Thạc Sĩ Nghiên cứu công nghệ sấy tảo xoắn bằng bơm nhiệt

Luận văn thạc sĩ
Đề tài: Nghiên cứu công nghệ sấy tảo xoắn bằng bơm nhiệt


MỤC LỤC Trang
Lời cảm ơn i
Lời cam ñoan ii
Danh mục các ký hiệu iii
Danh mục các bảng biểu iv
Danh mục các hình vẽ v
ðặt vấn ñề 1
Chương 1. Tổng quan, mục ñích và nhiệm vụnghiên cứu 4
1.1.Vai trò của sản xuất sinh khối từtảo xoắn và tình hình sản xuất
trên thếgiới và ởViệt Nam
4
1.1.1. Vai trò của sản xuất sinh khối prôtêin từtảo 4
1.1.2. Tình hình sản xuất, tiêu thụtảo xoắn trên thếgiới và ởViệt Nam 6
1.2. ðặc ñiểm của tảo xoắn 8
1.3. Cơsởlý thuyết của quá trình sấy 15
13.1. Vật liệu ẩm 15
1.3.2. Quá trình ñốt nóng và làm lạnh 16
1.3.3. Các phương pháp sấy 17
1.4. Tổng quan vềbơm nhiệt và ứng dụng bơm nhiệt trong công
nghệsấy
28
1.4.1. Tổng quan vềbơm nhiệt 28
1.4.2. Các loại bơm nhiệt và thành phần cơbản của bơm nhiệt 31
1.4.3. Ứng dụng của bơm nhiệt trong nền kinh tếquốc dân 35
1.4.4. Ưu nhược ñiểm của sấy bơm nhiệt 41
1.4.5. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng máy sấy bơm nhiệt 42
1.5. Mục ñích và nhiệm vụnghiên cứu 43
1.5.1. Mục ñích nghiên cứu 43
1.5.2. Nhiệm vụnghiên cứu 43
Chương 2.Cơsởlý thuyết tính toán một sốthông sốcủa công nghệ
sấy bằng bơm nhiệt
44
2.1.Các quy luật cơbản của quá trình sấy 44
2.1.1. ðường cong sấy 44
2.1.2. ðường cong tốc ñộsấy 45
2.1.3. Phân tích quá trình sấy 46
2.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng ñến chế ñộvà cường ñộsấy 48
2.2. Cơsởlý thuyết tính toán máy sấy bơm nhiệt 51
2.1.1. Cơsởlý thuy ết 51
2.2.2. Cơsởlý luận xây dựng sơ ñồnguyên lý thiết bịsấy bơm nhiệt mô
hình thực nghiệm
54
2.3. Tính toán các thông sốcơbản của quá trình sấy lý thuyết 58
2.3.1. Các thông sốban ñầu 58
2.3.2. Tính nhiệt quá trình sấy 58
Chương 3. Kết quảthực nghiệm 63
3.1. Lựa chọn thông số ñầu vào và thông sốmục tiêu 63
3.2. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu 64
3.2.1. Chuẩn bịvật liệu thí nghiệm 64
3.2.2. Thiết bịvà dụng cụthí nghiệm 64
3.3. Kết quảthí nghiệm ảnh hưởng của các thông số ñến chi phí
năng lượng riêng
69
3.4. Kết quảthí nghiệm ảnh hưởng của các thông số ñến chất lượng
sản phẩm
74
Kêt luận và ñềnghị 81
Tài liệu tham khảo 82
Phụlục 85


ðẶT VẤN ðỀ
ðẩy mạnh phát triển và ứng dụng công nghệchếbiến, bảo quản nông,
lâm, thủy sản là nội dung quan trọng trong quá trình công nghiệp hóa – hiện
ñại hóa nông nghiệp, nông thôn ởnước ta. Nghịquyết ðại hội ðảng lần thứX
ñã chỉrõ: “Hiện nay và trong nhiều năm tới, vấn ñềnông nghiệp, nông dân và
nông thôn vẫn có tầm chiến lược ñặc biệt quan trọng. Phải luôn luôn coi trọng
