Luận án: Nghiên cứu kỹ thuật sấy nấm linh chi bằng bơm nhiệt kết hợp sóng RF

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH PHẠM VĂN KIÊN NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT SẤY NẤM LINH CHI TẠI VIỆT NAM Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí Mã số: 9.03 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT TP. Hồ Chí Minh - năm 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH PHẠM VĂN KIÊN NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT SẤY NẤM LINH CHI TẠI VIỆT NAM Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí Mã số: 9.03 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: GS. NGUYỄN HAY PGS. LÊ ANH ĐỨC TP.

HCM - Năm 2019 i ợc rất nhiều sự ú ỡ ể hoàn t lu n. ớc hết em xin gửi l i cả ơ ến thầy t ầ ớng dẫn, truyề t những kiến th c, kinh nghiệm cho em trong su t quá trình thực hiệ ề tài. Em xin gửi l i cả ơ ến quý thầy cô Khoa ơ ệ , nhữ ề t kiến th c quý báu ợ cho em su t trong th i gian h c t p Em xin gửi l i cả ơ ến quý thầy cô ợ ự ệ ơ ề, ấ Sau cùng xin gửi l i cả ơ ế ệ và các anh chị ú ỡ em trong quá trình. Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn! ii LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi Các li kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công b trong bất kỳ công trình nào khác.

Nếu sai tôi sẽ chịu hoàn toàn mọi tr ch nhi m. Nghiên cứu sinh Phạm Văn Kiên iii TÓM TẮT 1. Thông tin đề tài: - Đề tài: Nghiên cứu kỹ thuật sấy nấm linh chi tại Việt Nam - Tác giả: Phạm Văn Kiên - Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí - Mã số chuyên ngành: 9. Mục tiêu đề tài: Nghiên cứu quá trình truyền nhiệt truyền ẩm trong quá trình sấy nấm linh chi bằng phương pháp sấy bơm nhiệt kết hợp sóng radio.

Trong đó, mô hình toán được xây dựng nhằm mô phỏng truyền nhiệt truyền ẩm, phân tích lý thuyết động học quá trình sấy và thực nghiệm sấy xác định chế độ sấy cho nấm linh chi. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu đựợc sử dụng trong luận án là phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp thực nghiệm. Kết quả nghiên cứu đạt được của luận án: Kỹ thuật sấy nấm linh chi bằng bơm nhiệt kết hợp sóng RF được lựa chọn nghiên cứu trong luận án. Mô hình toán học mô tả quá trình TNTA được xây dựng.

Trong đó, quá trình TNTA trong quá trình sấy được xem là một chiều có xét đến hiện tượng khuếch tán ẩm ảnh hưởng đến truyền nhiệt và nguồn sinh nhiệt bên trong VLS do ẩm trong lòng VLS hấp thụ năng lượng sóng RF. Bằng thực nghiệm đã xây dựng được các phương trình xác định các thông số nhiệt - vật lý của nấm linh chi và công suất gia nhiệt của bộ phát RF. - Khối lượng riêng: 599,9+57,287.M2 - Nhiệt dung riêng: - Độ ẩm cân bằng: [ ] - Ẩn nhiệt hóa hơi: iv - Hệ số khuếch tán ẩm: Tại các mức công suất bộ phát RF (PRF) khác nhau, hàm phụ thuộc của hệ số khuếch tán ẩm như sau: + PRF = 0,65 kW: ( ) + PRF = 1,3 kW: ( ) + PRF = 1,95 kW: ( ) - Công suất gia nhiệt của bộ phát RF: Hệ phương trình truyền nhiệt truyền ẩm (HPTTNTA) được giải bằng phương pháp sai phân hữu hạn dựa trên thuật toán sử dụng ngôn ngữ lập trình Matlab. Kết quả giải HPTTNTA được sử dụng để mô phỏng và phân tích lý thuyết động học quá trình sấy nấm linh chi bằng bơm nhiệt kết hợp sóng radio.

Trong quá trình sấy bằng bơm nhiệt kết hợp sóng radio, khi tăng công suất bộ phát RF và nhiệt độ TNS sẽ giúp tăng tốc độ sấy đáng kể. Kết quả giải HPTTNTA cũng được sử dụng để so sánh kiểm chứng mức độ phù hợp của mô hình toán được đề xuất trong luận án với kết quả thực nghiệm sấy nấm linh chi. Kết quả cho thấy sự thay đổi về độ chứa ẩm TB VLS và nhiệt độ TB VLS theo thời gian sấy dựa trên kết quả giải HPTTNTA theo mô hình toán được thiết lập có biên dạng và xu hướng phù hợp với diễn biến trong suốt quá trình sấy thực tế. Bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm dựa trên kết quả thực nghiệm đã xác định được mô hình hồi quy biểu diễn sự phụ thuộc của hàm thời gian sấy (TGS) và hàm hàm lượng Polysaccharide (PA) theo các thông số đầu vào là nhiệt độ TNS ( ), vận tốc TNS ( ) và công suất bộ phát RF ( ).

v Dựa trên cơ sở quy hoạch thực nghiệm và giải quyết các bài toán tối ưu nhằm đạt chất lượng sản phẩm và hiệu quả về tốc độ sấy của thiết bị là cao nhất. Khi đó giá trị các thông số đầu ra như hàm lượng Polysaccharide cần đạt mức cao nhất và thời gian sấy cần đạt mức thấp nhất. Kết quả đã xác định được chế độ sấy phù hợp đối với phương pháp sấy bơm nhiệt kết hợp sóng RF cho nấm linh chi. Trong đó, giá trị các thông số đầu vào của chế độ sấy phù hợp được xác định như sau: + Nhiệt độ TNS: ta = 47oC + Vận tốc TNS: va = 1,53 m/s + Công suất bộ phát RF: PRF = 1,61 kW.

