Mã số N2009: Thiết kế, chế tạo thiết bị sấy ứng dụng năng lượng mặt trời với giàn sấy động cho cá sặc rằn
ThS. Phan Văn Hiệp cùng nhóm cộng sự ở Trường đại học Văn Hiến (TP.HCM) đã nghiên cứu sáng chế thành công thiết bị phơi sấy cá sặc rằn, ứng dụng năng lượng mặt trời với nguyên lý hiệu ứng nhà kính. Sản lượng cá khô từ đó tăng ít nhất gấp ba lần so với việc phơi nắng truyền thống, giúp tiết kiệm nhân công, tiết kiệm năng lượng so với việc sấy bằng lò sấy, đảm bảo chất lượng sản phẩm về mặt dinh dưỡng và vi sinh.
Đặc biệt, nghiên cứu này đã tôn trọng kinh nghiệm phơi sấy của người nông dân bằng cách cho phép người nông dân đưa các thông số phơi sấy (nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió,…) vào thiết bị như những thông số tham chiếu để thử nghiệm phơi sấy cho nhiều loại sản phẩm khác nhau.
Trước đây, việc phơi cá sặc rằn theo phương pháp phơi nắng tự nhiên bộc lộ nhiều hạn chế như: thời gian kéo dài (4 ngày phơi), tiêu tốn nhân công, sản lượng thấp, phụ thuộc thời tiết thất thường, mất dinh dưỡng, dễ bị nhiễm vi sinh và chất lượng không đồng đều…
Trong khi đó, việc sấy cá sặc bằng lò sấy thủ công (hay lò sấy công nghiệp) tuy rút ngắn thời gian, đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm, giảm tiêu tốn nhân công với sản lượng vượt trội nhưng cá dễ bị tươm mỡ, thịt cá xơ cứng, không đảm bảo cảm quan và ảnh hưởng đến môi trường.
Thiết kế giàn phơi với 3 mặt phẳng phơi giúp tăng năng suất phơi sấy lên gấp 3 lần. Các vỉ phơi được thiết kế với các chốt chặn lò xo ở 4 góc giúp giữ cho cá khi khô dần không bị xô lệch trong quá trình giàn phơi quay làm ảnh hưởng cảm quan của sản phẩm.
Việc đảo cá được thực hiện tự động bằng cách điều khiển giàn phơi quay với tốc độ phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm cảm biến được bên trong buồng phơi sấy. Người sử dụng có thể nhập các thông số tham chiếu (nhiệt độ, độ ẩm phơi sấy; tốc độ giàn quay; tốc độ quạt thổi và hút khí; tổng thời gian phơi sấy và khử vi sinh,…) vào giao diện điều khiển LCD và nhấn nút RESTART, hệ thống sẽ tự động vận hành trong thời gian xấp xỉ 30 giờ sẽ cho ra sản phẩm.
Cuối quy trình phơi sấy, kết hợp hiệu ứng nhà kính ở thời điểm nắng tốt (từ 14 giờ chiều) và lò đốt nhiệt bằng điện trở, nhiệt độ trong buồng phơi sấy sẽ tăng lên 70oC và hệ thống phun sương đưa độ ẩm lên trên 70% để khử các dòng vi sinh phổ biến như E-Coli, Coliform và Salmonella. Quá trình khử vi sinh này kéo dài trong 30 phút.
Thiết bị hoạt động bằng cách tận dụng ánh sáng mặt trời, sau khi ánh sáng chiếu xuống xuyên qua mặt kính trong suốt, gặp cá sặc rằn xếp trên các vỉ phơi đặt trong buồng phơi sấy là một dạng “bẫy nhiệt”, khiến cho cá và cả giàn phơi nóng lên.
Cá nóng lên sẽ bốc hơi nước, các vỉ phơi và khung giàn cũng nóng lên làm cho không khí trong buồng cũng nóng lên. Nhờ có quạt thổi và quạt hút mà không khí nóng có ẩm thoát ra từ cá được hút theo ra ngoài.
Một buồng phơi sấy như vậy chứa được tối thiểu 106 kg cá tươi đã qua sơ chế.
Để ngăn chặn ruồi và các côn trùng khác xâm nhập vào bên trong, hệ thống buồng phơi sấy được thiết kế một hành lang khép kín.
Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm đặt bên trong buồng phơi sấy sẽ tự động đưa lò đốt nhiệt bằng điện trở kết nối với nguồn cung cấp của lưới điện vào vận hành khi trời không có nắng hoặc ban đêm để tiếp tục duy trì nhiệt độ và độ ẩm bên trong buồng phơi sấy như thời điểm có nắng (nhiệt độ ở ngưỡng 39oC và độ ẩm ở ngưỡng 30% đến 40%).
Đặc biệt có thể thực hiện việc giám sát, tự động điều khiển thiết bị từ xa bằng giải pháp công nghệ IoT.
Kết quả hoạt động của thiết bị cho thấy, sản lượng cá khô tăng ít nhất 3 lần so với việc phơi nắng, chỉ cần một nhân công vận hành, đặc biệt là tiết kiệm năng lượng rất nhiều so với sử dụng lò sấy và các chỉ tiêu vi sinh cũng như dinh dưỡng được chứng nhận đạt bởi Trung tâm dịch vụ phân tích thí nghiệm Thành phố Hồ Chí Minh (CASE).
Cụ thể, với sản lượng xấp xỉ 160 kg cá khô thành phẩm, tương đương với 320 kg cá tươi sau khi sơ chế, năng suất đã tăng đến 160% so với yêu cầu thiết kế ban đầu của cơ sở (100 kg cá khô) và tăng 320% so với phơi nắng thông thường (50 kg cá khô).
Chi phí điện năng tiêu thụ cho một mẻ như vậy chỉ tốn 30 kWh, tính ra chưa tới 100.000 đồng, tiết kiệm rất nhiều so với sử dụng lò sấy vỉ ngang với cùng năng suất và thời gian sấy (tiêu thụ xấp xỉ 180 kWh).
Thông tin
| Tác giả | Phan Văn Hiệp |
| Điện thoại | 0989309477 |
| phanvanhiep@gmail.com |
