Nghiên cứu thiết kế thiết bị sấy thóc giống sử dụng gốm bức xạ hồng ngoại

Luận văn, thạc sĩ, tiến sĩ, khóa luận, cao học, đề tài

Mở đầu

Sản xuất lương thực ở nước ta đã đạt được những thành tựu to lớn, góp phần vào sự nghiệp xóa đói giảm nghèo và đảm bảo an ninh lương thực, Việt Nam trở thành một trong những nước xuất khẩu gạo hàng đầu thế giới Đóng góp vào thành tựu trên, ngành giống cây lương thực, thực phẩm đã ứng dụng

có hiệu quả nhiều giống mới Đồng thời một số công nghệ và thiết bị chế biến hạt giống cũng được chuyển giao vào sản xuất Tuy nhiên, nhiều cơ sở chế biến hạt giống vẫn sử dụng phương pháp chế biến đơn giản với công nghệ và thiết bị chưa phù hợp Việc áp dụng công nghệ và thiết bị tiên tiến để chế biến hạt giống không những nâng cao chất lượng hạt giống mà còn giúp tăng cường năng lực sản xuất, giảm tổn thất sau thu hoạch và chi phí lao động

Hàng năm, ở nước ta nhu cầu về giống cho cây trồng rất lớn, khoảng 1 triệu tấn thóc giống Theo đánh giá của chương trình giống cây trồng quốc gia, ngoài số nhập khẩu (khoảng 30 - 40 %) chất lượng giống của Việt Nam còn thấp, làm cho hàng hoá nông sản kém sức cạnh tranh trên thị trường khu vực và thế giới Có nhiều nguyên nhân, trong đó công nghệ chế biến là nguyên nhân quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng thóc giống

Trong quy trình công nghệ chế biến hạt giống thì sấy là khâu quan trọng nhất Sấy là một biện pháp để làm giảm độ ẩm của hạt sau khi thu hoạch đến

độ ẩm an toàn phù hợp cho chế độ bảo quản ở khâu tiếp theo Vì vậy, sấy được coi là nền tảng cho khâu bảo quản được tiến hành thuận lợi Tuy nhiên, sấy phải được tiến hành ở những chế độ phù hợp nhằm đảm bảo cho hạt giống duy trì được chất lượng trong quá trình bảo quản [2] Chất lượng giống không tốt

sẽ gây ảnh hưởng lớn không chỉ đến mất mát về số lượng hạt giống [16] mà còn đến năng suất và chất lượng cây trồng trong quá trình sản xuất từ hạt giống đó Vấn đề đặt ra là cần nghiên cứu đưa công nghệ mới vào khâu sấy để

Mặc dù kỹ thuật sấy đã phát triển từ lâu đời, song các nhà khoa học vẫn tiếp tục tìm kiếm và ứng dụng các kỹ thuật mới vào lĩnh vực sấy nông sản nói chung và sấy hạt giống nói riêng Một trong những kỹ thuật mới đáng chú ý hiện nay trên thế giới là kỹ thuật sấy bằng công nghệ gốm bức xạ hồng ngoại Công nghệ mới này không những có khả năng làm khô ở nhiệt độ thấp, bảo toàn các tính chất như màu sắc, vitamin, các khoáng chất mà còn có tác dụng diệt khuẩn, làm tăng thời gian bảo quản hơn so với các công nghệ sấy thông thường Đặc biệt, đối với hạt giống, tỷ lệ nẩy mầm và sức nẩy mầm được cải thiện rõ rệt ở Việt Nam, công nghệ sấy bằng gốm bức xạ hồng ngoại mới

được nghiên cứu bước đầu [26] chưa được sử dụng rộng rãi Vì vậy, việc

"Nghiên cứu thiết kế thiết bị sấy thóc giống sử dụng gốm bức xạ hồng ngoại" là rất cần thiết

Những đóng góp của luận án:

- Đã lựa chọn được công nghệ và thiết bị sấy sử dụng gốm bức xạ hồng ngoại Mẫu thiết bị có cấu tạo đơn giản phù hợp với khả năng chế tạo ở Việt Nam

- Kết quả nghiên cứu lý thuyết đã xác định được qui luật phân bố năng lượng trên bề mặt vật liệu sấy dựa trên cơ sở nghiên cứu trường bức xạ hồng ngoại với bộ gia nhiệt IR dạng ống, đảm bảo năng lượng phân bố

đồng đều trên bề mặt vật liệu sấy Đã xác định được năng lượng cần thiết chi phí cho quá trình sấy

- Kết quả nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố và đa yếu tố đã xác định được giá trị tối ưu của một số thông số chính: chiều dày lớp thóc sấy, khoảng cách từ các thanh gốm hồng ngoại đến bề mặt lớp thóc sấy, khoảng cách giữa các thanh gốm

- Đã thiết kế, chế tạo và ứng dụng có hiệu quả thiết bị sấy thóc giống tại một số cơ sở sản xuất thóc giống ở các tỉnh phía Bắc

Chương I Tổng quan

1.1 Các tính chất của hạt thóc

1.1.1 Thành phần và cấu trúc chung của hạt thóc

Nông sản dạng hạt bao gồm các loại ngũ cốc (lúa, ngô, cao lương, đại mạnh, lúa mì) các loại họ đậu: đậu xanh, đậu tương, đậu đen có thuộc tính của một cơ thể sống Sau khi thu hoạch, ngoài quá trình chín tiếp tục (chín sau thu hoạch) trong khối hạt còn nhiều biến đổi khác có thể xảy ra làm hư hỏng hạt Những biến đổi ấy thường do sự hô hấp của hạt, tác động của enzym, vi sinh vật có hại hoặc do các phản ứng hoá học Tuỳ theo điều kiện và phương pháp bảo quản mà các biến đổi này có thể xảy ra hoặc không, hoặc ở những mức độ khác nhau

Xét về cấu trúc thực vật, hạt có thể chia làm 3 phần chính: vỏ, phôi, nội nhũ hình 1.1 Vỏ là phần bao bọc bên ngoài, cấu tạo chủ yếu bằng xenlulo và các hemixenlulo, tương đối bền vững về cơ học, gồm nhiều lớp khác nhau Các hạt ngũ cốc như lúa, lúa mì, ngô, đại mạch v.v có lớp vỏ ngoài cùng chỉ

là lớp vỏ mỏng bao quanh hạt - dưới lớp vỏ đó là lớp alơron (lớp cám) rất mỏng Ngoài hai lớp vỏ nói trên, các hạt ngũ cốc còn có lớp vỏ trấu, lớp vỏ này rất chắc Nhìn chung vỏ chứa một lượng không đáng kể chất dinh dưỡng, chức năng chủ yếu của vỏ là bảo vệ cho hạt khỏi những tác động cơ học, hoá

lý và sự xâm nhập của các vi sinh vật từ bên ngoài

Phôi là cơ quan sinh trưởng của hạt, có chứa các chất giàu dinh dưỡng như protit, lipit, vitamin và phần lớn enzym Phôi cấu tạo từ những tế bào mềm, là môi trường rất thích hợp cho nấm mốc, sâu mọt thâm nhập phát triển

và phá hoại

Nội nhũ là phần chính của hạt, chứa các chất dinh dưỡng dự trữ Với hạt

(dưới dạng amidon) Nội nhũ của hạt ngũ cốc còn được xác định bởi 2 miền ngoài và trong khác nhau về hình dạng, cấu trúc tế bào và thành phần hoá học Miền ngoài dạng trong, đặc như sừng (gọi là miền sừng) chạy vòng quanh dưới lớp alơron Miền trong hơi xốp, nhiều gluxit, ít protit (còn gọi là miền bột) Hạt lúa có chiều dài 5 - 12mm, chiều rộng 1,5 - 5mm Đường kính 4,2 - 4,6 mm Người ta phân loại hạt lúa làm 3 loại: hạt dài, hạt trung bình và hạt ngắn Cách sắp xếp được tính theo tỉ lệ chiều dài trên chiều rộng Ba loại hạt ngũ cốc chính như lúa, ngô, lúa mì khi thu hoạch độ ẩm tương đối trong khoảng 18 - 35% Để bảo quản lâu dài, tránh hư hỏng, độ ẩm của các hạt này không được quá 13%

Hình 1.1 Cấu tạo hạt thóc

1.1.2 Sự hô hấp, trạng thái ngủ và khả năng sống của hạt

Hạt thóc là một cơ thể sống nên có sự hô hấp và ngủ, nghỉ Theo các công trình nghiên cứu của Kretorich và Prokhorova [50], [51], [52] thì hô hấp của hạt tuỳ thuộc vào độ ẩm và nhiệt độ Cường độ hô hấp của hạt tăng đạt giá

trị cực đại theo sự tăng ẩm ở điểm tới hạn (w = 14 - 14,5%) Khi có nước tự do

trong hạt, quá trình sinh hoá diễn ra trong hạt rất mạnh

Khi tăng nhiệt độ sẽ làm tăng cường độ hô hấp của hạt nhưng chỉ đến

giới hạn nhiệt độ (khoảng 45 - 500C), sau đó sự sống và cường độ thở của hạt

sẽ giảm Sự hô hấp của hạt sinh ra nhiệt, nước và khí CO2 Chất khô của hạt bị

mất đi dưới hình thức thoát khí CO2 [33], [61], [62]

Quá trình diễn ra theo phản ứng sau:

