằm nghiên cứu ảnh hưởng của sóng siêu âm đến
q trình sấy và chất lượng sản phẩm ứng với các chế độ sấy khác nhau với phương
pháp sấy là bơm nhiệt kết hợp với sóng siêu âm và vật liệu sấy là đảng sâm Việt Nam,
thơng qua việc xây dựng mơ hình tốn để tính tốn truyền nhiệt truyền ẩm và thực
nghiệm xác định chế độ sấy hợp lý cho đảng sâm Việt Nam.
Để đạt được mục tiêu của luận án các nội dung sau đây được triển khai nghiên cứu:
Thứ nhất, nghiên cứu thực nghiệm xác định tính chất nhiệt vật lý của đảng sâm Việt
Nam. Thứ hai, dựa vào phân tích phần tử hữu hạn và thuật toán tối ưu thiết kế bộ phận
phát sóng siêu âm hỗ trợ sấy. Thứ ba, bằng phương pháp phân tích hiện tượng vật lý,
nghiên cứu kế thừa, sử dụng lý thuyết về toán học và vật lý xây dựng mơ hình tốn và
điều kiện biên về truyền nhiệt truyền ẩm bên trong vật liệu sấy khi sấy có sự hỗ trợ của
sóng siêu âm; sử dụng phương pháp số giải hệ phương trình truyền nhiệt truyền ẩm xác
định nhiệt độ và độ ẩm của vật liệu trong quá trình sấy nhằm nghiên cứu động học sấy.
Thứ tư, tích hợp bộ phận phát sóng siêu âm vào một hệ thống máy sấy bơm nhiệt nhằm
nghiên cứu thực nghiệm xác định ảnh hưởng của sóng siêu âm đến động học sấy, màu
sắc, dược chất saponin và xác định chế độ sấy hợp lý cho đảng sâm Việt Nam.
Kết quả nghiên cứu được tóm tắt như sau:


iv
Nghiên cứu thực nghiệm xác định tính chất nhiệt vật lý của đảng sâm Việt Nam
bao gồm:
+ Khối lượng riêng phụ thuộc vào độ ẩm:
ρp =

1+ M
1
M
+
1620 1020

+ Độ ẩm cân bằng phụ thuộc vào hoạt độ nước và nhiệt độ:
 a 
M e =  0,120438 - 0, 0005× t a   w 
 1- a w 

0,399937+0,001958×t a

+ Nhiệt độ tăng thêm khi có sóng siêu âm hỗ trợ sấy:
Δt av = 1, 006× I u - 0, 7

+ Nhiệt dung riêng và hệ số dẫn nhiệt phụ thuộc vào độ ẩm:
c p = 450, 44 + 42, 45× X
k p = 0, 0971+ 0, 0056× X

Bộ phận phát sóng siêu âm được thiết kế chế tạo có các thơng số như sau: cường
độ có thể chỉnh được từ 0 kW/m2 đến 27 kW/m2, diện tích phát sóng 0,045 m2. Tần số
làm việc tại chế độ cộng hưởng là 19,927 kHz sai số so với tần số thiết kế là 0,050 kHz
(0,25%).
Xác định được phương trình khuếch tán là phương trình tốn mơ tả bản chất q
trình truyền nhiệt truyền ẩm khi sấy vật liệu với sự hỗ trợ của sóng siêu âm. Trong đó,
có xét đến ảnh hưởng của sóng siêu âm đến q trình trao đổi nhiệt ẩm giữa vật liệu
sấy và tác nhân sấy. Giải hệ phương trình truyền nhiệt truyền ẩm bằng phương pháp sai
phân hữu hạn. Kết quả sai lệch lớn nhất giữa giá trị thực nghiệm và tính tốn lý thuyết
là 14,5% đối với độ ẩm trung bình và 10,2% đối với nhiệt độ trung bình.

Thực nghiệm sấy đảng sâm Việt Nam bằng phương pháp bơm nhiệt kết hợp với
sóng siêu âm tại những chế độ sấy với điều kiện tác nhân sấy: nhiệt độ 40-50 ºC, độ ẩm
15-23 %, vận tốc 0,5 m/s, cường độ siêu âm 0,0-2,2 kW/m 2; từ đó xác định sự thay đổi
màu sắc và hàm lượng saponin của đảng sâm khô so với nguyên liệu tươi là: ΔE từ 8,4-


v
12,9 và saponin tổng từ 78-95 %; và cũng từ đó xác định nhiệt độ trung bình, độ ẩm
trung bình của đảng sâm Việt Nam trong quá trình sấy; và cũng từ đó sử dụng thuật
tốn PSO xác định đồng thời hệ số khuếch tán nhiệt (αt), hệ số khuếch tán ẩm (De) của
ật liệu sấy (giải pháp ERM-O). Trong đó, sử dụng hàm mục tiêu là cực tiểu sai số giữa
dữ liệu thực nghiệm và nghiệm của hệ phương trình truyền nhiệt truyền ẩm trong vật
liệu sấy. Mối quan hệ giữa hệ số khuếch tán nhiệt, hệ số khuếch tán ẩm của đảng sâm
Việt Nam phụ thuộc vào nhiệt độ tác nhân sấy và cường độ sóng siêu âm như sau:
α t = 1, 014×10-7 +

1,3×10-4 × I u 6, 242×10 -6 × I u 1, 7 ×10-5 I 2u 2, 6×10-4
6,553×10 -6
- 6, 53×10 -8 × I u +
+
- 7,16×10-9 I u2
ta
t a2
ta
t a2
t a2

De = 3, 05×10-4 × e

 4286,96


212275×I u
24418,8×I u2 3710120×I u2
+2,202967×Iu +
-40,04×I 2u 
2 (273,15+t )
2
 273,15+t a