ñẩy mạnh công nghiệp hoá, hiện ñại hoá nông nghiệp, nông thôn hướng tới
xây dựng một nền nông nghiệp hàng hoá lớn, ña dạng, phát triển nhanh và
bền vững, có năng suất, chất lượng và khảnăng cạnh tranh cao; .” và “Phát
triển mạnh công nghệbảo quản, chếbiến, giảm nhanh tổn thất sau thu hoạch,
ñồng thời nâng cao nhanh giá trịgia tăng cho các loại nông, lâm, thủy sản,
nhất là sản phẩm xuất khẩu chủlực, .”[1]
Theo thống kê năm 2009 thì tỷtrọng tổng sản phẩm nông, lâm nghiệp
chỉ chiếm 25 - 40% tổng giá trịsản phẩm trong nước. Trong khi lao ñộng
nông, lâm nghiệp chiếm trên 70% lao ñộng trong toàn xã hội [2]. Vì vậy, ñể
nâng cao tổng giá trịsản phẩm nông nghiệp, tương xứng với lực lượng lao
ñộng vốn có, cần phải nâng cao năng suất trồng trọt, chăn nuôi và tăng cường
công nghiệp chếbiến nông sản. Trong khi năng suất cây trồng, vật nuôi ñã và
ñang ngày càng tăng do áp dụng những thành tựu của công nghệtiên tiến về
giống, cũng nhưvềphương pháp gieo trồng, chăm sóc, . Vấn ñềcòn lại thuộc
vềcông tác bảo quản, chếbiến ñểnâng cao chất lượng và giá trịnông sản.
Việt Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt ñới gió mùa nóng ẩm, ñộ ẩm
không khí thường trên 70%, nhiệt ñộcao nhất có thểlên tới 40oC. Khí hậu
nóng ẩm là ñiều kiện thuận lợi ñểnấm mốc và các loại vi sinh vật có hại phát
triển làm hưhại các loại lương thực, thực phẩm, hoa quả, giống cây trồng,
thuốc chữa bệnh, Bên cạnh ñó, trình ñộ khoa học kỹ thuật còn lạc hậu.
Nhiều ñịa phương do không có trang bịkỹthuật bảo quản hoa quả, nông lâm
sản sau thu hoạch nên thường bán với giá rẻtrong mùa thu hoạch, giá trị ñạt
ñược chỉkhoảng 20% so với giá trịthực. ðểtránh ñược tình trạng ñó và ña
dạng hoá các loại sản phẩm nông nghiệp, nâng cao giá trịsửdụng của sản
phẩm, nâng cao thu nhập cho người nông dân, việc nghiên cứu nâng cao chất
lượng sản phẩm sau thu hoạch là một yêu cầu cần thiết.
Nhiều công nghệ chế biến, bảo quản nông sản ñã và ñang ñược ứng
dụng như chế biến tươi; ñông lạnh; chiên và sấy, . Tùy theo từng loại sản
phẩm và nhu cầu thịtrường ñểlựa chọn công nghệphù hợp. Trong ñó, công
nghệsấy ñóng vai trò vô cùng quan trọng ñối với việc chếbiến, bảo quản sau
thu hoạch. Trong quy trình công nghệsản xuất của nhiều sản phẩm ñều có
công nghệsấy khô ñểbảo quản dài ngày. Công nghệsấy ñang ngày càng phát
triển, ñặc biệt trong ngành hải sản, rau quảvà thực phẩm.
Hiện nay, các thiết bịsấy ñang ñược dùng chủyếu là các máy sấy ñốt
than trực tiếp, hoặc gián tiếp có gió cưỡng bức hoặc ñối lưu tựnhiên; các máy
sấy dùng năng lượng ñiện trực tiếp có chi phí cao. Ngoài ra còn một sốthiết
bịsấy chân không và sấy thăng hoa.