C6H12O6 + 6O2 —> 6CO2 + 6H2O + 677,2 Cal

Vi khuẩn và nấm làm cho hạt giảm độ nảy mầm, có mùi hôi, giảm giá

trị thương phẩm của hạt

Khả năng sống của hạt giống được xác định trong những điều kiện

thuận lợi [36] Nhưng trong khi chế biến mà sấy ở nhiệt độ quá cao làm các

enzyme trong protein giảm, làm giảm khả năng sống của hạt

Nhiệt độ an toàn tối đa tuỳ thuộc vào độ ẩm của hạt và thời gian hạt tiếp

xúc với nhiệt độ đó Bảng 1.1 trình bày ảnh hưởng của độ ẩm tới nhiệt độ an

toàn tối đa của hạt giống với thời gian tiếp xúc nhiệt là 1 giờ

Các thông số như nhiệt độ hạt θ, thời gian sấy Tg, độ ẩm hạt W có ảnh

hưởng lớn đối với khả năng sống của hạt Nếu hạt có độ ẩm ban đầu cao khi

tăng nhiệt độ sấy lên cao thì tỉ lệ nảy mầm sẽ giảm [74]

Bảng 1.1 ảnh hưởng của độ ẩm hạt trên nhiệt độ tối đa cho quá

trình sấy hạt giống trong 1 h

Độ ẩm hạt (%) Nhiệt độ hạt (0C)

18 67

26 59

30 56

1.1.3 Đặc điểm của hạt giống lúa lai F1

hạt giống lúa lai F1: Khối lượng hạt giống lúa lai F1 thường là thấp hơn lúa thuần (thường), thời gian trung bình cho tất cả các giống tính từ khi bắt

đầu trổ đến thu hoạch (bông lúa chín toàn bộ) là 30 - 31 ngày Với hạt giống lúa lai thời gian này chỉ khoảng 24-25 ngày Với đặc tính vỏ trấu của hạt giống lúa lai thường không khép kín như lúa thuần (phải thu hoạch sớm hơn tránh bị mưa ẩm dẫn đến nảy mầm trên bông), nhiễm nấm mốc, bệnh trên hạt (mục tiêu là chất lượng hạt giống chứ không chạy theo năng suất hạt) Khối lượng hạt giống lúa lai F1 nằm trong khoảng 25-29 g/1000 hạt Tỷ lệ lép của giống lúa lai F1 thường rất cao: thấp nhất là 20%, tỷ lệ lép này tuỳ thuộc vào chất lượng giống bố mẹ, kỹ thuật canh tác v.v

Qua tham khảo tài liệu nước ngoài và kết quả nghiên cứu thăm dò một

số rau quả, hạt như cà phê, ngô, thóc v.v cho thấy sấy bằng bức xạ hồng ngoại cho hiệu quả cao với nguyên liệu ở giai đoạn liên kết ẩm vật lý (dưới 17%) và chất lượng sản phẩm sấy ổn định hơn Vì vậy, trước khi đưa vào sấy bằng bức xạ hồng ngoại, chúng tôi phải xử lý bằng cách làm khô sơ bộ: phơi, sấy và hong mát sao cho thóc có độ ẩm vào thiết bị sấy là 17% sau đó theo dõi quá trình sấy cho đến khi kết thúc quá trình độ ẩm cuối là 13%

1.2 Chế biến thóc giống

1.2.1 Thực trạng chế biến thóc giống ở Việt Nam

Hàng năm ở nước ta nhu cầu hạt thóc giống là rất lớn, khoảng 1.000.000 tấn thóc giống Hiện tại, thóc giống qua sơ chế của nước ta chỉ chiếm khoảng 5% tổng lượng giống Chất lượng hạt giống phải đảm bảo chỉ tiêu: cấp và loại độ nguyên chủng, độ sạch, độ đồng đều, tỷ lệ nảy mầm và độ

ẩm bảo quản Để đạt được tỷ lệ hạt giống qua sơ chế là 40%, thì riêng đối với thóc giống cần phải trang bị khoảng 150 dây chuyền có năng suất 1ữ1,5 tấn/ giờ [17]

1.2.2 Quy trình công nghệ chế biến thóc giống

làm sạch, phân loại phơi, sấy

đập Gặt

Đối với khâu xử lý mới chỉ thực hiện cho hạt ngô, rau, đậu, hạt thóc giống hiện nay bắt đầu nghiên cứu áp dụng khâu xử lý Trong qui trình công nghệ trên thì sấy là khâu quan trọng nhất có ảnh hưởng lớn đến chất lượng hạt giống và thời gian bảo quản Vì vậy, cần nghiên cứu đưa công nghệ mới vào khâu sấy nhằm nâng cao chất lượng và thời gian bảo quản

1.3 Các phương pháp làm khô

1.3.1 Một số khái niệm cơ bản về sấy

Công việc sấy bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi sự phân tán độ ẩm trong vật thể rắn Độ ẩm trong vật thể rắn thông thường không chỉ hiện diện ở bề mặt

mà còn hiện diện ở những lỗ xốp bên trong vật thể rắn, hoặc ở những lỗ hổng giữa những vùng rắn của vật thể cần sấy

Hình 1.2 giới thiệu nguyên tắc lưu giữ độ ẩm ở những chỗ hoàn toàn ướt

và ở cả những lỗ hổng của chất rắn đã được sấy khô phần nào [63] Hình dạng, kích thước và phương hướng của những lỗ hổng đó có sự khác nhau rất lớn giữa vật thể này với vật thể khác, dẫn đến sự khác nhau rất rõ ràng của từng cách sấy

ẩm có thể được thể hiện dưới dạng tự do hoặc liên kết Nước liên kết trong một chất rắn vì bị giữ lại trong những mao mạch, hoà lẫn trong cấu trúc

tế bào, hoà lẫn trong chất rắn, hoặc thông qua sự hấp thụ hoá học hoặc vật lý trên bề mặt của chất rắn Độ ẩm tự do là độ ẩm dư thừa của độ ẩm liên kết Nó

lỏng liên kết có áp suất bốc hơi thấp hơn áp suất bốc hơi của chất lỏng thuần tuý Vì vậy, những sản phẩm rất ẩm ướt có áp suất bốc hơi gần với áp suất bốc hơi bão hoà Khi hàm lượng ẩm thấp, sự liên kết của ẩm với chất rắn sẽ dẫn

đến kết quả là áp suất bốc hơi giảm đi rõ rệt Với một hàm lượng ẩm cụ thể ở khí quyển bên ngoài, hàm lượng ẩm của một vật thể rắn có thể chỉ bị giảm tới một giá trị cân bằng nào đó, sau đó không còn có động lực nào để chuyển tải

Hàm lượng ẩm cân bằng của một vật thể rắn, được đo bằng thực nghiệm

ở một nhiệt độ nào đó, so với độ ẩm tương đối của không khí, được gọi là

đường đẳng nhiệt hấp thụ của vật thể rắn đó Đường đẳng nhiệt hấp thụ cho thấy sấy khô vật thể đó khó khăn như thế nào và hàm lượng ẩm ở mức nào thì nên ngừng, không sấy nữa Khi độ ẩm đã xuống tới hàm lượng cân bằng trong

điều kiện bảo quản trong kho, việc sấy thêm nữa cũng chẳng có lợi ích gì, bởi vì vật sau khi sấy sẽ bị ẩm trở lại do hút ẩm từ ẩm của không khí

Khi nước kết hợp với vật thể rắn, cần có năng lượng để làm cho nước bốc hơi Do đó cần gia nhiệt cho sự bốc hơi để khắc phục lực hấp dẫn giữa các phân tử trong pha lỏng Nước liên kết cũng cần có năng lượng để phá vỡ những mối liên kết giữa nó và mạng lưới các lỗ xốp Năng lượng cần gia tăng

này được gọi là nhiệt để giải hấp Trên cơ sở điều kiện nhiệt động năng lượng

tự do của các Gibbs phân tử dành cho hai pha đang ở thế cân bằng phải bằng nhau, có mối quan hệ của áp suất bốc hơi, tức là đẳng nhiệt hấp thụ với năng lượng cần thiết cho sự bốc hơi Bằng định luật về khí lý tưởng và không tính

đến khối lượng riêng của chất lỏng so với khối lượng riêng của hơi nước, ta có thể đi đến phương trình Clapeyron - Clausius:

sorp

H RT

M - Khối lượng nước (kg/mol)

R - Hằng số khí thực (J/mol)

T - Nhiệt độ (K)

ψ - Độ ẩm tương đối Như vậy, nếu lấy vi phân của đẳng nhiệt hấp thụ với nhiệt độ, ta có thể xác định được nhiệt hấp thụ Thông thường, đẳng nhiệt hấp thụ được xác định bằng các số đo mức cân bằng ở một số giới hạn các hàm lượng ẩm và nhiệt độ Sau đó, những dữ liệu này được điều chỉnh theo một vài phương trình bán thực nghiệm như đường đẳng nhiệt Langmuir, Henderson hay BET Việc lấy vi phân phương trình (1.1) chính là dựa trên một phương trình đã được điều chỉnh Biện pháp này thường gặp nhiều trong các tài liệu về sấy

Một phương pháp mới xuất hiện gần đây, do Wadso [84] đề xuất, cho phép bằng thực nghiệm xác định những đường biểu diễn liên tục cho những

đường đẳng nhiệt hấp thụ và cả mức nhiệt hấp thụ trong cùng một thí nghiệm Tuy nhiên, phương pháp này chưa được áp dụng cho nhiều loại vật liệu và cho tới nay mới chỉ áp dụng hạn chế cho những nhiệt độ xấp xỉ với nhiệt độ trong phòng Hy vọng là phương pháp này sẽ được triển khai rộng rãi trong nghiên cứu Khi nhiệt được đưa vào một vật thể rắn bị ẩm ướt, áp suất bốc hơi của

chất lỏng sẽ tăng lên và tạo ra một động lực chuyển tải độ ẩm từ vật thể rắn ra khí quyển bên ngoài Như vậy, quá trình sấy đựơc diễn ra trong sự chuyển tải

