Sổ tay kỹ thuật chế biến bảo quản giống

Công thức để tính hao hụt sấy như sau: Thuỷ phần đầu – Thuỷ phần cuối 1.3 Thủy phần cân bằng của hạt giống với môi trường không khí 1.3.1 Khái niệm: Hạt giống có tính hút ẩm hoặc nhả

PHẦN 1

SẤY HẠT GIỐNG

I GIỚI THIỆU CHUNG

Sấy là phương pháp làm khô hạt với mục đích hạ thấp thủy phần hạt giống từ khi thu hạt ngoài đồng đến một thủy phần có thể đóng gói và bảo quản hạt giống

an toàn Sấy có tầm quan trọng đặc biệt trong qui trình công nghệ hạt giống sau thu hoạch nên cần phải được thực hiện đúng kỹ thuật, để duy trì sức sống và sức nẩy mầm của hạt giống

Hạt giống có tỷ lệ nẩy mầm và sức sống cao nhất vào thời điểm chín sinh lý

Vì vậy, để sấy và bảo quản hạt giống đạt được kết quả tốt, trước tiên là phải thu hoạch hạt giống đúng thời điểm tối ưu Khi hạt chín, nếu không thu hoạch kịp thời hoặc hạt chưa chín sinh lý thu hoạch sớm có thể làm hạt bị hư hỏng và làm hạt giảm tỷ lệ nảy mầm và sức sống

Hạt có thủy phần cao lúc thu hoạch nếu được sấy kịp thời với chế độ sấy thích hợp thì có thể tăng độ mẩy đó có thể làm tăng độ nảy mầm và sức sống Ngược lại, nếu chậm sấy, do hạt đã có thuỷ phần cao kèm với thời tiết nóng ẩm, hạt tiếp tục hô hấp phát sinh thêm nhiệt và ẩm, vì thế độ ẩm của hạt càng tăng lên, sẽ kích thích sự phát triển của nấm bệnh, sâu bọ, vi sinh vật, … Đây là nguyên nhân làm hạt nhanh chóng bị thâm, chua, thối, mọc mầm, … và có thể bị hư hoàn toàn Vì vậy, tất cả các loại hạt giống sau khi thu hoạch cần phải được làm khô tới độ ẩm an toàn Với ẩm độ này, bảo đảm hạt không xảy ra những quá trình biến đổi gây hư hỏng đáng kể trong thời gian bảo quản

II NGUYÊN LÝ SẤY HẠT GIỐNG

1 Các khái niệm liên quan đến sấy hạt giống

1.1 Các thông số của không khí

1.1.1 Nhiệt độ T (còn gọi là nhiệt độ bầu khô):

Là nhiệt độ không khí đo bằng một nhiệt kế bình thường

1.1.2 Lượng nước (ẩm độ) bão hòa d s (ứng với nhiệt độ T):

Là lượng hơi nước tối đa có thể chứa trong 1kg không khí khô (KKK) Ví dụ:

ở nhiệt độ T = 270C, ds = 0,0255kg/KKK (xác định theo hình 1.2), nghĩa là phần hơi

nước vượt quá mức này sẽ ngưng tụ thành dạng lỏng

* Cách xác định ds (Theo hình 1.2):

Từ T, gióng , gặp đường bão hòa 100% RH, gióng , đọc ds trên trục tung d, là trục biểu diễn tỷ lệ ẩm (Đơn vị là kg/kg = kg hơi nước /1kg không khí khô)

1.1.3 Tỷ lệ ẩm độ d 1:

Là lượng nước thực sự có trong 1kg không khí khô (kg H2O/1kg KKK) Dĩ nhiên d1  ds

1.1.4 Ẩm độ tương đối (RH):

Là thông số quan trọng nhất của quá trình sấy

Ẩm độ tương đối (RH) của không khí bằng tỷ số giữa lượng nước thật sự có trong không khí và lượng nước tối đa mà nó có khả năng giữ được RH = 0% có nghĩa là không khí tuyệt đối khô RH = 40% có nghĩa là không khí có chứa 40% tổng lượng nước tối đa mà nó có thể giữ được RH = 100% có nghĩa là không khí bảo hòa ẩm, hiện tượng ngưng tụ hơi nước (đọng sương) sẽ xảy ra

Các vùng khô hạn như Trung Đông có RH thấp 20-40% Ngược lại, ở Việt Nam thuộc vùng nhiệt đới ẩm có RH cao 80 – 85%

Công thức tính ẩm độ tương đối:

ds

1.1.5 Nhiệt độ bầu ướt T W:

Là nhiệt độ không khí đo bằng nhiệt kế có bọc miếng vải thấm ướt ở bầu thủy ngân (hoặc rượu) Muốn chính xác hơn, có thể cho luồng không khí thổi qua bầu ướt với vận tốc khoảng 4 – 5 m/s Dù vậy với nhiệt kế sai số  0,60C thì RH cũng sai số đến  5% Theo tiêu chuẩn ASTM-E7, muốn RH chỉ sai kém 1%, độ chính của nhiệt kế phải đạt  0,15%

1.1.6 Mối liên hệ giữa nhiệt độ bầu ướt T W và ẩm độ tương đối RH

RH càng thấp, khả năng bốc hơi nước từ miếng vải thấm ướt càng nhiều, làm giảm nhiệt độ TW càng nhiều Nói cách khác, sai biệt giữa T và TW càng nhiều thì

RH càng thấp T = TW nghĩa là RH = 100% Nếu đo được T và RH thì có thể xác định TW Ví dụ: T = 300C, RH = 80%,  TW = 270C Ngược lại, nếu đo được T và

TW, có thể xác định được RH Ví dụ: T = 300C, TW = 270C  RH = 80%

Nhiệt độ càng tăng, khả năng chứa hơi nước của không khí càng tăng, do đó ẩm độ tương đối càng giảm Cứ tăng nhiệt độ lên 110C (500F) thì khả năng chứa hơi nước tăng gần gấp đôi và ẩm độ tương đối của không khí giảm xuống còn khoảng một nửa Ví dụ: Ở T = 280C, ẩm độ tối đa ds là 0,0269 kg/kg KKK, ẩm độ có trong không khí ở thời điểm đó d1 là 0,0215 kg/KKK (Hình 1.2) Do đó, ẩm độ tương đối

RH là: (0,0215 100)/0,0269 = 80% Khi đốt nóng không khí lên 390C, ẩm độ tối đa sẽ là 0,0481 kg/KKK Lúc này ẩm độ d1 vẫn là 0,0215 kg/KKK Do đó, ẩm độ tương đối không khí được đốt nóng sẽ là: (0,0215 100)/0,0481 = 44,75%

1.2 Thủy phần hạt giống

Thủy phần hạt giống biểu thị lượng nước chứa trong hạt so với khối lượng hạt Thủy phần hạt được biểu thị bằng 2 cách:

Khối lượng nước Khối lượng chất khô + Khối lượng nước

Khối lượng nước Khối lượng chất khô Thủy phần đang được sử dụng phổ biến là thủy phần ướt Vậy, khi sấy 1 tấn lúa từ 25% xuống còn 14% (thủy phần ướt) sẽ hao hụt do bốc thoát hơi nước là bao nhiêu? Ở 25% lượng nước chứa trong 1 tấn hạt là 250 kg Do đó lượng chất khô trong 1 tấn hạt là 750 kg Ở 14% lượng nước chứa trong lô hạt sẽ là: 14  100 = m  (m + 750)

Với m = 122,09 kg Lượng nước bốc thoát mất đi là 250 - 122,09 = 127,91 kg Như thế, sấy hạt từ 25% xuống còn 14% tức là giảm 11% Nhưng không phải giảm 11% thủy phần thì 1 tấn hạt giảm 110 kg, mà thực tế đã giảm đi 127,91 kg

Công thức để tính hao hụt sấy như sau:

Thuỷ phần đầu – Thuỷ phần cuối

1.3 Thủy phần cân bằng của hạt giống với môi trường không khí

1.3.1 Khái niệm:

Hạt giống có tính hút ẩm hoặc nhả ẩm tùy theo ẩm độ môi trường Nếu để một nhúm hạt vào bình kín có ẩm độ RH không đổi và nhiệt độ T không đổi trong một thời gian khá dài, thì hạt sẽ đạt một ẩm độ không đổi, gọi là thủy phần cân bằng của hạt giống Me, vì hạt không hút ẩm hoặc nhả ẩm đi nữa

