1. Trang Chủ
  2. Ngư nghiệp
  3. Xác định tính chất nhiệt vật lý và thời gian cấp đông mực ống (Loligo chinensis) bằng phương pháp giải tích

Xác định tính chất nhiệt vật lý và thời gian cấp đông mực ống (Loligo chinensis) bằng phương pháp giải tích

Bài viết này trình bày một mô hình giải tích đơn giản để tính toán tính chất nhiệt vật lý và thời gian cấp đông mực ống bằng hai biên đối lưu không đối xứng. Mô hình này dựa vào phương trình cân bằng nhiệt tức thời của vật cho các giai đoạn chuyển pha với quá trình truyền nhiệt không ổn định trong giai đoạn làm lạnh, chuyển pha và quá lạnh. HUAF JOURNAL OF AGRICULTURAL SCIENCE & TECHNOLOGY ISSN 2588-1256 Vol. 3(3) – 2019: 1490-1499 XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT NHIỆT VẬT LÝ VÀ THỜI GIAN CẤP ĐÔNG MỰC ỐNG (L

Thể loại Tài liệu miễn phí Ngư nghiệp

Số trang 10

Ngày tạo 3/29/2020 9:22:28 PM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước 0.84 M

Tên tệp

Tải Xác định tính chất nhiệt vật lý và thời gian cấp đ... (.pdf)

Xem mẫu

  1. HUAF JOURNAL OF AGRICULTURAL SCIENCE & TECHNOLOGY ISSN 2588-1256 Vol. 3(3) – 2019: 1490-1499 XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT NHIỆT VẬT LÝ VÀ THỜI GIAN CẤP ĐÔNG MỰC ỐNG (Loligo chinensis) BẰNG PHƯƠNG PHÁP GIẢI TÍCH Hoàng Minh Tuấn Tác giả liên hệ: TÓM TẮT Hoàng Minh Tuấn Bài báo này trình bày một mô hình giải tích đơn giản để tính toán Email: tính chất nhiệt vật lý và thời gian cấp đông mực ống bằng hai biên đối lưu không đối xứng. Mô hình này dựa vào phương trình cân bằng hmtuan@hueic.edu.vn nhiệt tức thời của vật cho các giai đoạn chuyển pha với quá trình truyền Trường Cao đẳng Công nghiệp nhiệt không ổn định trong giai đoạn làm lạnh, chuyển pha và quá lạnh. Huế Phương pháp này cho kết quả khá chính xác so các phương pháp đã có Nhận bài: 03/03/2019 từ trước đến nay, kể cả phương pháp sai phân và phần tử hữu hạn. Nhờ Chấp nhận bài: 07/04/2019 các phép tính này dễ dàng lập trình trên máy tính, cho phép dự đoán đơn giản, nhanh chóng và chính xác thời gian cấp đông thực phẩm. Kết Từ khóa: Hình dạng bất kỳ, Không quả nghiên cứu chứng minh thời gian cấp đông của phương pháp đối xứng, Thời gian cấp đông, Thực này so với thực nghiệm và các phương pháp số không quá 10%. phẩm, Truyền nhiệt không ổn định 1. MỞ ĐẦU triển từ phương trình của Plank (1941). Hạn Mực ống là động vật thuộc ngành chế của phương pháp này là coi nhiệt độ ban thân mềm của lớp nhuyễn thể chân đầu, có đầu của vật bằng nhiệt độ điểm đông, tính giá trị dinh dưỡng và kinh tế cao. Tuy nhiên, chất nhiệt vật lý không thay đổi, dẫn nhiệt do đặc tính cấu tạo của cơ thể nên mực ống trong lớp băng là ổn định, không tách riêng rất dễ bị hư hỏng ngay sau khi đánh bắt. Để quá trình chuyển pha đẳng nhiệt khỏi hai duy trì được chất lượng của mực tươi, bảo quá trình đơn pha có nhiệt độ giảm. quản mực bằng cách đông lạnh là phương Các phương pháp khác của Nagaoka pháp được sử dụng phổ biến và có hiệu quả. và cs. (1955), Cleland và Earle (1977a, Đối với quá trình đông lạnh thực 1977b và 1982) đã được đề xuất để điều phẩm, tính chất nhiệt vật lý quyết định đến chỉnh phương trình Plank (1941). Ngoài ra, sự vận chuyển năng lượng, lưu trữ năng Mascheroni và Calvel (1982), De Michelis lượng và chuyển pha trong thực phẩm. Đối và Calveo (1983), Castaigne (1985b) và với kỹ thuật đông lạnh, tính chất nhiệt vật lý Pham (2014) đã kết hợp với phương trình cân của thực phẩm được sử dụng để ước tính tốc bằng nhiệt với phương trình Plank để cải tiến độ truyền nhiệt và để tính toán tải nhiệt việc tính toán thời gian cấp đông. Ví dụ, trong các quá trình như đóng băng và tan Mascheroni và Calvelo (1982) đã đề xuất băng. Trong đó, tính toán thời gian cấp đông một phương pháp tính toán thời gian cấp là yếu tố quan trọng quyết định đến chất đông thực phẩm với điều kiện biên loại ba lượng thực phẩm. Để giải được bằng giải đối xứng. Phương pháp này khá chính xác. tích, người ta phải có nhiều giả thiết để đơn Thời gian đóng băng là tổng của thời gian giản hóa bài toán nên hiện nay chưa có một làm lạnh, chuyển pha và quá lạnh. Thời gian phương pháp giải nào đủ độ tin cậy và chính chuyển pha sử dụng phương trình Plank xác. Hầu hết các phương pháp giải tích để (1941) để tính toán. Tuy nhiên, phương tính toán thời gian đóng băng được phát pháp này sử dụng đồ thị trong quá trình tính 1490 Hoàng Minh Tuấn
  2. TẠP CHÍ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ NÔNG NGHIỆP ISSN 2588-1256 Tập 3(3) – 2019:1490-1499 toán, có thể mắc phải sai số của các đồ thị. thuyết về truyền nhiệt. Trong khuôn khổ bài báo này, chúng - Phương pháp thực nghiệm: tôi đề xuất phương pháp mới xác định tính + Vật ẩm là mực ống có các thông số chất nhiệt vật lý và thời gian đóng băng cho vật lý như bảng 3; mực ống với biên đối lưu không đối xứng. + Thiết bị đo gồm: nhiệt kế Thermo Đây là bài toán cơ sở để xác định thời gian Scientific với độ chính xác 0,1oC và máy đo cấp đông cho thực phẩm có hình dạng khác tốc độ gió Prova AVM 03 sai số; nhau và có thể ứng dụng vào trong sản xuất. + Hệ thống lạnh: tủ đông gió tại 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Xưởng thực hành của Khoa Nhiệt lạnh - - Phương pháp giải tích: dựa trên các Xây dựng, Trường Cao đẳng Công nghiệp tính chất nhiệt vật lý của thực phẩm và lý Huế. Hình 1. Đo chiều dài và độ dày của mực ống Hình 2. Đo nhiệt độ ban đầu và tâm của thực phẩm Hình 3. Thiết bị đo tốc độ gió Hình 4. Phần mềm tối ưu hóa chế độ làm việc tủ đông gió 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU phẩm được xác định bởi công thức 3.1. Tính toán tính chất nhiệt vật lý của (Cleland, 2012): t 0   1,8  W,  o C  (2) thực phẩm 3.1.2. Hàm lượng băng Tính chất nhiệt vật lý của thực phẩm Hàm lượng băng được tính bởi biểu thức: được xác định khá chính xác với thực tế  t  bằng mối quan hệ đơn giản nếu biết được I   W  0, 25S   1  0  (3)  20  thành phần khối lượng nước, chất béo và rắn trong thực phẩm (Cleland và cs., 2010): Trong đó I là hàm lượng