đồng thời của nhiệt và khối lượng Giả định rằng một vật thể hoàn toàn ẩm ướt

được đặt trong điều kiện thường xuyên có sự truyền dẫn nhiệt và khối lượng bên ngoài Nếu ghi lại sự biến đổi trọng lượng của vật thể theo thời gian, ta sẽ

có một đuờng biểu diễn, từ đó đánh giá được tốc độ sấy khô Đường biểu diễn của sấy khô là đồ thị tốc độ sấy so với độ ẩm của vật thể

Hình 1.3 trình bày rõ một đường biểu diễn sấy khô điển hình [63] Trong một thời gian ngắn lúc đầu, tốc độ sấy tăng lên, nhưng sau đó, tốc độ sấy được duy trì ở mức ổn định trong một khoảng thời gian trước khi hạ thấp xuống, khi hàm lượng ẩm đã tụt xuống đủ mức Quá trình này được sử dụng

để giải thích quá trình sấy

Trong thời gian ngắn lúc đầu, vật liệu ẩm được gia nhiệt và ẩm bắt đầu bốc hơi Trong khi nhiệt độ tăng dần lên, sản sinh ra một động lực khiến ẩm bị chuyển tải khỏi bề mặt của vật thể Với một tốc độ sấy khô nào đó, tốc độ bốc hơi cũng cân bằng với nhiệt được cung cấp, và sau đó nhiệt độ không tăng thêm nữa Tốc độ sấy trở nên ổn định Người ta gọi đây là giai đoạn tốc độ không đổi [63]

Hình 1.3 Đường biểu diễn quá trình sấy khô

Giai đoạn tốc độ không đổi

Giai

đoạn tốc

độ sấy giảm

Giai

đoạn gia nhiệt

Thời gian sấy (h)

Tốc

độ sấy

Trong trường hợp sấy khô bằng đối lưu, vật thể ướt được duy trì ở nhiệt

độ bầu ướt trong giai đoạn tốc độ không đổi do kết quả của sự kết nối giữa nhiệt đối lưu và sự chuyển tải khối lượng Tuy nhiên trong trường hợp sấy khô bằng sự dẫn nhiệt hay bức xạ, do không có kết nối đơn giản giữa nhiệt và sự chuyển tải khối lượng nên nhiệt độ trong giai đoạn tốc độ không đổi thường là cao hơn nhiệt độ bầu ướt Trong giai đoạn tốc độ sấy không đổi, sự bốc hơi diễn ra tại bề mặt của vật thể Điều kiện chuyển động nhiệt bên ngoài sẽ xác

định tốc độ sấy Thời kỳ tốc độ sấy không đổi còn kéo dài chừng nào sự chuyển tải độ ẩm từ bên trong vật thể rắn, chủ yếu qua sức hút ở mao mạch, vẵn giữ cho bề mặt của vật thể bị ẩm

ở một hàm lượng độ ẩm cụ thể nào đó, khi việc vận chuyển ẩm từ bên trong ra bị giảm, thì bề mặt của vật thể bắt đầu khô dần Sau đó, tốc độ sấy giảm xuống, đó là lúc bắt đầu giai đoạn giảm tốc độ ở đây, sự vận chuyển bên trong là một yếu tố giới hạn, quyết định tốc độ sấy Sự bốc hơi dần dần chuyển dịch vào phía trong của vật thể Sức cản đối với truyền của nhiệt và của khối lượng vật thể tăng dần lên do hàm lượng ẩm giảm đi Độ ẩm đã bốc hơi phải khuếch tán ra bên ngoài thông qua mạng lưới mao mạch của vật thể rắn thể hiện trên hình 1.2 Vì sự bốc hơi không còn tương ứng với nhiệt được chuyển tới vật thể, cho nên nhiệt độ ở bề mặt vật thể tăng lên, và tạo ra một

động lực đưa nhiệt vào bên trong của vật thể, ở đó đang có yêu cầu bốc hơi, song nó cũng làm giảm động lực đưa nhiệt từ bên ngoài tới bề mặt của vật thể

Đồng thời, sự liên kết của nước với cấu trúc của vật thể rắn cũng làm giảm

động lực vận chuyển ẩm Như vậy, tốc độ sấy tiếp tục giảm đi khi hàm lượng

ẩm giảm Hình dạng của đường biểu diễn của quá trình sấy trong giai đoạn giảm tốc độ là duy nhất cho mọi vật thể, bởi vì nó chịu ảnh hưởng của cả hai hiện tượng: Sự vận chuyển bên trong và sự hấp thụ ẩm Nhiều khi cũng có thể

có một số vùng khác biệt trong giai đoạn giảm tốc độ, đánh dấu sự khởi đầu

Qua những điều mô tả trên đây, ta thấy rõ rằng sấy là một quá trình rất phức tạp, bao gồm sự chuyển động của nhiệt tới vật thể cần sấy, sự bốc hơi của chất lỏng ở bề mặt hay ở bên trong vật thể, và sự vận chuyển của nhiệt, chất lỏng và hơi nước thông qua hệ thống mao dẫn Như vậy, sấy có liên quan tới sự vận chuyển bằng nhiều hình thức, qua nhiều giai đoạn trong một môi trường có những lỗ xốp Một số cơ chế vận chuyển khác có thể trở nên quan trọng, tuỳ thuộc vào chất liệu của vật thể sấy, hàm lượng ẩm, nhiệt độ và tốc

độ sấy Có một số cuốn sách đã đề cập rất chi tiết về việc sấy và hiện tượng sấy, như sách của Keey [48], Krischer và Kast [52], Luikov [61], [62] và Muumdar [65], [66], [67], [68]

Mặc dù sấy là một trong những công việc cổ xưa nhất và phổ biến nhất trong công nghiệp, đây vẫn là một đề tài khoa học đòi hỏi có sự nỗ lực trong nghiên cứu cơ bản và triển khai Đã có rất nhiều tài liệu, các cuộc hội thảo cho thấy có rất nhiều biện pháp khác nhau đã được áp dụng trong việc sấy, và ngoài những lý thuyết cơ bản, dường như chưa có một phương pháp nào được chấp nhận một cách rộng rãi Như vậy, việc áp dụng các kiến thức và những kinh nghiệm đã đạt được trong lĩnh vực khoa học vật lý và khoa học thống kê vào lĩnh vực sấy là cần thiết

Ngày nay những tiến bộ về toán học và về lý thuyết sấy, như việc phát triển phương pháp bình quân khối lượng [84] đã cho ta một phương pháp chặt chẽ nhằm phát triển mô hình Phương pháp này cho phép những phương trình sấy khô được suy dẫn từ những lý thuyết cơ bản, nhấn mạnh những giả định và giới hạn của các định luật vật lý Những kỹ thuật thực nghiệm mới, như ánh xạ cộng hưởng từ, MRI [29], [53], [76], [80] cho phép đo, tính được sự phân bố của ẩm bên trong vật thể rắn trong quá trình sấy mà không cần phải chọc dụng

cụ đo vào và không cần phải phá vỡ vật thể Những số liệu đo đó sẽ cung cấp thêm những thông tin để hiểu biết về bản chất quá trình vận chuyển ẩm để giúp ta đánh giá mô hình và đánh giá những thông số cơ bản của mô hình

1.3.2 ảnh hưởng của quá trình sấy đến khả năng nảy mầm của hạt giống

Tính chịu nhiệt của hạt chủ yếu phụ thuộc vào tính chất của các thành phần hoá học trong hạt Các chất hữu cơ khác nhau dẫn tới sự khác nhau về quá trình cấp nhiệt và tách ẩm Protein và tinh bột là những chất keo háo nước, khi hấp thụ nước hai thành phần này sẽ trương lên và đó là một bước quan trọng trong quá trình nảy mầm của hạt

Tính chất của tinh bột thay đổi rõ rệt ở nhiệt độ cao hơn 600C và đặc biệt cùng với độ ẩm cao sẽ xẩy ra quá trình dextrin hoá và phân ly một phần dưới dạng dextrin Đây là nguyên nhân làm hư hỏng hạt, giảm khả năng nảy mầm, hạt bị đổi màu và chất lượng hạt bị giảm nhiều khi sấy khô

Hoạt động của các enzym tăng lên khi nhiệt độ tăng, các enzyme hoạt

động tốt nhất trong khoảng nhiệt độ 400C- 450C Khi nhiệt độ cao hơn, hoạt

động của các enzym giảm và ngừng hoàn toàn ở nhiệt độ 800C -1000C [50], [51], [52] Sự giảm hoạt động của enzym liên quan tới sự biến tính của protein

Tính chịu nhiệt của hạt còn phụ thuộc vào độ ẩm hạt, hạt có độ ẩm cao thì tính chịu nhiệt kém Vitamin trong mầm và các thành phần khác của hạt bị phá huỷ do tác động của nhiệt độ cao

1.3.3 Chọn chế độ sấy thích hợp cho thóc giống

Việc chọn chế độ sấy phụ thuộc rất lớn vào độ ẩm ban đầu của hạt, phương pháp thu hoạch, độ chín của hạt và nhất là mục đích của nó Hạt thu hoạch tươi từ ngoài đồng thường không đồng đều về độ ẩm và độ chín, thành phần hoá học phức tạp, quá trình liên quan đến việc chín sau thu hoạch chưa hoàn chỉnh, nên vỏ của hạt tươi, nội nhũ, mầm và các phần tử khác chưa cứng

và liên kết ẩm của chúng thấp Vì vậy, khi sấy tốc độ nhanh, nhiệt độ cao, lớp

vỏ ngoài của hạt bị hoá cứng, ngăn trở nước bốc hơi khỏi hạt, làm cho nước

liên kết với các axid hoặc muối axid dễ dàng phân ly protein và dextrin hoá tinh bột, kết quả là hạt giống kém phẩm chất và giảm khả năng nảy mầm