Hạt giống có đặc tính trao đổi ẩm với môi trường do áp suất bốc hơi (V.P: Vapour Pressure) của hạt và môi trường khác nhau

Khi VP hạt > VP không khí: hạt sẽ nhả ẩm và trở nên khô hơn Do vậy, vùng khô hạn phù hợp làm giống và không cần kho vựa như khu vực ở vùng ẩm Khi VP hạt < VP không khí: hạt sẽ hút ẩm Khi VP hạt = VP không khí: hạt đạt đến thủy phần cân bằng với ẩm độ của môi trường Thủy phần cân bằng thay đổi theo loại

hạt, nhiệt độ T và ẩm độ tuơng đối RH của không khí (Bảng 1.3)

Thủy phần ướt (%) =

Bảng 1.1: Thành phần hóa học của 5 loại hạt giống khác nhau

8.0 26.2 37.9 16.8 22.3

2.4 15.2 5.7 7.7 6.3

73.3 25.8 24.5 17.8 57.6

1.2 3.8 5.1 3.8 2.6

Mỗi loại hạt có thành phần hóa học khác nhau (Bảng 1.1): (i) Chất béo không

hút ẩm; (ii) Tinh bột và cellulose hút ẩm ít; (iii) Protein hút ẩm nhiều nhất Do đó, hạt giống được chia thành 2 nhóm: (1) gồm các loại hạt thực phẩm (trừ đậu nành, đậu phộng) và phần lớn hạt rau cải Nhóm này chứa nhiều tinh bột và ít chất béo hoặc dầu Cho nên, ở 45% RH, nhóm này có thủy phần khoảng 10%; (2) gồm các loại hạt có hàm lượng dầu cao Vì dầu không hấp thụ nước nên ở 45% RH, nhóm này chỉ có thủy phần khoảng 6 – 7%

Thực nghiệm ở Philipines đối với hạt lúa đựng trong bao bố cho thấy (tùy điều kiện tồn trữ, ẩm độ, nhiệt độ): Hạt có thủy phần 15 – 16.5% sẽ đạt mức cân bằng 14% sau 5 tháng bảo quản Hạt có thủy phần 12 – 12.5% sẽ đạt mức cân bằng 14% sau 2 tháng bảo quản Hạt có thủy phần 11 – 11.5% sẽ đạt mức cân bằng 14% sau

3 tháng bảo quản

1.3.2 Ý nghĩa của thủy phần cân bằng

Thủy phần cân bằng của hạt giống ở các ẩm độ tương đối khác nhau của

không khí (Bảng 1.3)

Giả sử không khí trời có nhiệt độ T= 270C và ẩm độ RH = 80% Nếu thổi không khí này qua khối hạt bắp trong thời gian dài, thì ẩm độ cân bằng Me =

16.0% (Hình 1.2) Nếu là hạt lúa thì Me =14,8% Như vậy, chỉ thổi không khí

thường cũng có thể giảm ẩm độ đáng kể, với điều kiện là thời gian thổi không quá kéo dài quá lâu, để nấm mốc có cơ hội phát triển Đây là cơ sở của phương pháp sấy bảo quản Nếu nung nóng không khí trên đến 430C (RH khi đó là 33% - xem

hình 1.2) và thổi qua khối lúa, thì Me =8,5% Nghĩa là hạt bị sấy quá khô Thực tế, phải ngừng sấy khi lớp dưới của khối lúa đạt ẩm độ 11-11,5% và chấp nhận lớp trên khoảng 12-13% ẩm độ

1.4 Thủy phần an toàn để bảo quản

Trước khi bàn đến vấn đề sấy khô hạt như thế nào, ta cần quyết định phải sấy khô hạt giống đến mức độ nào Do các loại nấm mốc nguy hiểm gây hại đến chất lượng hạt giống, không thể tăng trưởng và sinh sản trên hạt giống có thủy phần cân bằng với ẩm độ không khí thấp hơn 65% Cho nên phải sấy hạt giống đủ khô để nấm mốc không sinh trưởng được, ẩm độ này khoảng 10 – 12% Nhưng không nên quá khô có thể làm phát sinh miên trạng trên vài loại hạt giống Vì vậy, muốn loại trừ tác hại của nấm mốc trong quá trình bảo quản phải sấy hạt giống đến thủy phần

cân bằng với ẩm độ không khí dưới 65% (ví dụ đối với bắp, thủy phần cân bằng với ẩm độ không khí 65% là 13% MC)

Để bảo quản kín được an toàn, thủy phần hạt giống phải được sấy xuống mức

cân bằng với ẩm độ không khí khoảng 45 - 65% (Bảng 1.3) Thông thường, mức

thủy phần an toàn đối với hạt giống bảo quản kín phải thấp hơn mức thủy phần để bảo quản hở ít nhất là 2 - 3%

2 Nguyên lý sấy khô

Sự sấy khô hạt giống gồm có hai giai đoạn: (i) Trước hết là làm cho ẩm độ mặt ngoài của hạt di chuyển vào lớp không khí bao quanh hạt; (ii) Sau đó làm di chuyển ẩm độ bên trong hạt ra ngoài mặt hạt

- Giai đoạn đầu: hoàn toàn tùy thuộc vào sự sai biệt áp suất hơi nước giữa lớp

mặt ngoài hạt giống và không khí xung quanh Nói khác đi, nếu lớp mặt ngoài của hạt càng ướt và lớp không khí bao quanh càng khô thì sự di chuyển ẩm độ từ ngoài mặt hạt vào lớp không khí xung quanh càng nhanh

- Giai đoạn sau: Nếu không khí xung quanh hạt không di chuyển, nó sẽ nhận

ẩm độ do mặt ngoài của hạt thoát ra, sự sai biệt ẩm độ giảm dần cho đến khi không còn sự trao đổi ẩm độ giữa mặt ngoài hạt và không khí nữa Do đó, bất cứ ở trường hợp sấy nào cũng có sự di chuyển không khí đi ngang qua hạt đến lúc nào có lớp không khí khô hơn đến thay thế lớp không khí ướt bao quanh hạt giống Không khí

di chuyển qua hạt càng nhanh chừng nào thì sự sấy khô càng nhanh chừng đó Một phương pháp khác để tăng sự sai biệt ẩm độ giữa mặt ngoài hạt giống và lớp không khí bao quanh là nung nóng lớp không khí đang được thổi xuyên qua hạt Không khí xuyên qua hạt càng lớn thì nó càng giữ nhiều nước hơn

Ví dụ: không khí bên ngoài có nhiệt độ là 100C (500F) và ẩm độ tương đối là 75% RH, nếu nung nóng lớp không khí đến 15,60C (600F), thì ẩm độ tương đối của không khí sẽ chỉ còn 50% RH Mặc dù ẩm độ thật sự của không khí không thay đổi, lượng nước mà không khí nóng này có thể giữ sẽ tăng do bởi sự gia giảm của ẩm độ tương đối (RH)

Tương tự, nếu nhiệt độ tăng đến 32,20C (900F) thì ẩm độ tương đối chỉ còn 15% RH Trong bảng 4 cho thấy, bắp chứa 14.8% ẩm độ đặt trong môi trường không khí chứa 75% ẩm độ sẽ không thể sấy khô hơn được nữa với điều kiện không khí qua hạt ở 500F và 75% ẩm độ Những hạt bắp trên, có thể sấy khô đến ẩm độ 11% nếu không khí qua hạt được nung nóng đến 15,60C (600F) có ẩm độ 50% RH Sự sấy khô càng nhanh, nếu không khí được nung nóng đến 32,20C (900F) (ẩm độ không khí ở 15% RH) Lúc đó, sự sai biệt ẩm độ giữa hạt và không khí nóng càng nhiều và ẩm độ hạt có thể giảm đến 6.4%

Sự ảnh hưởng của nhiệt độ tới một loại hạt giống thay đổi tùy vào ẩm độ của hạt, hạt có ẩm độ cao cần sấy ở nhiệt độ thấp Có vài loại hạt giống được sấy khô ở

nhiệt độ cao hơn các loại hạt giống khác, nhưng ta cũng cần biết nhiệt độ sấy thích

hợp cho từng loại hạt giống (Bảng 1.5)

