NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
Tên đề tài luận án: Nghiên cứu ứng dụng tử trường để nâng cao hiệu quả cấp đông fillet cá tra Việt Nam.
Chuyên ngành đào tạo: Kỹ thuật nhiệt
Mã số: 9520115
Họ và tên NCS: Nguyễn Thị Tâm Thanh
Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS. TS. Võ Chí Chính
2. TS. Nguyễn Thành Văn
Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng
NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
Luận án với nội dung: “Nghiên cứu ứng dụng từ trường để nâng cao hiệu quả cấp đông fillet cá tra Việt Nam”, tôi nghiên cứu ứng dụng công nghệ cấp đông hiện đại thay cho công nghệ cấp đông gió truyền thống. Từ trường tĩnh và từ trường dao động đã được ứng dụng để hỗ trợ quá trình cấp đông gió nhằm giảm thời gian cấp đông đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm. Đồng thời, để đánh giá chất lượng sản phẩm fillet cá tra sau khi cấp đông, các kỹ thuật phân tích màu sắc, tỷ lệ hao hụt khối lượng, tỉnh chất cơ lý đã được áp dụng đối với các mẫu cấp đông có hỗ trợ từ trường, cấp đông gió thông thường và các mẫu cấp đông thương mại trên thị trường.
Sau đây là những đóng góp chính của luận án:
Đóng góp thứ nhất của luận án là nghiên cứu thực nghiệm và lý thuyết để đề xuất kỹ thuật cấp đông có hỗ trợ từ trường tỉnh nhằm giảm chi phí cấp đông và nâng cao chất lượng sản phẩm fillet cá tra Việt Nam. Kỹ thuật để xuất giúp giảm đáng kể thời gian cấp đông, giảm tỷ lệ hao hụt khối lượng, giữ tính chất cơ lý và màu sắc của sản phẩm tốt hơn quá trình cấp đông gió thông thường. Đối với phương pháp cấp đông có hỗ trợ từ trường dao động, thời gian cấp đông giàm được từ 2,8% đến 14,17% ở nhiệt độ cấp đông -30°C, từ 2,41% đến 21,73% ở nhiệt độ cấp đông -35°C và từ 11,11% đến 25,07% ở nhiệt độ cấp đông -40°C. Đối với phương pháp cấp đông có hỗ trợ từ trường tĩnh, giả trị tương ứng là giảm được từ 34,7% đến 38% ở nhiệt độ cấp đông -30°C, từ 34,9% đến 50,7% ở nhiệt độ cấp đông -35°C và từ 49,5% đến 56,7% ở nhiệt độ cấp đông -40°C.
Đóng góp thứ hai của luận án là nghiên cứu, thiết kế, xây dựng và thực hiện các mô hình thử nghiệm (prototype) nhằm thực nghiệm xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cấp đông sản phẩm fillet cá tra Việt nam và xây dựng các phương trình hồi quy tương quan giữa hảm mục tiêu với các thông số đầu vào. Trên cơ sở đó, tối ưu hóa được quá trình cấp đông có hỗ trợ từ trường, giúp thiết lập được các thông số vận hành hợp lý hơn cho các hệ thống cấp đông thực tế. Kết quả phân tích quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp 2 cho thấy ảnh hưởng của nhiệt độ và vận tốc không khí trong quá trình cấp đông là lớn nhất, ảnh hưởng của chiều dày fillet cả tra và mật độ từ thông là tương đương, tuy nhiên mật độ tử thông có ảnh hưởng nhiều hơn đến màu sắc của fillet cả sau khi cấp đông. Phương pháp hồi quy đa mục tiêu sử dụng bề mặt đáp ứng đã xác định được các thông số vận hành hợp lý cho quả trình cấp đông có hỗ trợ tử trường tình là nhiệt độ cấp đông từ -40 + -43°C, vận tốc không khí từ 5 + 7,5m/s, chiều dày 15+17mm và mật độ từ thông từ 500 + 566 Gauss.
