SO SÁNH QUÁ TRÌNH sấy gỗ căm XE (xylia xylocarpa) BẰNG PHƯƠNG PHÁP sấy đối lưu và PHƯƠNG PHÁP CHÂN KHÔNG

SO SÁNH QUÁ TRÌNH SẤY GỖ CĂM XE Xylia xylocarpa BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẤY ĐỐI LƯU VÀ PHƯƠNG PHÁP CHÂN KHÔNG TO COMPARE DRYING DANG WOOD Xylia xylocarpa BY CONVECTIVE METHOD AND CONVECTIVE-V

SO SÁNH QUÁ TRÌNH SẤY GỖ CĂM XE (Xylia xylocarpa)

BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẤY ĐỐI LƯU VÀ PHƯƠNG PHÁP CHÂN KHÔNG

TO COMPARE DRYING DANG WOOD (Xylia xylocarpa)

BY CONVECTIVE METHOD AND CONVECTIVE-VACUUM METHOD

ThS Bùi Thị Thiên Kim

ĐH Nông Lâm Tp.HCM

thienkim@hcmuaf.edu.vn; thienkimq92003@yahoo.com

TÓM TẮT

So sánh quá trình sấy gỗ Căm xe bằng phương pháp đối lưu với quá trình sấy bằng phương pháp chân không cho thấy: sấy đối lưu: tổng thời gian sấy: 504 giờ, tỷ lệ khuyết tật là 18%, độ ẩm gỗ sau sấy 9 - 10%, khoảng 2% thanh gỗ trên 15%, tốc độ thoát ẩm trung bình trên điểm bão hòa thớ gỗ là 0.16%/h Sấy chân không: tổng thời gian sấy: 93 giờ, tỷ lệ khuyết tật là 3.5%, độ ẩm gỗ sau sấy 9.5%, tốc độ thoát ẩm trung bình trên điểm bão hòa thớ gỗ là 0.923%/h Kết quả thực nghiệm cho thấy tốc độ thoát ẩm khi sấy gỗ bằng phương pháp sấy chân không cao gấp 5.77 lần (khoảng 6 lần) phương pháp sấy đối lưu Hiệu quả chất lượng sấy gỗ của phương pháp sấy chân không cao hơn với tỷ lệ khuyết tật 3.5% trong khi tỷ lệ khuyết tật sấy gỗ bằng phương pháp đối lưu là 18% Thời gian sấy chân không rút ngắn 411 giờ so với sấy đối lưu Chính vì vậy phương pháp sấy chân không vừa rút ngắn thời gian sấy, vừa nâng cao chất lượng gỗ sau sấy, mang lại nhiều lợi ích khi ứng dụng trong quy trình sản xuất công nghiệp

T ừ khóa: sấy đối lưu, sấy chân không, so sánh

ABSTRACT

To compare drying Dang wood by convective method and convective-vacuum method expressed: convective drying: total time drying: 504(hours), defect ratio 18%, final moisture content 9-10%, approximately 2% final moisture content >15%, rate of evaporation 0.16% Convective - vacuum drying: total time drying: 93(hours), defect ratio 3.5%, final moisture content 9.5%, rate of evaporation 0.923% The result of experimental expressed the rate of evaporation convective - vacuum drying method by 5.77 times convective drying method The quality wood of convective - vacuum drying method was higher than convective drying method, the time drying of convective - vacuum drying method was shorter than convective drying method, too The convective - vacuum drying method was not only reduce the time drying but also increase quality Dang wood

Keywords: convective drying, vacuum drying, to compare.

1 ĐẶT VẤN ĐẾ

Sấy là một trong những công đoạn xử lý gỗ rất quan trọng Sấy góp phần làm giảm khối lượng nguyên liệu gỗ, tránh sâu nấm, mối mọt tấn công nguyên liệu gỗ, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi trong công nghệ gia công cắt gọt Tuy nhiên có rất nhiều phương pháp dùng để sấy nguyên liệu gỗ và mỗi phương pháp có những ưu điểm và khuyết điểm riêng, tùy thuộc vào từng điều kiện cụ thể lựa chọn phương pháp sao cho phù hợpvà điều này ảnh hưởng đến thời gian sấy cũng như chất lượng gỗ sấy Do vậy cần thiết phải nghiên cứu các phương pháp sấy trên cơ sở thực nghiệm, kết quả đạt được sẽ là cơ sở khoa học cho việc so sánh và lựa chọn phương pháp sấy phù hợp nhất Dựa trên thực tế sản xuất chúng tôi tiến hành chọn hai

phương pháp điển hình sử dụng khá phổ biến ở Việt Nam: sấy chân không và sấy đối lưu, để

so sánh nhằm ghi nhận kết quả với mục tiêu góp phần đưa ra hướng lựa chọn phương pháp phù hợp trong quy trình công nghệ sản xuất