Bảng 1.2: Nhiệt độ sấy tối đa đối với các loại hạt có ẩm độ khác nhau

Các giống rau đậu khác

Đối với vài loại hạt, nếu sấy khô nhanh quá, vỏ hạt sẽ mất khả năng trao đổi ẩm độ với không khí bên ngoài Đây là trường hợp phát sinh hạt cứng và như thế sẽ không có thể sấy khô thêm được nữa đến khi nào hạt dần dần hút ẩm trở lại

Trong khi sự cứng hạt gây cản trở cho việc sấy khô hạt khô thêm và sinh ra hạt hưu miên, thì sự nứt nẻ bên ngoài cũng như bên trong hạt lại nguy hại hơn nhiều Sự nứt nẻ này có thể tạo cây mầm bất thường và hủy diệt hạt giống vì đã làm cho các vi sinh vật gây bệnh dễ dàng xâm nhập vào hạt

Tuy vậy, việc sấy khô quá chậm có thể gây nguy hại cho hạt có ẩm độ cao để

ở điều kiện nhiệt độ tương đối cao vì sự sinh trưởng của nấm mốc

Do đó, cần có phương pháp sấy khô như thế nào để tránh gây thiệt hại như trường hợp sấy khô nhanh quá khiến hạt giống trở nên cứng hay nứt nẻ và trường hợp thời gian sấy khô kéo dài, trong điều kiện hạt ở ẩm độ quá cao, nấm mốc phát triển và có thể xâm nhập vào hạt, khiến hạt dễ bị hư hại

3 Nguyên tắc sấy hạt giống

3.1 Phải tiến hành sấy tức thời, càng sớm càng tốt ngay sau khi thu hoạch

Hạt giống là sinh vật có hoạt động hô hấp Khi hô hấp, hạt giống hút oxygen và nhả khí CO2, trọng lượng chất khô bị tiêu hao, giải phóng nhiệt lượng làm nhiệt độ lô hạt gia tăng Hạt càng ẩm thì mức độ hô hấp càng cao Vì vậy, sau khi thu hoạch hạt giống phải được sấy tức thời, càng sớm càng tốt để ngăn cản quá trình hô

hấp và tránh các hậu quả tai hại tiếp theo sau đó như tiêu hao dinh dưỡng, lô hạt bị bốc nóng, nấm mốc phát triển, …

Đối với hạt giống lúa: đã có thực nghiệm và kết luận như sau:

a Thủy phần trên 24%: phải bắt đầu sấy trong vòng 24 giờ sau gặt

b Thủy phần trên 21 – 23.9%: phải sấy trong vòng 48 giờ sau gặt

c Thủy phần trên 15 – 20.9%: phải sấy trong vòng 3 ngày sau gặt

Nếu không sấy kịp thời theo qui định thời gian nêu trên, thì ngay trong kế ngày tiếp sau đó sự hư hại sẽ xảy ra dù điều kiện nhiệt độ bên ngoài rất thấp

3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến qúa trình sấy

3.2.1 Nhiệt độ sấy

Khi gia tăng nhiệt độ, ẩm độ tương đối của không khí sẽ giảm thấp, do đó việc sấy sẽ nhanh chóng hơn Tuy nhiên, nếu nhiệt độ khi bắt đầu sấy quá cao cũng sẽ gây hại đến chất lượng của hạt giống như đã được chứng minh qua thí nghiệm sau đây: Một lô hạt giống hành tây vừa được thu hoạch xong có thủy phần 25% được chia thành 2 lô nhỏ: Lô A: sấy ở nhiệt độ cao 490C (1200F) Lô B: sấy ở nhiệt độ thấp 320C (900F), khi thủy phần hạt xuống còn 18%, cả 2 lô đều được sấy tiếp tục ở 380C (1000F) để hạ thủy phần xuống 10%, rồi lại sấy tiếp 430C (1100F) để hạ thủy phần xuống còn 6% Sau đó thử tỷ lệ nẩy mầm của 2 lô hạt giống thì kết quả kiểm nghiệm cho thấy cả 2 lô đều đạt tỷ lệ nẩy mầm cao như nhau

Vậy, tại sao lại không sấy ở nhiệt độ cao cho nhanh và đỡ tốn kém? Bởi vì theo đánh giá của các chuyên viên kiểm nghiệm thì mặc dù cả 2 lô đều có tỷ lệ nẩy mầm như nhau, nhưng lô B lại có sức nẩy mầm mạnh hơn và mọc mầm mau hơn lô A Hơn nữa, sau 6 tháng bảo quản ở điều kiện kém phù hợp thì lô A đã giảm nhanh tỷ lệ nẩy mầm và không thể đem bán được nữa Trong khi lô B vẫn còn giữ được tỷ lệ nẩy mầm cao

Như vậy, nhiệt độ sấy quá cao khi bắt đầu sấy, đã gây hại tức thời đến sức nẩy mầm của hạt giống và cũng làm giảm tuổi thọ của hạt giống trong quá trình bảo quản Sự tác hại của nhiệt độ đối với hạt giống cũng thay đổi tùy theo thủy phần của hạt Hạt có thủy phần cao phải sấy ở nhiệt độ thấp Khi thủy phần của hạt

giảm xuống thì có thể sấy ở nhiệt độ cao hơn (Bảng 1.5)

Hiện có nhiều quan điểm về yêu cầu nhiệt độ sấy hạt giống rất khác nhau

Ví dụ: Đối với bắp, theo Wallace (và cộng sự – 1949) có thể:

- Sấy trái với nhiệt độ tối đa là: 41,70C

- Sấy hạt đến nhiệt độ tối đa là 460C khi thủy phần hạt bắp dưới 25% và hạt không nhạy cảm với nhiệt độ cao

Bảng 1.3: Thủy phần cân bằng của hạt giống ở các ẩm độ tương đối khác

nhau của không khí ở 25 0 C (J.F.Harington, 1960)

Loại hạt Aåm độ tương đối của không khí (%)

- Củ cải đường - 5.1 6.3 7.4 11.0 - -

- Cải bẹ trắng - 4.6 6.3 7.8 9.0 - -

- Đối với sấy bắp trái ở ẩm độ từ 40 – 22% nhiệt độ sấy không vượt quá 320C

- 400C Khi ẩm độ dưới 22% có thể sấy nhiệt độ là 430C - 490C

Hiện nay, SSC đáng áp dụng chế độ sấy cho tất cả các loại bắp (bố mẹ, F1) như sau: Thuỷ phần hạt > 35 % sấy ở nhiệt độ 400C, thuỷ phần hạt < 35% sấy

430C

3.2.2 Ẩm độ sấy

Ẩm độ sấy được đo trong buồng sấy Thông thường khi sấy giống nhiệt độ sấy

430C, nhiệt độ và ẩm độ môi trường dao động theo thứ tự 28 – 300C và 75 – 85%, thì ẩm độ sấy khoảng 38 – 40% Theo nhiều tài liệu đều cho thấy rằng yếu tố độ ẩm sấy làm tăng tốc độ sấy hơn yếu tố nhiệt độ

Bảng 1.4: Mối tương ứng giữa điều kiện nhiệt độ, ẩm độ trong kho bảo quản với nhiệt độ, ẩm độ bên ngoài trong việc sử dụng quạt thông thoáng

Điều kiện kho Nhiệt độ bên ngoài ( 0 C)

Việc sử dụng quạt thông thoáng ở những nhiệt độ khác nhau sẽ có lợi khi ẩm độ môi trường thấp hơn ẩm độ đã ghi trong bảng

80 - - - 80 94 100 100 100 100 100 100

70 - - - 70 82 98 100 100 100 100 100

60 - - - 60 70 93 100 100 100 100 100

50 - - - 50 59 70 82 100 100 100 100 21.1 90 - - - 90 100 100 100 100 100

80 - - - 80 96 100 100 100 100

70 - - - 70 82 99 100 100 100

60 - - - 60 72 85 100 100 100

50 - - - 50 59 70 83 100 100

3.2.3 Bề dày lớp sấy

Quá trình sấy chỉ xảy ra khi có một luồng không khí khô được thổi xuyên qua lớp hạt Trong bin sấy, hạt giống không khô đều cùng một lúc Đối với loại máy sấy có bin cao hạt giống được chia làm 3 tầng: lớp đáy là tầng hạt đã sấy khô, lớp

giữa là tầng hạt đang được sấy và lớp mặt là tầng hạt ẩm (Hình 1.1)