1.3.4 Các phương pháp làm khô truyền thống

1.3.4.1 Làm khô tự nhiên

Làm khô tự nhiên là quá trình phơi vật liệu ngoài trời hay hong gió Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, đầu tư vốn ít, bề mặt trao đổi nhiệt lớn Tuy nhiên, làm khô tự nhiên có các nhược điểm sau đây:

- Khó thực hiện cơ giới hoá, chi phí lao động nhiều

- Thời gian sấy kéo dài nếu nhiệt độ không khí thấp

- Sản phẩm dễ bị ô nhiễm do bụi và vi sinh vật có hại

- Chiếm diện tích mặt bằng sản xuất lớn

- Phụ thuộc vào thời tiết

- Nhiều sản phẩm nếu sấy tự nhiên không đạt yêu cầu về chất lượng

1.3.4.2 Sấy đối lưu

Sấy đối lưu có thể áp dụng ở nhiệt độ thấp hay ở nhiệt độ cao, sấy ở thiết bị sấy lớp hạt động, sấy ở thiết bị sấy lớp hạt tĩnh

a) Sấy tĩnh

Sấy ở nhiệt độ thấp là dùng khí trời làm tác nhân sấy, không gia nhiệt hay gia nhiệt ít, độ gia nhiệt T < 6 0C Sấy nhiệt độ cao, tác nhân sấy gia nhiệt, nhiệt độ không khí sấy từ 400C trở lên Trong cả 2 loại sấy này hạt đều nằm trong buồng sấy hoặc trong kho bảo quản

Sấy ở nhiệt độ thấp được sử dụng có hiệu quả ở những nơi không khí có

độ ẩm thấp Hội nông trại ở châu Âu dùng để sấy lúa mì [69], ở Mỹ dùng để sấy ngô và đậu nành [45], ở Hàn Quốc với điều kiện thời tiết thuận lợi, người

ta dùng phương pháp thông thoáng tự nhiên để sấy lúa khô đến mức bảo quản an toàn mà không cần gia nhiệt [49], [11], [12], [16], [22] Theo kết quả

dự án NAPHIRE/ACIAR (Viện Nghiên cứu Quốc gia về Sau thu hoạch và

khảo nghiệm của Philipin và Trung tâm Nghiên cứu Nông nghiệp Quốc tế úc), người ta thử nghiệm sấy nhiệt độ thấp với điều kiện khí hậu nhiệt đới của Philipin [82] Họ đã triển khai sấy hai giai đoạn liên hợp: Sấy nhiệt độ cao ở giai đoạn đầu với độ ẩm hạt lớn hơn 18% Muhlbaer [69], [70] và Gustafsom [45], [5], [6] tiến hành sấy 2 giai đoạn như trên để sấy ngô, kết quả cho thấy chất lượng hạt khá tốt

Việc sấy nhiệt độ thấp cũng được một số tác giả khác quan tâm như Sutherland [81] theo loyns [60] ở Canada, dùng không khí tự nhiên để sấy hạt

có hiệu quả khi hệ thống sấy có năng suất lớn hơn 150 tấn, và thích hợp với các nước có độ ẩm không khí thấp

b) Phương pháp sấy lớp hạt di động

Sấy lớp hạt di động được dùng khá phổ biến ở các nước công nghiệp phát triển Đặc trưng cơ bản của phương pháp này là vật liệu sấy chuyển động trong quá trình sấy Phương pháp này được thực hiện trong các thiết sấy dạng tháp (máy sấy tháp), sấy thùng quay và sấy tầng sôi [14]

Ưu điểm của phương pháp sấy lớp hạt di động là hạt khô đều, có thể cơ giới hoá và tự động hoá trong quá trình sấy Tuy nhiên, thời gian sấy vẫn bị kéo dài, có khả năng làm vỡ lớp vỏ thóc, nhất là thóc lai, không có tính chất tiệt trùng do vậy khả năng nảy mầm của hạt dễ bị giảm trong quá trình bảo

1.3.5.2 Sấy bơm nhiệt

Bơm nhiệt như tủ lạnh, chỉ khác nhau ở mục đích sử dụng là cấp nhiệt Nhiệt được bơm từ dàn bay hơi bên trong tủ lạnh tới bộ ngưng tụ bên ngoài tủ

Khi dàn lạnh được đặt hở để nhận nhiệt từ môi trường thì dàn nóng sẽ thải ra

nguồn nhiệt cao Dàn lạnh lấy đi nhiệt lượng và tách bớt ẩm ra khỏi không khí, môi chất sẽ nhận của không khí và tập trung nhiệt lại và thải ra ngoài Nhược điểm chính của phương pháp này chỉ sấy được ở quy mô nhỏ, kết cấu

thiết bị phức tạp, giá thành thiết bị cao

1.3.5.3 Sấy bằng điện trường tần số cao

Nhiệt cung cấp cho vật sấy sinh ra nhờ ma sát nhiệt nội phân tử do các dipôl nước chuyển động dưới điện trường biến đổi nhanh Sấy bằng phương pháp này có giá thành tương đối cao và khó áp dụng cho sấy hạt giống vì có thể ảnh hưởng đến phôi hạt

1.4 Sấy thóc giống bằng bức xạ hồng ngoại

1.4.1 Cơ sở lý thuyết về truyền nhiệt bằng bức xạ hồng ngoại

Năm 1800, Willam Herschel (1738 - 1822) [63] đã phát hiện sự tồn tại của ánh sáng không nhìn thấy trong quang phổ mặt trời, ánh sáng đó mang một nhiệt lượng lớn, ánh sáng này nằm ngoài vùng đỏ của quang phổ nên herschel gọi nó là hồng ngoại Năm 1901, Max Planck (1858 - 1847) [63] đã công bố một công trình nổi tiếng dẫn xuất từ phân bố năng lượng bức xạ của một vật đen phù hợp với các dữ liệu của thí nghiệm Trong dẫn giải của mình,

ông đưa ra một giả định táo bạo: Đó là năng lượng chỉ nhận những giá trị riêng biệt-lượng tử [63] Giả định này đã được Albert Einstein khẳng định năm 1905 trong một hiệu ứng quang điện Công trình của Max Planck đã cung cấp cơ sở lý thuyết cho tính toán truyền nhiệt bức xạ

1.4.1.1 Bản chất của bức xạ nhiệt

Bức xạ nhiệt, sóng rađiô, vi sóng và ánh sáng thông thường là những ví

dụ bức xạ điện từ Mọi sóng điện từ đều lan truyền với tốc độ ánh sáng c [30], [33], [34], [35], [63], mọi sóng cũng như photon đều đặc trưng bởi một trong

ba đại lượng: tần số ν, bước sóng λ, số sóng η Những đại lượng này có liên

hệ với nhau theo phương trình sau:

ηλ

υ = c = c (1.2) Mỗi sóng hoặc photon mang một năng lượng , được xác định theo phương trình của cơ học lượng tử:

e

e=hυ (1.3) Trong đó: là hằng số Planck h

Sóng điện từ có bước sóng khác nhau nên mang năng lượng khác nhau

Các tia hồng ngoại λ = 0,76 ữ 400àm Các tia sóng vô tuyến λ > 0,2 mm Trong kỹ thuật nhiệt, người ta chỉ khảo sát những tia mà nhiệt độ thường gặp chúng có hiệu ứng nhiệt cao (vật hấp thụ được và biến thành nhiệt năng) Đó là các tia hồng ngoại và ánh sáng, còn gọi là quá trình bức xạ nhiệt

Đặc điểm của bức xạ nhiệt là luôn gắn liền với sự chuyển hoá năng lượng từ dạng này sang dạng khác Khi bức xạ (nội năng) của vật biến thành

phương với tốc độ bằng tốc độ ánh sáng Khi gặp các vật khác, một phần hoặc toàn bộ năng lượng đó bị các vật hấp thụ và lại biến thành nhiệt năng và nhiệt năng đó lại được phát đi dưới dạng năng lượng các dao động điện từ,

1.4.1.2 Nguyên lý bức xạ hồng ngoại

Khi sóng điện từ đập vào bề mặt của môi trường nào đó, sóng đó có thể

bị phản xạ, hấp thụ hoặc truyền qua Nếu bức xạ không được truyền qua mà chỉ phản xạ hoặc hấp thụ thì môi trường như vậy được gọi là chắn quang Nếu sóng được truyền qua mà không bị hấp thụ thì môi trường được gọi là thấu quang, còn môi trường hấp thụ một phần và truyền qua một phần thì được gọi

là bán thấu quang Tính thấu quang, bán thấu quang, chắn quang tuỳ thuộc vào chất và chiều dày của môi trường [31], [32], [63]

Xem xét bức xạ nhiệt tác động lên môi trường có chiều dày hữu hạn như trên hình 1.4

Hấp thụTruyền qua

Phản xạBức xạ

chiếu

Hình 1.4 Hấp thụ, phản xạ và truyền qua một môi trường hữu hạn

Trong trường hợp chung một phần bức xạ được phản xạ, một phần được hấp thụ và một phần còn lại được truyền qua