băng khi đông W  F  S  1 (1) lạnh hoàn toàn (Lovatt, 2009). Ở đây W là thành phần khối lượng 3.1.3. Khối lượng riêng nước, F là thành phần khối lượng chất béo, Khối lượng riêng thực phẩm phụ thuộc S là thành phần khối lượng chất rắn. vào vật ẩm đó đã đóng băng hay chưa. Tuy nhiên, nó thay đổi khá nhỏ nên có thể xác định bởi giá trị trung bình (Cleland, 2012): 1 3.1.1. Nhiệt độ bắt đầu đóng băng  ,  kg / m3  (4) W S F    Nhiệt độ bắt đầu đóng băng của thực 1000 1300 850 http://tapchi.huaf.edu.vn/ 1491
  3. HUAF JOURNAL OF AGRICULTURAL SCIENCE & TECHNOLOGY ISSN 2588-1256 Vol. 3(3) – 2019: 1490-1499 3.1.4. Hệ số dẫn nhiệt cs  4180 W I 1940I 1400S1900F, J / kgK (8) Đối với thực phẩm chưa đóng băng 3.2. Phát biểu bài toán cấp đông thực (Lovatt, 2009): phẩm và các giả thuyết nghiên cứu  W S F  (5) l       ,  W / mK  3.2.1. Phát biểu bài toán  1695 5306 4722  Xét thực phẩm dạng tấm phẳng rộng vô Đối với thực phẩm đóng băng (Lovatt, hạn có chiều dày 2 như hình 5. Khối lượng 2009): riêng và nhiệt dung riêng pha ẩm và pha rắn  4,8  k p  2  2,4  k p  C  là  l , c l và s , cs . Thực phẩm có độ ẩm  , s  2,4   ,  W / mK (6)  4,8  k p   2,4  k p  C  hệ số dẫn nhiệt pha ẩm  l và rắn s , nhiệt độ Với C, kp là các hệ số và được xác định ban đầu t i , nhiệt độ bắt đầu đóng băng t 0 , cụ thể bởi (Cleland, 2012). nhiệt hóa rắn pha ẩm rc và nhiệt độ lớn nhất 3.1.5. Nhiệt dung riêng của vật đạt được sau khi cấp đông t c bằng Đối với thực phẩm chưa đóng băng cách cho vật tiếp xúc với hai môi trường có (Cleland và cs., 2010): nhiệt độ t f 1  t f 2  t c  t 0  t i . cl  4180W  1400S  1900F,  J / kgK (7) Cần tính thời gian cấp đông  theo các thông số của bài toán. Đối với thực phẩm đóng băng (Cleland và cs., 2010) Hình 5. Phân bố t(x,) trong vật trong quá trình đóng băng và quá lạnh 3.2.2. Giả thiết nghiên cứu: rắn t = t0 = const và tỏa ra lượng nhiệt bằng 1. Tại mỗi thời điểm  coi nhiệt độ t nhiệt hóa rắn r. () trong vật đơn pha (ẩm hoặc băng) là 3.3. Tính toán thời gian cấp đông phân bố đều trong thể tích của vật. 3.3.1. Tính thời gian làm lạnh vật ẩm 1 2. Các thông số vật lý ,c,  của vật Thời gian làm lạnh vật ẩm 1 từ nhiệt ẩm hoặc băng là không đổi và phân bố đều độ ban đầu ti đến nhiệt độ bắt đầu hóa rắn t0 trong vật. được tính theo phương trình cân bằng nhiệt 3. Quá trình đóng băng là quá trình lúc  cho V  2f sau thời gian vô cùng bé chuyển pha từ lỏng sang rắn của các thành d khi nhiệt độ giảm một lượng dt là phần ẩm  trong thực phẩm ở nhiệt độ hóa du  Q k1  Qk 2 hay: 1492 Hoàng Minh Tuấn
  4. TẠP CHÍ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ NÔNG NGHIỆP ISSN 2588-1256 Tập 3(3) – 2019:1490-1499 2flcl (dt)   k1f(t  tf1)  k2f(t  tf 2 ) d (9) 2l  t 0  t f1   2l l x()    ,  m r 12 1  dt  k 1  k2 k t  k2tf 2 t  1 f1 d 2c l 2cl  t ( )  t m1  (t i  t m1 ).e  a  x()  A1  x12  x1,  m (14) Trong đó: Trong đó: k1  k 2 2 l  t 0  t f1   a b k t k t , s 1  t   1 f1 2 f 2 ,  K A1  ,  m 2s 1  , x1  l ,  m    2c l   m1 a k1  k 2 r 1 2cl t t + Vận tốc đóng băng là vận tốc  1  ln i m1 , s (10) k1  k 2 t 0  t m1 chuyển động của mặt băng ra xa môi trường 1 lạnh: Với k1     1  ,  W  , dx A1 A1  2  v   ,  ms 1   2 l 1   m K    1   W  1 d 2  x()  x1  2  A1.  