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

-- 
NGUYỄN XUÂN QUANG 
NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT SẤY NÔNG SẢN 
THỰC PHẨM SỬ DỤNG SÓNG SIÊU ÂM 
Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí 
Mã số: 9 52 01 03 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT 
HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 
1. GS.TS. NGUYỄN HAY 
 2. PGS. TS. NGUYỄN NGỌC PHƯƠNG 
TP. HỒ CHÍ MINH - NĂM 2020 
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 
i 
LỜI CAM ĐOAN 
Tác giả xin cam đoan rằng công 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 công trình của các tác giả 
khác công 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 Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh 
đã tiếp nhận và tạo điều kiện cho tôi làm nghiên cứu sinh chuyên 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 toàn thể 
cán bộ khoa Cơ Khí Công Nghệ đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá 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 tôi hoàn thành công việc nghiên cứu này. Ngoài 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 tôi trong quá 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 
TÓM TẮT 
Luận án: Nghiên cứu kỹ thuật sấy nông 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 nông 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 khô nông sản này là cần thiết nhằm bảo quản trong thời gian dài. 
Đảng sâm là vật liệu 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 
quá 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, 
thông qua việc xây dựng mô hình toán để tính toán 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 mô hình toán 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: 
p
1+ Mρ = 1 M+
1620 1020 
+ Độ ẩm cân bằng phụ thuộc vào hoạt độ nước và nhiệt độ: 
a0,399937+0,001958×t
w
e a
w
aM = 0,120438 - 0,0005× t
1- a
+ Nhiệt độ tăng thêm khi có sóng siêu âm lan truyền: 
 av uΔt = 1,006× I - 0,7 
+ Nhiệt dung riêng và hệ số dẫn nhiệt phụ thuộc vào độ ẩm: 
pc = 450,44 + 42, 45× X
 pk = 0,0971+ 0,0056× X
 Bộ phận phát sóng siêu âm được thiết kế chế tạo có các thông 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 0,073 kHz 
(0,37%). 
Xác định được phương trình khuếch tán là toán mô tả bản chất quá 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 quá 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 toán 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/m2; 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 
toán PSO xác định đồng thời hệ số khuếch tán nhiệt (αt), hệ số khuếch tán ẩm (De) của 
vật liệu sấy (giải pháp ERM-O). Hàm mục tiêu là để cực tiểu sai số của nhiệt độ và độ 
ẩm vật liệu sấy 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 và cường độ siêu âm như sau: 
-4 -6 -5 2-6 -4
-7 -8 -9 2u u u
t u u2 2 2
a a a a a
1,3×10 × I 6, 242×10 × I 1,7×10 I6,553×10 2,6×10α = 1,014×10 + - 6,53×10 × I - + + - - 7,16×10 I
t t t t t
2 2
2u u u
u u2 2
a a aa
212275×I 24418,8×I 3710120×I4286,96- +2,202967×I - + - -40,04×I
273,15+t (273,15+t ) (273,15+t )273,15+t-4
eD = 3,05×10 ×e
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 siêu âm là 
2,1 kW/m2. 