(273,15+t a )
a
 273,15+t a 



Trên cơ sở giải bài toán tối ưu đa mục tiêu xác định chế độ sấy hợp lý cho đảng
sâm Việt Nam với phương pháp sấy bơm nhiệt kết hợp với sóng siêu âm. Một khuyến
nghị chế độ sấy hợp lý cho đảng sâm Việt Nam như sau: nhiệt độ tác nhân sấy là 44 ºC,
vận tốc tác nhân sấy 0,5 m/s, độ ẩm tương đối của tác nhân sấy 18%, cường độ sóng
siêu âm là 2,1 kW/m2.


vi

SUMMARY
- Doctoral dissertation title: Study on Drying Technology for Agricultural products
using ultrasound
- PhD Student: Nguyen Xuan Quang
- Major: Mechanical Engineering

Code: 9.52.01.03

Codonopsis javanica is an agricultural product of high economic value in Vietnam,
used for food and medicine. So, its moisture content reduction is necessary for
preservation. C. javanica is a heat-sensitive material; therefore, drying air temperature
and drying time affect the nutrient composition, herbal medicine, and the color of dried
products. “Study on Drying Technology for Agricultural products using ultrasound" is
studied in this thesis to research the effects of ultrasound on the drying process and
quality of dried C. javanica at different drying modes. Based on theory research and
experiment, the this work determined the suitable drying mode for C. javanica by using
heat pump drying in combination with the ultrasound.
To obtain the goals of the research, the author had to carry out the following steps:
Firstly, the experimental method is adopted to determine the thermal properties of C.
javanica. Secondly, the finite element analysis and the optimization algorithm are
proposed to determine the parameters of the ultrasound transmitter. Thirdly, analyzing
the physical phenomena, and applying mathematical and physical theories to build the
mathematical model and boundary conditions of heat and moisture transfer inside the
material with the assistance of ultrasonic waves; using computational methods to solve
these equations to determine the temperature and moisture values inside the material
during the drying process. Fourthly, integrating the ultrasonic generator into a heat
pump drying system for experimental research to find out the effects of ultrasound on
kinetics, color, saponin content, as well as the suitable drying mode with the assistance
of the ultrasound for C. javanica.
The obtained results are summarized as follows:


vii
Experimental research to determine physical thermal properties of C. javanica:
+ The density of C. javanica depends on its moisture:
ρp =

1+ M
1
M
+
1620 1020

+ The equilibrium moisture content of C. javanica depends on its water activity
and temperature:
 a 
M e =  0,120438 - 0, 0005× t a   w 
 1- a w 

0,399937+0,001958×t a

+ The temperature inside C. javanica is increased in the presence of the
ultrasound:
∆tav =1,006×Iu - 0,7
+ Heat capacity and thermal conductivity of C.javanica depend on its moisture
content:
c p = 450, 44 + 42, 45× X
k p = 0, 0971+ 0, 0056× X

The ultrasound transmitter is designed and fabricated with the following
parameters: the wave intensity is adjusted in the range of 0 kW/m 2 to 27 kW/m2, and
the emitting area is 0,045 m2. Its operating frequency at the resonance mode is 19,927
kHz, which the error compared to the design frequency is 0,073 kHz (0,37%).
The diffusion equation, which is a mathematical model describing the heat and
mass transfer during ultrasound-assisted heat pump drying in the C.javanica, was
derived. Moreover, the boundary conditions of the convective heat and mass transfer at

the surface of the dried material with the support of ultrasound have been developed.
The heat and moisture transfer equations were solved by the explicit finite difference
approximation method. The biggest difference between the experiment and calculation
is 14,5% for average moisture and 10,2% for average temperature.
Experimental study at the different drying conditions: air temperature 40-50 ºC,
relative humidity 15-23 %, velocity 0,5 m/s, the ultrasound intensity 0,0-2,2 kW/m 2;


viii
determining the effect of the ultrasound on the color of dried C. javanica and on
saponin components in dried products. The results show that values of ΔE in the range
of 8,4 to 12,9 and total saponin components in the range of 78% to 95% compared with
the fresh material; determining the effects of the ultrasound on drying kinetics of C.
javanica; and using the PSO algorithm to determine simultaneously the heat diffusion
coefficient (αt), moisture diffusion coefficient (De) of the drying material (ERM-O
solution). The objective function is to minimize the errors of heat and moisture
between the empirical data and the solution of heat and moisture transfer equations in
the drying material. The relationship between αt, De, the air temperature (ta), and the
ultrasound intensity are as follows:
α t = 1, 014×10-7 +

1,3×10-4 × I u 6, 242×10 -6 × I u 1, 7 ×10-5 I 2u 2, 6×10-4
6,553×10 -6
- 6, 53×10 -8 × I u +
+
- 7,16×10-9 I u2
ta
t a2
ta
t a2

t a2

De = 3, 05×10-4 × e

 4286,96

212275×I u
24418,8×I u2 3710120×I u2
+2,202967×Iu +
-40,04×I 2u 
2
 273,15+t a

(273,15+t a ) (273,15+t a ) 2
273,15+t


a



Basing on the multiobjective optimization with the weighted sum method to
determine the suitable drying mode for C. javanica with the ultrasound-assisted heat
pump drying method. A typical drying mode for C. javanica: the air temperature is 44
ºC, the velocity is 0,5 m/s, the humidity of air is 18%, the ultrasound intensity is 2,1
kW/m2.


