136 Trang 8 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT Viết tắt/ký hiệu Giải thích ALU-CHA Hệ thống thiết bị đo hệ số thấm ANOVA Phân tích phương sai IAWA Hội Giải phẫu gỗ quốc tế MC gradient Mứ
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Mức chênh lệch độ ẩm trong gỗ khi sấy
1.1.1 Chênh lệch độ ẩm và mối tương quan tới nội ứng suất trong gỗ sấy
Công ty Frank Controls Ltd định nghĩa dốc ẩm (moisture gradient) là sự chênh lệch giữa độ ẩm bên trong và độ ẩm bề mặt của tấm gỗ Ví dụ trong Hình 1.1 cho thấy mức chênh lệch độ ẩm giữa tâm và bề mặt tấm gỗ ngay sau quá trình sấy là rất lớn, lên tới 16%.
Hình 1.2 Mô tả mối liên quan giữa chênh lệch ẩm đến chênh lệch ứng suất
McMillen (1958) cho rằng sự chênh lệch độ ẩm và nội ứng suất trong gỗ có mối quan hệ chặt chẽ trong quá trình sấy Ông đã phát triển phương pháp đo lường và xây dựng biểu đồ ứng suất cùng với đường cong dốc ẩm cho gỗ Sồi đỏ trong các giai đoạn sấy Hình 1.2 minh họa rằng sau 5 ngày, bề mặt gỗ đã giảm xuống dưới FSP (17 %) và bắt đầu co rút, trong khi độ ẩm bên trong vẫn gần 90 % và chưa có dấu hiệu co lại.
Hình 1.1 Ví dụ chênh lệch ẩm gỗ sấy
Khi quá trình khô diễn ra, lớp ngoài của gỗ chịu ứng suất kéo lớn nhất trong khi lớp bên trong chịu ứng suất nén Các lớp tiếp theo dần chuyển sang ứng suất kéo, trong khi lớp trung tâm đạt ứng suất nén tối đa Khi các lớp bên trong đạt đến FSP (khoảng 30%), ứng suất sẽ đảo chiều, khiến lớp ngoài chịu nén và lớp bên trong chịu kéo Nếu sự chênh lệch ứng suất vượt quá giới hạn cường độ chịu kéo, nén ngang thớ sẽ dẫn đến hiện tượng nứt vỡ và biến dạng của gỗ.
Nội ứng suất là hình dạng của mẫu ngay sau khi cắt lát Trước khi cắt, mẫu được đánh dấu và đo chiều dài, chiều rộng của thanh gỗ sấy Ngay sau khi cắt, mỗi lát được đo lại để xác định xem nó đang chịu ứng suất kéo hay nén.
Hình 1.3 Đo nội ứng suất ở các vị trí khác nhau theo chiều dày
Việc xác định chênh lệch ẩm trong gỗ sấy tại Việt Nam đã được nghiên cứu từ lâu, với các nghiên cứu cơ bản của Nguyễn Xuân Hiên (2006) và Đỗ Văn Bản (2012) tập trung vào gỗ Bạch đàn trắng Nguyễn Xuân Hiên đã xác định chênh lệch ẩm giữa bề mặt và tâm mẫu gỗ qua 12 chế độ sấy bằng ẩm kế điện trở, trong khi Đỗ Văn Bản cũng sử dụng phương pháp tương tự để nghiên cứu giảm nứt vỡ gỗ Tuy nhiên, các nghiên cứu này chưa xác định được nội ứng suất trong quá trình sấy.
Nghiên cứu gần đây đã áp dụng công nghệ hiện đại để xác định nội ứng suất trong quá trình sấy gỗ Haque (2002) sử dụng cảm biến để đo sự thay đổi kích thước mẫu theo vị trí, trong khi Allegretti và Ferrari (2008) áp dụng cảm biến vào các lỗ khoan trên bề mặt và lõi để xác định nội ứng suất Redman (2017) phát triển mô hình phân tích phần tử hữu hạn (FEA) để dự đoán nội ứng suất ba chiều của gỗ sấy bằng phần mềm Strand7 Thêm vào đó, các nghiên cứu của Yuniarti (2015) và Phonetip (2018) đã xác định ứng suất dư của tấm gỗ sau khi sấy theo tiêu chuẩn AS/NZS 4787:2001.
[25] để phân loại chất lượng gỗ sấy phục vụ cho việc tối ưu hoá chế độ sấy
1.1.2 Phương pháp xác định mức chênh lệch độ ẩm
Các nghiên cứu về mức chênh lệch độ ẩm đã được phát triển dựa trên các phương pháp đo độ ẩm Phương pháp truyền thống xác định độ ẩm bằng cách xẻ lớp gỗ có độ chính xác thấp do mất độ ẩm trong quá trình cưa (McMillen, 1958) Kỹ thuật này đã được cải tiến thông qua việc cắt lát từ mẫu khoan ra từ thanh gỗ và sử dụng dao vi phẫu để đạt được kết quả chính xác hơn.
Phương pháp điện trở là một kỹ thuật không phá huỷ mẫu, cho độ chính xác tương đối cao dưới FSP Forrer (1984) đã giới thiệu hệ thống ẩm kế điện trở với các điện cực gắn trong gỗ, kết nối với bộ vi xử lý để đo điện trở và tính toán độ ẩm Hai năm sau, phương pháp này được cải tiến để kết nối với máy tính Tuy nhiên, nhược điểm lớn của phương pháp này là chỉ có khả năng đo độ ẩm dưới FSP.
Melin và đồng tác giả (2016) đã tiến hành so sánh hai phương pháp xác định gradient độ ẩm (MC gradient), bao gồm phương pháp điện trở và phương pháp trao đổi ẩm Phương pháp điện trở được thực hiện tương tự như các nghiên cứu trước đó, trong khi phương pháp trao đổi ẩm sử dụng các cảm biến đo độ ẩm tương đối (RH) được đặt vào các lỗ khoan trên tấm gỗ ở các độ sâu khác nhau Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng các phép đo MC gradient qua hai phương pháp này tương đối đồng nhất.
Nghiên cứu ứng dụng phương pháp phóng xạ để xác định dốc ẩm được Cai
Năm 2007, tác giả đã sử dụng chùm tia X để quét toàn bộ mẫu theo chiều dày, từ đó tính toán gradient MC dựa trên mối tương quan giữa cường độ chùm tia và khối lượng riêng Kết quả cho thấy hai đường cong MC gradient thu được từ phương pháp này rất giống nhau với phương pháp cắt lát bằng dao vi phẫu Tuy nhiên, phương pháp hiện đại này có chi phí tốn kém, là một hạn chế lớn trong việc ứng dụng rộng rãi.
Phương pháp quang phổ điện trở kháng là một kỹ thuật mới để đo độ ẩm (MC) gradient mà không làm hỏng mẫu Tiitta và các đồng tác giả (2010) đã sử dụng quang phổ sóng điện từ tần số thấp để đánh giá các đặc tính của gỗ và MC gradient, cho thấy kết quả tương tự so với phương pháp điện trở Nghiên cứu cũng kết hợp việc đo nứt mặt bằng cường độ phát tán âm thanh và xây dựng mối tương quan với diễn biến ẩm Tuy nhiên, nhóm tác giả khuyến cáo rằng cả hai phương pháp đo MC gradient chỉ nên áp dụng cho độ ẩm dưới FSP.
Mức chênh lệch độ ẩm có mối quan hệ chặt chẽ với nội ứng suất và là nguyên nhân gây khuyết tật khi sấy gỗ Mặc dù trên thế giới đã sử dụng thiết bị hiện đại để xác định nội ứng suất trong gỗ sấy, số lượng công trình nghiên cứu còn hạn chế Phần lớn các nghiên cứu hiện tại thường dựa vào mối tương quan giữa nội ứng suất và chênh lệch độ ẩm để giải thích các hiện tượng khuyết tật Tuy nhiên, sự hạn chế về thiết bị đo nội ứng suất đã khiến cho mối tương quan này chưa được thực hiện tại Việt Nam.
Luận án tập trung vào việc xác định mức chênh lệch độ ẩm tại các vị trí theo chiều dày tấm gỗ và mối tương quan với khuyết tật trong quá trình sấy Để giải thích hiện tượng khuyết tật khi sấy, luận án áp dụng lý thuyết về mối tương quan giữa nội ứng suất và mức chênh lệch độ ẩm, mặc dù có hạn chế về thiết bị Các đặc điểm cấu tạo và tính chất của gỗ ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ vận chuyển ẩm và sự chênh lệch vận chuyển ẩm giữa các chiều, từ đó tác động đến mức độ khuyết tật của gỗ sau khi sấy.
Các phương pháp xác định độ ẩm và mức chênh lệch độ ẩm đều có ưu và nhược điểm riêng, và việc lựa chọn phương pháp phù hợp phụ thuộc vào mục tiêu và điều kiện thí nghiệm Ở Việt Nam, việc xác định chênh lệch độ ẩm gỗ sấy đã được thực hiện trong một số luận án, tuy nhiên, các máy đo điện trở được sử dụng có độ chính xác không cao trong khoảng độ ẩm trên FSP Để đạt được độ chính xác tối ưu trong việc xác định gradient MC từ khi gỗ còn tươi đến khi đạt độ ẩm cuối cùng, nghiên cứu của Pang (1996) và Northway là rất quan trọng.
Năm 2001, McCurdy (2006), Yuniarti (2015) và Phonetip (2018) đã áp dụng phương pháp cắt lát mẫu để cân sấy bằng các thiết bị cắt lát Phương pháp này phù hợp với điều kiện thí nghiệm tại Việt Nam, do đó được lựa chọn để xác định mức chênh lệch độ ẩm của gỗ Keo tai tượng trong luận án.
Các yếu tố ảnh hưởng đến khuyết tật gỗ sấy
Yếu tố về nguyên liệu:
Cấu tạo và đặc tính của gỗ ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình vận chuyển ẩm, tạo ra sự chênh lệch chuyển khối giữa các chiều, từ đó tác động đến các khuyết tật trong quá trình sấy Vấn đề này sẽ được phân tích chi tiết trong các phần 1.3 và 1.4 dưới đây.
Khối lượng riêng của gỗ thay đổi tùy thuộc vào lập địa, tuổi cây và vị trí trên cây Các tính chất cơ học như độ bền tách và nén ngang thớ thể hiện khả năng chống chịu của gỗ trước ứng suất kéo và nén, và những tính chất này có sự biến đổi trong suốt quá trình sấy.
Loại ván xẻ (xuyên tâm, tiếp tuyến, bán xuyên tâm) ảnh hưởng đáng kể đến tốc độ vận chuyển ẩm và chất lượng gỗ sấy Bên cạnh đó, thời điểm khai thác, thời điểm xẻ và thời gian hong phơi trước khi sấy cũng là những yếu tố quan trọng cần xem xét.
Yếu tố về công nghệ và thiết bị:
- Theo Nolan và đồng tác giả (2003) [59], nhiều khuyết tật làm giảm cấp chất lượng gỗ sấy dưới đây có nguyên nhân do quá trình điều khiển các mẻ sấy
Nứt gỗ thường xảy ra do ứng suất quá lớn từ tốc độ sấy nhanh, đặc biệt ở giai đoạn sấy đầu, dẫn đến nứt mặt và nứt đầu Để khắc phục, cần giảm tốc độ sấy, sơn bịt đầu ngay sau khi cắt, ghim đầu và xếp thanh kê gần đầu Ngoài ra, giảm nhiệt độ, tốc độ gió và tăng độ ẩm môi trường bằng thiết bị điều khiển cũng rất quan trọng Mặc dù các vết nứt có thể đóng lại khi độ ẩm gỗ cân bằng, nhưng chúng có thể xuất hiện trở lại trong quá trình sử dụng.
Mo móp xuất hiện do vách tế bào gỗ bị móp khi nước thoát ra khỏi ruột tế bào, thường xảy ra khi sấy ở nhiệt độ cao và tốc độ nhanh trong giai đoạn đầu Hiện tượng này cũng góp phần gây nứt ngầm trong giai đoạn sấy tiếp theo Để giảm thiểu các vấn đề này, cần giảm tốc độ sấy và duy trì nhiệt độ sấy thấp Ngoài ra, có thể cải thiện tình hình bằng cách phun hơi nước bão hòa khi gỗ đạt điểm FSP.