vi 
SUMMARY 
- Doctoral dissertation title: Study on agricultural products drying used 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 agricultural products drying used 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: 
Experimental research to determine physical thermal properties of C. javanica: 
vii 
+ The density of C. javanica depends on its moisture: 
p
1+ Mρ = 1 M+
1620 1020 
+ The equilibrium moisture content of C. javanica depends on its water activity 
and temperature: 
a0,399937+0,001958×t
w
e a
w
aM = 0,120438 - 0,0005× t
1- 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: 
pc = 450,44 + 42, 45× X
 pk = 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/m2 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/m2; 
determining the effect of the ultrasound on the color of dried C. javanica and on 
viii 
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, and the 
ultrasound intensity are as follows: 
-4 -6 -5 2-6 -4
-7 -8 -9 2u u u
t u u2 2 2
a a a a a
1,3×10 × I 6, 242×10 × I 1,7×10 I6,553×10 2,6×10α = 1,014×10 + - 6,53×10 × I - + + - - 7,16×10 I
t t t t t
2 2
2u u u
u u2 2
a a aa
212275×I 24418,8×I 3710120×I4286,96- +2,202967×I - + - -40,04×I
273,15+t (273,15+t ) (273,15+t )273,15+t-4
eD = 3,05×10 ×e
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. Giới hạn nghiên cứu .................................................................................................. 2 
4. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................... 2 
5. Nội dung nghiên cứu ................................................................................................. 2 
6. Điểm mới và đóng góp của luận án .......................................................................... 3 
CHƯƠNG1: TỔNG QUAN .......................................................................................... 5 
1.1 Tổng quan về sấy và ảnh hưởng của các loại sóng đến quá trình 
sấy nông sản ............................................................................................................ 5 
1.1.1 Tổng quan về phương pháp sấy và sấy bơm nhiệt ............................................... 6 
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  ... -05 0,052944649 
0,7443 50 0,1623 0,152275688 1,1571E-06 0,007114339 0,165473416 0,025077597 0,094400899 0,14821647 8,90145E-06 0,019732343 0,158879437 5,89738E-05 0,050789929 
0,8478 50 0,2241 0,209190794 3,92355E-06 0,009559356 0,210326623 0,040307495 0,015040889 0,206544535 4,42844E-07 0,003211549 0,206654414 3,08675E-07 0,002681268 
 7,95028E-05 0,257544311 0,371871286 3,090892842 0,001160115 1,901450487 0,002318377 2,592157342 
 3,78585E-06 0,017708156 5,52436E-05 0,000110399 
 0,0019 1,22 0,1330 14,71 0,0074 9,05 0,0105 12,34 
174 
Phân tích hồi qui xác định mô hình toán dự đoán độ ẩm cân bằng của đảng sâm 