Hình 1.1: Sơ đồ các tầng hạt của bề dày lớp sấy

LƯU LƯỢNG:

Vùng chưa sấy Vùng đang sấy Vùng đã sấy

Trong quá trình sấy, tầng sấy di chuyển dần từ lớp đáy lên lớp mặt và khi lớp mặt đạt được yêu cầu thì quá trình sấy được kết thúc

Nếu lưu lượng không khí đi qua bin sấy quá cao, không khí thoát ra ngoài có ẩm độ không khí vẫn còn thấp thì hiệu quả kinh tế của công tác sấy sẽ kém

Ngược lạïi, nếu lưu lượng không khí quá thấp thời gian sấy sẽ bị kéo dài, tầng sấy di chuyển lên phía trên bị chậm lại, lớp mặt bị tích ẩm đến mức nẩy mầm ở ngay trong bin sấy

Tuy nhiên, lưu lượng quạt gió của từng máy sấy đã được quyết định sẵn trong quá trình thiết kế và chế tạo máy Muốn tăng lưu lượng quạt gió thì phải thay mới quạt gió khác Vì vậy, đối với người sử dụng máy sấy, điều cần thiết là phải xác định bề dày tối ưu và tối đa là bao nhiêu

Bảng 1.5: Bề dày lớp hạt tối đa và ẩm độ vào tương ứng

Loại hạt giống

Aåm độ hạt (%)

Bề dày lớp hạt tối đa (cm)

Nhiệt độ sấy tối đa

(Theo Bộ Nông nghiệp USDA)

Thông thường, ở một độ dày nhất định nào đó, mà luồng gió sau khi qua lớp hạt vẫn còn có thể thổi làm cho chiếc khăn tay hoặc tờ giấy báo bồng bềnh trên mặt lớp hạt chứa trong bin sấy được coi là phù hợp

Đối với lúa mới thu hoạch hoặc bắp hạt có thủy phần cao, bề dày lớp sấy không được dày quá 50 cm Nếu lớp sấy dày hơn, nhất là khi hạt giống đưa vào sấy lại quá ẩm thì hạt sẽ bị nẩy mầm trước khi được sấy khô

3.2.4 Lưu lượng sấy

Lưu lượng sấy liên quan đến cấu tạo của quạt Chọn quạt có lưu lượng và tĩnh áp thích hợp là công việc của nhà thiết kế máy sấy để đáp ứng nhu cầu của người sử dụng sấy (sấy nhanh, chi phí đầu tư ít, chi phí sấy rẻ) Theo kinh nghiệm, tốc độ thoát ẩm khi sấy nên: Đối với bắp trái: từ 0.15 – 0.2%/giờ Đối với bắp hạt: từ 0.5 – 1%/giờ Đối với lúa: từ 1 – 1.5%/giờ

3.2.5 Nhiệt độ và ẩm độ môi trường

Môi trường sấy cũng ảnh hưởng đến tốc độ sấy Cùng điều kiện về ẩm độ tương đối nhưng nơi nào có nhiệt độ thấp hơn thì tốc độ sấy nhanh hơn Do ở nhiệt độ thấp hơn, lượng nước chứa trong không khí thấp hơn

Trong quá trình sấy hạt giống, nhiệt độ và ẩm độ môi trường có tác động gián tiếp đến việc hạ thấp ẩm độ hạt giống Ẩm độ môi trường buồng sấy biến thiên

theo ẩm độ tương đối của môi trường RH (Relative Humidity) và tùy thuộc ít hơn vào nhiệt độ Do vậy, quá trình sấy để hạ thấp ẩm độ hạt giống xảy ra nhanh hay chậm tùy thuộc vào ẩm độ tương đối của môi trường cao hay thấp Đối với những vùng khí hậu ôn đới, nhiệt độ và ẩm độ thấp, quá trình sấy để hạ thấp ẩm độ hạt giống xảy ra nhanh hơn vùng có nhiệt độ, ẩm cao

3.2.6 Vật liệu sấy

Tốc độ thoát ẩm trong quá trình sấy có liên quan vật liệu sấy Thời gian sấy dài hay ngắn tùy thuộc vào loại vật liệu sấy

a Vật liệu sấy có ẩm độ cao

b Vật liệu sấy có thành phần tạp chất quá cao

c Vật liệu sấy có kích thước hạt quá nhỏ hoặc vỏ hạt quá dày

d Thành phần hoá học của vật liệu sấy

Do tính chất, chất béo và chất dầu không thể hòa tan trong nước được Vì vậy, trong hạt có 50% chất béo và dầu thì ẩm độ phải phân tán trong một phân nữa (50%) hạt mà thôi, trong khi ẩm độ phải phân tán đến 90% hạt nếu hạt chỉ chứa

10% chất béo và dầu (Bảng 1.2) Do đó, vật liệu sấy có chứa nhiều chất béo và dầu

quá trình sấy xảy ra nhanh và ngược lại

Hình 1.2: Đồ thị không khí (ASAE, 1994)

III THIẾT BỊ SẤY HẠT GIỐNG

1 Dẫn nhập

Như đã nói ở phần trên, hạ thấp thuỷ phần hạt là một công đoạn trong quy trình chế biến – bảo quản hạt giống tại các doanh nghiệp sản xuất giống Thiết bị chủ yếu để hạ thấp thủy phần hạt đó là máy sấy Ở phần này tài liệu chỉ đề cập đến một số vấn đề về máy sấy giống và các thành phần của nó

Một máy sấy thông thường đều được cấu tạo bởi ba bộ phận chính là: quạt, lò đốt và buồng sấy Sau đây sẽ xin giới thiệu các tính năng, thông số làm việc, cấu tạo, … của các bộ phận này

2 Quạt

2.1 Nhiệm vụ

Trong hệ thống sấy quạt có hai nhiệm vụ:

 Mang nhiệt đến với hạt, để làm nóng và bốc hơi nước từ hạt

 Mang hơi nước đi thoát khỏi khối hạt

2.2 Các thông số của quạt

Chủ yếu là lưu lượng gió, tĩnh áp, công suất và hiệu suất tĩnh (“Gió“ là luồng không khí chuyển động do quạt tạo ra)

Liên hệ giữa các thông số trên được biểu diễn trên cùng một đồ thị gọi là”đường đặc tuyến quạt”

Hình 1.3: Đường đặc tuyến của quạt

2.2.1 Lượng gió (Air Flow)

Thể tích không khí chuyển động qua quạt trong một đơn vị thời gian Đơn vị

đo là m3/s; m3/giờ hoặc cfm trong hệ Anh Mỹ (1000cfm = 0,472 m3/s) Trên đồ thị, lượng gió được biểu hiện trên trục hoành Lượng gió thông thường để sấy hạt khoảng 50-150 m3/phút/tấn, để sấy trái khoảng 15-40 m3/phút/tấn

2.2.2 Tĩnh áp (Static Pressure)

Là áp suất cần thiết để thắng sức cản của đường ống, của khối hạt…Tĩnh áp trong buồng sấy cũng tương tự như tĩnh áp làm căng trái bóng hoặc ruột xe Tĩnh áp tăng thì lượng gió giảm và ngược lại Đơn vị đo tĩnh áp là pascal hoặc mm nước (pascal= Pa=1N/m2; 1 mm H2O = 9,8 Pa - 10 Pa)

2.2.3 Công suất quạt (Fan Power)

Là công suất cần thiết của quạt để cung cấp một lượng gió đạt yêu cầu nào đó

Cần phân biệt công suất lý thuyết (air power) PLt và công suất thực tế Ptt

2.2.3.1 Công suất lý thuyết (air power) P Lt :

Là công suất tối thiểu để tạo lượng gió và tĩnh áp trên (giả sử hiệu suất 100%)

102

) (

* / (m3 s p mmH2O

2.2.3.2 Công suất thực tế Ptt

Là công suất do động cơ cần để kéo quạt Như vậy, bao gồm các hao hụt khí động, hao hụt do bộ truyền động từ động cơ đến quạt Để khách quan, không tính hao hụt do bản thân động cơ, ta thường dùng động cơ điện để đo và trừ công suất chạy không tải