Sấy quá nhanh trong giai đoạn đầu có thể gây ra vết nứt và bề mặt chai cứng Để khắc phục tình trạng này, nên giảm tốc độ sấy, bắt đầu với nhiệt độ thấp và duy trì độ ẩm môi trường cao.
Khuyết tật tự nhiên hoặc khuyết tật có trước khi sấy là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng gỗ sấy Nghiên cứu này tập trung vào mức chênh lệch độ ẩm và các khuyết tật, nhằm giải thích các hiện tượng xảy ra trong quá trình sấy gỗ.
Quá trình vận chuyển ẩm trong gỗ khi sấy
1.3.1 Lý thuyết về quá trình vận chuyển ẩm trong gỗ
Quá trình vận chuyển ẩm trong gỗ là chủ đề được các nhà khoa học nghiên cứu sâu nhằm hiểu rõ hơn về quá trình sấy gỗ Các nghiên cứu của Stamm (1967), Siau (1984), Skaar (1988), Walker (2006) và Perré (2007) đã tổng hợp và thống nhất những kiến thức về sự vận chuyển ẩm, bao gồm nước và hơi nước, trong gỗ.
Theo Skaar (1988), ẩm trong gỗ có ba dạng: nước tự do mao dẫn chủ yếu trong ruột tế bào, hơi nước trong ruột tế bào và nước liên kết trong vách tế bào Siau (1984) và Walker (2006) đã đơn giản hóa khái niệm này thành hai dạng: ẩm/nước tự do trong ruột tế bào và khoảng trống giữa các tế bào, cùng với ẩm/nước liên kết trong vách tế bào Quá trình di chuyển của ẩm rất phức tạp, diễn ra qua hệ thống mao quản được kết nối bằng các lỗ nhỏ như lỗ thông ngang và lỗ xuyên mạch, với đường di chuyển ưu tiên tùy thuộc vào dạng tồn tại của nước.
(chênh lệch áp suất, chênh lệch nồng độ) và đa dạng cấu tạo gỗ [91], [94], [104]
Hình 1.4 Mô tả quá trình vận chuyển ẩm trong gỗ lá rộng
Theo Siau (1984), ẩm tự do di chuyển chủ yếu qua cơ chế thấm trong ruột của tế bào mạch gỗ lá rộng, sợi gỗ, mô mềm và tia gỗ Cấu trúc lỗ thông ngang có ảnh hưởng lớn đến khả năng vận chuyển ẩm, và điều này phụ thuộc vào loại gỗ, bao gồm gỗ dác, gỗ lõi, gỗ sớm, gỗ muộn, cũng như tình trạng gỗ khô hay tươi.
Gỗ dác có khả năng thấm tốt hơn gỗ lõi, tuy nhiên, chưa có bằng chứng rõ ràng về việc giảm tính thấm của gỗ sớm so với gỗ muộn do sự không phân biệt rõ ràng giữa nút (torus) và màng treo.
(margo) trong màng lỗ thông ngang (Hình 1.5)
Sự khác biệt về khả năng thấm nước giữa gỗ sớm và gỗ muộn của gỗ lá kim chủ yếu xuất phát từ cấu trúc của chúng Gỗ sớm, thuộc loại gỗ mạch vòng, thường có khả năng thấm nước cao hơn so với gỗ mạch phân tán.
Các vi lỗ trong màng lỗ thông ngang của gỗ lá rộng tạo điều kiện cho nước di chuyển ngang giữa các tế bào, đồng thời ngăn chặn sự mở rộng của các điểm ách tắc khí và hơi sang tế bào lân cận.
Ngoài ra, sợi gỗ và mô mềm thường không có tính thấm hoặc thấm kém nên cấu tạo của chúng không ảnh hưởng nhiều đến khả năng thấm [91]
Hình 1.5 Màng lỗ thông ngang giữa
2 tế bào mạch gỗ gỗ Populus sp độ phóng đại x2500
Theo Walker (2006), ẩm liên kết di chuyển thông qua cơ chế khuếch tán và thấm, nhưng vai trò của chúng là khác nhau Các mao quản nhỏ làm chậm quá trình khuếch tán hơn so với thấm Sự hiện diện và tình trạng đóng của lỗ thông ngang không ảnh hưởng nhiều đến quá trình khuếch tán ẩm; nếu không có khuếch tán qua lỗ thông ngang, hệ số khuếch tán chỉ giảm 10%, và nếu lỗ thông ngang mở hoàn toàn, hệ số khuếch tán chỉ tăng 30% Tỷ lệ hệ số khuếch tán dọc so với ngang thay đổi từ 100 lần ở độ ẩm 5% đến 2-4 lần ở độ ẩm từ 25% đến 30%.
Shmulsky và Jones (2019) cho rằng quá trình sấy liên quan đến sự thấm nước hoặc hơi nước và khuếch tán các phân tử nước Sự thấm nước tự do bị ảnh hưởng bởi chênh lệch áp suất, trong khi khuếch tán nước liên kết trong vách tế bào và hơi nước trong ruột tế bào chịu tác động của chênh lệch nồng độ.
Nước tự do có lực giữ thấp hơn nước liên kết, vì vậy nó sẽ di chuyển ra trước Khi độ ẩm trên FSP, quá trình thấm vượt trội hơn khuếch tán Ngược lại, dưới điểm này, hoạt động khuếch tán ẩm trở nên ưu việt hơn.
Các loại gỗ có tính thấm kém thường gặp vấn đề khi tốc độ chuyển ẩm từ tâm ra bề mặt không kịp theo tốc độ bay hơi ở bề mặt Điều này dẫn đến việc độ ẩm bề mặt gỗ nhanh chóng giảm xuống dưới mức điểm bão hòa (FSP), trong khi độ ẩm ở sâu trong tâm gỗ vẫn cao Kết quả là hình thành những đường cong parabol đặc trưng cho sự thay đổi độ ẩm trong quá trình sấy gỗ lá rộng.
Quá trình vận chuyển ẩm trong gỗ sấy là rất phức tạp, chịu ảnh hưởng của động lực thấm và khuếch tán, và thay đổi tùy thuộc vào từng giai đoạn trên hoặc dưới FSP Tốc độ vận chuyển ẩm còn phụ thuộc vào cấu trúc và thành phần của gỗ.
1.3.2 Đặc tính chuyển khối của gỗ và phương pháp xác định
Quá trình sấy gỗ được chia thành hai phần: phần bên trong liên quan đến việc chuyển ẩm từ trong ra bề mặt và chuyển nhiệt ngược lại, trong khi phần bên ngoài là sự trao đổi nhiệt và ẩm giữa bề mặt gỗ và môi trường sấy Việc hiểu biết về quá trình chuyển khối giúp các nhà khoa học phát triển chế độ sấy thông qua các mô hình Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng nhiều đặc tính gỗ cần thiết cho mô hình mô phỏng chính xác quá trình sấy, trong đó hệ số thấm và hệ số khuếch tán ẩm là những yếu tố quan trọng cần được xác định.
Dòng chuyển khối được hiểu rõ hơn khi phân biệt giữa độ rỗng và hệ số thấm Độ rỗng phản ánh khoảng trống của vật liệu rắn, trong khi hệ số thấm cho biết mức độ dễ dàng mà ẩm có thể chuyển qua dưới chênh lệch áp suất Để xảy ra hiện tượng thấm, vật liệu phải có độ xốp, nhưng không phải tất cả vật liệu xốp đều có tính thấm Sự thấm chỉ tồn tại khi các khoảng trống được kết nối Gỗ, mặc dù là vật liệu xốp, sẽ không có tính thấm nếu các tế bào bị đóng kín; trong trường hợp này, ẩm chỉ có thể thoát ra bằng cách làm vỡ vách tế bào Thêm vào đó, gỗ có cùng độ xốp có thể khác nhau đáng kể về hệ số thấm.
Đặc tính của gỗ sử dụng cho mô hình chuyển khối
1.4.1 Một số đặc điểm cấu tạo của gỗ ảnh hưởng đến quá trình sấy
Perré (1996) [66], Perré và Passard (2004) [70], Redman và đồng tác giả
Năm 2012 và Salin (2010) nhấn mạnh rằng để hiểu rõ các hiện tượng sấy gỗ và cung cấp dữ liệu cho mô hình sấy, cần đo lường một số lượng lớn các đặc tính của gỗ Việc điều chỉnh quá trình vận chuyển ẩm yêu cầu phải có kiến thức về cấu tạo gỗ, vì điều này liên quan trực tiếp đến việc chuyển ẩm trong cấu trúc tế bào Thông tin này được tổng hợp từ nhiều nguồn nghiên cứu, bao gồm Butterfield và Meylan (1980), Perré (2007), Redman (2017), Shmulsky và Jones (2019) cùng Siau (1984).
Vách tế bào gồm nhiều lớp phân biệt bởi thành phần đại phân tử và góc (hướng) của các vi sợi (Hình
Các tế bào được phân chia thành lớp sơ cấp (P) và lớp thứ cấp (S), với lớp thứ cấp bao gồm ba lớp S1, S2 và S3 Giữa các vách tế bào cạnh nhau là màng giữa (ML - middle lamella).
Lớp sơ cấp và thứ cấp của tế bào gỗ được hình thành từ các microfibril (vi sợi hay mixencellulose) có cấu trúc ngẫu nhiên Giữa các mixencellulose tồn tại những vi lỗ siêu nhỏ (micropores) với đường kính từ 2 nm đến 4 nm, được gọi là nanopores, tạo nên tính chất vi xốp của vách tế bào Cấu trúc vi xốp này đóng vai trò quan trọng trong việc vận chuyển ẩm khi tế bào gỗ được sấy dưới điều kiện FSP, trong đó các vi lỗ sẽ mất nước và dẫn đến sự co rút của gỗ.
Tế bào cơ bản của gỗ lá rộng bao gồm ba loại chính: sợi gỗ, mạch gỗ và mô mềm, trong đó mô mềm được sắp xếp dọc theo thân cây và tia gỗ.
Sợi gỗ là thành phần chính trong cấu trúc của gỗ lá rộng, chiếm khoảng 50% thể tích gỗ Số lượng, đường kính và chiều dày vách tế bào của sợi gỗ có ảnh hưởng lớn đến khối lượng riêng của gỗ Các sợi gỗ được xếp theo chiều dọc, với ruột tế bào nối liền nhau qua các lỗ thông ngang, tuy nhiên, những lỗ này thường bị bịt kín bởi các chất chiết xuất.
Hình 1.8 Hình ảnh mô phỏng vách tế bào gỗ
Hình 1.9 Hình ảnh mô phỏng ba chiều của mẫu gỗ Phong (Birch - Betula spp.)
2a,…,2f, j, k - tia gỗ; c, d - sợi gỗ; e - mô mềm dọc; g,h - mạch gỗ
Mạch gỗ, hay còn gọi là gỗ lá rộng (porous wood), là phần có thể nhìn thấy bằng mắt thường và chiếm từ 20% đến 30% thể tích gỗ Vai trò chính của mạch gỗ là vận chuyển nước cho cây trong quá trình sống.
Mô mềm là loại mô có vách mỏng, chứa nhiều lỗ thông ngang đơn, tồn tại dưới dạng mô mềm dọc, chiếm từ 2% đến 15% Mô này được sắp xếp thành từng dây phân tán hoặc dải gianh giới vòng năm, cùng với tia gỗ được xếp thành hàng theo hướng xuyên tâm Sự sắp xếp này tạo ra tính dị hướng giữa chiều xuyên tâm và tiếp tuyến, ảnh hưởng đến các tính chất vật lý và cơ học của mô.
