Phương pháp phơi vật liệu ẩm dưới nắng mặt trời được ứng dụng từ xa xưa, phương pháp này đơn giản, rẻ tiền và bảo vệ môi trường, tuy nhiên tỷ lệ thất thoát sản phẩm cao (30 - 40%) do nhiều nguyên nhân, chất lượng sản phẩm cũng không đáp ứng được tiêu chuẩn sử dụng lâu dài và xuất khẩu chưa kể sản phẩm có thể bị hư hỏng toàn bộ do thời tiết xấu, một số sản phẩm nhạy cảm với nhiệt khi tiếp xúc trực tiếp ánh nắng mặt trời bị hư hỏng và biến màu.

Từ những hạn chế đó, việc phát triển thiết bị công nghệ sấy nhà kính sử dụng năng lượng mặt trời (NLMT) sẽ giải quyết được hầu hết các bất lợi trên đồng thời phát huy được nguồn năng lượng sạch cho giảm tiêu tốn năng lượng trong việc sấy các sản phẩm nông lâm thủy sản và đặc biệt phù hợp với các quốc gia đang phát triển trong xu thế hiện nay. Trong xu thế thế giới cùng với nguồn nhiên liệu dự trữ như than đá, dầu mỏ, khí thiên nhiên ngày càng khan hiếm, nguồn năng luợng thủy điện có hạn thì nguồn năng NLMT - là nguồn năng lượng sạch và rất tiềm tàng đang được quan tâm đặc biệt hiện nay. Do đó, việc nghiên cứu nâng cao hiệu quả các thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời và triển khai ứng dụng chúng vào thực tế đời sống, sản xuất, đặc biệt cho lãnh vực sấy khô để bảo quản nông lâm, thủy hải sản, thực phẩm. Từ những hạn chế trong việc khai thác nguồn NLMT, kết hợp với những nhu cầu và xu hướng thực tế đặt ra, ThS. Nguyễn Trung Kiên cùng các cộng sự tại Trường Đại học Công nghiệp TP. Hồ CHí Minh đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị sấy rau, củ, quả bằng năng lượng mặt trời theo công nghệ sấy hiệu ứng nhà kính và điều khiển thông minh” nhằm làm chủ được công nghệ sấy rau, củ, quả bằng năng lượng mặt trời theo hiệu ứng nhà kính và điều khiển thông minh có cấp bổ sung nguồn nhiệt bên ngoài cũng như chế tạo được 1 thiết bị sấy bằng năng lượng mặt trời theo hiệu ứng nhà kính và điều khiển thông minh.

Đề tài thực hiện thiết kế chế tạo thiết bị sấy năng lượng mặt trời theo công nghệ hiệu ứng nhà kính kết hợp giải pháp cấp bù nhiệt thông qua bộ colector khi cường độ bức xạ mặt trời xuống thấp và cấp hoàn toàn khi không còn nắng mặt trời theo hướng cấp từ nguồn NLMT được tích trữ thông qua đề tài nghiên cứu khoa học. Việc nghiên cứu này một khi thành công sẽ mở ra khả năng ứng dụng NLMT cho việc sấy sản phẩm nông thủy hải sản nói chung và cho rau củ quả giàu chất dinh dưỡng nói riêng của Việt Nam trong tương lai.

Sau một thời gian thực hiện, đề tài đạt được một số kết quả cụ thể như sau:

1. Đã thực hiện tính toán thiết kế, chế tạo được 01 hệ thống thiết bị sấy rau củ quả bằng năng lượng mặt trời trong đó có tự động hóa điều khiển các chế độ sấy theo nhiệt độ không khí đối sánh với độ ẩm không khí trong nhà kính.

2. Xây dựng được phần mềm điều khiền quá trình sấy và điều khiển qua điện thoại.

3. Đã xây dựng được quy trình sấy: sấy màng đỏ hạt gấc; sấy cà rốt sợi; và sấy rau Thì là.