2.2.3.3 Tính toán công suất quạt

Công suất quạt = (AV x SP) / (63.56 x Eff)

Trong đó:

Công suất quạt tính bằng sức ngựa (HP)

AV: Tổng lượng gió cần thiết tính bằng m3/giây

SP: Tĩnh áp tính bằng mm của cột nước

Eff: Hiệu suất quạt (%)

Ví dụ: Một máy sấy bắp có công suất 4000 bu (40 bushels tương đương 1 tấn bắp hạt), cần lưu lượng gió là 75cfm/bu (tương đương 75 m3/phút/tấn) và có áp suất tĩnh cần thiết là 1.5 inches cột nước (0.374 kPa)

Từ đó, ta tính được tổng lưu lượng cần thiết cho máy sấy này là (4000 bu x 75 cfm/bu) = 300,000 cfm (tương đương 142 m3/s)

P Lt (kW) 

Như vậy, tổng công suất quạt cần thiết là: (300,000 cfm x 1.5 in.) / (63.56 x 47

%) = 150 Hp (tương đương 112 kW)

2.2.3.4 Tính toán khi thay đổi tốc độ quạt

Khi có nhu cầu thay đổi tốc độ quạt từ n1 lên n2 nhằm gia tăng lưu lượng gió hoặc vì một lý do nào đó ta cần tính toán lại theo công thức sau:

Lưu lượng gió Q: Q2 = (n2/n1) x Q1

Aùp suất tĩnh SP: SP2 = (n2/n1)2 x SP1

Công suất cần:BHP2 = (n2/n1)3 x BHP1

Ví dụ: Cho một quạt sấy có tốc độ hiện tại n1 là 1450 rpm, Q1 = 1 m3/s, SP1 =

2.2.4 Hiệu suất tĩnh (Static Effciency) n t

nt = (Công suất lý thuyết/ Công suất thực téâ) * 100%

hay: Công suất thực tế Ptt = Công suất lý thuyết PLt / nt) * 100 %

Ví dụ: Yêu cầu quạt với Q = 4 m3/s và 30 mm H2O; PLt = 4* 30 / 102 =1,18

kW = 1,57 HP

- Nếu thiết kế và chế tạo đạt Nt = 45 % (các hãng nổi tiếng nước ngoài)

Ptt =1,57 / 0,4 = 3,5 ngựa  Động cơ dầu 6 ngựa là đủ dùng

- Nếu đạt Nt = 25% (quạt SHG4)

Ptt = 1,57 / 0,25 = 6,3 ngựa Cần động cơ dầu 10 ngựa

- Nếu đạt Nt = 10% (phần lớn quạt do nông dân tự chế)

Ptt =1,57 / 0,1 = 15,7 ngựa  Động cơ dầu 15 ngựa chạy xịt khói

2.3 Các loại quạt

2.3.1 Quạt hướng trục (Axial Fans)

2.3.1.1 Cấu tạo (Hình 1.4a)

Quạt hướng trục gồm 3 bộ phận chính là vỏ quạt (fan housing), guồng quạt (Impellers) và động cơ kéo quạt (Drive Motor)

2.3.1.2 Hoạt động

Quạt hướng trục nhận luồng không khí vào và đẩy gió ra theo cùng hướng của trục quạt Các cánh quạt quay trong một vỏ quạt Quạt hướng trực thường hoạt động ở tốc độ khoảng 1450 - 3500 rpm và tĩnh áp không quá 7 inches cột nước

2.3.1.3 Các thông số đặc trưng (Bảng 1.6)

Bảng 1.7 thể hiện một số thông số chung của quạt hướng trục do hãng BROCK - Hoa Kỳ sản xuất ATIC

2.3.1.4 Ưu khuyết điểm

- Ưu điểm: Lưu lượng lớn tương đối dễ chế tạo

- Nhược điểm: Hiệu suất quạt thấp, tĩnh áp không cao, rất ồn

Bảng 1.6: Các thông số chung của quạt hướng trục

AxialFans (3500RPM)

Air Flow Ratings* (Cubic Feet Per Minute - CFM)

2.3.2.2 Hoạt động

Quạt ly tâm hút không khí dọc theo trục quạt và đẩy gió ra theo hướng ly tâm thẳng góc với trục quạt

2.3.2.3 Thông số đặc trưng (Bảng 1.7)

2.3.2.4 Ưu khuyết điểm

- Ưu điểm: Hiệu suất quạt cao, tĩnh áp đạt được rất cao, tiếng ồn thấp

- Khuyết điểm: Lưu lượng không cao bằng quạt hướng trục ở cùng mức công

suất và tĩnh áp

2.3.2.5 Ứng dụng

Cũng như quạt hướng trục, quạt ly tâm cũng đuợc ứng dụng rộng rãi trong tất cả các nghành và thường được sử dụng nhiều trong các máy sấy hạt có công suất lớn và rất lớn

Quạt ly tâm ở Việt Nam thường được sử dụng trong các máy sấy nông sản và một số máy sấy giống có công suất lớn

Bảng 1.7: Thông số chung của quạt ly tâm tốc độ cao 3500 rpm

In-Line-Centrifugal-Fans (3500RPM) Air Flow Ratings* (Cubic Feet Per Minute - CFM)

2.3.3.2 Hoạt động

Quạt ly tâm “trong” hút không khí dọc theo hướng trục và đẩy không khí dọc theo hướng trục Tuy nhiên, nó được gọi là ly tâm vì tính năng và cấu tạo guồng tương tự quạt ly tâm

2.3.3.3 Thông số đặc trưng (Bảng 1.8)

Bảng 1.8: Thông số chung của quạt ly tâm “trong” tốc độ cao 3450 rpm

In-Line-Centrifugal-Fans(3450RPM) Air Flow Ratings* (Cubic Feet Per Minute - CFM)

2.3.3.4 Ưu khuyết điểm

- Ưu điểm: Hiệu suất quạt cao, tĩnh áp khá cao, rất ít ồn Kích thước gọn nhẹ,

giá thành chế tạo thấp hơn quạt ly tâm

- Khuyết điểm: Công suất quạt thấp, thường lớn nhất ở khoảng 15Hp

2.3.3.5 Ứng dụng

Quạt ly tâm “trong” được thiết kế để có áp suất cao hơn quạt hướng trục nhưng giá thành thấp hơn quạt ly tâm Nó được dùng rất phổ biến trong công nghiệp thông thoáng Trong nông nghiệp quạt ly tâm “trong” sử dụng nhiều máy sấy có nhu cầu cao về tĩnh áp và có vị trí nhỏ hẹp Chưa thấy quạt này sử dụng ở

các máy sấy tại Việt Nam

2.4 Lựa chọn quạt

Tùy theo nhu cầu về trở lực của vật liệu sấy (thể hiện thông qua áp tĩnh của quạt) mà người ta chọn quạt gì để trang bị cho máy sấy Với cùng công suất, nếu tĩnh áp nhỏ hơn 500 Pa, (trường hợp máy sấy tĩnh) quạt hướng trục cho lượng gió cao hơn, nghĩa là hiệu suất cao hơn Sử dụng quạt ly tâm khi cần áp suất lớn (hơn 600Pa) Ví dụ: ở máy sấy với lớp hạt dày hơn 2m hoặc máy sấy tầng sôi, … Ngoài

ra, giá thành chế tạo quạt hướng trục rẻ hơn quạt ly tâm, góp phần hạ chi phí sấy

3 Lò đốt

Nhiệm vụ của lò đốt là nâng nhiệt độ không khí sấy, cao hơn nhiệt độ khí trời để sấy nhanh hơn và khỏi phụ thuộc vào thời tiết

3.1 Nhiên liệu đốt

Bảng 1.9: Nhiệt trị của một số nhiên liệu

Loại chất đốt Nhiệt trị Đơn vị

Cùi bắp (lõi ngô) 18 -19 MJ/Kg

Có thể phân chia ra 3 nhóm:

- Nhiên liệu gốc dầu hỏa: như dầu diesel, dầu ma-zut (F.O = fuel oil), hay khí

đốt Công thức hóa học chung là CxHx

- Nhiên liệu gốc sinh khối (biomass): như củi, trấu, cùi bắp, vỏ đậu,… Công

thức chung là CxHyOz

- Than đá: gốc nhiên liệu hóa thạch (Fossi) Công thức chung cũng là CxHyOz mà thành phần chủ yếu là cacbon C