1. Modified Henderson 
2. Modifed Halsey 
175 
3. Oswin 
4. Modified Chung-Pfost 
176 
Phục lục phần 3.6.1.2 
Xác định nhiệt độ tăng thêm khi có sóng siêu âm hỗ trợ sấy 
a) 
b) 
c) 
Hình 3.6.1.2.2: Đồ thị nhiệt độ bên trong đảng sâm.a) trường hợp: ta = 40ºC; va = 0,5 m/s; φa = 22 %; Iu 
= 1,3 kW/m2; b) trường hợp: ta = 40ºC; va = 0,5 m/s; φa = 22 %; Iu = 1,8 kW/m2; c) trường hợp: ta = 
40ºC; va = 0,5 m/s; φa = 22 %; Iu = 2,2 kW/m2. 
ta 
Có sóng siêu âm 
Không có sóng siêu âm 
ta 
Có sóng siêu âm 
Không có sóng siêu âm 
ta Có sóng siêu âm 
Không có sóng siêu âm 
177 
Phụ lục phần 3.6.1.3 
Đồ thị giảm khối lượng và sự thay đổi nhiệt độ của đảng sâm trong quá trình sấy 
(đơn cử trong 4 trường hợp đầu) 
Thực nghiệm 1: Điều kiện thí nghiệm: ta = 400C; va = 0,5 m/s; độ ẩm TNS 20-23 % 
Không có siêu âm 
Hình 3.6.1.3.1: Đồ thị giảm khối lượng của đảng sâm ở điều kiện thí nghiệm 1 
Hình 3.6.1.3.2: Đồ thị thay đổi nhiệt độ bên trong vật liệu sấy (đường màu cam là nhiệt 
độ TNS, đường màu đen là nhiệt độ ở biên, đường màu vàng là nhiệt độ ở tâm) 
178 
Thực nghiệm 2: Điều kiện thí nghiệm: ta = 400C; va = 0,5 m/s; độ ẩm TNS 20-23 % 
cường độ siêu âm I1 = 1,3 kW/m2 
Hình 3.6.1.3.3: Đồ thị giảm khối lượng của đảng sâm ở điều kiện thí nghiệm 2 
Hình 3.6.1.3.4: Đồ thị sự thay đổi nhiệt độ bên trong vật liệu sấy (đường màu cam là 
nhiệt độ TNS, đường màu đen là nhiệt độ ở biên, đường màu vàng là nhiệt độ ở tâm 
179 
Thực nghiệm 3: Điều kiện thí nghiệm: ta = 400C; va = 0.5 m/s; độ ẩm TNS 20-23 % 
cường độ siêu âm I2 = 1,8 kW/m2 
Hình 3.6.1.3.5: Đồ thị giảm khối lượng của đảng sâm ở điều kiện thí nghiệm 3 
Hình 3.6.1.3.6: Đồ thị sự thay đổi nhiệt độ bên trong vật liệu sấy (đường màu cam là 
nhiệt độ TNS, đường màu đen là nhiệt độ ở biên, đường màu vàng là nhiệt độ ở tâm) 
180 
Thực nghiệm 4: Điều kiện thí nghiệm: ta = 400C; va = 0.5 m/s; độ ẩm TNS 20-23 % 
cường độ siêu âm I3 = 2,2 kW/m2 
 Hình 3.6.1.3.7: Đồ thị giảm khối lượng của đảng sâm ở điều kiện thí nghiệm 4 
Hình 3.6.1.3.8: Đồ thị sự thay đổi nhiệt độ bên trong vật liệu sấy (đường màu cam là 
nhiệt độ TNS, đường màu đen là nhiệt độ ở biên, đường màu vàng là nhiệt độ ở tâm) 
181 
Phụ lục phần 3.6.2 
Hội tụ của hàm mục tiêu MRE 
Trường hợp 1: 
Hình 3.6.2.1: Hội tụ của hàm mục tiêu trường hợp thí nghiệm 1 
Trường hợp 2: 
Hình 3.6.2.2: Hội tụ của hàm mục tiêu trường hợp thí nghiệm 2 
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
3
3.5
4
4.5
5
5.5
6
6.5
7
7.5
8
Iteration
Fi
tn
es
s 
fu
nc
tio
n 
va
lu
e
PSO convergence characteristic
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Iteration
Fi
tn
es
s 
fu
nc
tio
n 
va
lu
e
PSO convergence characteristic
182 
Trường hợp 3: 
Hình 3.6.2.3: Hội tụ của hàm mục tiêu trường hợp thí nghiệm 3 
Trường hợp 4: 
Hình 3.6.2.4: Hội tụ của hàm mục tiêu trường hợp thí nghiệm 4 