1.4.2 Một số nghiên cứu về đặc điểm cấu tạo của gỗ Keo tai tượng Đặc điểm cấu tạo gỗ Keo tai tượng được Richter và Dallwitz (2000) [81] công bố:
- Dác lõi phân biệt, lõi có màu từ vàng nhạt tới nâu Khối lượng riêng từ 0,45 g/cm 3 đến 0,78 g/cm 3
Mạch phân tán tập hợp thành dây theo hướng xuyên tâm với đường kính tiếp tuyến từ 120 μm đến 160 μm Số lượng lỗ dao động từ 4 đến 9 lỗ/mm², trong đó lỗ xuyên mạch đơn và lỗ thông ngang có đường kính từ 6 μm đến 9 μm, được sắp xếp so le và có vành Vách tế bào không dày lên theo đường xoắn ốc và không có thể bít, tuy nhiên có thể có chất tích tụ.
Sợi gỗ có chiều dày vách tế bào trung bình, với chiều dài dao động từ 900 μm đến 1300 μm Lỗ thông ngang của sợi gỗ bị hạn chế theo hướng xuyên tâm, có thể xuất hiện dưới dạng lỗ thông ngang đơn hoặc có vành, và không có sự phân khoang.
Mô mềm dọc có khả năng phân tán hoặc bao quanh mạch hình tròn và hình cánh (hình thoi), tạo thành các dây dọc nối kết từ 2 đến 4 tế bào.
Số lượng tia gỗ trên mỗi mm theo hướng tiếp tuyến dao động từ 4 đến 8 tia, với từ 1 đến 3 tế bào mô mềm theo chiều rộng và chiều cao có thể đạt tới 500 μm.
- Không có cấu tạo lớp; không có dầu nhựa; không có ống dẫn nhựa ngang
- Có tinh thể hình lăng trụ nằm trong tế bào mô mềm dọc; không có silica
Jusoh và đồng tác giả (2014) [49] đã so sánh giữa 2 thế hệ của gỗ Keo tai tượng ở vườn giống Queensland, Úc Kết quả thể hiện ở Bảng 1.1
Bảng 1.1 Đặc tính gỗ Keo tai tượng ở vườn giống Queensland
(Jusoh và đồng tác giả, 2014) [49]
Tính chất/cấu tạo Thế hệ 1 Thế hệ 2
Thể tích 15,89 14,42 Đặc điểm cấu tạo
Chiều dài sợi gỗ (mm) 0,93 0,91
Chiều dày vách tế bào sợi gỗ (μm) 2,03 1,88 Đường kính sợi gỗ (μm) 17,43 20,34 Đường kính ruột tế bào sợi gỗ (μm) 13,35 16,56
Gỗ Keo tai tượng ở Việt Nam đã thu hút sự quan tâm của nhiều tác giả trong và ngoài nước về đặc điểm cấu tạo Nghiên cứu của Savero và đồng tác giả (2022) về Keo tai tượng 8 tuổi tại Thái Nguyên và Bình Phước cho thấy dác và lõi phân biệt rõ ràng, với lõi có màu nâu từ nhạt đến xám, trong khi dác có màu trắng từ nhạt đến vàng Mạch gỗ phân tán, bao gồm cả mạch đơn và kép, được sắp xếp theo hướng xuyên tâm mà không có thể bít Tế bào sợi gỗ không phân khoang, với chiều dày vỏch là 1,72 mm Tế bào mụ mềm xung quanh mạch có hình dạng tròn và hình thoi, chứa tinh thể hình lăng trụ Tia gỗ có một hoặc hai dãy tế bào mô mềm, và lỗ thông ngang giữa các mạch gỗ sắp xếp so le, có hình đa giác và hầu hết không có nút.
Phạm Văn Chương (1997) đã nghiên cứu cấu tạo gỗ Keo tai tượng, cho thấy tỷ lệ gỗ lõi chiếm 77,25% và gỗ dác 22,75% Gỗ có vòng năm rộng nhưng không rõ, không phân biệt gỗ sớm và gỗ muộn, với mạch phân tán hợp đơn và kép, cùng với tia kích thước trung bình và số lượng nhiều Đỗ Văn Bản và các đồng tác giả (2019) cũng mô tả đặc điểm gỗ Keo tai tượng 10 tuổi ở Thanh Hóa, tương đồng với kết quả của Savero và đồng tác giả.
Năm 2022, một số đặc điểm quan trọng của vật liệu này bao gồm khối lượng riêng ở độ ẩm 12% là 0,589 g/cm³ Mạch của nó chứa chất màu trắng hoặc nâu hồng, và việc phân biệt tế bào mô mềm dọc với sợi gỗ là khó khăn do sợi gỗ có vách mỏng Ngoài ra, vật liệu này không có cấu trúc tầng.
Các đặc điểm cấu tạo và tính chất vật lý của gỗ Keo tai tượng đã được công bố Tuy nhiên, để nghiên cứu ảnh hưởng của độ ẩm đến khuyết tật khi sấy, cần làm rõ các đặc điểm của gỗ Keo tai tượng theo địa điểm trồng và tuổi cụ thể Hơn nữa, các thông số như hệ số thấm, hệ số khuếch tán, khối lượng riêng, diện tích lỗ rỗng và FSP là cơ sở quan trọng để hiểu và xây dựng mô hình mô tả quá trình sấy.
1.4.3 Phương pháp xác định một số đặc tính của gỗ
1.4.3.1.Độ ẩm và khối lượng riêng cơ bản
Mô hình hóa trong sấy gỗ
Trước đây, việc xây dựng mô hình toán học cho quá trình sấy gỗ chủ yếu tập trung vào gỗ lá kim hơn là gỗ lá rộng, do tầm quan trọng thương mại và tính đồng nhất của các loại gỗ này Mô hình chính xác cần phải mô tả nhiều cấp độ và các đặc tính khác nhau liên quan đến hiện tượng sấy.
Hình 1.10 Một ví dụ đồ thị xác định FSP
(Redman, 2017) [77] gỗ lá kim Một trong các mô hình đó là TransPore đã được Perré và Turner (1999)
[72] phát triển cho gỗ lá kim và vật liệu xốp khác như bê tông và gỗ lá rộng Redman
(2017) [78] đã sử dụng TransPore để mô phỏng quá trình chuyển khối suốt quá trình sấy chân không cho 4 loại gỗ lá rộng của Úc
1.5.1.Lịch sử phát triển của mô hình toán học trong sấy gỗ
Các mô hình sấy một chiều ban đầu giúp hiểu rõ hiện tượng vật lý trong quá trình sấy Sự phát triển của công nghệ máy tính đã cho phép mở rộng các mô hình này thành các mô hình hai chiều và ba chiều, mang lại hiệu quả tính toán cao hơn Các mô hình đa chiều không chỉ phản ánh chính xác hơn thực tế mà còn hỗ trợ nghiên cứu tác động của tính dị hướng của gỗ trong quá trình sấy Cụ thể, ứng suất phát triển trong quá trình sấy phụ thuộc nhiều vào hướng ngang thớ của tấm ván, trong khi hướng dọc thớ lại quan trọng trong việc mô tả các hiện tượng vận chuyển.
Quá trình sấy gỗ không chỉ liên quan đến việc vận chuyển ẩm mà còn cả nhiệt Do đó, cần phát triển các mô hình sấy toàn diện bao gồm cả hai quá trình này Bùi Thị Thiên Kim (2022) đã xây dựng mô hình truyền nhiệt và truyền ẩm cho quá trình sấy gỗ Căm Xe bằng lò sấy chân không kết hợp hồng ngoại Kết quả cho thấy mô hình lý thuyết có sự tương đồng cao với thực nghiệm, với sai lệch dưới 5%.
Một số mô hình toán học đã được phát triển để mô tả quá trình vận chuyển ẩm trong sấy gỗ, dựa trên sự khuếch tán hoặc dữ liệu thực nghiệm Mô hình sấy chỉ dựa trên dữ liệu thực nghiệm có thể cung cấp hàm tương quan giữa thời gian sấy và độ ẩm trung bình, nhưng không cung cấp thông tin về chênh lệch độ ẩm, gây khó khăn trong việc phân tích ứng suất khi áp dụng cho sấy gỗ Mặc dù mô hình thực nghiệm đơn giản hơn mô hình dựa trên khuếch tán, nhưng chúng vẫn được sử dụng phổ biến để minh họa quá trình sấy.
Các mô hình sấy dựa trên sự khuếch tán đã được áp dụng rộng rãi để mô tả quá trình sấy gỗ, với giả định rằng hệ số khuếch tán là hằng số và độ ẩm ban đầu là đồng nhất Simpson (1993) cho rằng mô hình này có khả năng dự đoán sự thay đổi độ ẩm theo thời gian và không gian trong quá trình sấy, từ đó hỗ trợ tối ưu hóa chế độ sấy, thời gian sấy và nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ, EMC, độ dày tấm ván và tốc độ gió lên thời gian sấy và độ ẩm Tuy nhiên, mô hình khuếch tán chỉ có thể dự đoán chính xác sự thay đổi độ ẩm gỗ dưới FSP Để dự đoán quá trình sấy từ gỗ tươi đến FSP, cần bổ sung hệ số thấm vào mô hình, vì thấm là động lực chính trong quá trình chuyển ẩm khi độ ẩm vượt qua FSP.
Nhiều mô hình khuếch tán thường giả định rằng chuyển động độ ẩm là quá trình một hoặc hai chiều Haque (2002) cho rằng mô hình một chiều là đủ để mô tả chuyển ẩm trong tấm ván mỏng Mô hình hai chiều trong sấy gỗ đã được phát triển từ những năm 90, nhưng một số tác giả cho rằng chuyển động nước trong gỗ là quá trình ba chiều Để mô phỏng chính xác hơn, cần xem xét chiều chuyển ẩm dọc thớ, đặc biệt với các loại gỗ có khả năng di chuyển ẩm mạnh Mô hình TransPore hai chiều của Perré và Turner (1999) hiện được ứng dụng rộng rãi nhờ tính chính xác và khả năng thích ứng cao Các cải tiến gần đây của Carr và đồng tác giả (2013) về bước nhảy thời gian theo hàm mũ đã tăng độ chính xác cho mô hình này, được Redman (2017) áp dụng.
Mô hình TransPore hai chiều cải tiến, được Redman áp dụng, đã được lựa chọn cho nghiên cứu trong luận án do những ưu điểm nổi bật của nó Mô hình này không chỉ mô phỏng quá trình vận chuyển ẩm mà còn vận chuyển nhiệt, tuy nhiên, luận án sẽ tập trung phân tích sâu hơn vào quá trình vận chuyển ẩm, vì đây là vấn đề chính xuyên suốt nghiên cứu.
1.5.2.Mô hình chuyển khối TransPore hai chiều
Vào năm 1999, mô hình số TransPore được giới thiệu để mô tả quá trình sấy của vật liệu xốp, được phát triển từ những nghiên cứu trước đó của các tác giả Perré và Turner Mô hình này cho phép phân tích quá trình sấy của vật liệu với hình dạng và kích thước khác nhau dưới nhiều điều kiện sấy khác nhau Giao diện đồ họa liên kết với mô hình giúp hiển thị nhanh chóng diễn biến quá trình sấy Mô hình toán học này có khả năng mô phỏng môi trường xốp đồng nhất và không đồng nhất, trở thành công cụ hữu ích để đánh giá thiết kế lò sấy và đề xuất chế độ sấy Để vận hành mô hình, cần nhập dữ liệu về thông số môi trường sấy và các đặc tính vật lý của gỗ Sự bảo toàn của chất lỏng, hơi nước, khí và entanpi dẫn đến một tập hợp phương trình điều khiển sự vận chuyển trong môi trường xốp, được giải quyết bằng phương pháp lặp lại phi tuyến Phương pháp thể tích hữu hạn được áp dụng trên lưới tam giác trong miền chữ nhật để giải các phương trình bảo toàn.