x12    k2     , 2   2 l  2   m K  (15) Khi t f1  t f 2  t f và 1   2 đây là Biểu thức (15) cho biết vận tốc đóng bài toán cấp đông với hai biên đối lưu đối băng tỷ lệ nghịch với  . xứng, thời gian 1 được tính bằng công + Gia tốc đóng băng (hay gia tốc của thức: mặt băng) là: cl t i  t f dv dv dx A12 1dx  ln , s (11) a   ,  ms2  (16) k t 0  tf 3   dt dx d  2 4 A1  x1   3.3.2. Tính thời gian chuyển pha 2 Biểu thức (16) cho biết gia tốc đóng a. Tính thời gian chuyển pha mặt tiếp băng giảm khi x và  tăng. xúc ( t f1 và 1 ) với x  0  x K  là  21 : b. Tính thời gian chuyển pha mặt tiếp xúc ( Gọi x là độ dày lớp băng đã tạo ra t f 2 và 2 ) với y  0  yK  là  2 2 : trước thời điểm  , dx là độ dày lớp băng mới tạo ra sau thời gian vô cùng bé d . Phương trình cân bằng nhiệt là: Thiết lập tương tự như mục 2.3.2.a ta t 0  t f1 có các biểu thức của luật đóng băng, vận tốc r f dx  fd ,  J  (12) và gia tốc đóng băng như sau: x 1      l 1  y()  A 2   x 22  x 2 ,  m  (17) + Luật đóng băng (x) , là dạng tích dy A2 v  ,  ms 1  (18) phân của phương trình (12):  x d 2  A2   x 22     r  x 1   d      dx t 0  t f1  l 1  a dv dv dy  dt dy d  A22 ,  ms2  (19) 3   0 0  2 4 A2  x 2    (x)  r  2 2l x  x   , s  (13) 2l  t 0  t f1   1  2 l  t 0  t f 2   Với: A 2  ,  m 2 s 1  , x 2  l ,  m  r   2 Hàm ngược của (x) cũng gọi là luật đóng băng, có dạng: c. Tính thời gian chuyển pha 2 Vì sau thời gian 2 , hai mặt băng tiến http://tapchi.huaf.edu.vn/ 1493
  5. HUAF JOURNAL OF AGRICULTURAL SCIENCE & TECHNOLOGY ISSN 2588-1256 Vol. 3(3) – 2019: 1490-1499 sát nhau, làm cho toàn bộ bề dày 2 của thực phẩm được đóng băng hoàn toàn, nên (25) ta có x( 2 )  y(  2 )  2 , hay là: Với: 1 1 A12  x12  x1  A2 2  x 22  x 2  2 (20) x 1  W  y 1  W  k1   k   ,  2  và k2   k   ,  2    s 1  m K    s 2 m K Phương trình (21) sau phép biến đổi 2 2 tương đương có dạng: t m2   k i .t fi /  k i ,  K  i 1 i 1 a1  22  b1 2  c1  0 (21) Trong trường hợp cấp đông với hai Với: biên đối lưu đối xứng ( t f1  t f 2  t f và a1  (A1  A2 )2 , m4s2  , B  x12  x 22  2 , m2  1  2 ) thì:     b1  2B A1  A2   4A1x22  4x12A2 , m4s1  cs t 0  t f   3dx  ln , s  (26) k t c  tf Ở đây: 3.5. Hệ số hình học quy đổi của vật ẩm   2 x1  x2 , m , c1  4.x12.x22  B2 , m4    Cleland và Earle (1982) đã tính toán Nghiệm của phương trình (21) là thời gian đông lạnh cho thực phẩm có hình b1 1 dạng phi tiêu chuẩn như sau: 2   b12  4a1c1 , s  2a1 2a1  ptc  , s (27) E  x K  x(2 )  A12  x12  x1 ,  m Với tp là thời gian cấp đông cho sản và yK  y(2 )  A2 2  x 22  x 2 ,  m phẩm có hình dạng tấm phẳng rộng vô hạn và E là kích thước truyền nhiệt tương Khi cấp đông với hai biên đối lưu đối đương. xứng ( t f1  t f 2 và 1   2 ) thì: 3.5.1. Hệ số hình học quy đổi cho vật ẩm có  r  2  dạng hộp, thanh chữ nhật dài