ix

MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................... ii
TÓM TẮT ..................................................................................................................... iii
SUMMARY .................................................................................................................. vi
MỤC LỤC ..................................................................................................................... ix
CÁC KÝ HIỆU ............................................................................................................ xiii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT.................................................................................... xvi
DANH MỤC CÁC HÌNH ...........................................................................................xvii
DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................................ xx
GIỚI THIỆU................................................................................................................ 1
1. Sự cần thiết của vấn đề nghiên cứu ........................................................................... 1
2. Mục tiêu, đối tượng nghiên cứu ................................................................................ 2
3. Phạm vi giới hạn của đề tài ....................................................................................... 2
4. Phương pháp nghiên cứu........................................................................................... 2
5. Nội dung nghiên cứu ................................................................................................. 3
6. Điểm mới và đóng góp của luận án .......................................................................... 4
CHƯƠNG1. TỔNG QUAN ........................................................................................ 5
1.1 .Tổng quan về sấy và ảnh hưởng của các loại sóng đến q trình
sấy nơng sản ............................................................................................................ 5
1.1.1. Tổng quan về phương pháp sấy và sấy bơm nhiệt .............................................. 5
1.1.2. Sơ lược về các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm sấy và các yếu tố
ảnh hưởng đến động học quá trình sấy ................................................................ 7
1.1.3. Tình hình nghiên cứu ứng dụng sấy bơm nhiệt tại Việt Nam ............................. 8
1.2. Sóng siêu âm và cơ chế hỗ trợ sấy của sóng siêu âm............................................. 10
1.2.1. Sóng siêu âm và ứng dụng .................................................................................. 10
1.2.2. Cơ chế hỗ trợ sấy của sóng siêu âm .................................................................... 10

x
1.3. Tình hình nghiên cứu sấy với sự hỗ trợ của sóng siêu âm trên thế giới ................ 11
1.3.1. Tình hình nghiên cứu thiết kế thiết bị phát sóng siêu âm hỗ trợ sấy .................. 11
1.3.2. Tình hình nghiên cứu ứng dụng sấy nông sản thực phẩm với sự hỗ trợ
của sóng siêu âm .................................................................................................. 19
1.4. Nghiên cứu về truyền nhiệt truyền ẩm trong vật liệu khi sấy có sự hỗ trợ
của sóng siêu âm………………………...………………………………………25
1.5. Tổng quan về đối tượng nghiên cứu ...................................................................... 28
1.5.1. Đảng sâm ............................................................................................................. 28
1.5.2. Sơ chế và bảo quản đảng sâm ............................................................................. 29
1.5.3. Các phương pháp sấy và thiết bị sấy nhân sâm trên thế giới……………….......29
CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU, PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN
NGHIÊN CỨU ................................................................................................... 35
2.1. Vật liệu sấy ............................................................................................................. 35
2.2. Các phương pháp nghiên cứu................................................................................. 35
2.2.1. Giải pháp thiết kế bộ phận phát sóng siêu âm hỗ trợ sấy.................................... 35
2.2.2. Phương pháp xác định mơ hình tốn truyền nhiệt truyền ẩm ............................. 37
2.2.3. Phương pháp xử lý số liệu trong nghiên cứu thực nghiệm ................................. 37
2.2.4. Phương pháp xác định độ ẩm, nhiệt độ và chất lượng của vật liệu sấy .............. 37
2.2.5. Phương pháp xác định tính chất nhiệt vật lý vật liệu sấy.................................... 38
2.2.5.1. Khối lượng riêng của vật liệu sấy .................................................................... 38
2.2.5.2. Nhiệt dung riêng của vật liệu sấy…………………………………………......39
2.2.5.3. Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu sấy ....................................................................... 40
2.2.5.4. Độ ẩm cân bằng của vật liệu sấy ...................................................................... 42
2.2.6. Lượng nhiệt tăng thêm trong VLS khi sấy có sự hỗ trợ của sóng siêu âm ......... 43
2.2.7. Phương pháp xác định các thông số liên quan đến động học sấy ....................... 44
2.2.7.1. Xác định hệ số trao đổi nhiệt, ẩm đối lưu khi có sóng siêu âm hỗ trợ sấy ...... 45
2.2.7.2. Xác định hệ số khuếch tán ẩm của vật liệu sấy ................................................ 45
2.2.8. Phương pháp đánh giá mơ hình tốn ................................................................... 49
2.2.9. Phương pháp xác định thơng số và miền giá trị của các thông số ảnh

xi
hưởng đến động học sấy....................................................................................... 50
2.2.10. Phương pháp xác định chế độ sấy hợp lý cho vật liệu sấy................................ 52
2.2.11. Phần mềm hỗ trợ khi nghiên cứu ...................................................................... 52
2.2.12. Phương pháp tối ưu hóa .................................................................................... 53
2.3. Hệ thống máy sấy bơm nhiệt kết hợp với sóng siêu âm ........................................ 54
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .................................. 58
3.1. Thiết kế chế tạo bộ phận phát sóng siêu âm hỗ trợ sấy ......................................... 57
3.2. Hiện tượng vật lý khi sấy có sự hỗ trợ của sóng siêu âm ...................................... 66
3.3. Mơ hình tốn truyền nhiệt và truyền ẩm trong đảng sâm khi sấy có sự hỗ trợ
của sóng siêu âm ..................................................................................................... 70
3.4. Giải phương trình truyền nhiệt và truyền ẩm trong vật liệu sấy ............................ 74
3.5. Xác định tính chất nhiệt vật lý của đảng sâm Việt Nam ........................................ 80
3.5.1. Khối lượng riêng của đảng sâm .......................................................................... 80
3.5.2. Nhiệt dung riêng của đảng sâm ........................................................................... 81
3.5.3. Hệ số dẫn nhiệt của đảng sâm ............................................................................. 81
3.5.4. Độ ẩm cân bằng của đảng sâm ............................................................................ 82
3.6. Xác định lượng nhiệt tăng thêm và động học quá trình sấy đảng sâm .................. 83
3.6.1. Thực nghiệm sấy đảng sâm Việt Nam ................................................................ 84
3.6.1.1. Khảo nghiệm xác định miền giá trị thông số cho các chế độ thí nghiệm ........ 85
3.6.1.2. Xác định lượng nhiệt tăng thêm khi sấy đảng sâm có sự hỗ trợ của
sóng siêu âm……………………………………………………………………87
3.6.1.3. Ảnh hưởng của sóng siêu âm đến động học quá trình sấy đảng sâm .............. 90
3.6.2. Xác định hệ số khuếch tán ẩm hệ số khuếch tán nhiệt ẩm của
đảng sâm Việt Nam............................................................................................... 98
3.6.3. Ảnh hưởng của sóng siêu âm đến tốc độ sấy đảng sâm Việt Nam .................... 105
3.7. Đánh giá sự thay đổi màu sắc của đảng sâm Việt Nam khi sấy có sự hỗ trợ
của sóng siêu âm……………………………………………………………….....108