2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Vật liệu nghiên cứu

Gỗ Căm xe dùng trong thí nghiệm là loại gỗ phát triển bình thường Mẫu gỗ nghiên cứu lấy từ cây gỗ thành thục ở miền Đông Nam Bộ Gỗ không bị khuyết tật và không bị sâu nấm mối mọtđược đưa về xí nghiệp chế biến gỗ cắt khúc, xẻ phách, gia công theo đúng kích thước khảo sát

Hình 1 Gỗ Căm xe dùng trong thí nghiệm

Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm

 Cân điện tử Ohaus (Mỹ) trọng lượng cân tối đa 1000 gr

 Máy sấy gỗ chân không thí nghiệm

 Thiết bị đo độ ẩm gỗ

 Kính lúp quan sát

 Khay, thước đo

Hình 2 Máy sấy chân không thí nghiệm

Hình 3 Thiết bị dùng trong thí nghiệm gỗ

Hình 4 Lò sấy đối lưu nguyên liệu gỗ 2.2 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp theo dõi quá trình giảm ẩm của gỗ sấy

Theo [2], [4], [5] để theo dõi quá trình giảm ẩm của gỗ trong quá trình sấy, tiến hành sử dụng ván kiểm tra rồi đánh dấu từng mẫu gỗ theo đúng nguyên tắc kiểm tra rút mẫu Theo [1], [3] để xác định độ ẩm tiến hành cân khối lượng mẫu (Gtt) vào cùng thời điểm của nhiệt kế khô và ướt, cho đến khi độ ẩm gỗ xuống 30% khi cân mẫu gỗ và dùng máy đo độ ẩm để đối chiếu, xác định độ ẩm mẫu gỗ từng thời điểm

Độ ẩm tức thời của các mẫu gỗ được tiến hành như sau:

Wtt =

0

0

G

G

G tt −

× 100%

Trong đó:

Wtt: độ ẩm tức thời từng thanh gỗ

Gtt: khối lượng thanh gỗ từng thời điểm kiểm tra

G0: khối lượng mẫu kiểm tra ở trạng thái khô kiệt

Muốn xác định G0ta có thể áp dụng công thức:

G0 =

Wa

Ga

+

1

Trong đó:

Ga: khối lượng ban đầu của mẫu gỗ kiểm tra

Wa: độ ẩm ban đầu của mẫu kiểm tra

3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

3.1 Sấy gỗ Căm xe bằng phương pháp đối lưu

Tốc độ thoát ẩm sấy gỗ Căm xe bằng phương pháp đối lưu (gia nhiệt bằng hơi nước và sấy gián tiếp trong môi trường không khí) có kết quả như sau:

Bảng 1: Kết quả sấy gỗ Căm xe có chiều dày 20-30 mm STT

Ngày

t0

tb (%)