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Iteration
Fi
tn
es
s 
fu
nc
tio
n 
va
lu
e
PSO convergence characteristic
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
6.75
6.8
6.85
6.9
6.95
7
Iteration
Fi
tn
es
s 
fu
nc
tio
n 
va
lu
e
PSO convergence characteristic
183 
Trường hợp 5: 
Hình 3.6.2.5: Hội tụ của hàm mục tiêu trường hợp thí nghiệm 5 
Trường hợp 6: 
Hình 3.6.2.6: Hội tụ của hàm mục tiêu trường hợp thí nghiệm 6 
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
2.5
3
3.5
4
4.5
5
5.5
Iteration
Fi
tn
es
s 
fu
nc
tio
n 
va
lu
e
PSO convergence characteristic
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
2.6
2.8
3
3.2
3.4
3.6
3.8
4
4.2
4.4
4.6
Iteration
Fi
tn
es
s 
fu
nc
tio
n 
va
lu
e
PSO convergence characteristic
184 
Trường hợp 7: 
Hình 3.6.2.7: Hội tụ của hàm mục tiêu trường hợp thí nghiệm 7 
Trường hợp 8: 
Hình 3.6.2.8: Hội tụ của hàm mục tiêu trường hợp thí nghiệm 8 
1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
2.8
3
3.2
3.4
3.6
3.8
4
4.2
Iteration
Fi
tn
es
s 
fu
nc
tio
n 
va
lu
e
PSO convergence characteristic
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
4
4.5
5
5.5
6
6.5
7
7.5
8
8.5
Iteration
Fi
tn
es
s 
fu
nc
tio
n 
va
lu
e
PSO convergence characteristic
185 
Trường hợp 9: 
Hình 3.6.2.9: Hội tụ của hàm mục tiêu trường hợp thí nghiệm 9 
Trường hợp 10: 
Hình 3.6.2.10: Hội tụ của hàm mục tiêu trường hợp thí nghiệm 10 
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
2.5
3
3.5
4
4.5
5
5.5
Iteration
Fi
tn
es
s 
fu
nc
tio
n 
va
lu
e
PSO convergence characteristic
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
2
4
6
8
10
12
14
16
Iteration
Fi
tn
es
s 
fu
nc
tio
n 
va
lu
e
PSO convergence characteristic
186 
Trường hợp 11: 
Hình 3.6.2.11: Hội tụ của hàm mục tiêu trường hợp thí nghiệm 11 
Trường hợp 12: 
Hình 3.6.2.12: Hội tụ của hàm mục tiêu trường hợp thí nghiệm 12 
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
5.2
5.25
5.3
5.35
5.4
5.45
Iteration
Fi
tn
es
s 
fu
nc
tio
n 
va
lu
e
PSO convergence characteristic
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
2.6
2.7
2.8
2.9
3
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
Iteration
Fi
tn
es
s 
fu
nc
tio
n 
va
lu
e
PSO convergence characteristic
187 
Đường cong sấy và đường cong nhiệt độ sấy đảng sâm 
Trường hợp 1: 
Hình 3.6.2.13: Đường cong nhiệt độ sấy của đảng sâm tại điều kiện TNS: nhiệt độ 
400C, độ ẩm tương đối 20 ± 1,5 %, vận tốc 0,5 m/s, không có sóng siêu âm. 
Hình 3.6.2.14: Đường cong sấy của đảng sâm tại điều kiện TNS: nhiệt độ 40 0C, độ ẩm 
tương đối 20 ± 1,5 %, vận tốc 0,5 m/s, không có siêu âm 
0 0.5 1 1.5 2 2.5
x 104
15
20
25
30
35
40
45
50
Thoi gian (s)
Nh
ie
t d
o 
VL
S 
(o
C)
ta = 40 oC 
Iu = 0 kW/m2 
- Tinh toan
o Thuc nghiem
0 0.5 1 1.5 2 2.5
x 104
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Thoi gian (s)