Ký hiệu: r - độ phản xạ

a - độ hấp thụ

τ - độ trong suốt

Một bề mặt hoàn toàn không phản xạ được gọi là bề mặt đen hay vật

đen Theo định luật bức xạ thì vật đen cũng sẽ phát xạ ra năng lượng bức xạ lớn nhất so với tất cả các vật thể có cùng nhiệt độ Trên thực tế không có vật

đen tuyệt đối: các vật thể thông thường phát xạ ít hơn vật đen, sự chênh lệch

đó được gọi là độ phát xạ ε là tỷ lệ giữa năng lượng thực tế phát xạ ra và năng lượng do vật đen phát xạ ra có cùng nhiệt độ Các vật thể đen thông thường đó gọi là vật xám

Theo định luật bức xạ thì phần bức xạ do vật đen phát xạ đúng bằng phần bức xạ được hấp thụ:

ε = a (1.6)

Các đại lượng a , r,τ,ε không có thứ nguyên và thay đổi trong khoảng 0

đến 1 Trong kỹ thuật có thể coi mọi bề mặt là khuếch tán, sự phụ thuộc vào bước sóng là rất quan trọng đối với các loại thiết bị sấy bằng bức xạ hồng

Sự phân bổ năng lượng bức xạ của vật đen theo định luật Planck được mô tả bởi phương trình:

( ) [ ( ) 1]

2

2 0

ư

= hc kT

e

c h T

T0 - là nhiệt độ tuyệt đối vật bức xạ

Đối với nhiệt độ đã cho, định luật Planck cho năng lượng lớn nhất có thể đạt được với bước sóng khác nhau Bước sóng cho bức xạ cực đại theo

định luật Wien được mô tả bởi phương trình:

0

6 max

10 2898

Hình 1.5 Mối quan hệ giữa năng suất phát xạ của vật đen và bước sóng

Đường liền: phương trình Planck,

Đường gạch: phương trình Wien

Một điều rõ ràng nữa là diện tích dưới đường cong trong định luật Planck cũng tăng nhanh, dẫn đến sự tăng tổng năng lượng phát xạ thu được bằng phương trình Planck của tất cả các bước sóng, như đã cho thấy trong phương trình (1.9) Kết quả đó chính là định luật Stefan-Boltzmann nổi tiếng, với σ là hằng số bức xạ của vật đen tuyệt đối Phương trình này cho thấy rằng năng lượng phát xạ phụ thuộc vào luỹ thừa bậc bốn của nhiệt độ

( ) 0 [ ( ) ] 4

/ 5

2 0

1

2

T d

e

c h T

E = ∫2 hc kT ư

2

/ 5

2

1.4.1.3 Cơ chế bức xạ hồng ngoại của gốm đặc biệt

Các bộ cải biến năng lượng [104], [105], tạo ra bức xạ hồng ngoại được phủ trên bề mặt một lớp gốm đặc biệt dày khoảng 20àm Gốm hấp thụ năng lượng của miền phổ rộng (sợi đốt, thanh đốt) và chuyển hoá thành phổ hẹp trong vùng hồng ngoại đã được xác định Quá trình hấp thụ năng lượng và bức xạ tia hồng ngoại chọn lọc xẩy ra liên tục trên toàn bộ lớp gốm phủ Phản ứng quang hoá của các sóng có chiều dài bước sóng khác nhau làm tăng năng lượng tổng của hệ thống Sau khi đạt tới điểm bão hoà của năng lượng hoạt hoá hay hàng rào năng lượng, hệ thống quay trở về trạng thái ban đầu, đồng thời giải phóng ra năng lượng, lượng tử nhất định Có thể hình dung khái quát toàn bộ quá trình đó như sau:

Nguyên tắc hoạt động của bộ cải biến gốm bức xạ hồng ngoại [104], [105], chính là quá trình quang hoá xẩy ra trong hệ thống Có thể mô tả các

Hình 1.6 Gốm hấp thụ năng lượng của miền phổ rộng (sọi đốt, thanh

đốt) và chuyển hoá năng lượng có miền phổ hẹp (chọn lọc)

Trong biểu thức đã cho a, b, c, hν1, hν2,hν3 là các cấu tử hấp thụ bức xạ đặc trưng cho mỗi năng lượng ứng với chiều dài bước sóng λ1, λ2, λ3 Mỗi một quá trình quang hoá hấp thụ một năng lượng hνi dẫn đến làm tăng E0,

đồng thời giải phóng ra một năng lượng lượng từ ∆Ε để sử dụng cho quá trình

Điều đó có nghĩa là ∆Ε = hνcl , vậy thì khi định trước ∆Ε, chúng ta có thể thu

được bước sóng cần thiết vì chiều dài bước sóng λ tỉ lệ nghịch với tần số ν

Hình 1.7 Quá trình quang hoá hấp thụ năng lượng

Quá trình này rất hiệu quả, vì toàn bộ năng lượng nguồn sơ cấp nằm ở một phía của lớp gốm được vật liệu gốm hấp thụ và sau đó lại được bức xạ ở miền phổ hẹp, hiệu suất sử dụng đạt tới 96% [104],[105], có nghĩa là 96% năng lượng nguồn sơ cấp do vật liệu gốm hấp thụ sẽ được tái bức xạ trong miền phổ hẹp Quá trình quang hoá xẩy ra rất nhanh, để hệ thống đạt tới điểm bão hoà và quay về trạng thái ban đầu sau khi đã bức xạ năng lượng ở miền phổ hẹp chỉ cần có một phần trăm triệu giây Các tính chất trên đã được các nhà khoa học trên thế giới nghiên cứu ứng dụng để sấy khô nguyên vật liệu và các sản phẩm khác nhau, đặc biệt trong lĩnh vực sấy khô nông sản, thực phẩm

và hải sản

Mọi vật thể hữu cơ (nông sản, thực phẩm, rau quả ) đều cấu tạo từ các thành phần hợp chất hữu cơ và nước (H2O) Phổ hấp thụ năng lượng của nước

và các chất hữu cơ là khác nhau

ở một giải bước sóng nhất định, nước hấp thụ năng lượng tối đa, có thể coi là vật "đen tuyệt đối", các phân tử nước hấp thụ năng lượng bức xạ hồng ngoại có bước sóng chọn lọc sẽ bay hơi và đem theo nhiệt dư, còn các chất hữu cơ khác hấp thụ rất ít, có thể coi như "trong suốt" [15], [38], [104], [105] Thí dụ, quang phổ hấp thụ, bức xạ của hơi nước gồm những khoảng quan trọng nhất sau đây:

Bằng cách đó thậm chí nhiệt độ môi trường xung quanh là 30°C, nhiệt

độ của vật có thể thấp hơn 30°C, nước vẫn thoát khỏi vật thể sấy và được đưa

ra ngoài khỏi buồng sấy Kết quả là vật sấy khô nhanh, khô kiệt, còn các chất hữu cơ, các loại vitamin hầu như được bảo toàn Đây là ưu điểm nổi bật của công nghệ sấy bức xạ giải tần hẹp chọn lọc Rakhimốp [104], [105] đã sáng chế ra hàng trăm loại gốm, phát bức xạ hồng ngoại ở các giải sóng khác nhau

để phục vụ cho các mục đích khác nhau trong đó có loại gốm bức xạ hồng ngoại giải tần hẹp với bước sóng λ = 4,5 ữ 8,5 àm, đây là một trong năm giải sóng cơ bản Đối với nước thì khả năng bức xạ và hấp thụ năng lượng có đặc tính chọn lọc, vì vậy, có thể sử dụng năng lượng bức xạ này để sấy khô nông sản, thực phẩm và hải sản [15], [104], [105] Đồng thời trong khi sấy môi trường và sản phẩm được thanh trùng, vì do vi sinh vật trong môi trường và trong sản phẩm sẽ cũng bị xuất nước, một số bị chết, một số chuyển sang giai

đoạn tiềm sinh

1.3.1.4 Các bộ gia nhiệt IR - điện

Tất cả các bộ gia nhiệt IR-điện đều dựa trên nung nóng điện trở Dòng

điện khi đi qua điện trở sẽ làm nóng sợi điện trở đó để bản thân nó phát bức xạ hoặc để làm nóng một bộ phận phát xạ khác Các bộ gia nhiệt IR-điện và ứng dụng của chúng đã được Biau trình bày chi tiết Ratti và Mujumdar đã đưa ra một số nhận xét chung về chúng Đặc biệt Rakhimốp đã sáng chế ra loại gốm

đặc biệt đã trình bày ở trên

Các bộ gia nhiệt tạo bức xạ hồng ngoại làm nóng bằng điện năng thường được làm bằng gốm hoặc kim loại, được nung nóng từ bên trong bởi các điện trở, các bộ gia nhiệt loại này có thể có hình dang bất kỳ, nhưng thường là dạng tấm, hoặc dạng ống trụ có đường kính φ10ữ20 mm, bề mặt có thể được tráng men, phủ lớp gốm hoặc phủ chất đặc biệt [104] thể hiện ở hình 1.9 Những bộ gia nhiệt loại này được chế tạo rất gọn, thường có kết hợp với một bộ phận phản xạ bằng kim loại để hướng bức xạ tới vật sấy Một số bộ gia nhiệt sử dụng công nghệ đèn, bộ gia nhiệt loại này sử dụng các sợi dây điện trở bằng hợp kim, được bảo vệ băng thuỷ tinh thạch anh

65

4

32

1

Hình 1.9 Cấu tạo bộ gia nhiệt nguồn bức xạ hồng ngoại IR- điện

1 Cơ cấu gá nguồn cách điện, 2 Đế mang, 3 Nguồn nhiệt sơ cấp (dây điện trở, hơi nước, gas, 4 Điện cực, tiếp nối, 5 Cách điện, vật liệu đệm,