3.8. Đánh giá chất lượng đảng sâm Việt Nam khi sấy có sự hỗ trợ của sóng
siêu âm…………………………………………………………………………..111


xii
3.9. Xác định chế độ sấy hợp lý đảng sâm Việt Nam ................................................ 115
3.10. Kiểm chứng tại chế độ sấy hợp lý đảng sâm Việt Nam .................................... 120
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................126
1. KẾT LUẬN ............................................................................................................126
2. KIẾN NGHỊ ...........................................................................................................127
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CƠNG BỐ LIÊN
QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI LUẬN ÁN ...................................................................128
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................130
Phụ lục
Phụ lục phần 2.2.6. Xác định lượng nhiệt tăng thêm khi có sóng siêu âm hỗ trợ sấy 141
Phụ lục phần 2.2.7.1. Xác định hệ số trao đổi nhiệt ẩm đối lưu khi có sự hỗ trợ của
sóng siêu âm ........................................................................................................143
Phụ lục phần 2.3. Tính tốn thiết kế máy sấy bơm nhiệt……………………………146
Phụ lục phần 3.2. Xác định áp suất do sóng siêu âm tạo ra tại vật liệu sấy…………152
Phụ lục phần 3.5.1. Xác định khối lượng riêng đảng sâm Việt Nam………………..158
Phụ lục phần 3.5.2. Xác định nhiệt dung riêng đảng sâm Việt Nam ..........................162
Phụ lục phần 3.5.3. Xác định hệ số dẫn nhiệt của đảng sâm Việt Nam......................166
Phụ lục phần 3.5.4. Xác định độ ẩm cân bằng của đảng sâm Việt Nam ....................169
Phụ lục phần 3.6.1.2. Xác định nhiệt độ tăng thêm đảng sâm khi có sóng siên âm
hỗ trợ sấy ............................................................................................................176
Phụ lục phần 3.6.1.3. Sự giảm khối lượng và sự thay đổi nhiệt độ của đảng sâm
trong quá trình sấy ..............................................................................................177
Phụ lục phần 3.6.2. Hội tụ của hàm mục tiêu MRE, đường cong sấy và đường
cong nhiệt độ sấy đảng sâm Việt Nam ...............................................................181
Phụ lục phần 3.7. Kết quả phân tích hồi qui sự thay đổi màu sắc của đảng sâm Việt

Nam ....................................................................................................................208
Phụ lục phần 3.8. Khảo nghiệm saponin .....................................................................210
Phụ lục phần 3.10. Nhiệt độ và độ ẩm đảng sâm Việt Nam tại chế độ sấy hợp lý .....211
Phụ lục phần chương trình ..........................................................................................220


xiii
CÁC KÝ HIỆU
Ý nghĩa

Ký hiệu

Đơn vị

aw

Hoạt độ nước

cp

Nhiệt dung riêng của vật liệu ẩm

J/kg K

cs

Nhiệt dung riêng của vật liệu khô

J/kg K

cw

Nhiệt dung riêng của nước

J/kg K

De

Hệ số khuếch tán ẩm của vật liệu

m2/s

Ea

Hoạt độ năng lượng

kJ/mol

Em

Module Young của vật liệu

GPa

fu

Tần số của sóng siêu âm

kHz

fw,m

Tần số dao động của sóng âm trong vật liệu

kHz

hfg

Ẩn nhiệt hóa hơi của nước

J/kg

hm

Hệ số trao đổi ẩm đối lưu tại bề mặt

kg/m2s

ht

Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu tại bề mặt

W/m2 K

Iu

Cường độ sóng siêu âm

kW/m2

Iu0

Cường độ sóng siêu âm tại nguồn phát

kW/m2

L

Khoảng cách từ tấm phát xạ (của bộ phận phát sóng)
đến vật liệu sấy

m

αt

Hệ số khuếch tán nhiệt của vật liệu

αi

Hệ số mục tiêu

αa

Hệ số suy giảm năng lượng của sóng siêu âm

dB/m

kp

Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu

W/m K

ka

Hệ số khuếch đại biên độ dao động

R2

Hệ số tương quan trong thống kê

M

Độ ẩm của vật liệu (cơ sở khô) tại thời điểm bất kỳ

kg / kg VLK

M0

Độ ẩm ban đầu của vật liệu (cơ sở khô)

kg / kg VLK

Me

Độ ẩm cân bằng của vật liệu (cơ sở khô)

kg / kg VLK

m2/s

xiv
Mv

Khối lượng mol phân tử của hơi nước

kg / kmol

Ma

Khối lượng mol phân tử của khơng khí

kg / kmol

Mav

Độ ẩm trung bình của vật liệu

kg / kg VLK

Mb

Độ ẩm tại biên

kg / kg VLK

Mt

Độ ẩm tại tâm

kg / kg VLK

MR

Độ ẩm không thứ nguyên

ms

Khối lượng của vật liệu khô

mp

Khối lượng của vật liệu ẩm (bao gồm vật liệu khô và
ẩm)

kg
kg

mt

Khối lượng của vật liệu tại thời điểm t

kg

mv,s

Khối lượng hơi nước tại bề mặt của vật liệu sấy

kg

mv,a

Khối lượng hơi nước trong TNS

kg

ma

Khối lượng TNS

kg

Nu

Chuẩn số Nu (Nusselt)