vô hạn, trụ  2dx     , s  (22)  t0  tf   2. l   hữu hạn, tấm phẳng rộng vô hạn, trụ dài vô hạn và cầu. 3.4. Tính thời gian quá lạnh băng 3 Cleland và cs. (2010) đã xây dựng Phương trình cân bằng nhiệt cho khối biểu thức tổng quát để xác định E như sau: băng V  2f đang quá lạnh lúc  sau d là E  G1  G 2 E1  G 3 E 2 (28) du  Qk1  Qk2 hay: X  2,32    2,32  0,73 2fcs (dt)   k1(t  tf1 )f  k2 (t  tf 2 )f  d (23) E1    1 X 1,77  2,50 ; 1  1,77 1          1  1 dt k1  k 2 k t  k2tf 2   t  1 f1 d  2  c s 2c s X  2,32    2,32  0,50 E2   1,77  1X 1,77  3,69 , 2  1        1  1  t     t m2   t 0  t m2  e a (24)  2cs t 0  t m2  3  ln ,  s k1  k 2 t c  t m2 1494 Hoàng Minh Tuấn
  6. TẠP CHÍ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ NÔNG NGHIỆP ISSN 2588-1256 Tập 3(3) – 2019:1490-1499   X  x   x / Bi1,34  x , Bi  R /  , 1  D2 / D1 , 2  D3 / D1 Trong đó R là bán kính hoặc một nữa kích thước nhỏ nhất của sản phẩm; D1, D2 và D3 là kích thước ngắn nhất, thứ hai và dài nhất của sản phẩm; G1, G2, G3 là các hằng số hình học được xác định theo bảng 1. Hình 6. Xác định kích thước sản phẩm Bảng 1. Hằng số hình học cho tính toán E (Cleland và cs., 2010, 2012) Hình dạng G1 G2 G3 Hộp (β1 > 1, β2 > β1) 1 1 1 Thanh chữ nhật dài vô hạn (β1 > 1, β2 = ) 1 1 0 Trụ hữu hạn D > H (β1 = β2, β1 ≥ 1) 1 2 0 Trụ hữu hạn D < H (β1 = 1, β2 ≥ 1) 2 0 1 Tấm phẳng rộng vô hạn (β1 = β2 = ) 1 0 0 Trụ dài vô hạn (β1 = 1, β2 = ) 2 0 0 Cầu (β1 = β2 = 1) 3 0 0 Hai chiều bất kỳ (β1 >1, β2 = ) 1 1 0 Ba chiều bất kỳ (β1 >1, β2 > β1) 1 1 1 3.5.2. Hệ số hình học quy đổi cho vật ẩm không xác định ba chiều, A1 là diện tích mặt có dạng trụ elip cắt ngang nhỏ nhất, A2 là diện tích mặt cắt ngang trực giao với bán kính nhỏ nhất. Pham và cs. (2014) xác định gần như chính xác khi:   D3 / D1  10 là: 3.6. Khảo sát bài toán cấp đông thực phẩm và so sánh kết quả với các phương   E  1  1  2 / Bi  /  2  2 / Bi (30) pháp khác 3.6.1. Xác định hệ số tỏa nhiệt bề mặt  3.5.3. Hệ số hình học quy đổi cho vật ẩm có dạng ellipsoid Hệ số tỏa nhiệt bề mặt giữa thực phẩm và không khí làm lạnh đối với vật ẩm Pham và cs. (2014) đã đề xuất công không bao gói có thể xác định bằng công thức tính dựa trên mối quan hệ giữa thức (Cleland, 2012): ellipsoid và bán kính R x Rβ1 x Rβ2:     p E  1  AR / Vs 1 / 11 21  1q 2q (31)   3.5.4. Hệ số hình học quy đổi cho vật ẩm có dạng không xác định Cleland và cs. (2010) đề nghị dùng biểu thức (30) với: 1  A1 / R 2 và 2  A2 / R 2 (33) Ở đây A1, A2 là diện tích mặt cắt Hình 7. Vị trí xác định diện tích mặt cắt ngang được xác định như hình sau: với ngang A1 và A2 (Pham, 2014) những vật hình dạng không xác định hai chiều, A1 là diện tích mặt cắt ngang và R là bán kính nhỏ nhất; với những vật hình dạng http://tapchi.huaf.edu.vn/ 1495