Hiện nay, các công trình nghiên cứu đã công bố về bộ gia nhiệt IR-điện

ít hơn nhiều so với bộ gia nhiệt đốt bằng gas [54], [55], [56], [57] kết quả nghiên cứu của Bedard cho thấy hiệu suất các bộ gia nhiệt bằng IR-điện cao hơn gần hai lần hiệu suất của bộ gia nhiệt đốt bằng gas, còn Graab thì công bố hiệu suất bức xạ của bộ gia nhiệt IR- điện cao hơn khoảng 35% so với bộ gia nhiệt đốt bằng gas Nhìn chung, các bộ gia nhiệt IR-điện có phản ứng chuyển tiếp nhanh so với các bộ gia nhiệt đốt gas, điều này có ý nghĩa quan trọng đối

với điều khiển và an toàn Chúng tôi đã kết hợp với Trung tâm Triển khai công nghệ Viện Công nghệ ứng dụng (Bộ Khoa học và Công nghệ) chế tạo các

thanh gốm bức xạ hồng ngoại có các thông số kỹ thuật tương đương với các thanh gốm bức xạ của nước ngoài thể hiện trên hình 1.8 Tuy nhiên, độ bền còn thấp, cần phải nghiên cứu hoàn thiện để nâng cao tuổi thọ của các thanh gốm

bức xạ hồng ngoại

1.4.1.5 Lý thuyết hệ kín và môi trường có tác động

Do bức xạ được truyền đi trong môi trường rộng nên sự cân bằng năng lượng cho một điểm nào đó trong không gian phải tính đến tất cả các photon

đạt đến điểm đó, dẫu chúng từ nguồn cách xa như thế nào [63], [88], [89] Tuy nhiên, khi nghiên cứu sự cân bằng năng lượng người ta thường thực hiện trong một hệ kín, được bao bọc bởi những tường chắn quang, chứ không phải một

điểm trong không gian ngoài

Hình 1.10 minh hoạ một hệ kín có hình dáng hình học bất kỳ, thể hiện

sự cân bằng năng lượng cho một bề mặt [63] Nguyên lý được minh hoạ ở đây

là sử dụng cho vật xám Vị trí véctơ r được dùng để chỉ một vị trí nào đó

ε( )r ưBức xạ của vật xám

G( )r ưBức xạ chiếu

r( )r ưPhản xạ của bức xạ

Sự cân bằng năng lượng trên bề mặt dA được biểu thị trong phương trình sau:

( )r J( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )r G r r E r a r G r

Bức xạ chiếu G(r) được xác định bằng cách tính bổ sung của diện tích

vi phân dA'(r'), sau đó tích phân trên toàn bộ bề mặt Từ việc xác định hệ số góc bức xạ, có thể biểu thị như trong phương trình sau:

thông và loại bỏ bức xạ chiếu G( )r khỏi phương trình (1.10), ta có:

r r

1 ε

Như vậy, nếu biết được nhiệt độ thì có thể tính ra nhiệt thông, và ngược lại Tuy nhiên việc giải phương trình tích phân là rất khó vì rằng trong đó có những biến số độc lập chưa biết Để bài toán đơn giản người ta thường chia hệ kín ra N bề mặt đẳng nhiệt, mà trên đó thì cường độ phát (tức là nhiệt độ, các

đặc tính bức xạ và nhiệt thông q) được coi là không đổi Khi đó phương trình (1.16) sẽ được đơn giản hoá đối với bề mặt Ai và được viết dưới dạng denta Kronecker δi j:

j i j j

ij

E F q

δ

(1.17)

Như vậy bài toán đã được chuyển sang dạng thức thích hợp cho tính toán bằng số Đối với một hệ kín có N bề mặt thì cần giải N phương trình, và bài toán có thể đặt dưới dạng ma trận Tuy nhiên khi xem xét một số hạn chế

bề mặt thì cần nhớ rằng các kết quả tính là giá trị trung bình trên mỗi bề mặt Khi xem xét hệ kín mà trong đó các đặc tính bức xạ phụ thuộc vào bước sóng thì phương trình cần được giải cho từng bước sóng riêng Thông thường người

ta sử dụng cách tính gần đúng để giải cho một số sóng hữu hạn, ∆ λ = λ2 ư λ1, trong đó đặc tính bức xạ được coi là không đổi Khi đó phương trình (1.17)

j i j j

ij

E F q

λ λ

δε

ε

δ

(1.18)

Nếu biết được nhiệt độ bề mặt J thì năng lượng bức xạ Eλj là tích phân trong phương trình (1.10) Giải N phương trình với N ẩn số của phương trình (1.18) đối với mỗi ∆λ với mỗi bề mặt thì tổng nhiệt thông được xác định bằng

tổng cộng của tất cả các giải bước sóng

Có một số chất rắn và lỏng hấp thụ năng lượng bức xạ dần dần (sâu)

Thí dụ điển hình là nước, thuỷ tinh, thạch anh Một số chất khí phân tử như hơi nước, mê tan hấp thụ và phát xạ photon khi mức năng lượng của nó thay

đổi Bức xạ tương tác với các chất khí, chất lỏng, chất rắn một cách phức tạp Năng lượng có thể bị môi trường hấp thụ, đồng thời môi trường cũng phát xạ

và có thể dẫn đến tăng cường độ bức xạ Trong trường hợp phức tạp hơn, khi

có các hạt trong chất khí hoặc lỏng thì bức xạ không chỉ được hấp thụ và phát xạ mà thay đổi cả hướng đến của bức xạ tới Hiện tượng này được gọi là tán xạ Trong chất rắn, sự tán xạ có thể xuất hiện về sự không đồng nhất cục bộ Tất cả các môi trường hấp thụ dần dần, tán xạ hoặc phát xạ được gọi là môi trường có tác động Trong môi trường có tác động, sự hấp thụ, phát xạ và tán xạ năng lượng không chỉ diễn ra tại ranh giới của hệ thống, mà còn xẩy ra mọi

điểm trong môi trường Việc xác định đầy đủ sự trao đổi năng lượng đòi hỏi phải biết nhiệt độ, cường độ bức xạ và đặc tính vật lý của môi trường Đối với một bề mặt khuyết tán, mối quan hệ giữa cường độ bức xạ từ một bề mặt và năng suất phát xạ được xác định trong phương trình:

i i

i

s s

I k s

I t

λ

λ λ λ λ λ λ λ λ

đồng thời Số hạng đầu tiên của vế phải là gia tăng do phát xạ, số hạng thứ hai

là suy giảm do hấp thụ với kλ là hệ số hấp thụ tuyến tính, số hạng thứ ba là suy giảm do tán xạ với σsλ là hệ số tán xạ tuyến tính, được gọi là tán xạ ra, số hạng tích phân là gia tăng do các photon đang hành trình theo các hướng khác và bị tán xạ vào hướng S Hiện tượng này được gọi là tán xạ vào Hàm φλ được gọi

là hàm tán xạ Nó mô tả xác suất mà một tia từ một hướng Si sẽ tán xạ vào một hướng S nào đó dΩi là vi phân góc khối quanh hướng Si

Tất cả các đại lượng trong phương trình (1.20) đều có thể thay đổi theo thời gian, bước sóng và vị trí không gian, trong khi đó, cường độ và hàm pha cũng phụ thuộc vào hướng phương trình truyền bức xạ là một phương trình vi phân tích phân, có tính đến thời gian, không gian, và hai toạ độ hướng Để

đánh giá hàm số Planck Ibλ , cần phải biết nhiệt độ cục bộ Điều này đòi hỏi sự

đánh giá đồng thời về phương trình năng lượng tổng và tích phân trên toàn bộ quang phổ Rõ ràng, đây là một công việc nan giải

Nếu môi trường là đẳng hướng, nghĩa là bức xạ chỉ có thể truyền theo hướng đi lại, thì phương trình (1.20), với kλ và σsλ là các hệ số một chiều, thì phương trình có dạng sau:

+

+ +

ư

=

ư

+ +

ư

=

I I

k dz dI

I I

k dz dI

s s

s s

λ λ

λ

λ λ

λ

σσ

σσ

(1.21)

Những phương trình này có dạng như những phương trình được sử dụng trong mô hình Kubelka - Munk Nếu sự tán xạ được giả định là đồng nhất các phương trình (1.21) có thể tích phân được trong những điều kiện nhất định

1.4.2 Ưu nhược điểm của sấy bức xạ hồng ngoại

Sấy bức xạ là phương pháp sấy dùng dòng nhiệt bức xạ để gia nhiệt và sấy khô vật liệu Phương pháp sấy này có ưu nhược điểm như sau:

Ưu điểm:

- Cường độ bay hơi ẩm lớn có thể gấp vài lần so với sấy đối lưu và tiếp xúc Nguyên nhân chủ yếu là do dòng nhiệt bức xạ trên một đơn vị diện tích rất lớn Các kết quả thí nghiệm cho thấy: Khi sấy đối lưu nhiệt độ không khí sấy1000C, độ ẩm 5% tốc độ dòng khí 2 m/s nhiệt độ vật liệu sấy 400C thì nhiệt lượng truyền cho vật liệu sấy là 750 kcal/m2h Khi sấy bức xạ nhiệt do vật liệu sấy là 400C nhưng nguồn nhiệt có thể chọn rất cao Ví dụ nhiệt độ nguồn nhiệt

6000C thì dòng nhiệt bức xạ là 22.500 kcal/m2h nghĩa là lớn hơn 30 lần, nếu nhiệt độ nguồn nhiệt 8000C thì dòng nhiệt bức xạ lớn hơn 70 lần so với sấy đối lưu [42], [43], [71], [72], [73], [75], [83], [92], [96]