Sh

Chuẩn số Sh (Shewood)

Pu

Cơng suất của nguồn phát sóng siêu âm

kW

p

Áp suất

Pa

pa

Áp suất do sóng siêu âm tạo ra

Pa

Pa

Áp suất hiệu dụng do sóng siêu âm tạo ra

Pa

pv

Phân áp suất của hơi nước

Pa

Qu

Năng lượng sóng siêu âm

kW

SR

Diện tích bộ phận phát xạ của bộ phận phát sóng siêu

âm

m2

X

Độ ẩm vật liệu (cơ sở ướt)

%

t

Nhiệt độ vật liệu

ºC

tav

Nhiệt độ trung bình của vật liệu sấy

ºC

ta

Nhiệt độ tác nhân sấy, là nhiệt độ thổi ngang qua VLS

ºC


xv

tb

Nhiệt độ tại lớp biên của vật liệu sấy

ºC

tt

Nhiệt độ tại tâm của vật liệu sấy

ºC

u

Chuyển vị của sóng siêu âm

m

va

Vận tốc tác nhân sấy

m/s

vw,a

Vận tốc truyền sóng âm trong khơng khí

m/s

vw,m

Vận tốc truyền sóng âm trong vật liệu

m/s

vw

Vận tốc dòng ẩm trong vật liệu

m/s

φa

Độ ẩm tác nhân sấy

%

δ

Một nửa chiều dày vật liệu sấy

m

λm

Bước sóng

m

τ

Thời gian

s

ρw

Khối lượng riêng của ẩm

kg/m3

ρp

Khối lượng riêng của vật liệu ẩm

kg/m3

ρs

Khối lượng riêng của vật liệu khơ

kg/m3

ρa

Khối lượng riêng của khơng khí

kg/m3

ρm

Khối lượng riêng của vật liệu

kg/m3

µu

Hệ số gia tăng nhiệt độ khi có sóng siêu âm hỗ trợ sấy
vật liệu

µm

Hệ số Poisson của vật liệu

µu,a

Hệ số hấp thụ biên độ sóng siêu âm của khơng khí

neber/m


xvi
CÁC CHỮ VIẾT TẮT
RMSE: Root Mean Square Error, căn bậc hai sai số bình phương trung bình.
MRE: Mean Relative Percentage Error, sai số tương đối trung bình.
PSO: Particle Swarm Optimization, thuật toán tối ưu bầy đàn.
FEM: Finite Element Method, phương pháp phần tử hữu hạn.
FEA: Finite Element Analysis, phân tích phần tử hữu hạn
PZT: Piezoelectric, tinh thể dao động.

TNS: tác nhân sấy.
VLK: vật liệu khô.
RF: Radio Frequency, tần số radio.


xvii
DANH MỤC HÌNH
Hình

Trang

Hình 1.1. Sấy bơm nhiệt................................................................................................ 7
Hình 1.2. Bộ phận phát sóng siêu âm hỗ trợ sấy........................................................... 12
Hình 1.3. Ống dẫn sóng................................................................................................. 13
Hình 1.4. Dạng dao động của ống dẫn sóng hình trụ trịn ............................................ 15
Hình 1.5. Tấm trịn bậc ................................................................................................. 16
Hình 1.6. Nứt tế vi tấm bậc chữ nhật của bộ phận phát sóng siêu âm .......................... 19
Hình 1.7. Sơ đồ thiết bị sấy siêu âm tiếp xúc và khơng tiếp xúc .................................. 20
Hình 1.8. Sơ đồ thiết bị sấy đối lưu kết hợp với sóng siêu âm dạng đĩa trịn. .............. 21
Hình 1.9. Thiết bị sấy có sự hỗ trợ của sóng siêu âm tại mức nhiệt độ âm .................. 21
Hình 1.10. Hệ thống sấy đối lưu kết hợp với sóng siêu âm dạng ống trịn ................... 23
Hình 1.11. Hoa, rễ của đảng sâm .................................................................................. 28
Hình 1.12. Sơ đồ thiết bị sấy đối lưu cho sâm Mỹ........................................................ 29
Hình 1.13. Sơ đồ thiết bị sấy sâm Hàn Quốc ................................................................ 30
Hình 1.14. Hệ thống sấy bức xạ hồng ngoại ................................................................. 31
Hình 1.15. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống sấy bơm nhiệt kết hợp với sóng siêu âm .... 34
Hình 2.1. Đảng sâm tươi Việt Nam .............................................................................. 35
Hình 2.2. Lưu đồ giải pháp thiết kế bộ phận phát sóng siêu âm hỗ trợ sấy .................. 36
Hình 2.3. Thiết bị xác định thể tích vật liệu sấy ........................................................... 39
Hình 2.4. Thiết bị đo nhiệt dung riêng .......................................................................... 40