Nghiên cứu về sấy gỗ và sấy NLMT
1.6.1.Khái quát về sấy gỗ
Sấy gỗ là một công đoạn quan trọng trong sản xuất sản phẩm từ gỗ, giúp giảm độ ẩm gỗ đến mức mong muốn Quá trình này không chỉ làm giảm khối lượng gỗ, thuận lợi cho vận chuyển mà còn nâng cao chất lượng, tăng độ bền tự nhiên và giảm sự co rút, dãn nở Tuy nhiên, sấy gỗ cũng ảnh hưởng đến giá thành sản phẩm do tiêu tốn thời gian, nhân công và năng lượng Mục tiêu chính trong nghiên cứu sấy gỗ là đạt được chất lượng cao nhất với thời gian và chi phí tối thiểu Nhiều phương pháp sấy gỗ đã được phát triển từ những nghiên cứu này.
1.6.2.Một số phương pháp sấy gỗ
Nguyễn Cảnh Mão (2015) cho biết rằng phương pháp sấy gỗ truyền thống vẫn chiếm tỷ lệ cao trong sản xuất công nghiệp, với hơn 95% sử dụng sấy quy chuẩn Phương pháp này sử dụng lò sấy đối lưu, nơi gỗ được sấy cưỡng bức với nhiệt độ dưới 100°C từ hơi nước bão hòa hoặc nước nóng áp suất thấp Ưu điểm chính của phương pháp này là đảm bảo chất lượng sấy cao, đồng thời thiết bị dễ chế tạo và vận hành Nhiều nghiên cứu hiện nay cũng đã tập trung vào việc cải tiến thiết bị và công nghệ sấy gỗ.
Sấy chân không đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi, đặc biệt tại châu Âu và Mỹ, cho chất lượng sản phẩm tương tự hoặc tốt hơn so với phương pháp sấy thông thường Tuy nhiên, do các vấn đề liên quan đến áp lực, sự phát triển của sấy chân không không đạt được như kỳ vọng Hơn nữa, nhiệt độ sấy thấp dẫn đến tốc độ khuếch tán chậm, vì vậy phương pháp này thường được kết hợp với sấy cao tần hoặc hơi nước để cung cấp nhiệt bổ sung trong quá trình sấy.
Sấy cao tần là phương pháp sấy đặc biệt, nơi dòng chuyển ẩm, nhiệt và áp suất hơi nước đồng hướng từ tâm gỗ ra bề mặt, giúp gỗ khô nhanh chóng Tuy nhiên, do thiết bị sấy phức tạp và hiệu suất biến tần thấp, chi phí sấy cao nên phương pháp này ít được sử dụng phổ biến.
Sấy nhiệt độ cao là quá trình loại bỏ độ ẩm khỏi gỗ bằng cách sử dụng nhiệt độ vượt quá nhiệt độ sôi của nước, thường diễn ra trong môi trường không khí ẩm hoặc hơi nước quá nhiệt Mặc dù phương pháp này hiệu quả, nhưng việc sử dụng thiết bị phức tạp và sự thay đổi cấu trúc của gỗ là những thách thức lớn cần được giải quyết.
Các nghiên cứu cải tiến đã giới thiệu nhiều phương pháp sấy hiện đại như sấy ngưng tụ ẩm, sấy bơm nhiệt, sấy vi sóng, sấy hơi quá nhiệt và sấy trong chất lỏng (dầu nhiệt), nhằm thúc đẩy quá trình thoát ẩm hiệu quả Tuy nhiên, sự xuất hiện khuyết tật trên gỗ, thiết bị chế tạo phức tạp và chi phí đầu tư lớn là những thách thức khiến các phương pháp này chưa được áp dụng rộng rãi.
Nghiên cứu sấy gỗ toàn cầu tập trung vào phát triển thiết bị và công nghệ, trong khi nghiên cứu trong nước chủ yếu cải tiến thiết bị và quy trình sấy phù hợp với từng loại gỗ Giai đoạn 1976 – 1995, với nhu cầu sấy gỗ tăng cao, nhiều mẫu lò sấy đã được phát triển, trong đó nổi bật là lò sấy hơi đốt CAXE của Hồ Xuân Các và các lò sấy hơi nước nhỏ dưới 30 m³/mẻ do Nguyễn Cảnh Mão thiết kế, đánh dấu thành công trong lĩnh vực này.
Từ năm 1995 đến nay, ngành công nghiệp sấy gỗ đã chứng kiến sự phát triển mạnh mẽ về quy mô và công nghệ Các nghiên cứu nổi bật bao gồm quy trình sấy gỗ Bạch đàn và Tràm bông vàng của Trần Tuấn Nghĩa (1996), phương pháp ngâm Caxe 03 để giảm nứt vỡ gỗ Đước của Lê Thanh Chiến (2010), và quy trình sấy gỗ Keo lai bằng năng lượng mặt trời kết hợp hơi nước nóng của Hứa Thị Huần và Nguyễn Lê Hồng Thuý (2014) Nguyễn Cảnh Mão (2015) đã thiết kế lò sấy nhiệt độ cao cho gỗ Keo, Thông và Bồ đề Mặc dù nhiều lò sấy tiên tiến như lò sấy năng lượng mặt trời, lò sấy cao tần, và lò sấy chân không đã được nghiên cứu và ứng dụng, nhưng chúng vẫn chưa được sử dụng rộng rãi do chi phí lắp đặt cao và hiệu quả chưa đạt yêu cầu so với lò sấy quy chuẩn.
Một số luận án tiến sĩ tập trung vào nghiên cứu cơ bản về sấy gỗ Hồ Thu Thủy (2005) đã rút ngắn thời gian sấy gỗ Chò chỉ và Dầu gió bằng cách xác định hệ số thấm, hệ số khuếch tán và FSP Đỗ Văn Bản (2012) đã nghiên cứu cấu tạo hiển vi của tế bào mạch gỗ, tia gỗ và lỗ thông ngang, tạo nền tảng cho việc giảm thiểu nứt vỡ gỗ Bạch đàn trắng trong quá trình sấy.
Quá trình phát triển công nghệ sấy gỗ trên thế giới và trong nước đã chứng kiến sự ra đời của nhiều phương pháp sấy tiên tiến Tuy nhiên, do hạn chế về loại gỗ sấy, chi phí sản xuất và khuyết tật trong quá trình sấy, các phương pháp này chưa được áp dụng rộng rãi Trong số đó, phương pháp sấy quy chuẩn nổi bật với ưu điểm về tính kinh tế, hoạt động ở áp suất thường, môi trường sấy ổn định, cùng với thiết bị vận chuyển nhiệt dễ chế tạo và dễ điều khiển, nên đã được ứng dụng phổ biến trong ngành công nghiệp gỗ.
1.6.3.Nghiên cứu về sấy gỗ bằng NLMT
Từ nửa cuối thế kỷ 20, nhiều nghiên cứu đã áp dụng năng lượng mặt trời (NLMT) trong quá trình sấy gỗ, đáng chú ý là nghiên cứu của Rehman và Chawla (1961) tại Ấn Độ và Johnson (1961) tại Mỹ.
Sấy gỗ bằng năng lượng mặt trời đã được nghiên cứu và áp dụng rộng rãi trên toàn thế giới, đặc biệt ở các quốc gia nhiệt đới và cận nhiệt đới như Ấn Độ, Úc và Mỹ Ekechukwua và Norton (1999) đã phân loại thiết bị sấy năng lượng mặt trời thành hai loại: loại có tác động đến tuần hoàn gió trong lò sấy (sấy chủ động) sử dụng quạt gió và loại không tác động đến tuần hoàn gió (sấy thụ động) sử dụng ống khói.
Theo thời gian, nghiên cứu về thiết bị sấy năng lượng mặt trời (NLMT) ngày càng được cải tiến Pallet (1988) đã phát triển mô hình sấy NLMT tại Pháp với buồng sấy bằng tấm polyurethane dày 120 mm, kết cấu khung gỗ, công suất 10 m³/mẻ, diện tích bề mặt hấp thụ 72 m² và độ dốc 10 độ Dave Munkittrick (2009) chú trọng đến việc mở cửa thoát dẫn khí trong thiết kế lò sấy NLMT, chỉ thực hiện khi độ ẩm gỗ cao hơn FSP và điều chỉnh theo loại gỗ để kiểm soát tốc độ giảm ẩm Nghiên cứu cho thấy lò sấy gỗ sử dụng NLMT đã trải qua 4 thế hệ phát triển.
- Lò sấy sử dụng trực tiếp NLMT - thế hệ 1: Sử dụng các tấm plastic trong suốt cho ánh sáng đi qua để làm nóng đống gỗ
- Lò sấy gỗ sử dụng NLMT - thế hệ 2: Sử dụng NLMT để đun nóng nước và sử dụng nhiệt từ hơi nước nóng cho quá trình sấy gỗ
Tiểu kết
1 Từ kết quả nghiên cứu tổng quan, luận án lựa chọn 2 vấn đề nghiên cứu là:
Mức chênh lệch độ ẩm ảnh hưởng đáng kể đến khuyết tật trong quá trình sấy gỗ Keo tai tượng Do khó khăn trong việc xác định nội ứng suất trong quá trình thoát ẩm, luận án không thể xác định mối tương quan giữa nội ứng suất và khuyết tật Tuy nhiên, mối quan hệ giữa mức chênh lệch độ ẩm và khuyết tật gỗ có thể được đo đếm trong suốt quá trình sấy Luận án sẽ áp dụng lý thuyết về nội ứng suất để giải thích các hiện tượng khuyết tật Phương pháp cắt lát chính xác khi độ ẩm gỗ đạt trên FSP sẽ được sử dụng để xác định mức chênh lệch độ ẩm trong suốt quá trình sấy quy chuẩn.
Xây dựng quy trình sấy năng lượng mặt trời cho gỗ Keo tai tượng thông qua các mẻ sấy thực nghiệm với các dốc sấy khác nhau, điều chỉnh độ ẩm tương đối (EMC) để chọn chế độ sấy tối ưu Nghiên cứu mối tương quan giữa độ chênh lệch độ ẩm và khuyết tật trong quá trình sấy gỗ quy chuẩn giúp giải thích các hiện tượng xảy ra khi sấy gỗ Keo tai tượng Chế độ sấy phù hợp được áp dụng ở quy mô sản xuất nhằm đánh giá và xây dựng quy trình công nghệ hiệu quả.
2 Quá trình vận chuyển ẩm trong gỗ khi sấy là rất phức tạp dưới động lực thấm và khuếch tán, tuỳ thuộc vào từng giai đoạn độ ẩm của gỗ trên hay dưới FSP Tốc độ thoát ẩm phụ thuộc nhiều vào sự đa dạng của cấu tạo gỗ Để hiểu rõ quá trình sấy, đặc điểm cấu tạo của gỗ Keo tai tượng được luận án đề cập đến đầu tiên khi thực hiện nghiên cứu về quá trình vận chuyển ẩm trong gỗ khi sấy
3 Tổng quan về phương pháp xác định hệ số thấm và hệ số khuếch tán giúp luận án lựa chọn được 2 phương pháp xác định hiện đại và chính xác, gồm: hệ thống ALU-CHA - thông qua máy đo tự động POROLUX TM 1000 đo hệ số thấm và hệ thống PVC-CHA đo hệ số khuếch tán
5 Ngoài các đặc điểm cấu tạo và chuyển khối của gỗ, các đặc tính khác gồm khối lượng riêng, độ rỗng, độ co rút tế bào và FSP cũng cần được xác định làm cơ sở để giải thích cho các hiện tượng xảy ra khi sấy và là dữ liệu đầu vào để xây dựng mô hình mô tả quá trình sấy Trong đó, sử dụng phần mềm Image J để xác định độ rỗng, độ co rút tế bào thông qua theo dõi co rút của các lát mỏng nhỏ hơn 1 mm, từ đó tính FSP là những phương pháp hiện đại được lựa chọn trong luận án
6 Quá trình nghiên cứu lịch sử phát triển của mô hình hóa trong sấy gỗ đã đưa ra lựa chọn mô hình chuyển khối TransPore hai chiều được xây dựng bởi hai tác giả Perré ở Pháp và Turner ở Úc và được phát triển bởi Redman cho nghiên cứu mô phỏng quá trình sấy gỗ Keo tai tượng trong lò sấy quy chuẩn của luận án Nền tảng lập trình phần mềm của Redman được luận án kế thừa để xây dựng mô hình toán học.