Các máy sấy ñốt than hiện nay có ưu ñiểm là sửdụng nhiên liệu rẻtiền
nhưng sản phẩm sau sấy có chất lượng thấp do ám mùi khói. Các máy sấy
thăng hoa và chân không có giá thành quá cao. Mặt khác, các thiết bịsấy này
chịu ảnh hưởng môi trường rất lớn ñến ñộ ổn ñịnh chất lượng và hiệu suất.
Với các loại rau, củ, quả, dược liệu khi sấy ởnhiệt ñộcao có thểphá
huỷcác chất hoạt tính sinh học nhưhoóc môn, màu, mùi vị, men, vitamin,
prôtêin và làm thay ñổi chất lượng sản phẩm. Vì thế, sấy lạnh theo nguyên
lý bơm nhiệt là một phương pháp bảo quản sau thu hoạch ñáp ứng ñược
những yêu cầu khắt khe vềchất lượng sản phẩm sau khi sấy. Bởi vì tác nhân
sấy có ñộ ẩm thấp, nhiệt ñộsấy thấp do ñó hạn chế ñược sựthay ñổi không có
lợi vềmàu sắc và mùi vịtựnhiên của sản phẩm.
Bơm nhiệt là thiết bịnhiệt - lạnh ñược xem là thiết bịsấy có khảnăng
tiết kiệm năng lượng nhất hiện nay. Qua nhiều năm nghiên cứu và triển khai
ứng dụng ñểhút ẩm và sấy lạnh thấy rằng: bơm nhiệt có rất nhiều ưu ñiểm và
có khảnăng ứng dụng rộng rãi trong ñiều kiện khí hậu nóng ẩm, phù hợp với
thực tếViệt Nam, mang lại hiệu quảkinh tế- kỹthuật ñáng kể[9, 10, 11].
Bơm nhiệt sấy lạnh ñặc biệt phù hợp với những sản phẩm không cho phép sấy
ởnhiệt ñộcao, tốc ñộgió lớn và cần giữtrạng thái, màu sắc, mùi vị, chất dinh
dưỡng.
Trước những nhu cầu cấp thiết ñã ñược trình bày ở trên và ñược sự
hướng dẫn tận tình của Tiến sỹNguyễn Văn Xá, khoa Công nghệhóa học,
Trường ðại học Bách khoa Hà Nội; Tập thểcán bộ, giảng viên Bộmôn Thiết
bị bảo quản và chế biến nông sản, Viện Cơ ñiện – Trường ðại học Nông
nghiệp Hà Nội, tôi ñã tiến hành thực hiện ñềtài “Nghiên cứu công nghệ
sấy tảo xoắn bằng bơm nhiệt ”.


TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nghịquyết ðại hội ðại biểu toàn quốc lần thứX ðảng Cộng Sản Việt Nam
năm 2006.
2. Niên giám thống kê năm 2009
3. Lê Minh Trí (2003), Nghiên cứu xây dựng mô hình bơm nhiệt trong phòng
thí nghiệm ñểnghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng ñến ñặc tính của bơm nhiệt,
Luận Văn Thạc Sỹ , ðại học ðà Nẵng, ðà Nẵng.
4. Hoàng Văn Chước (2004), Kỹthuật sấy, NXB khoa học và kỹthuật, Hà
Nội.
5. Phạm Xuân Vượng, Trần Như Khuyên, (2006), Kỹ thuật sấy nông sản,
NXB Nông Nghiệp, Hà Nội.
6. PGS-TSKH Trần Văn Phú (2001), Tính toán và thiết kếhệthống sấy, NXB
Khoa học và kỹthuật, Hà Nội.