Hình 2.5. Sơ đồ thiết bị đo hệ số dẫn nhiệt ................................................................... 41
Hình 2.6. Que thăm đo hệ số dẫn nhiệt ......................................................................... 41
Hình 2.7. Thiết bị điều khiển nhiệt ẩm ......................................................................... 42
Hình 2.8. Thiết lập thí nghiệm xác định gia tăng nhiệt độ ............................................ 43
Hình 2.9. Lưu đồ giải pháp ERM-O xác định De, αt, hm, ht .......................................... 49
Hình 2.10. Thiết bị khảo nghiệm .................................................................................. 55
Hình 3.1. Bộ phận phát sóng siêu âm hỗ trợ sấy........................................................... 58


xviii
Hình 3.2. Thơng số hình học của bộ phận phát sóng .................................................... 58
Hình 3.3. Dạng dao động của tấm trịn bậc ................................................................... 59
Hình 3.4. Xác định kích thước cụm ghép nối và cụm khuếch đại ................................ 62
Hình 3.5. Xác định kích thước cụm phát xạ.................................................................. 63
Hình 3.6. Dạng dao động của đầu phát sóng ................................................................ 64
Hình 3.7. Kiểm tra bộ phận phát sóng siêu âm ứng dụng trong sấy ............................. 66
Hình 3.8. Mơ hình vật lý sấy có sự hỗ trợ của sóng siêu âm ........................................ 67
Hình 3.9. Gradient áp suất............................................................................................. 69
Hình 3.10. Chia điểm trong nửa tấm phẳng (nửa lát vật liệu sấy) ................................ 74
Hình 3.11. Chia điểm khoảng cách – thời gian của trường nhiệt độ và độ ẩm ............. 75
Hình 3.12. Giải thuật giải bài tốn truyền nhiệt truyền ẩm của vật liệu sấy ................. 79
Hình 3.13. Độ ẩm cân bằng của đảng sâm (DD, là đường cong dự đốn) ................... 83
Hình 3.14. Bố trí vật liệu trong buồng sấy siêu âm ...................................................... 85
Hình 3.15. Màu sắc đảng sâm khô tại nhiệt độ TNS 28 ºC, 65 ºC................................ 86
Hình 3.16. Bố trí thí nghiệm đo nhiệt độ tăng thêm ..................................................... 88
Hình 3.17. Nhiệt độ bên trong vật liệu sấy tại điều kiện TNS ta = 40 ºC; va = 0,5 m/s;
φa = 22 %; ‘x’, khơng có sóng siêu âm hỗ trợ sấy; ‘o’ có sóng siêu âm
hỗ trợ sấy .................................................................................................. 89
Hình 3.18. Gia tăng nhiệt độ của đảng sâm theo cường độ siêu âm ............................. 90
Hình 3.19. Đồ thị quá trình sấy đảng sâm tại điều kiện TNS: nhiệt độ 40ºC,

độ ẩm tương đối 20 ± 1,5 %, vận tốc 0,5 m/s, ở những mức cường độ
siêu âm khác nhau. ..................................................................................... 92
Hình 3.20. Đồ thị quá trình sấy đảng sâm tại điều kiện TNS: nhiệt độ 45ºC,
độ ẩm tương đối 18 ± 1,5 %, vận tốc 0,5 m/s, ở những mức cường
độ siêu âm khác nhau...……………………………………………………93
Hình 3.21. Đồ thị quá trình sấy đảng sâm tại điều kiện TNS: nhiệt độ 50ºC,
độ ẩm tương đối 15 ± 1,5 %, vận tốc 0,5 m/s, ở những mức cường
độ siêu âm khác nhau… .............................................................................. 94
Hình 3.22. Thời gian sấy đảng sâm............................................................................... 96


xix
Hình 3.23. Lượng giảm thời gian sấy ........................................................................... 96
Hình 3.24. Đồ thị quá trình sấy đảng sâm tại nhiệt độ TNS 45 ºC, vận tốc 0,5 m/s,
độ ẩm tương tương đối 18 ± 1,5 %, cường độ siêu âm 1,8 kW/m2. …… ..99
Hình 3.25. Đường cong sấy tại điều kiện thí nghiệm 1: nhiệt độ TNS 40ºC,
vận tốc 0,5 m/s, độ ẩm 20 ± 1,5 %, khơng có siêu âm hỗ trợ sấy………100
Hình 3.26. Hệ số khuếch tán ẩm của đảng sâm theo nhiệt độ và cường độ siêu âm,
DD, dự đốn từ phương trình hồi qui; TT tính tốn từ số liệu thực nghiệm...103
Hình 3.27. Hệ số khuếch tán nhiệt của đảng sâm theo nhiệt độ và cường độ
siêu âm, (DD, dự đốn từ phương trình hồi qui;
TT, tính tốn từ số liệu thực nghiệm) ...................................................... 104
Hình 3.28. Đường cong tốc độ sấy của đảng sâm tại 40ºC. Đường gạch liền (-) là
khi khơng có sóng siêu âm; Đường gạch gạch (--) là khi có sóng siêu âm
cường độ 1,3 kW/m2; đường gạch chấm (̵ ·) là khi có sóng siêu âm
cường độ 1,8 kW/m2; đường chấm chấm (··) là khi có sóng siêu âm
cường độ 2,4 kW/m2 .................................................................................. 106
Hình 3.29. Đo màu đảng sâm Việt Nam .................................................................... 109
Hình 3.30. Thông số ∆E của đảng sâm theo nhiệt độ TNS và cường độ siêu âm ..... 110
Hình 3.31. Đảng sâm khô tại những chế độ sấy khác nhau ....................................... 112

Hình 3.32. Lượng saponin có trong đảng sâm Việt Nam khơ ....................................113
Hình 3.33. Lượng giảm thời gian sấy đảng sâm Việt Nam ........................................116
Hình 3.34. Lưu đồ giải thuật xác định chế độ sấy hợp lý đảng sâm ...........................119
Hình 3.35. Nhiệt độ đảng sâm tại lớp biên và tâm: tại chế độ sấy: ta = 44 ± 0,1 ºC,
φa = 18 ± 1,5 %, va = 0,5 ± 0,2 m/s, fu= 20 ± 0,073 kHz, Iu = 2,1 kW/m2 ...121
Hình 3.36. Độ ẩm đảng sâm tại lớp biên và tâm: tại chế độ sấy: ta = 44 ± 0,1 ºC,
φa = 18 %, va = 0,5 ± 0,2 m/s, fu= 20 ± 0,073 kHz, Iu = 2,1 kW/m2 ............122
Hình 3.37. Độ ẩm và nhiệt độ của đảng sâm tại chế độ sấy: ta = 44 ± 0,1 ºC, va =
0,5 ± 0,2 m/s, φa = 18 ± 1,5 % fu= 20 ± 0,073 kHz, Iu = 2,1 kW/m2 ..........123