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Nội dung nghiên cứu
2.1.1.Xác định mức chênh lệch độ ẩm trong gỗ xẻ Keo tai tượng khi sấy và ảnh hưởng của nó đến khuyết tật
1) Xác định đặc điểm cấu tạo và đặc tính gỗ Keo tai tượng ảnh hưởng đến quá trình vận chuyển ẩm khi sấy, bao gồm:
- Đặc điểm cấu tạo hiển vi
- Khối lượng riêng cơ bản
- Điểm bão hoà thớ gỗ
- Hệ số thấm, hệ số khuếch tán
2) Nghiên cứu sự ảnh hưởng của mức chênh lệch độ ẩm đến khuyết tật trong suốt quá trình sấy gỗ Keo tai tượng
2.1.2.Nghiên cứu sấy gỗ xẻ Keo tai tượng bằng lò sấy NLMT
3) Xây dựng mô hình toán học mô phỏng quá trình vận chuyển ẩm khi sấy gỗ Keo tai tượng trong lò sấy quy chuẩn
4) Lựa chọn chế độ sấy gỗ xẻ Keo tai tượng bằng NLMT
5) Đề xuất quy trình sấy gỗ xẻ Keo tai tượng bằng NLMT
Vật liệu và phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu sử dụng khúc gỗ tròn Keo tai tượng 9 năm tuổi, có đường kính trên 20 cm và chiều dài 270 ± 5 cm, được khai thác tại thôn Thanh Cao, xã Ngọc Thanh, thành phố Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc Mỗi nội dung nghiên cứu yêu cầu chuẩn bị vật liệu khác nhau.
- Nghiên cứu cấu tạo và đặc tính gỗ Keo tai tượng: xẻ thanh dài (L) x rộng (W) x dày (T) là 1000 x 80 x 27 mm Lựa chọn 200 thanh ít khuyết tật để sấy về độ ẩm 20
% trong lò sấy NLMT tại (Đã xóa thông tin)
Nghiên cứu này tập trung vào ảnh hưởng của mức chênh lệch độ ẩm đến khuyết tật của thanh gỗ có kích thước 1322 x 80 x 25 mm Các thanh gỗ không có tuỷ, không có cấu tạo đặc biệt và chỉ có tối đa 2 mắt sống với đường kính nhỏ hơn hoặc bằng 10 mm Từ hai đầu mỗi thanh, một đoạn dài 150 mm được loại bỏ, sau đó cắt mẫu có chiều dọc thớ 5 mm để xác định độ ẩm bằng phương pháp cân-sấy, với độ ẩm kiểm tra dao động từ 88,2 đến 158,6 % Các thanh gỗ ngay lập tức được bọc túi nilon và đưa về phòng thí nghiệm Trong mỗi mẻ sấy, 60 thanh gỗ dài 900 mm có độ ẩm trên 140 % được sơn bịt đầu bằng nhựa epoxy và thực hiện thí nghiệm sấy Trước khi xếp gỗ vào lò sấy, 10 thanh được chọn để đo kích thước và khuyết tật trong suốt quá trình sấy chuẩn Kích thước của các thanh gỗ này cũng được sử dụng làm dữ liệu cho việc xây dựng mô hình toán học.
Nghiên cứu lựa chọn chế độ sấy năng lượng mặt trời cho 200 thanh với kích thước 1000 x 80 x 25 mm mỗi mẻ sấy Mẫu cần đảm bảo không dính tuỷ, có tối đa 2 mắt sống với đường kính nhỏ hơn hoặc bằng 10 mm, không có mắt chết và không xuất hiện vùng cấu tạo đặc biệt.
2.2.2.Phương pháp luận và cách tiếp cận nghiên cứu Để xác định được mối quan hệ giữa hai chủ thể là mức chênh lệch độ ẩm trong gỗ và khuyết tật khi sấy (mục tiêu lý luận), việc đo đếm giá trị của hai chủ thể đó là cần thiết Đo khuyết tật đã được thực hiện ở hầu hết các nghiên cứu về sấy ở Việt Nam, nhưng xác định mức chênh lệch độ ẩm suốt quá trình sấy chưa được thực hiện Luận án sử dụng lý thuyết về mối tương quan giữa nội ứng suất và mức chênh lệch độ ẩm để giải thích các hiện tượng khuyết tật khi sấy Để giải thích được sự ảnh hưởng của mức chênh lệch độ ẩm đến khuyết tật khi sấy, các nguyên nhân thuộc về bản chất nguyên liệu là cấu tạo, đặc tính và khả năng vận chuyển ẩm (chuyển khối) được xác định đầu tiên Để đề xuất được quy trình sấy NLMT (mục tiêu thực tiễn), chế độ sấy được lựa chọn thông qua nghiên cứu thực nghiệm 3 mẻ sấy với 3 chế độ sấy ở 3 dốc sấy U khác nhau Luận án ứng dụng kết quả nghiên cứu tương quan giữa mức chênh lệch ẩm và khuyết tật trong lò sấy quy chuẩn để đối chiếu và giải thích các hiện tượng sấy trong lò sấy NLMT
Dựa trên đặc tính của gỗ Keo tai tượng, một mô hình toán học đã được xây dựng để mô phỏng quá trình sấy Mô hình này nhằm cung cấp một cách tiếp cận mới trong việc tối ưu hóa các thông số công nghệ và thiết bị sấy tại Việt Nam.
2.2.3.1.Phương pháp xác định đặc điểm cấu tạo và đặc tính gỗ Keo tai tượng a)Cấu tạo hiển vi
Trong số 200 thanh gỗ đã được sấy khô với độ ẩm 20% bằng năng lượng mặt trời, 20 mẫu gỗ lõi không khuyết tật đã được chọn ngẫu nhiên để cắt kích thước 30 x 20 x 20 mm theo chiều dọc, xuyên tâm và tiếp tuyến Trong đó, 10 mẫu đã được gửi đến Phòng Thí nghiệm Thông tin và Hình thái sinh khối tại Đại học Kyoto, Nhật Bản để tiến hành chụp ảnh vi mô.
Chụp ảnh hiển vi quang học (OM):
Nửa số mẫu (5 mẫu) được gia công với kích thước L x R x T = 10 x 10 x 10 mm và trải qua quá trình mềm hóa trước khi cắt thành lát dày từ 15 μm đến 20 μm bằng máy cắt tiêu bản hiển vi (Leica Solms, Đức) theo ba hướng: mặt cắt ngang, xuyên tâm và tiếp tuyến Sau khi nhuộm và rửa, các lát cắt được gắn cố định trên lam kính để thực hiện chụp ảnh bằng kính hiển vi quang học BX51, Olympus, Tokyo, Nhật Bản.
Chụp ảnh hiển vi điện tử quét (SEM):
Nửa còn lại được gia công với kích thước L x R x T = 5 x 5 x 5 mm và cắt bằng máy cắt tiêu bản TU-213 của Yamato Scientific Co., Ltd., Nhật Bản Các tiêu bản này được sấy khô hoàn toàn trong tủ đông khô chân không trong vòng 2 ngày và được phủ Bạch kim bằng máy phủ tự động JFC-1600, JEOL, Nhật Bản Ảnh hiển vi trên ba mặt cắt được ghi lại bằng kính hiển vi điện tử quét JSM-7800F prime của JEOL, Nhật Bản.
Nghiên cứu hình thái học sợi gỗ được thực hiện với 10 mẫu gỗ lõi còn lại, nhằm phục vụ cho các nghiên cứu hiển vi Quá trình nghiên cứu bắt đầu bằng việc chẻ dọc thớ mẫu thành các mảnh nhỏ dài từ 1 cm đến 2 cm, sau đó cho vào ống nghiệm để phân ly sợi bằng dung dịch HNO3 Mẫu sau khi phân ly được đưa lên lam kính, nơi các thành phần sợi gỗ được tách ra bằng kim nhỏ và phủ glycerin trước khi quan sát dưới kính hiển vi Cuối cùng, 25 sợi được chọn ngẫu nhiên để chụp ảnh và đo lường.
Thiết bị chính bao gồm kính hiển vi Olympus BX 41 với các vật kính từ 4x đến 100x, đi kèm với máy ảnh Paxcam 5+, và máy cắt lát Microm HM 440E Những thiết bị này hỗ trợ quan sát và chụp ảnh cấu tạo hiển vi Để đo đếm và xác định kích thước cũng như số lượng tế bào, phần mềm Pax-it2 của Mỹ được sử dụng.
Utilizing morphological methods to observe and describe the microscopic structure of wood, we follow the identification criteria set by the International Association of Wood Anatomists (IAWA) This includes examining specific features of broadleaf tree wood, such as porosity.
Khi đo độ rỗng, ảnh OM được cắt nhỏ để chỉ chứa sợi gỗ hoặc mạch gỗ Các lỗ rỗng của ruột tế bào được phần mềm ImageJ tách riêng và tự động tính diện tích Độ rỗng của ruột tế bào sợi gỗ, mạch gỗ và tổng độ rỗng được tính bằng phần trăm theo các công thức của Perré (2005) và Redman (2017).
- Độ rỗng ruột tế bào sợi gỗ hoặc mạch gỗ (%)
- Diện tích lỗ rỗng ruột sợi gỗ hoặc mạch gỗ thứ j (pixcel 2 ); n là số lỗ rỗng
- Diện tích ảnh sợi gỗ hoặc mạch gỗ đem đo (pixcel 2 )
- Tổng độ rỗng của gỗ (%)
- Độ rỗng ruột tế bào sợi gỗ (%);
- Độ rỗng ruột tế bào mạch gỗ (%); a b c
Hình 2.1 mô tả quá trình xác định độ rỗng, bao gồm ảnh cắt từ ảnh OM mặt cắt ngang sợi gỗ, đường viền lỗ rỗng được ImageJ tự động lọc, và kết quả đo diện tích lỗ rỗng được trích xuất Các công việc như xác định hệ số thấm, hệ số khuếch tán ẩm, khối lượng riêng cơ bản, độ rỗng, độ co rút và FSP được thực hiện tại Trung tâm Nghiên cứu Salisbury, Cục Nông - Ngư nghiệp (DAF), Queensland, Úc Phương pháp thực hiện được tham khảo từ luận án tiến sĩ của Redman (2017) và triển khai dưới sự hướng dẫn của tác giả.
Trong lô 200 thanh gỗ đã được sấy bằng năng lượng mặt trời, có 5 thanh xuyên tâm và 5 thanh tiếp tuyến được cắt với kích thước 300 x 75 x 25 mm Các thanh này sẽ được chuyển đến DAF để tiếp tục cắt thành 3 đoạn theo hình 2.2.
Trên mỗi đoạn dài 70 mm, khoan vuông góc với bề mặt để tạo ra một cặp hình trụ đường kính 23 mm bằng máy khoan sử dụng mũi cưa lỗ ϕ28 mm Mỗi hình trụ sau đó được cắt thành 2 miếng dày như nhau và phay mỏng đến độ dày 10 mm, sau đó làm sạch bằng khí nén Quá trình này cho ra 20 mẫu tiếp tuyến và 20 mẫu xuyên tâm để kiểm tra hệ số thấm ngang thớ.
Hình 2.2 Sơ đồ chuẩn bị mẫu để kiểm tra hệ số thấm và hệ số khuếch tán
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
Ảnh hưởng của đặc điểm cấu tạo và đặc tính gỗ Keo tai tượng đến quá trình vận chuyển ẩm
Kết quả đánh giá cấu trúc hiển vi cho thấy kích thước tế bào và lỗ thông ngang nằm trong khoảng đã được công bố trước đây [22], [81].