  7. HUAF JOURNAL OF AGRICULTURAL SCIENCE & TECHNOLOGY ISSN 2588-1256 Vol. 3(3) – 2019: 1490-1499 +Thực phẩm có dạng phẳng bằng tủ đông gió. Nhiệt độ ban đầu của mực   7,3v0,8  2  ống ti = 25,1oC, mực được làm lạnh đến a , W/ m K nhiệt độ tâm theo yêu cầu tc = -18oC. Nhiệt +Thực phẩm có dạng oval độ của không khí lạnh trung bình là tf = - 12,5v0,6  2  39oC, vận tốc không khí trung bình trong tủ a , W/ m .K đông va  1,3m / s . Tính toán thời gian cấp Ở đây a là tốc độ không khí, (m/s). đông. 3.6.2. Khảo sát bài toán cấp đông thực Tỷ lệ khối lượng các thành phần dinh phẩm dưỡng của mực ống dùng trong bài báo này Cần cấp đông cho 20 kg mực ống (Bảng 2) được xác định tại Khoa Cơ khí được đặt trong khay dạng hình hộp có D1 = Công nghệ, trường Đại học Nông Lâm, Đại 0,018 m, D2 = 0,200 m và D3 = 0,280 m học Huế. Bảng 2. Thành phần khối lượng của mực ống Thành phần Ký hiệu Giá trị và đơn vị Nước W 85% Chất béo F 1,35% Chất rắn S 13,65% Dựa vào các công thức tính toán nhiệt định các thông số nhiệt vật lý của mực ống vật lý thực phẩm ở mục 2.1 và kết quả xác được trình bày ở Bảng 3. Bảng 3. Các thông số vật lý của mực ống được tính toán theo thành phần khối lượng Giá trị Thông số Ký hiệu Pha ẩm (l) Chuyển pha (l) Pha rắn (s) Khối lượng riêng (kg/m 3)  1030 1030 1030 Nhiệt độ bắt đầu đóng băng, oC t0 -0,95 Nhiệt ẩn hóa rắn (kJ/kg) r 259,24 Nhiệt dung riêng (J/kg.K) c 3769,75 2028,99 Hệ số dẫn nhiệt (W/mK)  0,5459 1,7815 Dựa trên các thông số ở bảng 3 và các băng yêu cầu được tính toán và thể hiện trên công thức ở mục 3.3, 3.4, 3.5, thời gian đóng Bảng 4. băng từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ đóng Bảng 4. Kết quả tính toán thời gian cấp đông Thời gian Công thức tính Giá trị, [s] Tỷ số i /, % 2cl t t 1 1  ln i m1 , s 1972 k1  k 2 t 0  t m1 21,38 b 1 2 2  1  b12  4a1c1 6027 2a1 2a1 65,34 2cs t 0  t m2 3 3  ln , s 1225 k1  k2 t c  t m2 13,28    1  2  3 9224 100 E Công thức (28) 1,16 ptc Công thức (27) 7952 1496 Hoàng Minh Tuấn
  8. TẠP CHÍ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ NÔNG NGHIỆP ISSN 2588-1256 Tập 3(3) – 2019:1490-1499 Bảng 4 cho thấy, thời gian chuyển cấp đông cho mực. Để so sánh, giả sử thời pha cho mực chiếm tỷ lệ hơn 65% thời gian gian cấp đông chính xác của cả 5 phương cấp đông. Các công thức tính  cho từng giai 1 5 đoạn rất đơn giản, lập trình trên máy tính pháp là trị trung bình thời gian   5 ,s 1 một cách dễ dàng. Khi đó sai số của từng phương pháp so với Chúng tôi đã so sánh kết quả của việc trị trung bình thời gian  , sẽ được ghi trong sử dụng phương pháp này và các phương Bảng 5. pháp giải tích khác để tính toán thời gian Bảng 5. So sánh kết quả của phương pháp này với một số phương pháp giải tích khác trên thế giới Sai số Tác giả Giá trị  , [s] Sai số tương đối, % Sai số trung bình, % td  1 / i i  1i /  Phương pháp của tác giả 7,952 0 3,10 Plank (1941) 6,187 28,52 24,60 Cleland và Earle (1977, 7,880 0,91 9,60 1979a, 1979b) Pham (1986) 10,285 22,68 25,32 Castaigne và Lacroix 8,729 8,90 6,36 (1987a, 1987a, 1988) Như vậy, kết quả thể hiện trên Bảng báo này có sai số trung bình thời gian là thấp 5 cho thấy phương pháp đề xuất trong bài so với bốn phương pháp còn lại. Bảng 6. So sánh kết quả của phương