- Thời gian sấy rút ngắn nhờ đó đã làm tăng năng suất thiết bị sấy và giảm giá thành sản phẩm, giảm vật liệu chế tạo Tùy theo từng trường hợp mà thời gian có thể giảm hàng chục thậm chí hàng trăm lần so với sấy đối lưu Ví dụ: Khi sấy vải bằng đèn hồng ngoại thì thời gian sấy có thể giảm đi từ 50 - 100 lần so với sấy tiếp xúc và đối lưu

- Thiết bị gọn, chiếm ít diện tích lắp đặt Với bề mặt bức xạ 1,2 - 1,5 m2 có thể thay thế cho 24 lô sấy tiếp xúc bằng đồng

- Không làm nóng môi trường không khi, không có lực cản của pha khí

trong sự chuyển động nhiệt như trong trường hợp sấy bằng đối lưu, và cũng

nhiệt, có thể sấy một số phần ở trong một vật thể lớn, mà không cần phải sấy toàn bộ các phần của vật thể đó như trong những lò đối lưu Gia nhiệt bằng bức xạ có thể cung cấp nhiệt đồng đều, không thay đổi cho sản phẩm chí ít cũng là cho những mặt phẳng, nhưng cũng có thể cung cấp nhiệt tập trung giống như cung cấp ánh sáng, do đó có thể sấy chỗ nào tuỳ theo sự lựa chọn, cần thiết Độ tăng nhiệt độ của sản phẩm trong giai đoạn giảm tốc độ thông thường chỉ có ít ảnh hưởng đối với sự chuyển động nhiệt bằng bức xạ từ thiết

bị sấy bằng bức xạ hồng ngoại, trong khi độ tăng nhiệt đó trong trường hợp máy sấy đối lưu hay máy sấy truyền dẫn nhiệt có thể làm cho động lực giảm

đi rất nhiều Vì những thiết bị sấy bằng bức xạ hồng ngoại được thiết kế không có sự chuyển động không khí sát gần vật thể cần sấy, nên có thể tránh

được việc vận chuyển những bụi, những thứ bẩn trên những bề mặt nhạy cảm như mặt sơn, mặt tráng men và các loại nông sản thực phẩm So với máy sấy

đối lưu, thì hệ thống tuần hoàn không khí của thiết bị sấy bằng bức xạ hồng ngoại nhỏ hơn rất nhiều, giảm không gian, giảm chi phí đầu tư, và có thể còn giảm được cả sự tổn thất năng lượng

Nhược điểm:

- Vật liệu sấy dễ bị nứt, cong vênh do bề mặt vật liệu sấy nhanh chóng bị

đốt nóng tạo ra sự chênh lệch lớn về nhiệt độ bề mặt và bên trong vật liệu sấy,

đặc biệt đối với vật liệu sấy mỏng Vì vậy, để tránh hiện tượng trên cần phải căn cứ vào tính chất vật liệu sấy, yêu cầu của sản phẩm mà sử dụng nguồn tia bức xạ, điều chỉnh cường độ bức xạ và thời gian bức xạ cho phù hợp Ví dụ: tạo ra một chu kỳ gia nhiệt thích hợp với vật liệu sấy hoặc sấy ngắt quãng

- Để đảm bảo an toàn cho vật liệu sấy trong thiết bị sấy bức xạ cần trang bị các thiết bị bảo vệ, thiết bị điều khiển chế độ sấy

1.4.3 ứng dụng bức xạ hồng ngoại để làm khô nông sản - thực phẩm

1.4.3.1 Ngoài nước

Sandu và Iliaxốp [78], [102], [103] đã phân tích việc ứng dụng sấy bằng bức xạ hồng ngoại trong công nghiệp chế biến lương thực và thực phẩm, đã phát biểu ý kiến về những hiện tượng chuyển khối và những quy trình ứng dụng Yamazaki và các đồng nghiệp [86], [87], [93], [95], [102] đã nghiên cứu về việc sấy bằng bức xạ hồng ngoại đối với lương thực, thực phẩm, sử dụng những chất gêlatin làm chất liệu cho mô hình Những yếu tố ảnh hưởng

đến tốc độ sấy và sự co ngót, kể cả những đặc tính bức xạ của sản phẩm và của thiết bị phát nhiệt, được xem xét kỹ bằng thí nghiệm và so sánh với một

mô hình sấy đơn giản afzal và Abe [27], [28] đã nghiên cứu sự kết hợp giữa sấy đối lưu và sấy bằng bức xạ hồng ngoại đối với thóc Tác dụng của cường

độ bức xạ, của nhiệt độ không khí và tốc độ không khí đối với động học sấy

đã được đánh giá qua thí nghiệm Fasina và các đồng nghiệp [42] đã đề xuất một tập hợp những phương trình về sự truyền nhiệt và khối lượng nhằm áp dụng việc sấy bằng bức xạ hồng ngoại cho những sản phẩm nông nghiệp Những kết quả tính toán được so sánh với những số liệu thí nghiệm về nhiệt

độ bề mặt và hàm lượng độ ẩm trung bình của hạt lúa mạch trên một băng tải rung được đặt dưới bức xạ hồng ngoại Afzal và Abe [28] đã thực hiện những thí nghiệm về sấy, sử dụng một thiết bị phát tia hồng ngoại để quan sát những

đặc điểm khi bị sấy khô của những lát khoai tây Tác giả đã tìm hiểu tác dụng của một số thông số đối với tốc độ sấy và quá trình thay đổi nhiệt độ của sản phẩm

Dostie và các đồng nghiệp [40], [41] đã tiến hành một cuộc nghiên cứu thí điểm về việc sấy kết hợp giữa đối lưu với bức xạ hồng ngoại ngắt quãng cho những tấm panel gỗ cách điện và gạch lát cách âm Dostie đã thực hiện

cách điện bằng cách kết hợp những công nghệ này một cách tối ưu nhằm đạt mục đích tiết kiệm

Mặc dầu những xem xét trên đây chưa thật đầy đủ, nhưng đã bao gồm phần lớn những công trình nghiên cứu mới đây về sấy bằng bức xạ hồng ngoại Những công trình nghiên cứu về sấy bằng bức xạ hồng ngoại còn tương

đối ít được báo cáo Những ứng dụng chủ yếu là cho sơn, lương thực, thực phẩm và những lớp mỏng như giấy hoặc hàng dệt, mặc dầu cũng đã có những nghiên cứu trên những chất liệu khác Những kỹ thuật ứng dụng trong thí nghiệm cũng như trong việc xây dựng mô hình thường hay gặp trong lĩnh vực sấy, và vì vậy không có gì đặc biệt, ngoại trừ một số phương pháp được miêu tả tại công trình nghiên cứu của Le Person và các đồng nghiệp [58] được đề cập trong phần tham khảo nói trên Trong lĩnh vực sấy nói chung, đặc biệt vì

sự hạn chế về tài liệu, sấy bằng bức xạ hồng ngoại là một lĩnh vực còn đòi hỏi nhiều công sức trong việc nghiên cứu Iliaxốp và các cộng sự [103] đã xây dựng được các phương trình tính trường nhiệt độ trong thực phẩm khi sấy bằng bức xạ hồng ngoại, các thí nghiệm tổng quát trong các công trình [93], [94], [95] về sự phân bố nhiệt độ trong đối tượng sấy, cho thấy sự tăng nhiệt

độ nhanh ở độ sâu 1 - 6mm ở độ sâu này nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ bề mặt 1 -

100C, một số trường hợp đạt đến 200C Nghiên cứu sự lan truyền bức xạ hồng ngoại trong các loại thực phẩm nhiều lớp như mì, mạch, lúa, ngô v.v các

đánh giá [100] cho thấy rằng do các loại thực phẩm dạng hạt có một số vỏ và

vỏ hạt, các lớp vỏ bảo vệ mầm có các tính chất quang học khác nhau nên hấp thụ và phân tán các bức xạ hồng ngoại khác nhau, không những ảnh hưởng

đến các đặc tính trường nhiệt độ mà còn ảnh hưởng đến sự phân bố nhiệt độ và chất lượng của sản phẩm Quá trình sấy bức xạ hồng ngoại dẫn đến sự tạo ra

hệ nhiều lớp khi có sự thay đổi ranh giới chuyển pha trong thời gian đầu, đối tượng sấy sinh ra sự dẫn nhiệt ẩm [61], [62] trong vật thể tạo ra hiện tượng vùng (khô) vùng ẩm và vùng chuyển pha (vùng bốc hơi) Trong sản phẩm thực

phẩm sự chuyển đổi theo cấu trúc, theo hàm lượng ẩm, theo đặc tính quang học có chọn lọc, hấp thụ và tán xạ, truyền bức xạ hồng ngoại bên trong các lớp, thúc đẩy di chuyển nhanh vùng bay hơi Iliaxốp [103] đã nghiên cứu tìm

ra quy luật suy giảm chùm tia hồng ngoại trong hệ nhiều lớp

Eplolinck đưa ra cách tính năng lượng bức xạ cần thiết cho sản phẩm trong thủ pháp kỹ thuật ánh sáng kết hợp với thủ pháp tính toán nhiệt trong kỹ thuật nhiệt Hiệu quả của quá trình trao đổi nhiệt bức xạ hồng ngoại không chỉ phụ thuộc vào hiệu nhiệt độ giữa vật phát và vật thu mà chủ yếu phụ thuộc vào bước sóng của vật phát bức xạ hồng ngoại và tính chất của vật thu