General information: - Doctoral dissertation title : Research on drying technique of Ganoderma lucidum in Vietnam - PhD student: Pham Van Kien - Major: Mechanical Engineering - Codes: 9. Objective: Study on the heat and mass transfer during the drying process of Ganoderma lucidum by heat pump combined with radio frequency drying method. In which, mathematical model is developed to simulate the heat and mass transfer which is used for analyzing the theory of drying kinetics. Besides, the drying experiments are conducted to determine the drying modes for Ganoderma lucidum.

Research methods The research method used in the dissertation is the method of theoretical research combined with experiment. Research results of the thesis: Ganoderma lucidum drying technique by heat pump combined with RF was selected for researching in the dissertation. The mathematical model that describes the heat and mass transfer process was established. In particular, the heat and mass transfer in drying process was considered to be one dimension and the effect of moisture diffusion on the heat transfer and the heat generation inside the drying material due to RF energy absorbed by moisture within the drying material were considered.

The thermal - physical parameters of Ganoderma lucidum and the heating capacity of the RF operator were determined by experiments.M2 vii - Specific heat: - Equilibrium moisture content: [ ] - Latent heat for vaporization: - Moisture diffusion coefficient: + At PRF = 0,65 kW: ( ) + At PRF = 1,3 kW: ( ) + At PRF = 1,95 kW: ( ) In which, PRF is RF power of RF operator. - Heating capacity of the RF operator: The heat and mass transfer equations were solved by the finite difference method based on the algorithm using Matlab programming language. The heat and mass equations solving results were used to simulate and analyze the theory of drying kinetics during the drying process of Ganoderma lucidum by heat pump combined with radio frequency drying method. In which, increase in RF power and drying air temperature increased the drying rate considerably.

The heat and mass equations solving results were also used to compare and verify the relevance of the mathematical model proposed in the dissertation with the results of the experimental drying process of Ganoderma lucidum by heat pump combined with radio frequency drying method. The results showed that changes in moisture content and temperature of drying material according to drying time had the profile and trend consistent with the changes throughout the real drying process. viii Using experimental design method based on the experimental results, regression models have been built to represent dependence of output parameters as: drying time (TGS) and Polysaccharide (PA) on the input parameters as: drying air temperature (ta), drying air velocity (va) and RF power (PRF). Based on the experimental regression solving and solving the optimal problems to achieve the highest efficiency of drying product quality and drying rate.

The requirement for the optimal problems was that Polysaccharide content within the drying product should reach the highest level and the drying time should reach the lowest level. The results have determined the suitable drying mode for heat pump combined with RF drying of Ganoderma lucidum. In particular, the value of the input parameters of the appropriate drying mode was determined as below: - Drying air temperature: ta = 47oC - Drying air velocity : va = 1,53 m/s - RF power: PRF = 1,61 kW. ix DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI LUẬN ÁN 1.

Phạm Văn Kiên, Lê Anh Đức, Nguyễn Hay, 2018. Nghiên cứu tính chất nhiệt - vật lý của nấm linh chi. Tạp chí Năng lượng nhiệt, 142: 11 – 15. Nguyen Hay, Le Anh Duc, Pham Van Kien, 2018.

Study on Designing and Manufacturing a Radio Frequency Generator Using in Drying Technology. IEEE, (2018) ISBN: 978-1-5386-5125-4, DOI: 10. Pham Van Kien, Nguyen Hay, Le Anh Duc, 2019. Equilibrium Moisture Content of Ganoderma Lucidum.

Journal of Applied Mechanics and Materials 889: 266- 274. Nguyen Hay, Le Anh Duc, Pham Van Kien, 2019. Book Chapter: “Study On Designing And Manufacturing A Radio Frequency Generator Using In Drying Technology and Efficiency Of A Radio Frequency Assisted Heat Pump Dryer In Drying of Ganoderma Lucidum”. In Green Technologies ISBN: 978-1-83880-050- 5, DOI: 10.

IntechOpen, The Shard, 32 London Bridge Street, London SE1 9SG, United Kingdom. ix Mục lục. x Danh sách các hình. xv Danh sách các bảng .xvii Danh mục các ký hiệu và chữ vi t t t.

xix MỞ ĐẦU. Tính cấp thi t c tài. Mục tiêu c tài. Đ ượng và phạm vi nghiên cứu.

Nội dung khoa học c tài. Đ ểm mới c tài. Ý ĩ k ọc và thực tiễn c tài nghiên cứu. Tổng quan v nấm linh chi.

Khái niệm v nấm linh chi. Nguồn g c nấm linh chi. Thành phần các hoạt tính c a nấm linh Chi. Công dụng c a nấm linh Chi.

Tổng quan v ứng dụ p ư p p sấy ệ sản, thực phẩm. Tổng quan v công nghệ sấy ứng dụng sóng radio. Nguyên lý gia nhiệ s. Ứ ụ s kỹ thuậ sấy.

Tổng quan v công nghệ làm khô nấm linh chi ở Việt Nam và trên th giới. Công nghệ làm khô nấm linh chi trên th giới. ả ậ xuấ p ư sấy nấm linh chi. Lý thuy t truy n nhiệt truy n ẩm trong quá trình sấy.

Quy luật dịch chuyển nhiệt - ẩm trong lòng vật liệu sấy. Mô hình toán v truy n nhiệt truy n ẩm. ẬT LIỆU À PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Vật liệu nghiên cứu.

P ư p p xây ựng hệ p ư y n nhiệt truy n ẩm .