4. Đã xác định được chi phí sấy bằng NLMT công nghệ sấy hiệu ứng nhà kính có cấp bổ sung nhiệt.

5. Thực nghiệm sấy carot sợi độ ẩm ban đầu 85%, rau Thì là độ ẩm ban đầu 84% và màng đỏ hạt gấc độ ẩm ban đầu 75%, năng suất mỗi mẻ sấy 10kg/mẻ, mật độ sấy 3kg/m2 bằng NLMT công nghệ sấy HUNK đối lưu cưỡng bức và sấy HUNK cấp nhiệt bổ sung từ nguồn tích trữ NLMT bên ngoài và phơi dưới nắng mặt trời. Thực nghiệm được tiến hành trong thời gian mùa khô tại TP Hồ Chí Minh vào các ngày trời không có mưa, nhiệt độ, độ ẩm tương đối của không khí môi trường trung bình là 39-40oc và 42-55%, thời gian sấy thích hợp từ 7 giờ đến 19 giờ cho kết quả như sau:

- Đối với sấy Cà rốt sơi ở chế độ lưu lượng cấp khí hòa trộn bổ sung nhiệt lưu lượng 0,5m/s cho độ ẩm sản phẩm Cà rốt sấy đạt yêu cầu bảo quản chế biến 5,6%, tiêu hao điện năng riêng 655,5 Wh/kg ẩm đối sánh với sấy thuần HUNK đối lưu cưỡng bức tiêu hao điện năng riêng là 366Wh/kg ẩm, độ ẩm sản phẩm chưa đạt độ ẩm bảo quản là 19,5%.

- Đối với sấy Cà rốt sơi ở chế độ lưu lượng cấp khí hòa trộn bổ sung nhiệt lưu lượng 1m/s độ ẩm sản phẩm Cà rốt sấy đạt yêu cầu bảo quản chế biến 3,6%, tiêu hao điện năng riêng 618,5 Wh/kg ẩm đối sánh với sấy thuần HUNK đối lưu cưỡng bức, tiêu hao điện năng riêng là 366,5 Wh/kg ẩm, độ ẩm sản phẩm chưa đạt độ ẩm bảo quản là 19,5%;

- Đối với sấy Cà rốt sơi ở chế độ lưu lượng cấp khí hòa trộn bổ sung nhiệt lưu lượng 1,5m/s độ ẩm sản phẩm Cà rốt sấy đạt yêu cầu bảo quản chế biến 3,7%, tiêu hao điện năng riêng 670,5 Wh/kg ẩm đối sánh với sấy thuần HUNK đối lưu cưỡng bức, tiêu hao điện năng riêng là 362,5 Wh/kg ẩm, độ ẩm sản phẩm chưa đạt độ ẩm bảo quản là 20,4 %;

- Đối với sấy rau Thì là ở chế độ lưu lượng cấp khí hòa trộn bổ sung nhiệt lưu lượng 0,5m/s độ ẩm sản phẩm rau Thì là sấy đạt yêu cầu bảo quản chế biến 9%, tiêu hao điện năng riêng 584,5 Wh/kg ẩm đối sánh với sấy thuần HUNK đối lưu cưỡng bức, tiêu hao điện năng riêng là 329 Wh/kg ẩm, độ ẩm sản phẩm chưa đạt độ ẩm bảo quản là 15,8 %;

- Đối với sấy Rau Thì là ở chế độ lưu lượng cấp khí hòa trộn bổ sung nhiệt lưu lượng 1m/s độ ẩm sản phẩm rau Thì là sấy đạt yêu cầu bảo quản chế biến 6,8%, tiêu hao điện năng riêng 666,5 Wh/kg ẩm đối sánh với sấy thuần HUNK đối lưu cưỡng bức, tiêu hao điện năng riêng là 362 Wh/kg ẩm, độ ẩm sản phẩm chưa đạt độ ẩm bảo quản là 16,7 %;