Nhiên liệu nào cũng chứa một lượng nhỏ nitogen (N) và lưu huỳnh (S) Nếu không xét tỉ mỉ, N coi như khí trơ, lưu huỳnh trong khí đốt chiếm rất ít, coi như không có (khí đốt chứa 0.002g S/kg) Ngược lại, lưu huỳnh trong than đá và dầu ma-zút khá cao Dầu ma-zút chứa 35g S/kg = 3.5% Lưu huỳnh cháy tạo ra SO2 Chất này hợp với nước tạo ra acid sulfuaric, acid này ăn mòn các bộ phận sắt thép của máy rất nhanh Vì thế, lò đốt dầu hay đốt than đá thuờng dùng bộ giao nhiệt để khói lò không tiếp xúc với buồng sấy

Hình 1.7: Quạt ly tâm” trong” Hình 1.5: Quạt hướng trục Hình 1.6: Quạt ly tâm

3.2 Sơ lược về quá trình đốt cháy nhiên liệu

Cơ bản của đốt nhiên liệu là đốt carbon C và hydrogen H theo công thức:

C+ O 2 + CO 2 và H + ½ O 2 + H 2 O

Để dễ hiểu, xét ví dụ đơn giản nhất là đốt mê -tan CH4

Đối với oxygen:

CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O

Đối với không khí, vì 1 mol oxygen (thể tích) đi chung với 3.76 mol nitrogen

CH 4 + 2 (1O 2 +3.76N 2 ) C = O 2 + 2 H 2 O

[16kg] 2[4.76 22.4m3] = 106.6 m3

Như vậy, 1kg CH4 cần 106/16 = 6.6 m3 không khí

Đây là lượng không khí lý thuyết Thực tế, do hòa trộn không trọn vẹn, cần 1 lượng không khí dư để đốt cháy nhiên liệu Đốt dầu, cần dư 20 – 30 %; đốt trấu, 50 – 80 % Nhiều hơn hay ít hơn đều ảnh hưởng không tốt đến quá trình cháy

3.3 Bố trí gió cho đốt than và đốt trấu

Đốt than chủ yếu là đốt cacbon cố định (ở thể rắn) nên chủ yếu nhờ luồng khí

sơ cấp thổi xuyên qua ghi lò

Đốt trấu, ngược lại, chủ yếu là đốt cacbon và hydrogen trong chất bốc hơi (“khói”) Cũng có đốt cacbon cố định, nhưng không quan trọng bằng Vì vậy với lò đốt trấu (hoặc củi, cùi bắp, …) cần bố trí 2 nguồn cung cấp không khí: không khí sơ cấp xuyên ghi, và không khí thứ cấp ở vùng “khói” bay lên Thiết kế và sử dụng như thế sẽ hạn chế tối đa lượng khói Nếu ngược lại, thì khói sinh nhiều làm ám khói và giảm chất lượng sản phẩm, đồng thời tiêu tốn nhiên liệu nhiều hơn vì sự cháy không triệt để

3.4 Các loại lò đốt

3.4.1 Lò đốt trực tiếp (Hình 1.8)

Khí đốt (sản phẩm cháy) được thổi qua lớp hạt cùng với không khí sấy Ưu điểm là thiết bị đơn giản, rẻ, và hiệu suất nhiệt cao Tuy nhiên, cần hạn chế tối đa khói lò để ít bị ảnh hưởng đến nông sản, hạt giống Thực tế, để sấy lúa, bắp, … đốt trực tiếp đúng cách đã được chấp nhận là bình thường Nhắc lại là với nhiên liệu nhiều lưu huỳnh, đốt trực tiếp sẽ nhanh chóng làm rỉ mòn các chi tiết máy

3.4.2 Lò đốt gián tiếp (Hình 1.9)

Khí đốt được cách ly với không khí sấy Nhiệt lượng được truyền qua bộ trao đổi nhiệt Ưu điểm là khi sấy sạch, giữ chất lượng sản phẩm, cần thiết khi sấy nông sản chất lượng cao như rau qủa, … Thứ đến là an toàn cho buồng sấy, không sợ hỏa hoạn, không sợ các chi tiết bị ăn mòn và dễ tự động hoá Nhược điểm là hiệu suất

nhiệt thấp hơn 25 – 50 % so với lò trực tiếp; nghĩa là tiêu tốn nhiên liệu có thể tăng gấp đôi, như thế tăng chi phí sấy

3.5 Chọn lò dầu hay lò than, lò trấu

Chiết tính giá trị của 1 MJ nhiệt (Bảng 1.11) sẽ thấy rằng trấu, than rẻ hơn rất

nhiều so với dầu Ngày nay, do các nguồn nhiên liệu như dầu hoả và các loại chất đốt có nguồn gốc hoá thạch ngày càng khan hiếm nên việc sử dụng các nguồn nhiên liệu gốc sinh khối như: trấu, cùi bắp, vỏ hạt các loại, … là một việc cần thiết để giảm chi phí sấy

Bảng 1.10: Chêch lệch giá giữa các loại chất đốt

(thấp)

Giá mua đ/kg hoặc đ/lít

Giá nhiệt đ/MJ

So sánh

3.6 Tính toán công suất nhiệt

Tổng số năng lượng cần thiết để lò đạt được nhiệt độ cần thiết nào đó được tính toán như sau:

- Bước 1: xác định lưu lượng của quạt Gq (kg/s)

Gq = Vq/v Trong đĩ:

Vq: Lưu lượng quạt, m3/s

v = Thể tích riêng của kk (m3/kg), (tra đồ thị KK ẩm)

- Bước 2: xác định công suất lò PL(kJ/s)

PL= Gq * (I 2 – I 1 ) Trong đĩ:

Gq: Lưu lượng của quạt kg/s

(I2 – I1): entalpy của không khí trong quá trình sấy (Hình 1.2)

3.7 Tính toán nhiên liệu tiêu thụ

Tổng nhiên liệu tiêu thụ trong lò phụ thuộc vào nhiệt trị, tiến trình cháy nhiên liệu trong lò Nhiên liệu tiêu thụ được tính bằng công thức sau:

Gcd = PL/(q x Eff ) Trong đĩ:

Gcd: nhiên liệu tiêu hao (kg/h)

PL: Công suất lò kJ/s hay MJ/giờ

Eff: Hiệu suất nhiệt chung (thường chọn 75%)

q: Nhiệt trị của nhiên liệu (tra bảng 1.9)

Hình 1.8: Mô hình lò đốt trực tiếp sử dụng trấu làm nhiện liệu đốt

Hình 1.9: Mô hình lò đốt gián tiếp sử dụng trấu làm nhiên liệu và nước làm môi chất

4 Buồng sấy

Trong nông nghiệp người ta thường sử dụng phương pháp sấy bằng dòng đối lưu (thổi không khí tiếp xúc với hạt và mang ẩm đi), tùy theo cách bố trí nguyên liệu sấy đứng yên hay di chuyển đối với dòng khí, người ta phân biệt 2 phương pháp: sấy có lớp nguyên liệu đứng yên (tĩnh), và sấy lớp nguyên di chuyển (động) Để sấy giống, người ta hầu như chỉ sấy tĩnh với các lý do:

Qui mô sấy giống thường nhỏ hơn qui mô sấy hạt thương phẩm Đầu tư sấy tĩnh thấp

Sấy hạt dùng nhiệt độ thấp, sao cho hạt nhiệt độ luôn luôn nhỏ hơn 430C Thế mạnh của sấy động-dùng nhiệt độ cao để tăng năng suất sấy-không được tận dụng

vì nguy cơ khó kiểm soát nhiệt độ hơn sấy tĩnh

- Lớp hạt nằm yên ít bị tổn thương hơn lớp hạt di động

4.1 Buồng sấy tĩnh vỉ ngang (Hình 1.10)

4.1.1 Cấu tạo

Buồng sấy tĩnh thường có dạng hình vuông, hình chữ nhật hay hình tròn…vv Gồm có các thành phần chính là vách buồng sấy, ống dẫn gió và sàn chứa vật liệu sấy Vách buồng sấy thường được làm từ gạch xây hay vách tole, sàn được tạo thành từ lưới thép hay sắt có dập lỗ, lỗ sàn phải chiếm diện tích từ 10% diện tích mặt sàn trở lên thì không gây trở lực cho quạt sấy