Đóng góp thứ ba của luận án là nghiên cứu mô phỏng quá trình cấp đông trong mô hình 3D với hình dạng mẫu fillet cá tra tương đồng với thực tế và mô phỏng sự phân bố của từ trường trong buồng cấp đông giúp phân tích được các vị trí chịu tác động của từ trường khác nhau, từ đó đề xuất được khoảng cách lắp đặt các bộ thu phát từ trường trong thực tế. Kết quả mô phòng thời gian cấp đông không có hỗ trợ từ trường đạt được tương ứng với nhiệt độ không khí trong buồng cấp đông -40°C, -35°C, -30°C lần lượt là 1835s, 2023s, 2358s (tại tâm) và 1800s, 1975s, 2328s (tại bề mặt). Kết quả so sánh giữa phương pháp giải tích, mô phỏng số và thực nghiệm cho thấy thời gian cấp đông theo các mô hình toán cao hơn từ 6,8% đến 57,2% trong khi kết quả mô phỏng thấp hơn từ 4% đến 17% so với kết quả thực nghiệm, do vậy có thể thấy phương pháp mô phỏng số cho kết quả gần với thực nghiệm hơn. Kết quả mô phỏng giúp đánh giá thời gian cấp đông phù hợp với thực tế hơn các mô hình tính toán lý thuyết. Kết quả mô phỏng phân bố từ trường cho thấy từ thông tập trung với mật độ cao ở hai đầu của thanh nam châm theo chiều dọc của miếng cả, mật độ tử thông tại các vị trí chênh lệch rất lớn khi khoảng cách giữa bộ thu và bộ phát càng gần. Kết quả đo thực nghiệm mật độ từ thông trên buồng cấp đông thực tế cũng chứng minh điều này, do vậy trong thiết kế và lắp đặt cần điều chỉnh khoảng cách giữa bộ thu và bộ phát không thấp hơn 50mm.
Đóng góp thứ tư của luận án là nghiên cứu, phát triển phương pháp đồng dạng dựa theo khái niệm “hệ số truyền nhiệt tương đương” để xác định hệ số truyền nhiệt dựa trên các đường cong cấp đông do thiếu các mối tương quan toán học giữa mật độ từ thông với các tính chất nhiệt vật lý của thực phẩm. Kết quả phân tích và tỉnh toàn cho thấy dưới tác động hỗ trợ của tử trưởng tĩnh, hệ số truyền nhiệt tăng đáng kể, cụ thể cao hơn trung bình lần lượt là 3,0% và 9,4% giữa cấp đông có hỗ trợ từ trường dao động và cấp đông có hỗ trợ từ trưởng tĩnh so với cấp đông gió thông thường.
Đóng góp thứ năm của luận án là phân tích và đánh giá chất lượng sản phẩm fillet cá tra Việt nam được thực hiện thông qua màu sắc, tỷ lệ hao hụt khối lượng sau rã đông và tính chất cơ lý đã đạt được các kết quả sau: (1) Về màu sắc, so sánh giữa phương pháp cấp đông có hỗ trợ từ trường và cấp đông gió thông thường, giá trị L* thấp hơn 15%, giá trị a* và b* cao hơn lần lượt là 49,9% và 23,8%; (2) Về tỷ lệ hao hụt khối lượng sau khi rã đông của các mẫu cá được cấp đông có hỗ trợ từ trường cũng thấp hơn 55,7%; (3) Về tính chất cơ lý, các phân tích thử cắt cho thấy độ cứng và ứng suất cắt của fillet cá tra khi cấp đông có hỗ trợ từ trường lớn hơn khoảng 6,1% so với phương pháp cấp đông gió thông thường. Đồng thời, độ đàn hồi, độ dẻo và độ dai cũng cao hơn lần lượt là 2,9%, 27,5% và 33,2% theo các phân tích TPA. Kết quả này được đối chiếu với mẫu fillet cá tra cấp đông gió thông thường ở trên thị trường và cũng cho kết quả tương tự.