[83] Các đặc điểm cấu tạo hiển vi chi tiết như ở dưới đây a)Mạch gỗ:
Hình thức phân bố mạch phân tán trong gỗ Keo tai tượng, như thể hiện trong Hình 3.1-a, cho thấy các lỗ mạch trải đều trên vòng sinh trưởng Theo Walker (2006), gỗ sớm của các loại gỗ có mạch vòng có tính thấm cao hơn so với gỗ sớm của gỗ có mạch phân tán, do đường kính lỗ mạch trong gỗ sớm của mạch vòng lớn hơn ở phần gỗ muộn Điều này cho thấy rằng mạch phân tán giúp hạn chế sự chênh lệch ẩm giữa gỗ sớm và gỗ muộn, cũng như giảm sự chênh lệch ẩm toàn bộ trong phần gỗ lõi theo hướng xuyên tâm.
Hình 3.1 Lỗ mạch trên mặt cắt ngang a - ảnh OM x 20 lần mô tả mạch phân tán đều khắp trong vòng sinh trưởng; b - ảnh SEM x
250 lần mô tả vách tế bào mạch gỗ không có cấu tạo xoắn ốc
Hình thức tụ hợp trong gỗ Keo tai tượng không theo một kiểu đồng nhất, chủ yếu là mạch kép 2 và 3, trong khi mạch kép 4 trở lên rất hiếm Sự xuất hiện của cụm mạch gỗ giúp cho việc vận chuyển ẩm theo chiều dọc thớ gỗ trở nên dễ dàng hơn so với các loại gỗ chỉ có mạch đơn, bởi vì một lượng ẩm có thể di chuyển qua từ 2 đến 3 ống mạch trong các mạch kép hoặc nhóm, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình này.
Lỗ mạch thường có hình dạng trứng, ô van hoặc hình tròn, với vách tế bào không có cấu trúc xoắn ốc Điều này dẫn đến việc co rút theo chiều dọc của thớ gỗ Keo tai tượng giảm, trong khi co rút theo chiều ngang lại tăng so với các loại gỗ có cấu trúc vách tế bào xoắn ốc Kích thước lỗ mạch có đường kính
Gỗ Keo tai tượng có kích thước từ 88 àm đến 200 àm, với số lượng lỗ từ 5 lỗ/mm² đến 8 lỗ/mm², và đường kính lỗ mạch nhỏ hơn so với gỗ Tếch (Tectona grandis) tới 270 àm Điều này có thể là một trong những lý do khiến gỗ Keo tai tượng có thời gian sấy chậm hơn.
Hình 3.2-a minh họa lỗ xuyên mạch đơn không có màng ngăn, gần như mở hoàn toàn với gờ thấp từ 2 àm đến 3 àm Trong mạch gỗ, khi xuất hiện chất tích tụ (Hình 3.2-b), không có hiện tượng bít tắc Cấu trúc này cho thấy nước có thể vận chuyển theo chiều dọc mạch gỗ một cách hiệu quả, ít bị cản trở.
Hình 3.2 Mạch gỗ trên mặt cắt tiếp tuyến và mặt cắt ngang a - ảnh SEM x 190 lần mô tả lỗ xuyên mạch; b - ảnh SEM x 75 lần mô tả chất tích tụ
Lỗ thông ngang giữa các mạch, có vành, và lỗ thông ngang nửa có vành đến có vành, được xếp so le, không theo hàng hay tầng, với đường kính trung bình từ 6 đến 9 µm Những lỗ này đóng vai trò quan trọng trong việc vận chuyển ẩm theo chiều ngang giữa mạch gỗ và các tế bào lân cận, giúp quá trình trao đổi
Hình 3.3 Lỗ thông ngang trên vách giữa các mạch gỗ (mặt cắt tiếp tuyến)
Hình 3.4 Lỗ thông ngang giữa mạch và tia (mặt cắt xuyên tâm) b)Sợi gỗ:
- Tế bào sợi gỗ hình đa giác trên mặt cắt ngang (Hình 3.5) Hai đầu sợi gỗ nhọn, không tù (Hình 3.6-a,b)
- Tế bào sợi gỗ cú vỏch dày (3,15 ± 0,13) àm, đường kớnh (18,80 ± 0,63) àm, đường kớnh ruột (12,88 ± 0,66) àm, chiều dài (1203,05 ± 68,53) àm
Hình 3.5 Ảnh OM x 400 lần quan sát sợi gỗ trên mặt cắt ngang a b
Hình 3.6 Mặt cắt xuyên tâm và tiếp tuyến quan sát sợi gỗ, tia gỗ và tế bào mô mềm a - SEM tiếp tuyến x 700 và 400 lần; b - SEM xuyên tâm x 270 và 370 lần
- Tỷ lệ giữa đường kính ruột (Dfl) và độ dày vách tế bào sợi gỗ (Tfw) là Dfl/Tfw
Gỗ Keo tai tượng có tỷ lệ cao hơn 6,2 lần so với gỗ Bạch đàn chanh của Úc (Corymbia citriodora), với tỷ lệ đạt 4,09 so với 0,66 của gỗ Bạch đàn chanh So sánh này cho thấy gỗ Keo tai tượng vượt trội hơn hẳn so với các loại bạch đàn Úc khác.
Gỗ Keo tai tượng có tỷ lệ chất lượng thấp hơn đáng kể so với các loại gỗ Bạch đàn như E obliqua (3,25), E pilularis (2,27) và E marginata (3,08), với mức độ chênh lệch từ 1,3 đến 1,8 lần Sự khác biệt này là do vách tế bào sợi gỗ Keo tai tượng mỏng hơn, dẫn đến mức độ mo móp cao Nghiên cứu của Redman (2017) chỉ ra rằng chất lượng gỗ sấy giảm dần khi tỷ lệ Dfl/Tfw tăng Hình 3.7-a minh họa rõ ràng xu hướng này giữa các loại gỗ Bạch đàn Úc và gỗ Keo tai tượng Hiện tượng mo móp, như thể hiện trong Hình 3.7-b, thường gặp trong nghiên cứu và sản xuất gỗ Keo tai tượng.
Lỗ thông ngang trên tế bào sợi gỗ chủ yếu nằm ở vách xuyên tâm, không xuất hiện ở vách tiếp tuyến Chúng thường xuất hiện tại vị trí tiếp xúc giữa sợi và tia gỗ, với số lượng ít Những lỗ này là lỗ thụng ngang đơn, nửa cú vành đến cú vành, có đường kính từ 2 àm đến.
Hình 3.8 Hình ảnh lỗ thông ngang của sợi gỗ (trên mặt cắt xuyên tâm)
Lỗ thông ngang đóng vai trò quan trọng trong việc vận chuyển ẩm theo chiều tiếp tuyến, đồng thời giúp cân bằng tốc độ vận chuyển ẩm giữa chiều xuyên tâm và chiều tiếp tuyến.
[104] c) Tế bào mô mềm dọc:
Tế bào mô mềm dọc bao quanh mạch gỗ trên mặt cắt ngang kín hoặc không kín ảnh hưởng đến khả năng vận chuyển nước theo chiều ngang của gỗ Keo tai tượng, khiến nó kém hơn so với các loại gỗ có tế bào mô mềm dọc liên kết mạch gỗ thành dài rộng hoặc hẹp.
Hình 3.9 Các ảnh mặt cắt ngang và xuyên tâm quan sát tế bào mô mềm a - SEM cắt ngang x 100 450 lần; b, c - SEM xuyên tâm, lần lượt x 100 lần và x 370 lần
Tế bào mô mềm dọc phân tán rải rác bên cạnh sợi gỗ, có thể là những điểm khởi nguồn cho các vết nứt xuất hiện trong quá trình sấy.
Tế bào mô mềm dọc liên kết với nhau thành dây, thường gồm từ 2 đến 4 tế bào trên mỗi dây Mặc dù vai trò vận chuyển ẩm của tế bào mô mềm dọc, tương tự như tia gỗ, gần như không đáng kể và không ảnh hưởng nhiều đến tốc độ sấy, nhưng chúng có thể là nguyên nhân khởi nguồn cho các vết nứt trong quá trình sấy.
Ảnh hưởng của mức chênh lệch độ ẩm đến khuyết tật trong suốt quá trình sấy gỗ xẻ Keo tai tượng
3.2.1.Diễn biến giảm độ ẩm gỗ và diễn biến môi trường sấy
Hình 3.20 minh họa quá trình giảm độ ẩm gỗ trong mẻ sấy số 1 với chế độ sấy cứng Thời gian cần thiết để giảm độ ẩm (MC) từ 154,25% xuống 50% là 55 giờ, tương đương với tốc độ giảm trung bình là 1,89%.
Trong giai đoạn này, nhiệt độ sấy được duy trì ở 60°C, trong khi độ ẩm môi trường đã giảm xuống khoảng 70% Mục tiêu là đạt được độ ẩm thăng bằng (EMC) khoảng từ
Thời gian gỗ giảm ẩm từ 50 % xuống 30 % là 31 giờ, bình quân 0,64 %/giờ Trong khoảng này, T vẫn duy trì 60 o C, nhưng RH đã được giảm xuống khoảng dưới
50 % để duy trì dốc sấy U = 4,4 Khi đạt MC 30 %, gỗ được xử lý phun ẩm giữa chừng trong 6 giờ để RH tăng lên gần 70 % và T đạt 70 o C
Sau giai đoạn xử lý phun ẩm, MC đạt 27,5% Giai đoạn cuối, sấy tăng tốc, được thực hiện bằng cách duy trì nhiệt độ 70°C và giảm dần độ ẩm tương đối Sau 15 giờ, quá trình này hoàn tất.
Khi độ ẩm gỗ đạt 20%, độ ẩm tương đối (RH) giảm xuống 28%, làm cho dốc sấy tăng lên U = 5 Tốc độ giảm ẩm trung bình trong giai đoạn này là 0,5%/giờ Trong khoảng 34 giờ tiếp theo, RH tiếp tục giảm xuống 15% để duy trì dốc sấy U = 5 cho đến khi gỗ đạt độ ẩm mong muốn.
Tốc độ giảm ẩm bình quân trong giai đoạn này là 12%, chỉ đạt hơn 0,2%/giờ Tổng thể, từ khi bắt đầu quá trình sấy, tốc độ giảm ẩm của gỗ đã giảm dần theo thời gian.
Hình 3.20 Diễn biến độ ẩm gỗ và các thông số môi trường theo thời gian ở mẻ sấy số
Sau khi đạt độ ẩm 12%, gỗ được xử lý điều hòa trong 15 giờ ở nhiệt độ 70°C, với độ ẩm tương đối (RH) tăng lên 78% để đạt độ ẩm cân bằng (EMC) 12% Sau giai đoạn này, lò sấy được tắt và không mở cửa trong 24 giờ để gỗ nguội dần về khoảng 30°C.
Hình 3.21 cho thấy sự khác biệt rõ rệt trong quá trình giảm ẩm gỗ sấy giữa mẻ sấy số 2 (chế độ sấy mềm) và mẻ sấy số 1 Tốc độ giảm ẩm bình quân của gỗ trong mẻ sấy số 2 là 1,05 %/giờ cho đến khi đạt 50 % ẩm, thấp hơn 1,8 lần so với mẻ sấy số 1 Nguyên nhân có thể do dốc sấy ở mẻ số 2 nhỏ hơn 2,2 lần so với mẻ số 1 (U = 2 so với U = 4,4).
Hình 3.21 Diễn biến độ ẩm gỗ và các thông số môi trường theo thời gian ở mẻ sấy số
Trong quá trình sấy gỗ với độ ẩm MC trên 50%, cấu tạo và đặc tính của gỗ rất quan trọng Sau 55 giờ ở mẻ sấy số 1 và 98 giờ ở mẻ sấy số 2, hầu hết các vị trí trong tấm gỗ đều đạt độ ẩm đồng nhất, ngoại trừ một lớp mỏng khoảng 2 mm ở bề mặt.
Gỗ Keo tai tượng có đặc điểm cấu tạo với mạch phân tán và thông thoáng, không có màng ngăn ở lỗ xuyên mạch, giúp khả năng vận chuyển ẩm bằng thấm trở nên dễ dàng Hệ số thấm của gỗ này rất cao, vượt trội hơn so với một số loại Bạch đàn Úc Động lực chính của quá trình thấm là chênh lệch áp suất Môi trường sấy ở mẻ sấy số 1 có độ cứng cao hơn với nhiệt độ tăng.