pháp này với phương pháp số (PTHH) và thực nghiệm (Đỗ Hữu Hoàng, 2014) Tác giả Giá trị  , [s] Sai số tương đối, % Phương pháp của tác giả 472 0 Lý thuyết 524 + 9,92 Thực nghiệm 509 + 7,27 Phương pháp giải tích này có sai số Các kết quả thực nghiệm thời gian với phương pháp phần tử hữu hạn khi tính cấp đông thực tế được thể hiện trong bảng toán thời gian cấp đông cho mực ống là 7. Để đánh giá độ chính xác giữa mô hình 9,92 %, so với thực nghiệm là 7,27 %. toán và thực nghiệm, chúng tôi đã sử dụng 3.6.3. So sánh kết quả thực nghiệm cách tính sai số    theo công thức So sánh thời gian cấp đông thực    tn lt  / tn , % . nghiệm và thời gian lý thuyết Bảng 7. Kết quả thực nghiệm thời gian cấp đông Mẻ ti ,  o C  t f ,  o C  tc ,  o C   lt ,  p   tn ,  p   ,  %      1 25,1 -39 -18 132,52 141,67 6,46 2 18,2 -38 -18 128,76 140,83 8,57 3 23,6 -39 -18 131,26 142,10 8,73 Sai số trung bình thực nghiệm 7,92 http://tapchi.huaf.edu.vn/ 1497
  9. HUAF JOURNAL OF AGRICULTURAL SCIENCE & TECHNOLOGY ISSN 2588-1256 Vol. 3(3) – 2019: 1490-1499 Từ Bảng 7, sai số giữa lý thuyết và Cleland, A. C., & Earle, R. L. (1977a). A thực nghiệm dao động từ 6,46% đến 8,73%. comparison of analytical and numerical Do đó, đây chính là cơ sở khoa học đáng tin methods for predicting the freezing times of cậy để ứng dụng mô hình toán vào trong sản foods. Food Science, 42, 1390-1395. xuất. Cleland, A. C., & Earle, R. L. (1977b). The third kind of boundary condition in numerical 4. KẾT LUẬN freezing calculations. International Journal Đây là phương pháp đơn giản để dự of Heat Mass Transfer, 20, 1020-1029. đoán thời gian đóng băng cho vật ẩm có Cleland, A. C., & Earle, R. L. (1982). A simple hình dạng bất kỳ. Mô hình này cho phép method for prediction of heating and cooling tính toán dễ dàng và nhanh chóng dựa trên rates in solids of various shapes. phương trình cân bằng nhiệt. Sai số phương International Journal of Refrigeration, 5, pháp này so với phương pháp phần tử hữu 98-106. hạn và thực nghiệm không quá 10%, cho Cleland, D. J., Cleland, A. C., White, S. D., thấy các công thức đưa ra trong phương Love, R. J., Merts, I., East, A., . . . & pháp này khá chính xác và có thể ứng dụng Paterson, A. H. J. (2010). Cost-Effective để dự đoán quá trình đóng băng thực phẩm Refrigeration. Paper presented at the workshop of University of New Zealand. trong thực tế. Các sai số gây ra chủ yếu trong phương pháp này là do các thông số Cleland, D. J., Love, R. J., Merts, L., & Bronlund, J. E. (2005). Minimising product vật lý ( ,c, ... ) chưa có số liệu chính xác, weight loss. Paper presented at the New ảnh hưởng của thiết bị và điều kiện môi Zealand technical conference of Institute of trường thực nghiệm. refrigeration, heating and air conditioning TÀI LIỆU THAM KHẢO engineering, Auckland, New Zealand. 