xx
DANH MỤC BẢNG
Bảng

Trang

Bảng 1.1. Thơng số hình học của bộ phận phát xạ dạng tròn bậc ................................ 17
Bảng 3.1. Tần số dao động riêng của tấm tròn bậc ....................................................... 59
Bảng 3.2. Thơng số vật liệu của bộ phận phát sóng siêu âm hỗ trợ sấy...................... . 61
Bảng 3.3. Thông số hình học của bộ phận phát sóng siêu âm hỗ trợ sấy ..................... 61
Bảng 3.4. Thuộc tính dao động của bộ phận phát sóng siêu âm hỗ trợ sấy .................. 65
Bảng 3.5. Khối lượng riêng của đảng sâm Việt Nam theo độ ẩm ................................ 80
Bảng 3.6. Nhiệt dung riêng của đảng sâm Việt Nam theo độ ẩm ................................. 81
Bảng 3.7. Hệ số dẫn nhiệt của đảng sâm Việt Nam theo độ ẩm ................................... 82
Bảng 3.8. Sai lệch nhiệt độ bên trong đảng sâm Việt Nam .......................................... 89
Bảng 3.9. Các mức và khoảng biến thiên các thông số trong thiết kế thí nghiệm ........ 91
Bảng 3.10. Thời gian sấy đảng sâm Việt Nam tại những chế độ sấy khác nhau .......... 95
Bảng 3.11. Thông số De, αt, hm, ht của đảng sâm Việt Nam ........................................ 98
Bảng 3.12. Giá trị De và chỉ số MRE về độ ẩm của đảng sâm Việt Nam ...................101

Bảng 3.13. Hệ số D0 và Ea của đảng sâm Việt Nam ...................................................102
Bảng 3.14. Tốc độ giảm ẩm trung bình và lượng tăng tốc độ giảm ẩm của
đảng sâm Việt Nam ..................................................................................107
Bảng 3.15. Thông số (Pr) màu sắc của đảng sâm Việt Nam khô ...............................110
Bảng 3.16. Kết quả thử nghiệm thành phần saponin có trong sản phẩm
đảng sâm Việt Nam…………………...................................................... 113
Bảng 3.17. Thông số kiểm tra tại chế độ sấy hợp lý ...................................................120


1

GIỚI THIỆU
1. Sự cần thiết của vấn đề nghiên cứu
Việt Nam là nước có nền nơng nghiệp phát triển, sản phẩm trong nơng nghiệp rất
đa dạng và có sản lượng lớn. Trong đó, nơng sản cao cấp nói chung và cây dược liệu
nói riêng có sản lượng ngày càng tăng. Theo định hướng phát triển của Bộ Y Tế Việt
Nam về cây dược liệu Việt Nam giai đoạn từ năm 2015 đến năm 2030 là bảo tồn phát
triển 70% cây dược liệu Việt Nam và 80% sử dụng cây thuốc Việt Nam, năm 2030 tiến
tới xuất khẩu sản phẩm từ cây dược liệu (theo Quyết định số 1976/QĐ-TTg, ngày 30
tháng 10 năm 2013 của Thủ Tướng Chính Phủ Việt Nam). Do vậy, đi đôi với việc
nghiên cứu phát triển canh tác, vấn đề làm khô để bảo quản và tồn trữ các sản phẩm
sau thu hoạch cây dược liệu là cần thiết nhằm ổn định nguồn nguyên liệu dùng làm
thực phẩm và điều chế dược liệu phục vụ đời sống con người.
Sấy là giải pháp thường được áp dụng nhất để làm khơ nơng sản thực phẩm. Q
trình sấy là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu, liên quan đến quá trình truyền nhiệt
truyền ẩm bên trong vật liệu, từ đó ảnh hưởng đến động học q trình sấy và cũng từ
đó ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.
Chi phí sản xuất và chất lượng là những vấn đề cần quan tâm khi làm khơ vì liên
quan đến hiệu quả kinh tế cho một nông sản thực phẩm, nhưng đối với cây dược liệu
thì vấn đề chất lượng cần phải đặt lên hàng đầu vì giá trị của nó là những vi lượng quý

hiếm còn bảo tồn trong sản phẩm khô. Phương pháp sấy ảnh hưởng rất nhiều đến chất
lượng sản phẩm khơ [1]. Do đó, nghiên cứu phương pháp sấy nhằm duy trì vi lượng
q hiếm có trong sản phẩm cây dược liệu là công việc được các nhà khoa học trong và
ngoài nước tập trung giải quyết.
Sấy có sự hỗ trợ của sóng siêu âm được xếp vào nhóm kỹ thuật sấy kết hợp, được
giới thiệu là một giải pháp hiệu quả để cải thiện tốc độ sấy ở điều kiện nhiệt độ sấy
thấp [2]. Một số kết quả nghiên cứu trên thế giới về sóng siêu âm hỗ trợ sấy trên các
nông sản khác nhau đã so sánh giữa sấy có sự hỗ trợ của sóng siêu âm và khơng có sự
hỗ trợ của sóng siêu âm thì phương pháp sấy có sự hỗ trợ của sóng siêu âm có khả