Do
 a
m
 V
LS
 (k
g/
kg
 V
LK
)
ta = 40 oC
Iu = 0 kW/m2
- Tinh toan
o Thuc nghiem
188 
Trường hợp 2: 
Hình 3.6.2.15: Đường cong nhiệt độ sấy của đảng sâm tại điều kiện TNS: nhiệt độ 
400C, độ ẩm tương đối 20 ± 1,5 %, vận tốc 0,5 m/s, cường độ siêu âm I1 
Hình 3.6.2.16: Đường cong sấy của đảng sâm tại điều kiện TNS: nhiệt độ 400C, độ ẩm 
tương đối 20 ± 1,5 %, vận tốc 0,5 m/s, cường độ siêu âm I1 
0 0.5 1 1.5 2 2.5
x 104
15
20
25
30
35
40
45
50
Thoi gian (s)
Nh
ie
t d
o 
VL
S 
(o
C)
ta = 40 oC 
Iu = 1.3 kW/m2 
- Tinh toan
o Thuc nghiem
0 0.5 1 1.5 2 2.5
x 104
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Thoi gian (s)
Do
 a
m
 V
LS
 (k
g/
kg
 V
LK
)
ta = 40 oC
Iu = 1.3 kW/m2
- Tinh toan
o Thuc nghiem
189 
Trường hợp 3: 
Hình 3.6.2.17: Đường cong nhiệt độ sấy của đảng sâm tại điều kiện TNS: nhiệt độ 
400C, độ ẩm tương đối 20 ± 1,5 %, vận tốc 0,5 m/s, cường độ siêu âm I2 
Hình 3.6.2.18: Đường cong sấy của đảng sâm tại điều kiện TNS: nhiệt độ 400C, độ ẩm 
tương đối 20 ± 1,5 %, vận tốc 0,5 m/s, cường độ siêu âm I2 
0 0.5 1 1.5 2 2.5
x 104
15
20
25
30
35
40
45
50
Thoi gian (s)
Nh
ie
t d
o 
VL
S 
(o
C)
ta = 40 oC 
Iu = 1.8 kW/m2 
- Tinh toan
o Thuc nghiem
0 0.5 1 1.5 2 2.5
x 104
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Thoi gian (s)
Do
 a
m
 V
LS
 (k
g/
kg
 V
LK
)
ta = 40 oC
Iu = 1.8 kW/m2
- Tinh toan
o Thuc nghiem
190 
Trường hợp 4: 
Hình 3.6.2.19: Đường cong nhiệt độ sấy của đảng sâm tại điều kiện TNS: nhiệt độ 
400C, độ ẩm tương đối 20 ± 1,5 %, vận tốc 0,5 m/s, cường độ siêu âm I3 
Hình 3.6.2.20: Đường cong sấy của đảng sâm tại điều kiện TNS: nhiệt độ 400C, độ ẩm 
tương đối 20 ± 1,5 %, vận tốc 0,5 m/s, cường độ siêu âm I3 
0 0.5 1 1.5 2 2.5
x 104
15
20
25
30
35
40
45
50
Thoi gian (s)
Nh
ie
t d
o 
VL
S 
(o
C)
ta = 40 oC 
Iu = 2.2 kW/m2 
- Tinh toan
o Thuc nghiem
0 0.5 1 1.5 2 2.5
x 104
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Thoi gian (s)
Do
 a
m
 V
LS
 (k
g/
kg
 V
LK
)
ta = 40 oC
Iu = 2.2 kW/m2
- Tinh toan
o Thuc nghiem
191 
Trường hợp 5: 
Hình 3.6.2.21: Đường cong nhiệt độ sấy của đảng sâm tại điều kiện TNS: nhiệt độ 
450C, độ ẩm tương đối 18 ± 1,5 %, vận tốc 0,5 m/s, không có sóng siêu âm 
Hình 3.6.2.22: Đường cong sấy của đảng sâm tại điều kiện TNS: nhiệt độ 450C, độ ẩm 
tương đối 18 ± 1,5 %, vận tốc 0,5 m/s, không có sóng siêu âm 
0 0.5 1 1.5 2 2.5
x 104
15
20
25
30
35
40
45
50
Thoi gian (s)
Nh
ie
t d
o 
VL
S 
(o
C)
ta = 45 oC 
Iu = 0 kW/m2 
- Tinh toan
o Thuc nghiem
0 0.5 1 1.5 2 2.5
x 104
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Thoi gian (s)
Do
 a
m
 V
LS
 (k
g/
kg
 V
LK
)
ta = 45 oC
Iu = 0 kW/m2
- Tinh toan
o Thuc nghiem
192 
Trường hợp 6: 
Hình 3.6.2.23: Đường cong nhiệt độ sấy của đảng sâm tại điều kiện TNS: nhiệt độ 
450C, độ ẩm tương đối 18 ± 1,5 %, vận tốc 0,5 m/s, cường độ siêu âm I1 