1 59 2 89 59 64 64 59 63 62 62 63 59 61.7

2 61 2 88 55 59 58 55 58 57 56 58 55 56.8

3 63 3 86 48 53 53 49 52 51 50 52 49 50.8

4 62 3 86 44 49 48 44 47 47 44 47 45 46.1

5 62 3 85 38 42 41 38 41 40 39 42 38 39.9

6 62 4 84 33 37 37 33 36 35 34 36 34 35.0

7 62 3 81 28 32 31 28 32 31 28 30 29 29.9

8 63 4 81 25 28 28 25 29 29 26 28 26 27.1

9 64 5 79 22 27 26 23 27 27 24 26 23 25.0

10 63 5 76 21 25 24 21 25 24 22 24 21 23.0

11 62 5 72 20 23 23 20 24 22 21 23 20 21.8

12 65 7 68 18 21 22 19 21 20 19 21 18 19.9

13 63 7 63 17 20 21 18 20 19 19 20 17 19.0

14 65 9 60 15 18 18 17 19 18 17 18 15 17.2

15 65 11 56 13 15 16 15 17 15 15 16 14 15.1

16 65 14 48 12 15 15 14 16 14 13 15 12 14.0

17 64 16 43 11 14 13 13 15 13 12 14 12 13.0

18 63 19 42 11 13 12 11 14 12 11 13 11 12.0

19 65 23 37 10 12 11 10 13 12 11 12 11 11.3

20 65 24 35 10 11 11 9 12 11 10 12 10 10.7

21 63 12 32 10 10 10 9 11 10 9 11 10 10.0 Khi sấy gỗ bằng phương pháp gián tiếp trong môi trường không khí (sấy đối lưu), tốc

độ thoát ẩm gỗ được tính như sau:

Bảng 2: Tốc độ thoát ẩm theo thời gian sấy gỗ Căm xe bằng phương pháp đối lưu

Đồ thị giảm ẩm theo thời gian khi sấy gỗ Căm xe bằng

phương pháp đối lưu

0

10

20

30

40

50

60

70

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Thời gian (ngày)

Hình 5 : đồ thị giảm ẩm theo thời gian khi sấy gỗ Căm xe bằng phương pháp đối lưu

Gỗ Căm xe có chiều dày: 20 ÷ 30 mm

Độ ẩm ban đầu của gỗ = 64%

Quá trình giảm ẩm chia làm 2 giai đoạn:

+ Giai đoạn đầu: khi độ ẩm gỗ từ 64% - 21.8%

+ Giai đoạn sau: khi độ ẩm gỗ từ 21.8% - 10%

- Nhiệt độ sấy tăng lên 550 C sau 20 giờ

- Giai đoạn đầu độ ẩm gỗ giảm nhanh, càng về sau độ ẩm gỗ giảm chậm và rất chậm ở

cuối giai đoạn sau

- Giá trị chênh lệch độ ẩm theo chiều dày gỗ trước khi xử lí cuối từ (2 - 3) %

- Nhiệt độ trong giai đoạn sấy ròng đạt giá trị cao nhất là 650C

- Giá trị chênh lệch t tăng dần trong suốt thời gian sấy, đạt giá trị lớn nhất là t=24

- Tổng thời gian thực hiện mẻ sấy là: 504 giờ (21 ngày)

- Thời gian gia nhiệt là: 24 giờ

- Thời gian sấy là: 473 giờ

- Thời gian xử lí cuối là: 7 giờ

- Chế độ xử lí là: t0 C = 630C, t = 12

- Tỷ lệ khuyết tật là 15-20%,

- Độ ẩm gỗ khô tương đối đồng đều từ 9 - 10%, khoảng 2% thanh gỗ trên 15%

3.2 Sấy gỗ Căm xe bằng phương pháp sấy chân không

Đồ thị giảm ẩm sấy gỗ Căm xe bằng phương pháp sấy chân không

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Thời gian (giờ)

Hình 6 : Đồ thị giảm ẩm theo thời gian khi sấy gỗ Căm xe bằng phương pháp

sấy chân không

Bảng 3 Tốc độ thoát ẩm theo thời gian sấy gỗ Căm xe bằng phương pháp chân không

Gỗ Căm xe có chiều dày: 20 ÷ 30 mm

Độ ẩm ban đầu của gỗ = 67%

Quá trình giảm ẩm chia làm 30 chu kỳ, với mỗi chu kỳ gồm 03 giai đoạn

+ Giai đoạn 1: gia nhiệt làm nóng gỗ nhiệt độ 600C trong khoảng thời gian 2 giờ

+ Giai đoạn 2: sau đó ngưng cấp nhiệt tiến hành rút chân không (áp suất 140mmHg) trong khoảng thời gian 1giờ

+ Gi ai đoạn 3: Ngưng rút chân không, mở van xả ẩm và cửa thoát ẩm, kết thúc 1 chu kỳ Sau đó tiến hành gia nhiệt lại và rút chân không cứ lặp lại như vậy 30 lần trong toàn bộ quá trình sấy cho đến khi độ ẩm gỗ đạt yêu cầu

- Độ ẩm gỗ khô tương đối đồng đều từ 9 - 10%, một số thanh bị nứt, tỷ lệ khuyết tật

trung bình 3.5%

So sánh tốc độ thoát ẩm của quá trình sấy gỗ Căm xe bằng phương pháp chân không với quá trình sấy gỗ bằng phương pháp đối lưu