Mức độ RH thấp hơn trong quá trình sấy dẫn đến chênh lệch áp suất lớn hơn trong gỗ, làm tăng tốc độ giảm ẩm bằng thấm so với mẻ sấy số 2 Trong giai đoạn sấy từ 50% xuống 30% (tại thời điểm 86 giờ cho mẻ số 1 và 156 giờ cho mẻ số 2), tốc độ giảm ẩm bình quân của mẻ sấy số 2 chỉ đạt 0,34%/giờ, thấp hơn gần 2 lần so với mẻ sấy số 1 Sự khác biệt này cũng tương tự như giai đoạn trên 50%.
Đồ thị Hình 3.22 chỉ ra rằng các vị trí theo chiều dày tấm gỗ chủ yếu nằm trên FSP, với lớp ngoài 3 mm ở mẻ số 1 và 5 mm ở mẻ số 2 đã xuống dưới FSP Do đó, cơ chế vận chuyển ẩm chủ yếu vẫn là thấm.
Trong giai đoạn sấy từ 30% xuống 20%, mẻ sấy số 2 mất 211 giờ, với tốc độ giảm ẩm bình quân chỉ đạt 0,20%/giờ, thấp hơn 2,5 lần so với mẻ sấy số 1, chỉ mất 108 giờ Đến giai đoạn sấy từ 20% xuống 12%, tốc độ giảm ẩm bình quân của mẻ sấy số 2 chỉ còn 0,07%/giờ, thấp hơn 2,9 lần so với mẻ sấy số 1.
1 Các đồ thị Hình 3.22 cho thấy lớp bề mặt tấm gỗ đạt MC dưới FSP ở mẻ sấy số 2 dày hơn ở mẻ sấy số 1 trong cả 2 giai đoạn cuối này Cơ chế khuếch tán đã tham gia nhiều vào quá trình vận chuyển ẩm của 2 giai đoạn này và phụ thuộc nhiều hơn vào môi trường sấy so với cơ chế thấm Động lực của cơ chế khuếch tán là chênh lệch nồng độ và nó cần được cưỡng bức nhiều hơn từ thông số môi trường sấy để có thể đưa ẩm ra ngoài [68] Điều này là lý do làm cho tốc độ giảm ẩm ngày càng chậm hơn khi so sánh mẻ sấy số 2 so với mẻ sấy số 1
Sự điều chỉnh thông số môi trường sấy cho mẻ số 2 dựa trên các mức độ ẩm MC tương tự như mẻ số 1, với nhiệt độ sấy lần lượt là 40 o C cho giai đoạn đẳng tốc và 60 o C cho giai đoạn tăng tốc Độ ẩm tương đối (RH) được điều chỉnh giảm dần, đạt được dốc sấy U là 2 và 2,5 cho hai giai đoạn Tổng thời gian sấy của mẻ số 2 là 336 giờ (14,0 ngày), gấp 1,86 lần so với mẻ số 1 là 180,67 giờ (7,5 ngày) Tốc độ giảm ẩm bình quân trong quá trình sấy của mẻ số 1 và số 2 lần lượt là 0,79 %/giờ và 0,42 %/giờ.
3.2.2.Sự thay đổi mức chênh lệch độ ẩm trong suốt quá trình sấy
Hình 3.22 trình bày hai đồ thị thể hiện sự chênh lệch độ ẩm tại các vị trí khác nhau trong tấm gỗ theo chiều dày, từ đầu đến cuối hai mẻ sấy cứng và mềm Sự chênh lệch độ ẩm rõ rệt giữa bề mặt và tâm tấm gỗ, tuy nhiên, độ ẩm (MC) giữa hai bề mặt trên và dưới gần như không khác biệt trong suốt quá trình sấy, cho thấy môi trường sấy hoạt động hiệu quả.
Mô hình toán học mô phỏng quá trình vận chuyển ẩm khi sấy gỗ Keo tai tượng
Trong phần mềm Matlab 2015a, mô hình toán học Transpore đã mô phỏng sự thay đổi của độ ẩm (MC) và nhiệt độ gỗ theo thời gian sấy, thể hiện qua các đồ thị 2 và 3 chiều Các lưới mô phỏng được áp dụng cho cả mặt cắt ngang và mặt cắt dọc Luận án này chủ yếu tập trung vào sự chênh lệch độ ẩm theo chiều dày, do đó không trình bày kết quả mô phỏng theo chiều dọc thớ Kết quả mô phỏng của hai loại ván xẻ, bao gồm ván xuyên tâm và ván tiếp tuyến, sẽ được trích xuất để phục vụ cho việc phân tích và bình luận.
Các hình từ 3.33 đến 3.36 thể hiện kết quả về trường MC và nhiệt độ theo mặt cắt ngang tại bốn thời điểm: 0 giờ, 63 giờ, 202 giờ và 305 giờ.
Mô hình sấy ván xẻ xuyên tâm cho thấy hiệu suất với độ ẩm ban đầu đạt 152,53 %, 50 %, 25,28 % và 12 % Gỗ Keo tai tượng có hệ số thấm tương đối cao, dẫn đến tốc độ sấy nhanh chóng từ mức độ ẩm ban đầu này.
Quá trình sấy gỗ dưới áp suất FSP đạt hiệu quả cao với độ ẩm gỗ giảm 127% chỉ trong 202 giờ, tương ứng với 25,28% tổng thời gian Khi tiếp tục sấy dưới FSP đến mức độ ẩm cuối cùng là 12%, sự khuếch tán đóng vai trò chủ yếu, và thời gian để giảm độ ẩm gỗ hơn 13% mất khoảng 100 giờ, chiếm 33% tổng thời gian sấy Mô hình mô phỏng cung cấp dữ liệu về độ ẩm trung bình, bề mặt gỗ, nhiệt độ bề mặt và nhiệt độ trong tâm gỗ, giúp hỗ trợ nghiên cứu các chế độ sấy gỗ mà không cần thực nghiệm tốn kém.
Hình 3.33 mô phỏng giai đoạn bắt đầu sấy, khi chưa có sự chênh lệch độ ẩm và nhiệt độ giữa bề mặt và tâm gỗ, với cả hai lưới MC và nhiệt độ đều là mặt phẳng Đến Hình 3.34, sau 63 giờ (MC 50 %), lưới MC chuyển sang hình mái vòm, cho thấy sự chênh lệch độ ẩm rõ rệt, trong khi nhiệt độ bề mặt và tâm gỗ tiệm cận 40 oC Hình 3.35 tiếp tục cho thấy lưới MC có hình mái vòm thu nhỏ dần, và đến Hình 3.36, lưới MC gần như duỗi phẳng, cho thấy xu hướng chênh lệch độ ẩm trên mặt cắt ngang giảm dần trong quá trình sấy.
Hình 3.33 Mô phỏng diễn biến MC và nhiệt độ trên mặt cắt ngang ván xuyên tâm thời điểm 0 giờ, MC 152,53 %
Hình 3.34 Mô phỏng diễn biến MC và nhiệt độ trên mặt cắt ngang ván xuyên tâm thời điểm 63 giờ, MC 50 %
Hình 3.35 Mô phỏng diễn biến MC và nhiệt độ trên mặt cắt ngang ván xuyên tâm thời điểm 202 giờ, MC 25,28 %
Hình 3.36 Mô phỏng diễn biến MC và nhiệt độ trên mặt cắt ngang ván xuyên tâm thời điểm 305 giờ, MC 12 %
Mô phỏng diễn biến độ chênh lệch độ ẩm giữa ván xuyên tâm và ván tiếp tuyến cho thấy sự khác biệt rõ rệt Đối với ván xuyên tâm, độ chênh lệch độ ẩm giữa bề mặt và tâm phát triển mạnh hơn theo mặt cắt tiếp tuyến, trong khi ván tiếp tuyến lại cho thấy sự phát triển này theo mặt cắt song song với chiều rộng Kết quả kiểm tra đặc tính chuyển khối của gỗ Keo tai tượng và các loại gỗ khác cho thấy dòng chuyển khối theo hướng xuyên tâm mạnh hơn hướng tiếp tuyến, đặc biệt trong giai đoạn sấy đến độ ẩm tối ưu.
100 %) là tỷ lệ dị hướng của hệ số thấm lỏng giữa chiều xuyên tâm và tiếp tuyến là
Tỷ lệ K R /K T = 3,37 cho thấy tốc độ vận chuyển ẩm từ tâm ra bề mặt theo hướng xuyên tâm nhanh hơn so với hướng tiếp tuyến dưới tác động của động lực thấm Điều này dẫn đến việc các lớp bề mặt theo phương mặt cắt tiếp tuyến luôn có lượng ẩm di chuyển từ tâm ra dễ dàng hơn và luôn ẩm hơn so với các lớp bề mặt theo phương xuyên tâm Trong quá trình sấy, bề mặt xuyên tâm thường khô hơn, gây ra sự phát triển ngược chiều của mức chênh lệch độ ẩm giữa hai loại ván xuyên tâm và tiếp tuyến, như được minh họa trong Hình 3.37.
Hình 3.37 Mô phỏng diễn biến MC trên mặt cắt ngang của ván xuyên tâm (a) và ván tiếp tuyến (b) thời điểm MC đạt 100 % a b
Hình 3.38 Mô phỏng tổng thời gian sấy của ván xuyên tâm (a) và ván tiếp tuyến (b)
Mô hình mô phỏng cho thấy ván xẻ xuyên tâm có quá trình giảm ẩm chậm hơn so với ván xẻ tiếp tuyến trong suốt quá trình sấy Cụ thể, thời gian sấy để đạt đến điểm FSP (25,28%) ở ván xẻ tiếp tuyến là 93 giờ, trong khi đó ván xẻ xuyên tâm mất nhiều thời gian hơn.
Thời gian sấy ở ván tiếp tuyến là 202 giờ, nhanh hơn 2,17 lần so với ván xẻ xuyên tâm Tuy nhiên, sau giai đoạn FSP, thời gian sấy cần 69,5 giờ để độ ẩm giảm từ 25,28% xuống 12%, chiếm 42,77% tổng thời gian sấy Tỷ lệ thời gian dưới FSP cao hơn ván xẻ xuyên tâm (33,77%), cho thấy thấm xuyên tâm có vai trò quan trọng trong việc rút ngắn thời gian sấy.
Thời gian sấy ván xẻ tiếp tuyến đạt độ ẩm 12% chỉ mất 162,5 giờ, nhanh hơn 1,88 lần so với ván xẻ xuyên tâm (305 giờ) Điều này giải thích tại sao nhiều nhà sản xuất gỗ xẻ trên toàn thế giới khuyến khích sử dụng phương pháp xẻ tiếp tuyến để rút ngắn thời gian sấy, miễn là có thể chấp nhận việc giảm chất lượng gỗ sấy.
Hình 3.39 Mô phỏng diễn biến MC và nhiệt độ trên mặt cắt ngang ván tiếp tuyến thời điểm 32 giờ, MC 50 %
Hình 3.39 và Hình 3.40 được trích xuất từ các thời điểm MC đạt 50 % và 25,28
Hình 3.40 Mô phỏng diễn biến MC và nhiệt độ trên mặt cắt ngang ván tiếp tuyến thời điểm 89,5 giờ, MC 25,28 %
Các ký hiệu trên các hình từ Hình 3.33 đến Hình 3.40 bao gồm: độ ẩm (Moisture) tại các vị trí trên mặt cắt ngang, nhiệt độ (Temperature) tại các vị trí trên mặt cắt ngang Tên trục đồ thị gồm MC (độ ẩm x 100%), Thick (chiều dày gỗ), Width (chiều rộng gỗ), Temp (nhiệt độ độ C), và thời gian sấy (Drying time - giờ) Độ ẩm bề mặt gỗ (Surface MC) được thể hiện bằng đường liền xanh nhạt.