Hình 3.6.2.24: Đường cong sấy của đảng sâm tại điều kiện TNS: nhiệt độ 450C, độ ẩm 
tương đối 18±1,5 %, vận tốc 0,5m/s, cường độ siêu âm I1 
0 0.5 1 1.5 2 2.5
x 104
15
20
25
30
35
40
45
50
Thoi gian (s)
Nh
ie
t d
o 
VL
S 
(o
C)
ta = 45 oC 
Iu = 1.3 kW/m2 
- Tinh toan
o Thuc nghiem
0 0.5 1 1.5 2 2.5
x 104
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Thoi gian (s)
Do
 a
m
 V
LS
 (k
g/
kg
 V
LK
)
ta = 45 oC
Iu = 1.3 kW/m2
- Tinh toan
o Thuc nghiem
193 
Trường hợp 7: 
Hình 3.6.2.25: Đường cong nhiệt độ sấy của đảng sâm tại điều kiện TNS: nhiệt độ 
450C, độ ẩm tương đối 18 ± 1,5 %, vận tốc 0,5 m/s, cường độ siêu âm I2 
Hình 3.6.2.26: Đường cong sấy của đảng sâm tại điều kiện TNS: nhiệt độ 450C, độ ẩm 
tương đối 18 ± 1,5 %, vận tốc 0,5 m/s, cường độ siêu âm I2 
0 0.5 1 1.5 2 2.5
x 104
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
Thoi gian (s)
Nh
ie
t d
o 
VL
S 
(o
C) ta = 45 oC 
Iu = 1.8 kW/m2 
- Tinh toan
o Thuc nghiem
0 0.5 1 1.5 2 2.5
x 104
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Thoi gian (s)
Do
 a
m
 V
LS
 (k
g/
kg
 V
LK
)
ta = 45 oC
Iu = 1.8 kW/m2
- Tinh toan
o Thuc nghiem
194 
Trường hợp 8: 
Hình 3.6.2.27: Đường cong nhiệt độ sấy của đảng sâm tại điều kiện TNS: nhiệt độ 
450C, độ ẩm tương đối 18 ± 1,5 %, vận tốc 0,5 m/s, cường độ siêu âm I3 
Hình 3.6.2.28: Đường cong sấy của đảng sâm tại điều kiện TNS: nhiệt độ 450C, độ ẩm 
tương đối 18±1,5 %, vận tốc 0,5 m/s, cường độ siêu âm I3 
0 0.5 1 1.5 2 2.5
x 104
15
20
25
30
35
40
45
50
Thoi gian (s)
Nh
ie
t d
o 
VL
S 
(o
C)
ta = 45 oC 
Iu = 2.2 kW/m2 
- Tinh toan
o Thuc nghiem
0 0.5 1 1.5 2 2.5
x 104
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Thoi gian (s)
Do
 a
m
 V
LS
 (k
g/
kg
 V
LK
)
ta = 45 oC
Iu = 2.2 kW/m2
- Tinh toan
o Thuc nghiem
195 
Trường hợp 9: 
Hình 3.6.2.29: Đường cong nhiệt độ sấy của đảng sâm tại điều kiện TNS: nhiệt độ 
500C, độ ẩm tương đối 15 ± 1,5 %, vận tốc 0,5 m/s, không có siêu âm 
Hình 3.6.2.30: Đường cong sấy của đảng sâm tại điều kiện TNS: nhiệt độ 500C, độ ẩm 
tương đối 15 ± 1,5 %, vận tốc 0,5 m/s, không có siêu âm 
0 0.5 1 1.5 2 2.5
x 104
15
20
25
30
35
40
45
50
Thoi gian (s)
Nh
ie
t d
o 
VL
S 
(o
C)
ta = 50 oC 
Iu = 0 kW/m2 
- Tinh toan
o Thuc nghiem
0 0.5 1 1.5 2 2.5
x 104
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Thoi gian (s)
Do
 a
m
 V
LS
 (k
g/
kg
 V
LK
)
ta = 50 oC
Iu = 0 kW/m2
- Tinh toan
o Thuc nghiem
196 
Trường hợp 10: 
Hình 3.6.2.31: Đường cong nhiệt độ sấy của đảng sâm tại điều kiện TNS: nhiệt độ 
500C, độ ẩm tương đối 15 ± 1,5 %, vận tốc 0,5 m/s, cường độ siêu âm I1 
Hình 3.6.2.32: Đường cong sấy của đảng sâm tại điều kiện TNS: nhiệt độ 500C, độ ẩm 
tương đối 15 ± 1,5 %, vận tốc 0,5 m/s, cường độ siêu âm I1 
0 0.5 1 1.5 2 2.5
x 104
15
20
25
30
35
40
45
50
Thoi gian (s)
Nh
ie
t d
o 
VL
S 
(o
C)
ta = 50 oC 
Iu = 1.3 kW/m2 
- Tinh toan