- Đối với sấy Rau Thì là ở chế độ lưu lượng cấp khí hòa trộn bổ sung nhiệt lưu lượng 1,5m/s độ ẩm sản phẩm rau Thì là sấy đạt yêu cầu bảo quản chế biến 7,5%, tiêu hao điện 55 năng riêng 684 Wh/kg ẩm đối sánh với sấy thuần HUNK đối lưu cưỡng bức, tiêu hao điện năng riêng là 367 Wh/kg ẩm, độ ẩm sản phẩm chưa đạt độ ẩm bảo quản là 15,8 %;

- Đối với sấy màng đỏ hạt gấc lưu lượng cấp khí hòa trộn bổ sung nhiệt lưu lượng 0,5m/s độ ẩm sản phẩm màng đỏ hạt gấc đạt yêu cầu bảo quản chế biến 7,3%, tiêu hao điện năng riêng 755Wh/kg ẩm đối sánh với sấy thuần HUNK đối lưu cưỡng bức, tiêu hao điện năng riêng là 431 Wh/kg ẩm, độ ẩm sản phẩm chưa đạt độ ẩm bảo quản là 22,2 %;

- Đối với sấy màng đỏ hạt gấc lưu lượng cấp khí hòa trộn bổ sung nhiệt lưu lượng 1m/s độ ẩm sản phẩm màng đỏ hạt gấc đạt yêu cầu bảo quản chế biến 7,8%, tiêu hao điện năng riêng 756Wh/kg ẩm đối sánh với sấy thuần HUNK đối lưu cưỡng bức, tiêu hao điện năng riêng là 453 Wh/kg ẩm, độ ẩm sản phẩm chưa đạt độ ẩm bảo quản là 29 %; 

- Đối với sấy màng đỏ hạt gấc lưu lượng cấp khí hòa trộn bổ sung nhiệt lưu lượng 1,5m/s độ ẩm sản phẩm màng đỏ hạt gấc đạt yêu cầu bảo quản chế biến 7,6%, tiêu hao điện năng riêng 774,8Wh/kg ẩm đối sánh với sấy thuần HUNK đối lưu cưỡng bức, tiêu hao điện năng riêng là 431 Wh/kg ẩm, độ ẩm sản phẩm chưa đạt độ ẩm bảo quản là 29%;

Thông qua thực nghiệm cho thấy, đối với trường hợp sấy 3 loại nguyên vật liệu này, việc thực hiện cung cấp khí cấp bổ sung qua collector 1m/s là tốt nhất. Trong quá trình sấy nên duy trì quạt đảo khí để làm gia tăng truyền nhiệt từ không khí cho vật sấy. Ở chế độ sấy HUNK đối lưu cưỡng bức độ ẩm carot sợi vẫn chưa đạt độ ẩm bảo quản do vào đầu buổi sáng từ 7-8 giờ và cuối buổi chiều từ 18h đến 19 giờ, cường độ bức xạ của mặt trời thấp, nhiệt độ không khí trong buồng sấy HUNK xuống thấp, nhiệt độ không khí qua bộ hấp thụ NLMTT cũng thấp làm cho quá trình sấy rau củ quả nói chung, Cà rốt nói riêng gần như chấm dứt nên cần có thêm nguồn nhiệt bổ sung như thực nghiệm đã nghiên cứu và thực hiện, từ đó có thể khai thác nguồn NLMT vô tận và việc triển khai máy sấy dưới dạng quy mô thương mại sẽ khả thi hơn.

Nhóm đề tài kiến nghị cần tiếp tục có các nghiên cứu tiếp về chế độ làm việc của 2 quạt đảo khí trong buồng sấy và lưu lượng lưu chuyển đối lưu trong buồng sấy khi sấy rau củ quả nói chung, cho sấy Cà rốt sợi, màng đỏ hạt gấc và rau Thì là nói riêng.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 20497/2022) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

Nguồn: NASATI