Theo kết quả sấy gỗ Căm xe bằng phương pháp đối lưu độ ẩm ban đầu Wbd= 64% , sấy sau 21 ngày (504 giờ) gỗ đạt độ ẩm Ws= 10%, tốc độ thoát ẩm trung bình trên điểm bão hòa thớ gỗ là 0.16%/h

Theo kết quả sấy gỗ Căm xe bằng phương pháp chân không độ ẩm ban đầu Wbd= 67%, sấy sau 3.875 ngày (93 giờ) gỗ đạt độ ẩm Ws= 9.5%, tốc độ thoát ẩm trung bình trên điểm bão hòa thớ gỗ là 0.923%/h

0.16

0.923

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

sấy đối lưu sấy chân không

Phương pháp

Đồ thị so sánh tốc độ thoát ẩm sấy gỗ Căm xe bằng phương

pháp đối lưu và phương pháp sấy chân không

Hình 7 : Đồ thị so sánh tốc độ thoát ẩm sấy gỗ Căm xe bằng phương pháp đối lưu và

phương pháp sấy chân không

Thông qua đồ thị cho thấy tốc độ thoát ẩm sấy gỗ bằng phương pháp sấy chân không gấp 5.77 lần (khoảng 6 lần) phương pháp sấy đối lưu Hiệu quả chất lượng sấy gỗ của phương pháp sấy chân không cao hơn với tỷ lệ khuyết tật 3.5% trong khi tỷ lệ khuyết tật sấy gỗ bằng phương pháp đối lưu là 15-20% Sấy chân không rút ngắn 411 giờ so với sấy đối lưu

4 KẾT LUẬN

Thông qua kết quả nghiên cứu cho thấy khi sử dụng cùng loại nguyên liệu, cùng quy cách kích thước thì hiệu quả của phương pháp sấy chân không cao hơn sấy đối lưu và cho phép rút ngắn thời gian sấy cũng như nâng cao chất lượng gỗ sau sấy Trong nghiên cứu này mặc dù dùng máy sấy thí nghiệm kích thước nhỏ, nhưng hiệu quả đạt được rất lớn Nếu mở rộng bồn sấy gỗ kích thước lớn sẽ thu lợi ích kinh tế cao khi rút ngắn thời gian sấy, hạn chế khuyết tật Với giá thành nguyên liệu gỗ Căm xe là 28 triệu đồng/1m3 , tỷ lệ khuyết tật 3.5%

sẽ tiết kiệm 4,6 triệu đồng/1m3 so với sấy đối lưu với 20% khuyết tật Bên cạnh đó, việc rút ngắn thời gian 411 giờ, tiết kiệm năng lượng sấy sẽ giảm chi phí sản xuất khoảng 3-4 triệu đồng Điều này khẳng định sấy chân không là một trong những giải pháp hiệu quả mang lại nhiều lợi ích khi ứng dụng trong quy trình sản xuất công nghiệp

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Hồ Xuân Các, Nguyễn Hữu Quang, Công nghệ sấy gỗ, Giáo trình Đại học Lâm Nghiệp,

Nhà xuất bản Nông Nghiệp, 2005

[2] Nguy ễn Văn Công Chính, Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo, khảo nghiệm mô hình máy sấy

g ỗ kiểu chân không, Đề tài nghiên cứu khoa học, Đại học Nông Lâm TP.HCM, 2008

[3] Hoàng Văn Chước, Kỹ thuật sấy, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật, 1999

[4] Nguyễn Thế Cường, Nghiên cứu chế độ sấy bằng phương pháp chân không Luận văn

Thạc sĩ Cơ khí Công nghệ, Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh, 2007

[5] V Kutovoy, L Nikolaichuk and V Slyesov, To the theory of vacuum drying, Drying

2004 – Proceedings of the 14th International Drying Symposium (IDS 2004) São Paulo,

Brazil, 22-25 August 2004, vol A, pp 266-271, 2004

THÔNG TIN TÁC GIẢ

Bùi Thị Thiên Kim, Trường ĐH Nông Lâm TP.HCM

Email: thienkimq92003@yahoo.com, thienkim@hcmuaf.edu.vn ĐT: 0908.984.164