7. PGS.TS Phạm Lê Dần, PGS.TS Bùi Hải (1996), Nhiệt ðộng Kỹ Thuật,
Nhà xuất bản Khoa Học và KỹThuật.
8. Nguyễn Hay, Nguyễn Văn Hùng, Nguyễn Văn Công Chính, Nguyễn Văn
Lành, Lê Quang Giảng, Nghiên cứu sấy bằng nguyên lý bơm nhiệt cho một số
nông sản tại Việt Nam,Báo cáo hội nghịkhoa học lần thứ20 – ðHBK Hà
Nội. Trang 88-92.
9. Th.S Nguyễn Thanh Liêm, PGS.TS Phạm Văn Tuỳ, Nghiên cứu và ứng
dụng công nghệ sấy lạnh bằng bơm nhiệt máy nén, Báo cáo hội nghị toàn
quốc khoa học kỹ thuật Nhiệt-Lạnh 12/4/2002. Trang 274-279.
10. PGS. TS Phạm Văn Tuỳ, KS Phạm Văn Hậu, Nghiên cứu thực nghiệm sấy
lạnh dược liệu bằng bơm nhiệt nhiệt ñộthấp,Tạp chí KH& CN Nhiệt*9/2004
trang 8-10
11. PGS.TS Phạm Văn Tuỳ, KS Nguy ễn Thanh Liêm, KS Dương Văn Vường
Bơm nhiệt không khí/không khí với công nghệhút ẩm và sấy khô, Tạp chí
KH& CN Nhiệt*5/2001 trang 10 - 12
12. PGS.TS Phạm Văn Tuỳ, ðặc ñiểm tính toán, thiết kếhút ẩm và sấy lạnh
bằng bơm nhiệt máy nén, Tạp chí KH&CN Nhiệt* 11/2003 trang 2-4
13. Phạm Văn Tuỳ, Nguy ễn Nguyên An, Trịnh Quốc Dũng, Phạm Văn Hậu,
VũHuy Khuê, Nguyễn Phong Nhã, Nghiên cứu và triển khai ứng dụng công
nghệhút ẩm và sấy lạnh dùng bơm nhiệt nhiệt ñộthấp trong ñiều kiện Viêt
Nam, Báo cáo hội nghịkhoa học lần thứ20 – ðHBK Hà Nội.Trang 81- 87
14. Nguyễn ðức Lợi (2003), Hướng dẫn thiết kếhệthống lạnh, Nhà xuất bản
Khoa Học và KỹThuật.
15. PGS.TS Hoàng Văn Chước (2001), Thiết kế hệthống thiết bị sấy, Nhà
xuất bản Khoa Học và KỹThuật.
16. Nguyễn ðức Lợi - Phạm Văn Tùy (2003), Kỹthuật lạnh cơsở, Nhà xuất
bản Giáo Dục
17. Nguyễn ðức Lợi - Phạm Văn Tùy (2003), Máy và kỹ thuật lạnh, Nhà
xuất bản Giáo Dục
18. Nguyễn ðức Lợi - Phạm Văn Tùy (2001), Tủlạnh, máy kem, máy ñá,
máy ñiều hòa nhiệt ñộ, Nhà xuất bản Giáo Dục
19. PGS.TS ðinh Văn Thuận - TS Võ Chí Chính (1996), Hệthống máy và
thiết bịlạnh, NXB Khoa Học và KỹThuật.
20. Bùi Hải, Dương ðức Hồng, Hà Mạnh Thư, Thiết bịtrao ñổi nhiệt, NXB
Khoa Học và KỹThuật.
21. PGS.TS Hà ðăng Trung (2003), Kỹ thuật ðiều Hoà Không Khí, NXB
Khoa Học và KỹThuật.
22. GS.TSKH Nguyễn Bin (2008), Các quá trình, thiết bịtrong công nghệ
hóa chất và thực phẩm - Tập 1, 2, 3, 4, NXB Khoa Học và KỹThuật .