Các chất khác nhau trong vật thu hấp thụ năng lượng bức xạ hồng ngoại tối đa (gần như tuyệt đối) với những giải sóng nhất định khác nhau Dựa trên tính chất đó, Rakhimốp [104], [105] và các cộng sự của ông đã chế tạo ra các loại gốm có khả năng hấp phụ năng lượng trong miền phổ rộng, bức xạ trong vùng hồng ngoại có miền phổ hẹp cho trước Gốm được chế tạo với công nghệ phức tạp ở nhiệt độ cao tới 30000C trong lò nhiệt mặt trời công suất tới 1 triệu

kW Điều kiện đó cho phép thu được các vật liệu siêu sạch vì đã sử dụng năng lượng dạng tia để nung chảy Quy trình công nghệ tạo ra các loại gốm này diễn ra trong vòng 6 tháng

Ông đã sáng chế ra nhiều loại gốm phát bức xạ hồng ngoại với các bước sóng khác nhau, ứng dụng vào các lĩnh vực khác nhau trong nền kinh tế quốc dân Trong đó có loại gốm phát bức xạ hồng ngoại dùng trong công nghệ sấy Với bước sóng 1ữ 16 àm Với giải bước sóng trên, nước trở thành "vật

đen", hấp thụ hầu như toàn bộ năng lượng bức xạ, còn các thành phần hợp chất hữu cơ khác có trong vật liệu sấy trở thành "trong suốt", hầu như không hấp thụ năng lượng nên bảo toàn tính chất ban đầu

1.4.3.2 Trong nước

ở Việt Nam, sấy bức xạ hồng ngoại mới được ứng dụng trong mấy năm gần đây Theo thông báo [26], các tác giả đã nghiên cứu thí nghiệm sấy các loại rau củ quả như (mùi, hành, cà chua, chuối, xoài, dứa, cà rốt, khoai tây, khoai lang) các loại hạt như (cà phê, ngô, thóc) - đã thiết kế, chế tạo máy sấy bức xạ hồng ngoại năng suất 10ữ100 kg/mẻ đến 1T/h (đã được hội đồng khoa học của bộ Nông nghiệp & Phát triển nông thôn công nhận các loại mẫu trên và cho áp dụng thử vào sản xuất) Đặc biệt đối với sấy hạt giống chất lượng hạt giống được cải thiện đáng kể Hiện nay việc sấy hạt giống và khử trùng hạt giống có những phương pháp sấy rất tiêu tốn năng lượng, hoặc các hiệu ứng có hại của các chất diệt côn trùng, các phương pháp này đều gây ảnh hưởng đến sức khoẻ và môi trường

Máy sấy có sử dụng các thanh gốm hồng ngoại đã góp phần làm giảm năng lượng tiêu thụ cần thiết và giảm thời gian sấy Phương pháp này an toàn tuyệt đối bởi vì nó không sử dụng bất kỳ một loại chất độc hay hoá chất nào

để bảo quản Công nghệ này không chỉ làm cải thiện chất lượng hạt giống mà còn làm giảm khả năng bị tấn công bởi nấm mốc và vi sinh vật Nhờ công nghệ này mà hạt giống được giữ trong 1 thời gian dài Những số liệu thực nghiệm ở bảng 1.2 cho ta thấy rằng sau khi sấy/khử trùng hạt có khả năng nẩy

mầm và sức nẩy mầm cao

Bảng 1.2 Kết quả thí nghiệm sấy một số giống lúa

Tỷ lệ nảy mầm (%) Sức nảy mầm (%) Giống Sấy hồng

ngoại 450C

Tủ sấy

TN 450C

Phơi nắng

Sấy hồng ngoại 450C

Tủ sấy

TN 450C

Phơi nắng

Qua kết quả thí nghiệm cũng như thực tế cho thấy [26]: Thời gian sấy giảm từ 1,5-3 lần so với các loại sấy thông thường, chất lượng sản phẩm đảm bảo Các loại vitamin, màu sắc, hương vị tự nhiên và các hợp chất hữu cơ khác

được bảo toàn, thời gian bảo quản kéo dài ở điều kiện bảo quản thông thường (không dùng hoá chất) vì sấy bằng bức xạ hồng ngoại ngoài tác dụng sấy khô còn có tác dụng tiệt trùng

Tuy nhiên, công trình nêu trên chưa nghiên cứu một cách có hệ thống các yếu tố ảnh hưởng chất lượng sản phẩm sấy và chi phí cho quá trình sấy bằng bức xạ hồng ngoại trong lĩnh vực sấy, chưa xác định chi phí năng lượng của sản phẩm sau khi sấy đối với một số giống cây có hạt

Sấy hạt giống sử dụng gốm bức xạ hồng ngoại là một hướng mới có nhiều triển vọng khắc phục được các nhược điểm của kỹ thuật sấy thông thường khác, có thể đáp ứng được nhu cầu của sản xuất để làm khô nông sản nói chung và làm khô hạt giống nói riêng

Các thông số cơ bản ảnh hưởng đến chi phí cho quá trình sấy và chất lượng của hạt nông sản là cường độ và mật độ trường bức xạ bao gồm các thông số cơ bản sau: chiều dày lớp sấy, khoảng cách từ các thanh bức xạ hồng ngoại đến bề mặt lớp thóc sấy, khoảng cách giữa các thanh bức xạ hồng ngoại Tuy nhiên, thực tế cho thấy các số liệu trên ở Việt Nam còn rất thiếu và không

đầy đủ Do vậy, để có số liệu thiết kế thiết bị sấy sử dụng gốm bức xạ hồng ngoại cần phải nghiên cứu một số thông số cơ bản và bằng thực nghiệm để

xác định các thông số đó

1.4.4 Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu

* Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu cơ sở khoa học của sự truyền nhiệt bằng bức xạ hồng ngoại, nhằm xác định các thông số cơ bản ảnh hưởng đến chi phí năng lượng và chất lượng sản phẩm sau quá trình sấy

* Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu một số đặc điểm của hạt lúa lại F1 có liên quan đến quá trình sấy

- Nghiên cứu sự phân bố năng lượng bức xạ hồng ngoại trong lớp thóc làm cơ sở cho việc xác định các thông số cơ bản về cấu tạo và chế độ làm việc của thiết bị sấy thóc giống

- Nghiên cứu thực nghiệm xác định giá trị tối ưu của một số thông số làm cơ sở cho nghiên cứu thiết kế chế tạo thiết bị sấy

- Nghiên cứu áp dụng thiết bị sấy trong thực tế sản xuất

Chương II Đối tượng và phương pháp nghiên

cứu

2.1 Đối tượng nghiên cứu

Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến chi phí điện năng và khả năng nảy mầm của thóc giống lúa lai F1 được gieo trồng ở Việt Nam trên thiết

bị sấy sử dụng gốm bức xạ hồng ngoại

Sơ đồ nguyên lý cấu tạo thiết bị sấy sử dụng gốm bức xạ hồng ngoại (ký hiệu SHN-100) được thể hiện trên hình 2.1

10

12 11

điều khiển, 8 Cửa thoát ẩm, 9 Cửa tủ sấy, 10 Bản lề, 11 Gioăng cao su,

12 Tay nắm

Thiết bị sấy SHN-100 được thiết kế và chế tạo tại Viện Công nghệ Sau thu hoạch Thiết bị dạng hình hộp kích thước 1130 x 715 x 1880 Trong tủ sấy

có lắp 11 giàn gốm bức xạ hồng ngoại có thể điều chỉnh được Các thanh gốm bức xạ hồng ngoại dạng ống IR (dùng điện) kích thước dài 1000 mm đường kính 12mm, bên trong là sợi đốt bên ngoài là ống thạch anh được phủ một lớp gốm đặc biệt cho phép chọn lọc bước sóng với dải tần hẹp 4,5 - 8,5 àm Với bước sóng này nước hấp thụ năng lượng tối đa, còn các vật chất khác hầu như không hấp thụ năng lượng Nhờ đó khi sấy các loại nông sản thực phẩm thì cường độ bốc hơi nước từ trong vật liệu sấy rất cao, giảm được thời gian sấy

đồng thời ít làm biến đổi chất lượng sản phẩm trong quá trính sấy do tác động của nhiệt, khoảng cách giữa các thanh gốm có thể điều chỉnh được Có 10 hàng khay sấy, mỗi hàng 2 khay được bố trí giữa các giàn gốm bức xạ hồng ngoại Khoảng cách giữa các khay sấy đến giàn gốm bức xạ hồng ngoại có thể

điều chỉnh được để đảm bảo cho năng lượng phân bố thích hợp cho vật liệu sấy

Nhiệt độ trong buồng sấy được điều khiển tự động nhờ thiết bị điều khiển kiểu Dixell XR40C Đảm bảo nhiệt độ vật sấy không vượt quá giới hạn cho phép

Lượng hơi ẩm thoát ra từ vật liệu sấy được thoát ra ngoài theo theo nguyên lý đối lưu tự nhiên trên cơ sở dùng ezetor dạng cánh cong, liên kết với chốt đỡ ở hai đầu tủ sấy theo khớp bản lề, nhờ đó có thể điều chỉnh được khe

hở giữa thành tủ sấy với ezetor để điều chỉnh lượng hơi ẩm thoát ra theo độ ẩm của vật liệu sấy ở từng giai đoạn sấy

Thiết bị sấy trên có ưu điểm như sau:

- Cường độ bay hơi ẩm lớn nên có thể rút ngắn được thời gian sấy, làm tăng năng suất của thiết bị sấy và giảm giá thành sản phẩm

- Thiết bị có cấu tạo nhỏ gọn, nên đã giảm được vật liệu chế tạo và diện tích lắp đặt