o Thuc nghiem
0 0.5 1 1.5 2 2.5
x 104
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Thoi gian (s)
Do
 a
m
 V
LS
 (k
g/
kg
 V
LK
)
ta = 50 oC
Iu = 1.3 kW/m2
- Tinh toan
o Thuc nghiem
197 
Trường hợp 11: 
Hình 3.6.2.33: Đường cong nhiệt độ sấy của đảng sâm tại điều kiện TNS: nhiệt độ 
500C, độ ẩm tương đối 15 ± 1,5 %, vận tốc 0,5m/s, cường độ siêu âm I2 
Hình 3.6.2.34: Đường cong sấy của đảng sâm tại điều kiện TNS: nhiệt độ 50 0C, độ ẩm 
tương đối 15 ± 1,5 %, vận tốc 0,5 m/s, cường độ siêu âm I2 
0 0.5 1 1.5 2 2.5
x 104
15
20
25
30
35
40
45
50
Thoi gian (s)
Nh
ie
t d
o 
VL
S 
(o
C)
ta = 50 oC 
Iu = 1.8 kW/m2 
- Tinh toan
o Thuc nghiem
0 0.5 1 1.5 2 2.5
x 104
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Thoi gian (s)
Do
 a
m
 V
LS
 (k
g/
kg
 V
LK
)
ta = 50 oC
Iu = 1.8 kW/m2
- Tinh toan
o Thuc nghiem
198 
Trường hợp 12: 
Hình 3.6.2.3.35: Đường cong nhiệt độ sấy của đảng sâm tại điều kiện TNS: nhiệt độ 50 
0C, độ ẩm tương đối 15 ± 1,5 %, vận tốc 0,5 m/s, cường độ siêu âm I3 
Hình 3.6.2.36: Đường cong sấy của đảng sâm tại điều kiện TNS: nhiệt độ 500C, độ ẩm 
tương đối 15±1,5 %, vận tốc 0,5m/s, cường độ siêu âm I3 
0 0.5 1 1.5 2 2.5
x 104
15
20
25
30
35
40
45
50
Thoi gian (s)
Nh
ie
t d
o 
VL
S 
(o
C)
ta = 50 oC 
Iu = 2.2 kW/m2 
- Tinh toan
o Thuc nghiem
0 0.5 1 1.5 2 2.5
x 104
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Thoi gian (s)
Do
 a
m
 V
LS
 (k
g/
kg
 V
LK
)
ta = 50 oC
Iu = 2.2 kW/m2
- Tinh toan
o Thuc nghiem
199 
Kết quả phân tích hồi qui xác định De theo phương pháp NERM 
Trường hợp 1: 
Trường hợp 2: 
200 
Trường hợp 3: 
Trường hợp 4: 
201 
Trường hợp 5: 
Trường hợp 6: 
202 
Trường hợp 7: 
Trường hợp 8: 
203 
Trường hợp 9: 
Trường hợp 10: 
204 
Trường hợp 11: 
Trường hợp 12: 
205 
Kết quả phân tích hồi qui xác định hoạt độ năng lượng của đảng sâm phụ thuộc 
nhiệt độ 
- Trường hợp không có sóng siêu âm hỗ trợ sấy
- Trường hợp có sóng siêu âm cường độ I1 hỗ trợ sấy 
206 
- Trường hợp có sóng siêu âm cường độ I2 hỗ trợ sấy 
- Trường hợp có sóng siêu âm cường độ I3 hỗ trợ sấy 
207 
Kết quả phân tích hồi qui xác định hệ số khuếch tán ẩm (De) 
Kết quả phân tích hồi qui xác định hệ số khuếch tán nhiệt của đảng sâm (αt) 
208 
Phụ lục phần 3.7 
Kết quả phân tích hồi qui sự thay đổi màu sắc của đảng sâm 
Kết quả phân tích hồi qui lượng saponin còn trong sản phẩm sấy 
209 
Kết quả phân tích hồi qui về lượng giảm thời gian sấy 
210 
Phụ lục phần 3.8 
Phần khảo nghiệm saponin 
TH1 
TH2 
TH3 
TH4 
TH5 
TH6 
TH7 
TH8 
TH9 
TH10 
TH11 
TH12 
211 
Phụ lục phần 3.10 
Nhiệt độ và độ ẩm đảng sâm 
a 
b 
Hình 4.34: Sự giảm ẩm vật liệu sấy: a, mô phỏng độ ẩm tại lớp biên (Mb) và tâm (Mt); 
b, sự giảm khối lượng trong quá trình sấy (hình lấy từ số liệu thu thập được), 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; 
212 
KẾT QUẢ KHẢO NGHIỆM SAPONIN