2
năng chất lượng sản phẩm sấy cao hơn [3-5]. Điều này cho thấy rằng, sóng siêu âm hỗ
trợ sấy có thể áp dụng để sấy các nông sản nhạy với nhiệt đặc biệt là các sản phẩm của
cây dược liệu. Tuy vậy, áp dụng với qui mơ lớn vẫn cịn hạn chế do thiết bị phát sóng
siêu âm hỗ trợ sấy và do sự suy giảm năng lượng của sóng siêu âm trong mơi trường
khơng khí (tác nhân sấy). Đồng thời, hiệu quả tách ẩm khi có sóng siêu âm hỗ trợ sấy
phụ thuộc vào loại vật liệu và điều kiện tác nhân sấy [2].
Như vậy phương pháp sấy có sự hỗ trợ của sóng siêu âm có thể là phương pháp
sấy hiệu quả cho các nông sản cao cấp. Tuy nhiên, kỹ thuật sấy này chưa được áp dụng
phổ biến và nghiên cứu sấy nơng sản thực phẩm có sự hỗ trợ của sóng siêu âm chưa
được thực hiện nhiều ở Việt Nam. Ngoài ra việc nghiên cứu xác định phương pháp sấy
hợp lý cho các sản phẩm từ cây dược liệu trong bối cảnh hiện tại ở Việt Nam đang cần
được thực hiện. Do đó, đề tài “Nghiên cứu kỹ thuật sấy nơng sản thực phẩm sử dụng
sóng siêu âm” được thực hiện trong luận án này là cần thiết.
2. Mục tiêu, đối tượng nghiên cứu
Nghiên cứu ảnh hưởng của sóng siêu âm đến q trình sấy và chất lượng sản phẩm
ứng với các chế độ sấy khác nhau với phương pháp sấy là bơm nhiệt kết hợp với sóng
siêu âm và vật liệu sấy là đảng sâm Việt Nam đại diện cho dòng sản phẩm cao cấp
trong nông nghiệp dùng làm thực phẩm và dược liệu, thông qua việc xây dựng mơ hình

tốn tính tốn truyền nhiệt truyền ẩm và thực nghiệm xác định chế độ sấy hợp lý cho
đảng sâm Việt Nam.
3. Phạm vi giới hạn của đề tài
Nghiên cứu cơ chế hỗ trợ sấy của sóng siêu âm kết hợp sấy bơm nhiệt qui mơ nhỏ
với khối lượng một mẻ sấy là 0,2 kg.
Hiệu quả kinh tế - kỹ thuật là phần giới hạn của nghiên cứu.
4. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu chung của luận án là nghiên cứu lý thuyết và thực
nghiệm và thực nghiệm kiểm chứng. Trong đó, phương pháp phân tích phần tử hữu
hạn kết hợp với thuật tốn tối ưu được áp dụng khi xác định thơng số hình học của thiết
bị phát sóng siêu âm hỗ trợ sấy. Nghiên cứu lý thuyết truyền nhiệt truyền ẩm trong vật


3
liệu sấy (VLS) khi sấy có sự hỗ trợ của sóng siêu âm. Nghiên cứu thực nghiệm xác
định tính chất nhiệt vật lý của VLS. Kết hợp thực nghiệm và tính tốn lý thuyết và
thuật tốn tối ưu xác định các thơng số liên quan đến động học q trình sấy vật liệu.
Nghiên cứu kế thừa nhằm giới hạn miền giá trị của các thông số khi thực nghiệm. Thực
nghiệm kiểm chứng tại chế độ sấy hợp lý cho VLS. Sử dụng các phần mềm chuyên
dụng để hỗ trợ việc tính tốn và phân tích trong q trình nghiên cứu.
5. Nội dung nghiên cứu
Để giải quyết mục tiêu của luận án các nội dung sau được triển khai nghiên cứu:
- Nghiên cứu tổng quan về sấy; nghiên cứu tổng quan về sóng siêu âm hỗ trợ sấy bao
gồm cơ chế hỗ trợ sấy của sóng siêu âm, thiết bị phát sóng siêu âm hỗ trợ sấy và ứng
dụng sóng siêu âm trong sấy nông sản thực phẩm; khảo sát đối tượng nghiên cứu và
tình hình làm khơ đối tượng nghiên cứu.
- Xác định phương pháp nghiên cứu và phương tiện nghiên cứu phục vụ cho việc
nghiên cứu lý thuyết, nghiên cứu thực nghiệm.
- Trên cơ sở các phương pháp phương tiện nghiên cứu đã được xác định từ đó chế tạo
thiết bị và thực nghiệm xác định tính chất nhiệt vật lý của vật liệu sấy; từ đó chế tạo

thiết bị phát sóng siêu âm hỗ trợ sấy bao gồm: bộ phận phát sóng siêu âm (phần cơ) và
nguồn cung cấp (phần điện); và cũng từ đó chế tạo máy sấy bơm nhiệt kết hợp với sóng
siêu âm; vận hành thử nghiệm kiểm tra tính ổn định và đo kiểm các thông số kỹ thuật
của máy sấy.
- Xây dựng mô hình vật lý sấy vật liệu có sự hỗ trợ của sóng siêu âm; mơ phỏng phân
tích hiện tượng vật lý khi có sóng siêu âm lan truyền trong tác nhân sấy (dịng khơng
khí trong buồng sấy) và quanh vật liệu sấy; xác định mơ hình tốn mơ tả truyền nhiệt
truyền ẩm của vật liệu sấy trong dịng khơng khí khi có sóng siêu âm lan truyền; giải
bài tốn truyền nhiệt truyền ẩm từ đó xác định nhiệt độ trung bình, độ ẩm trung bình
của vật liệu sấy theo thời gian; viết chương trình theo thuật tốn giải bài tốn truyền
nhiệt truyền ẩm nhằm xác định động học quá trình sấy.
- Thực nghiệm sấy đảng sâm Việt Nam bằng phương pháp bơm nhiệt kết hợp với sóng
siêu âm ở những chế độ sấy khác nhau; xác định sự giảm ẩm và thay đổi nhiệt độ của