Nghiên cứu tối ưu hóa quá trình sấy cá đù bằng bức xạ hồng ngoại kết hợp năng lượng mặt trời gián tiếp

Tóm tắt

Bài báo trình bày quá trình nghiên cứu thực nghiệm xác định các thông số sấy tối ưu cá đù trên hệ thống bức xạ hồng ngoại kết hợp năng lượng mặt trời gián tiếp (IR-ISD). Thông qua phương pháp bố trí thí nghiệm ma trận trực giao Taguchi kết hợp với phương pháp phân tích mặt đáp ứng (RSM) để khảo sát ảnh hưởng các yếu tố (nhiệt độ sấy, vận tốc gió, khoảng cách và công suất hồng ngoại) đến ba yếu tố đầu ra (thời gian sấy, suất năng lượng tiêu hao và tỉ lệ tái hấp thụ nước). Kết quả cho thấy phương trình hồi quy có độ tương thích cao với dữ liệu thực nghiệm. Thông số tối ưu đạt được: nhiệt độ sấy 59.5^oC, vận tốc gió 2.11 m/s, khoảng cách hồng ngoại 0.26 m, công suất hồng ngoại 1980 W; tương ứng kết quả mục tiêu: thời gian sấy 6,93 giờ, suất năng lượng tiêu hao 9,84 kWh/kg_H2O, tỉ lệ tái hấp thụ nước phục hồi đạt 1.6 g_VLA/g_VLK. Điều kiện hoạt động hệ thống sấy đánh giá chế độ tối ưu: nhiệt độ nước trung bình vào và ra khỏi bộ calorifer là 40.5^oC và 35^oC, nhiệt độ không khí vào và ra khỏi bộ calorifer lần lượt là 31.1^oC và 35.1^oC. Từ kết quả trên ta có thể thấy được tiềm năng của việc ứng dụng hệ thống sấy IR–ISD trong việc nâng cao hiệu quả sấy cá, đồng thời góp phần vào việc tận dụng nguồn năng lượng tái tạo bền vững.

Từ khóa: Cá đù fillet, sấy hồng ngoại, năng lượng mặt trời, sấy hồng ngoại kết hợp năng lượng mặt trời gián tiếp, tối ưu hóa, RSM, Taguchi.

Abstract

This paper presents an experimental study aimed at optimizing the drying parameters for Sciaenidae fish using a combined infrared radiation and indirect solar drying (IR–ISD) system. The Taguchi orthogonal array design method combined with response surface methodology (RSM) was employed to investigate the effects of four key factors (drying temperature, air velocity, infrared distance and infrared power) on three output responses (drying time, specific energy consumption and moisture reabsorption ratio). The results indicated that the regression models exhibited a high degree of fit with the experimental data. The optimal drying parameters were determined as follows: drying temperature of 59.5°C, air velocity of 2.11 m/s, infrared distance of 0.26 m, and infrared power of 1980 W. Under these conditions, the corresponding output responses were: drying time of 6,93 hours, specific energy consumption of 9.84 kWh/kg_H2O, and moisture reabsorption ratio of 1.6 g_VLA/g_VLK. The system's thermal operating conditions under the optimal mode were as follows: the average water temperature entering and leaving the calorifer was 40.5°C and 35°C, respectively; the air temperature entering and leaving the calorifer was 31.1°C and 35.1°C, respectively. These findings highlight the potential of the IR–ISD system in enhancing the drying efficiency of fish products while promoting the sustainable utilization of renewable energy sources.

Keywords: Sciaenidae fillet, infrared drying, solar energy, infrared–indirect solar drying, optimization, RSM, Taguchi.