1. Tài liệu tiếng Việt Cleland, D. J. (2012). Food chilling and chilling time prediction, Principles of moisture loss Đỗ Hữu Hoàng. (2014). Nghiên cứu mô phỏng from products. Paper presented at the và xác định chế độ cấp đông hợp lý cho cá workshop of Wisconsin, USA. tra Việt Nam. Luận văn Tiến sĩ kỹ thuật, Đại học Bách khoa Hà Nội. De Michelis, A. & Calvelo, A. (1983). Freezing time predictions for brick and cylindrical Nguyễn Bốn, Võ Chí Chính và Hoàng Minh shaped foods. Journal of Food Science, 48, Tuấn. (2015). Tính toán thời gian cấp đông 909-913. thực phẩm dạng trụ vô hạn và cầu. Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đà Nẵng, 11, 11- Lovatt, S. J. (2009). Refrigeration and Energy. 15. Hamilton: Meat Industry Research Institute, New Zealand. 2. Tài liệu tiếng nước ngoài Mascheroni, R. H., & Calvelo, A. (1982). A Castaigne, F. (1985a). Calcul des temps de simplified model for freezing time congelation d'aliments ayant la forme d'une calculations in foods. Journal of Food tranche infinie ou d'un parallepipede Science, 47, 1201-1207. rectangle. Lebensmittel-Wissenschaft und - Technologie, 18, 212-216. Nagaoka, J., Takaji, S., & Hohani, S. (1955). Experiments on the freezing of fish in air Castaigne, F. (1985b). Calcul des temps de blast freezer. Proceeding IX International congelation d'aliments ayant la forme d'un Congo Refrigeration, 4, 105-110. cylindre infini, d'un cylindre fini ou d'une sphere. Lebensmittel-Wissenschaft und - Pham, Q. T. (2014). Food freezing and thawing Technologie, 18, 137-141. calculations. New York: Springer Briefs in 1498 Hoàng Minh Tuấn
  10. TẠP CHÍ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ NÔNG NGHIỆP ISSN 2588-1256 Tập 3(3) – 2019:1490-1499 Food, Health, and Nutrition. Lebensmitteln. Beiheft zur Zeitschrift für die Plank, R. (1941). Beitrage zur Berechnung und gesamte Kalte-Industrie, Reihe 3 Heft, 10, 1- Bewertung der Gefriergesch Windikeit von 16. DETERMINATION OF THERMAL PROPERTIES AND FREEZING TIME OF SQUID (Loligo chinensis) BY USING A SIMPLE METHOD Hoang Minh Tuan Corresponding Author: ABSTRACT Hoang Minh Tuan This article presents a simple method to calculate thermal Email: hmtuan@hueic.edu.vn properties and freezing time of squid by two nonsymmetrical convection boundaries. This model was based on the energy Hue Industrial College balance equation of food products for transition phase with Received: March 3rd, 2019 unsteady state heat transfer solutions in pre-cooling, phase Accepted: April 7th, 2019 change and tempering time. This method provided more accurate results than the previous methods, including the finite difference and element methods. Based on these calculations, it was easy to program on computer and allowed to predict fast, Keywords: Multidimensional shape, simple and accurate freezing time of food. Compared with the Nonsymmetric, Freezing time, Food finite element method, this method indicated that freezing time product, Transient heat transfer should not exceed 10%. http://tapchi.huaf.edu.vn/ 1499
nguon tai.lieu . vn
Nông nghiệp Ngư nghiệp Lâm nghiệp Sinh học Hoá học Ngôn ngữ học Ngân hàng - Tín dụng