Hình 1.10: Hai kiểu buồng sấy tĩnh (a) Buồng sấy tĩnh với quạt nằm ở đường tâm; (b) Buồng sấy tĩnh với quạt đuợc bố trí bên hông

Ngoài ra, qua khảo sát trước năm 1994 các máy sấy tĩnh với kiểu buồng sấy

“cũ” không khí đi vào từ chính tâm (Hình 1.10a), có nhược điểm là phân bố gió

không đều, dẫn đến sai biệt ẩm độ giữa 2 điểm bất kỳ trên mặt buồng sấy, tối thiểu

cũng là 2.5 - 5% Vì vậy, một mẫu buồng sấy “mới” (Hình 1.10b) đã được thiết kế

Không khí sấy được quạt thổi vào ống gió hông, tích lại tại đây trước khi quẹo 900

vào buồng sấy chính nằm phía dưới lưới sàn lỗ Từ buồng sấy chính này, khí sấy đi lên xuyên qua lớp hạt mang ẩm ra ngoài

Các kết quả khảo nghiệm năm 1995 tại Long An đã xác định ưu điểm nổi bật của kiểu buồng sấy này: gió được phân bố đồng đều hơn, dẫn đến ít sai biệt ẩm độ hơn giữa các vị trí Ngoài ra, mẫu buồng sấy mới này ít tốn vật liệu hơn, chi phí xây dựng có thể rẻ hơn

4.1.2 Hoạt động

Buồng sấy tĩnh có nguyên lý hoạt động đơn giản Nguyên liệu sấy được cho vào trên mặt sàn trong buồng sấy với chiều dày nhất định Nhiệt được quạt hút đưa vào qua ống dẫn gió và xuyên qua lớp vật liệu sấy mang hơi ẩm thoát ra ngoài

Hình 1.11: Nguyên lý hoạt động của máy sấy tĩnh

Dựa vào chiều dày của lớp liệu và nhiệt độ sấy người ta chia máy sấy tĩnh ra

làm hai loại là máy sấy tĩnh thể hiện qua bảng 1.11

Bảng 1.11: Thông số chung của hai loại máy sấy tĩnh

Thông số Sấy tĩnh có chiều dày lớp

liệu thấp và dùng nhiệt cao

Sấy tĩnh có chiều dày lớp liệu cao và dùng nhiệt thấp

Nhiệt độ hơn khí trời T 10 – 20 0 C 0 - 5 0 C

Ẩm độ ban đầu tối đa Không giới hạn 18 – 24 % (tùy lượng gió)

Lượng gió cho 1 tấn hạt > 0.7 m 3 /s 0.05 – 0.4 m 3 /s

Quá trình giảm ẩm

- Lớp dưới và lớp trên cùng giảm ẩm

- Lớp dưới khô nhanh hơn

- Lớp dưới khô trước cho đến ẩm độ cân bằng với không khí

- Lớp kế tiếp bắt đầu khô

- Lớp trên mặt khô cuối cùng Chấm dứt quá trình sấy (nếu yêu

cầu ẩm độ là M2)

Khi trung bình của lớp trên (>M2) và lớp dưới (<M2) xấp

xỉ bằng M2

Khi toàn khối hạt đạt ẩm độ cân bằng với ẩm độ không khí sấy (=M2)

Ý nghĩa thực tế Hạt khô không đều, sai biệt ẩm độ = 2 -5% Hạt khô rất đều, sai biệt ẩm độ <1%

4.1.3 Tổn áp trong buồng sấy

Tổn áp biểu thị năng lượng quạt mất đi do ma sát và dòng chảy rối Tổn áp bao gồm 2 thành phần chính: tổn thất năng lượng qua lớp hạt, và tổn thất trong ống gió, vỏ quạt, … Khi chọn quạt, tĩnh áp của quạt phải đủ lớn để thắng các thành phần tổn thất này

Tổn áp qua lớp hạt tùy thuộc vào nhiều yếu tố: loại hạt, hình dáng, độ rộng, ẩm độ… bề dày lớp hạt, tạp chất, độ nén, … Tổn áp thay đổi theo tốc độ biểu kiến

Lò đốt Quạt

Gió

Sàn bin

Vật liệu sấy Khí thoát

của luồng gió (đơn vị: m3/s/m3 = m/s, tính bằng luồng gió chia cho tiết diện lớp hạt)

Khi chọn quạt cho các máy sấy ta cần lưu ý nhân thêm hệ số trở lực của vật liệu cần sấy

Hình 1.12: Biểu đồ tổn thất áp suất trên các loại hạt

4.1.4 Các dụng cụ phục vụ cho quá trình sấy

4.1.4.1 Nhiệt kế

Được sử dụng để kiểm soát nhiệt độ không khí sấy Nhiệt kế thường được đặt vào bên trong buồng sấy ở vị trí sao cho dễ dàng kiểm tra nhiệt độ Nhiệt kế thường dùng trong các máy sấy giống là loại nhiệt kế thuỷ ngân và có thang chia độ từ 0 – 1000C Ngoài ra nhiệt kế bầu khô ướt cũng rất cần cho quá trình sấy

4.1.4.2 Dụng cụ đo tĩnh áp (hình 1.13)

Được dùng để kiểm tra tình trạng của

buồng sấy và vật liệu sấy Dựa vào giá trị hiển

thị trên ống pilot người ta có thể kết luận máy

sấy có bị quá tải hoặc sàn bin có bị tắc nghẽn

hay không

4.1.4.3 Máy đo ẩm độ hạt

Được dùng để kiểm tra ẩm độ hạt trong

quá trình sấy Tại các Đơn vị của SSC hiện

đang sử dụng chủ yếu hai loại máy đo ẩm độ

là Kett P300 và Kett P400

Hình 1.13: Dụng cụ đo tĩnh áp quạt

4.1.4.4 Máy Kett P300 (Hình 1.15)

Máy Kett P300 đo ẩm độ theo nguyên lý đo hằng số điện dung Máy gồm thân máy và một cân khối lượng kèm theo Thân máy gồm có màn hình hiển thị

các thông số đo và một bàn phím gồm 16 phím được bố trí như hình 1.14

Chức năng của các phím như sau: “ON” – mở máy; “OFF” – tắt máy; “TEM” – đo nhiệt độ; “MEA” – đo ẩm độ; “SELECT” – chọn mã sản phẩm; “AVE” – hiển thị giá trị trung bình; các số từ 0 – 9 dùng để chọn mã sản phẩm

Vì khối lượng và kích thước hạt không giống nhau Vậy nên khi đo cần chú ý

tra mã số sản phẩm trong bảng 1.12

Lưu ý:

- Thời gian đổ mẫu phải được giữ trong khoảng 7 – 8 giây

- Máy hiển thị “POUR”: đổ liệu vào

- Khi máy hiển thị “AAA”: ẩm độ hạt thấp hơn giới hạn đo; “FFF”: ẩm độ hạt

bị vượt giới hạn đo; “BATT”: máy hết pin; “ERR”: máy bị lỗi

4.1.4.5 Máy Kett P400 (Hình 1.16)

Máy đo ẩm độ Kett P400 đo ẩm theo phương pháp điện trở Thân máy gồm có màn hình hiển thị các thông số đo và một bàn phím gồm 4 phím được bố trí như

hình 12 và một hộp chứa mẫu có dung tích 20 cm3

Chức năng của các phím như sau: “ON” – mở máy; “OFF” – tắt máy; “MEA” – đo ẩm độ; “SELECT” – chọn mã sản phẩm; “AVE” – hiển thị giá trị trung bình

Vì dung trọng của các loại hạt khác nhau, nên khi đo cần chọn đúng mã sản phẩm

Bảng 1.12: Mã sản phẩm và khối lượng hạt cần khi đo

Mã số Tên sản phẩm Dải đo (%) Khối lượng mẫu (gr)

Bảng 1.13: Mã sản phẩm của máy Kett P400

5 Mái che (Hình 1.17)

Hình 1.17: Mô hình nhà bao che máy sấy

Mái che cho các nhà máy sấy thường phải có khoảng trống cho không khí thoát hơi Nếu không, không khí ẩm cứ vòng vòng, được quạt hút trở lại, hạt rất lâu khô Do đó, khi sấy người vận hành phải lưu ý đến việc thông thoáng trong kho như mở các cửa hay quạt gió để hơi ẩm thoát ra

6 Ứng dụng của máy sấy tĩnh

Trong nông nghiệp các loại máy sấy tĩnh thường được sử dụng cho sấy giống và sấy nông sản Nhu cầu máy sấy tĩnh ở Việt Nam là rất lớn Tuy nhiên, giá thành sấy là một vấn đề cần được quan tâm hơn nữa

Tại SSC hiện đang sử dụng rất nhiều máy sấy tĩnh với việc tận dụng nguồn nhiên liệu gốc sinh khối như cùi bắp đã góp phần kiểm soát chi phí sấy khá hiệu quả

7 Các loại máy sấy tại SSC

7.1 Máy sấy bin (Hình 1.18)

Hình 1.18: Máy sấy trái tại SSC

Máy sấy

Không khí ẩm Không khí ẩm

Thông số chung:

+Vật liệu sấy: Máy chủ yếu được

thiết kế cho sấy trái Tuy nhiên có

thể sấy được các loại hạt bắp, lúa,

+ Số bin: 6 bin + Tổng công suất lắp đặt: 82.3 kW + Địa điểm lắp đặt: Trạm Giống cây

+ Chiều dày lớp liệu: 3.2 mét trồng Tây Nguyên

7.2 Máy sấy tĩnh vỉ ngang (Hình 1.11)

Thông số chung:

+ Vật liệu sấy: Bắp hạt, lúa, đậu

xanh và bắp trái

+ Kích thước:(D x R x C) 12 x 8.2 x 2

(m x m x m)

+ Sức chứa: 10 tấn bắp hạt/mẻ

+ Bề dày lớp liệu: 0.5 mét với bắp

+ Nhiệt độ lò: 430C + Nhiên liệu tiêu thụ: 50 – 70 Kg cùi/giờ

+ Thời gian sấy: từ 12 – 14 giờ

+ Tổng công suất lắp đặt: 22kW

7.3 Máy sấy tru ï(Hình 1.19)

Thông số chung

+ Vật liệu sấy: Bắp hạt, lúa, đậu

xanh và bắp trái

+ Thời gian sấy: từ 12 – 18 giờ

+ Tổng công suất lắp đặt: 22kW + Lưu lượng quạt: 22000 m3/giờ

7.4 Các loại máy sấy tĩnh hiện nay

Ngày nay, ngoài các loại máy sấy tĩnh vỉ ngang có cấu tạo đơn giản, người ta đã phát triển được các loại buồng sấy tĩnh hiện đại với ưu điểm là ít chiếm mặt bằng do tận dụng chiều cao và cùng với hệ thống thông gió hai chiều cho phép các máy sấy tĩnh có thể sấy giống bắp trái với chiều cao trên 3 mét

Có thể chia máy sấy tĩnh hiện nay ra thành các nhóm sau:

7.4.1 Máy sấy tĩnh đảo chiều gió: Thường dùng sấy bắp giống nguyên trái

Hình 1.20 : Máy sấy tĩnh có hệ thống đảo chiều gió (phối cảnh 3D)

Hình 1.21: Một hệ thống sấy bắp giống tại USA

7.4.2 Máy sấy tĩnh có buồng sấy hình trụ đứng hoặc lăng trụ nằm: Thuờng dùng cho sấy hạt (Hình 1.22)

Hình 1.22: Máy sấy tĩnh có buồng sấy hình lăng trụ ngang

1 Nắp che; 2 Vít tải nạp; 3,4,5 Lưới ngoài; 6 Lớp vật liệu sấy; 7,8,9 Khung máy; 10,11,12 Cụm ra liệu; 13,14 Tủ điều khiển; 15,16,17 Quạt sấy; 18 Bộ gia nhiệt;

19 Thiết bị cảm ứng.

8 Vận hành và bảo dưỡng máy sấy

8.1 Những việc phải làm trước khi sấy

a Kiểm tra lò đốt, quạt và động cơ Xiết chặt bulông, ốc vít, kiểm tra và bôi trơn dầu mỡ các chi tiết truyền động

b Vệ sinh sạch sẽ buồng sấy, không để bất cứ hạt hoặc tạp chất khác còn sót lại trong buồng và khu vực sấy trước khi nạp liệu

c Làm sạch lưới sàn (mặt trên và dưới), bảo đảm thông gió tốt

d Đổ vật liệu sấy vào buồng sấy, chiều cao của lớp vật liệu theo yêu cầu của thiết kế hoặc nhà sản xuất máy San bằng lớp hạt trên mặt song song với mặt sàn

e Đặt nhiệt kế vào buồng sấy và buồng khí nóng (phải kiểm tra chất lượng nhiệt kế trước khi sử dụng)

f Xác định trạng thái không khí (nhiệt ẩm độ môi trường) bằng nhiệt ẩm kế sau đó dùng số liệu này tính toán và dự kiến thời gian sấy, lượng nhiên liệu tiêu hao, ẩm độ cân bằng của hạt với môi trường

8.2 Những việc phải làm trong khi sấy

a Mở quạt thông thoáng từ 30 – 60 phút tùy theo ẩm độ vào của vật liệu sấy

b Ngay khi bắt đầu sấy, theo dõi nhiệt kế ở buồng khí sấy để điều chỉnh nhiệt độ sấy trên bảng điện đúng với nhiệt độ sấy yêu cầu (thường kiểm tra theo nhiệt kế của buồng sấy)

c Kiểm tra sự rò rỉ không khí sấy ở các nơi

d Sau mỗi giờ sấy phải ghi nhận các dữ liệu vào bảng theo dõi nhiệt độ và độ ẩm của vật sấy và tác nhân sấy ở lớp trên và dưới buồng sấy

e Chú ý theo dõi 2 nhiệt độ: nhiệt độ khí sấy và nhiệt độ hạt Nhiệt độ buồng sấy lúc đầu bao giờ cũng cao hơn nhiệt độ hạt Dần dần, khi hạt càng khô thì 2 nhiệt độ này xích lại gần nhau, đến khi 2 nhiệt độ này bằng nhau mà ẩm độ hạt vẫn chưa đạt yêu cầu thì phải cho máy nghỉ trong vòng 1 giờ (thời gian điều hoà ẩm độ)

f Nhiệt độ của hạt lúc nào cũng dưới 400C

g Đối với giống có thuỷ phần cao hơn 35% phải sấy với nhiệt độ 400C, thuỷ phần dưới 35% sấy đến 430C không phân biệt giống thường hay giống gốc

h Mỗi khi tắt máy, phải tắt lò đốt trước, cho quạt gió thổi trong vòng 30 – 60 phút rồi mới tắt động cơ kéo quạt để tránh sự gia tăng nhiệt độ của hạt quá cao có thể làm hư hỏng hạt

i Đến lúc độ ẩm đạt yêu cầu thì việc sấy đã hoàn tất

j Để tính hiệu quả kinh tế kỹ thuật của mẻ sấy, phải theo dõi và ghi đầy đủ khối lượng vào sấy và ra sấy, thời gian sấy, chi phí năng lượng, nhiệt độ và độ ẩm vật sấy, không khí sấy và không khí môi truờng … ban đầu và lúc kết thúc, lượng thời gian sử dụng máy…

8.3 Những việc phải làm sau khi sử dụng sấy

a Vệ sinh sạch sẽ máy sấy và khu vực sấy

b Chăm sóc bảo dưỡng động cơ, quạt, hệ thống điện, … theo qui định

8.4 Những điều cần ghi nhớ về kỹ thuật sấy

a Chọn chế độ sấy thích hợp

b Cho động cơ chạy với ¾ tốc độ ( động cơ diesel dự phòng)

c Không bao giờ để nhiệt tăng cao so với qui định, Ví dụ:

+ 400C đối với ẩm độ hạt giống bắp > 35%

+ 430C đối với ẩm độ hạt giống bắp < 35%

d Luôn giữ nhiệt độ sấy cố định trong quá trình sấy, dung sai nhiệt cho phép

± 10C