MC là độ ẩm trung bình của gỗ, được biểu thị bằng đường liền màu xanh dương Nhiệt độ bề mặt được thể hiện qua đường liền màu xanh nhạt, trong khi nhiệt độ trong tâm được ký hiệu bằng đường liền màu xanh đậm Nhiệt độ khô cài đặt là nét đứt màu xanh đậm và nhiệt độ ướt cài đặt là nét đứt màu xanh nhạt Màu sắc của lưới MC phản ánh giá trị độ ẩm giảm dần theo thứ tự từ màu đen, vàng, xanh lá đến xanh dương.
3.3.2.Đối chiếu kết quả mô phỏng của mô hình với thực nghiệm
Khi so sánh với kết quả sấy thực nghiệm thì tổng thời gian sấy mô phỏng là nhanh hơn (305 giờ so với 336 giờ)
Hình 3.41 trình bày hai đường đồ thị thời gian sấy, một là mô phỏng lý thuyết trên mặt cắt ngang của ván xuyên tâm và một là kết quả sấy thực nghiệm Việc chọn kết quả mô phỏng từ ván xuyên tâm là do loại ván này có thời gian sấy lâu hơn so với ván tiếp tuyến Đồng thời, mẫu theo dõi diễn biến độ ẩm (MC) trong mẻ sấy thực nghiệm cũng được xác định là ván xẻ xuyên tâm.
Hình 3.41 So sánh diễn biến giảm MC giữa mô hình lý thuyết và thực nghiệm
Hình ảnh này thể hiện độ chính xác của mô hình so với thực nghiệm, đặc biệt trong giai đoạn sấy từ độ ẩm tươi đến FSP, nơi hai đường đồ thị có sự lệch lớn do tốc độ thoát ẩm nhanh, dẫn đến sai số trong việc kiểm tra độ ẩm mẫu Tuy nhiên, dưới điểm FSP, hai đường đồ thị rất tương thích, cho thấy độ chính xác cao của mô hình Sai số toàn phương trung bình gốc (RMSE) cho toàn bộ quá trình sấy được tính toán là 20,82% độ ẩm Để giảm sai số này, cần tiếp tục nghiên cứu về dữ liệu đầu vào của mô hình và quy trình thực nghiệm.
Chế độ sấy gỗ xẻ Keo tai tượng bằng NLMT
3.4.1.Sự ảnh hưởng của chế độ sấy đến chất lượng gỗ sấy
Bảng 3.13 Chất lượng của gỗ ở các chế độ sấy bằng NLMT
Khuyết tật Các chế độ sấy với các dốc sấy U TB
Tỷ lệ co rút theo chiều rộng (%) 2,88 2,90 2,93 2,906
Tỷ lệ co rút theo chiều dày (%) 5,56 5,53 5,57 5,554
Phân cấp chất lượng theo mức độ nứt vỡ (tiêu chuẩn AS/NZ
Bảng 3.14 Kết quả nghiên cứu sấy đã công bố với một số loại gỗ
Loại gỗ Đước Bạch đàn
Tỷ lệ co rút theo chiều rộng (%) 7,5 3 3 3,27 3,78 3,21
Tỷ lệ co rút theo chiều dày (%) 12 6 6,5 4,74 5,73 4,80
Nghiên cứu về sấy gỗ Keo tai tượng bằng năng lượng mặt trời cho thấy rằng khi dốc sấy tăng, mức độ nứt vỡ cũng tăng, nhưng vẫn đạt tiêu chuẩn AS/NZS 4787:2001 Ở dốc sấy thấp nhất (U = 2,4), mức độ nứt vỡ chỉ 0,29%, trong khi ở dốc sấy cao nhất (U = 3,2) là 0,68% Cả hai chế độ sấy mềm (U = 2,4 và U = 2,8) đạt chất lượng hạng A, trong khi chế độ sấy cứng nhất (U = 3,2) đạt chất lượng hạng B Điều này cho thấy gỗ Keo tai tượng sấy bằng năng lượng mặt trời vẫn đảm bảo chất lượng tốt.
Chế độ sấy NLMT rất cứng, nhưng khi so sánh với các loại gỗ khác trong nghiên cứu, gỗ sấy bằng lò truyền thống vẫn đạt chất lượng tốt Do đó, dốc sấy U = 3,2 được xem xét để lựa chọn chế độ sấy NLMT cho gỗ Keo tai tượng.
Mặc dù không xác định được mức chênh lệch độ ẩm trong gỗ, nhưng đồ thị diễn biến các thông số môi trường và độ ẩm gỗ trong quá trình sấy cho thấy sấy năng lượng mặt trời là một ví dụ rõ ràng về ảnh hưởng của chênh lệch độ ẩm đến nứt vỡ Vào ban đêm và những ngày mưa, nhiệt độ trong lò sấy giảm và độ ẩm môi trường tăng, dẫn đến sự tăng của độ ẩm thăng bằng Điều này tạo điều kiện cho lớp bề mặt gỗ hút ẩm trở lại, giúp cân bằng chênh lệch độ ẩm với bên trong tấm gỗ Kết quả là mức độ nứt vỡ của gỗ sấy bằng năng lượng mặt trời ở tất cả các thí nghiệm đều rất thấp, chỉ trung bình 0,459%.
Mức độ cong vênh của gỗ Keo tai tượng khi sấy bằng năng lượng mặt trời ở cả ba chế độ sấy là rất nhỏ so với các loại gỗ khác Sự chênh lệch về chỉ tiêu cong vênh giữa ba chế độ sấy không đáng kể và không theo quy luật rõ ràng, cho thấy ảnh hưởng của dốc sấy trong quá trình sấy năng lượng mặt trời tới mức độ cong vênh là không rõ ràng Đặc biệt, khi so với các loại gỗ khác được sấy theo quy chuẩn, mức độ cong vênh của gỗ Keo tai tượng thấp hơn từ 4 đến 5 lần.
Nghiên cứu trước của luận án cho thấy rằng chênh lệch độ ẩm nhỏ giúp giảm mức độ cong vênh của gỗ Việc sấy bằng năng lượng mặt trời, với sự gián đoạn gia nhiệt vào ban đêm và những ngày không có nắng, đã làm giảm chênh lệch độ ẩm trong gỗ, từ đó hạn chế đáng kể hiện tượng cong vênh.
3.4.2.Sự ảnh hưởng của chế độ sấy đến thời gian sấy Để luôn giữ được dốc sấy cố định trong suốt quá trình sấy, thông số cài đặt EMC được tự động điều chỉnh thay đổi tương ứng với các mốc độ ẩm tức thời như bảng chế độ sấy đã thiết kế cho từng mẻ sấy Thời gian đạt các mốc độ ẩm của từng chế độ sấy được tổng hợp trong Bảng 3.15 và diễn biến giảm ẩm của các chế độ sấy được so sánh qua đồ thị
Bảng 3.15 Thời gian từng giai đoạn sấy của các chế độ sấy thí nghiệm NLMT Độ ẩm gỗ (MC, %) Thời gian sấy (ngày)
Chế độ U = 2,4 Chế độ U = 2,8 Chế độ U = 3,2
Diễn biến giảm ẩm và tổng thời gian sấy ở ba chế độ sấy thí nghiệm cho thấy sự khác biệt rõ rệt Ở dốc sấy U = 2,4, tốc độ thoát ẩm chậm, chỉ giảm 0,46% mỗi ngày và mất gần 83 ngày để đạt độ ẩm 12% Trong khi đó, ở dốc sấy U = 2,8, tốc độ giảm ẩm tăng lên 0,70% mỗi ngày Đối với dốc sấy U = 3,2, tốc độ giảm ẩm đạt 0,88% mỗi ngày, gấp đôi so với U = 2,4, chỉ mất 43,06 ngày để đạt độ ẩm 12% Thực tế sản xuất sấy gỗ Keo với kích thước tương đương sử dụng lò sấy hơi nước truyền thống ở nhiệt độ 40 độ C.
55) o C, để gỗ giảm ẩm từ 50 % về 12 %, thời gian sấy mất khoảng 28 ngày (Công ty
Cổ phần Thương mại và Xây dựng Ngọc Ninh - Phú Thọ đã nghiên cứu lò sấy sử dụng năng lượng mặt trời (NLMT), cho thấy rằng nhiệt độ không cần gia nhiệt liên tục Thời gian sấy chỉ dài hơn khoảng 1,5 lần so với lò sấy truyền thống, và khi áp dụng chế độ sấy rất cứng (U = 3,2), thời gian sấy ngắn nhưng chất lượng gỗ vẫn đạt yêu cầu tốt Do đó, chế độ sấy bằng NLMT với dốc sấy U = 3,2 được lựa chọn cho gỗ Keo tai tượng.
Hình 3.42 Đồ thị diễn biến ẩm của gỗ ở các chế độ sấy NLMT
Tùy thuộc vào mục đích rút ngắn thời gian và yêu cầu chất lượng gỗ sấy, người điều khiển có thể lựa chọn các chế độ sấy khác nhau, bao gồm cả chế độ sấy cứng hơn với độ dốc sấy U lớn hơn 3,2.
Diễn biến các thông số sấy với dốc sấy U = 3,2 cho thấy sự thay đổi không theo quy luật của độ ẩm gỗ và thông số môi trường sấy bằng NLMT Độ ẩm gỗ, độ ẩm môi trường và EMC giảm dần, trong khi nhiệt độ môi trường tăng theo thời gian Các đường cong trên đồ thị có hình dích dắc, phản ánh sự chênh lệch giữa ngày và đêm Nhiệt độ môi trường cao làm giảm độ ẩm môi trường và EMC, từ đó tăng dốc sấy và tốc độ thoát ẩm của gỗ Hệ thống phun ẩm giúp kiểm soát độ ẩm môi trường, làm cho sự chênh lệch giữa EMC và độ ẩm gỗ nhỏ hơn so với nhiệt độ Đặc biệt, độ ẩm gỗ vào ban ngày giảm do gia nhiệt, nhưng vào ban đêm lại tăng lên, mặc dù mức tăng thường thấp hơn hôm trước Các chu kỳ nhả - hút ẩm này góp phần nâng cao chất lượng gỗ sấy bằng NLMT.
Hình 3.43 Đồ thị thông số sấy và diễn biến ẩm của gỗ với dốc sấy U = 3,2
Quá trình nghiên cứu thực nghiệm 3 mẻ sấy với 3 dốc sấy khác nhau đã xác định dốc sấy U = 3,2 là lựa chọn tối ưu, nhờ vào thời gian sấy ngắn (43,06 ngày) mà vẫn đảm bảo chất lượng gỗ sấy đạt mức B theo tiêu chuẩn AS/NZ 4787:2001.
3.4.3.Đánh giá kết quả nghiên cứu sấy NLMT trên cơ sở các hàm tương quan giữa mức chênh lệch độ ẩm, EMC và mức độ nứt vỡ gỗ sấy
Dựa trên kết quả chất lượng gỗ sấy từ mẻ sấy NLMT với dốc sấy U = 3,2, dữ liệu về mức độ nứt vỡ gỗ sấy đã được sử dụng làm giá trị giả định để tính toán lý thuyết cho EMC và mức chênh lệch độ ẩm tại các mốc độ ẩm trong lò sấy NLMT, dựa trên các hàm tương quan đã được xác định trong Bảng 3.9 Kết quả tính toán và đo thực tế được tổng hợp trong Bảng 3.16 và Hình 3.44 đã được sử dụng để so sánh và đánh giá.
Bảng 3.16 cho thấy rằng ở tất cả các mức độ ẩm gỗ, EMC thực tế luôn thấp hơn so với EMC tính toán không nhiều Cụ thể, khi độ ẩm gỗ đạt 50 %, EMC được cài đặt ở mức 25 % và thực tế đo được vào thời điểm nắng nhất là 22,86 %, thấp hơn 0,52 % so với EMC tính toán 23,28 % Tương tự, ở các mức độ ẩm 20 % và 12 %, EMC thực tế lần lượt thấp hơn EMC tính toán 0,50 % và 0,14 % Điều này cho thấy các thông số trong lò sấy NLMT đã giúp giảm mức độ nứt vỡ gỗ sấy Nếu áp dụng các giá trị EMC thực tế vào các hàm tương quan, mức độ nứt vỡ của gỗ sấy ở các mức độ ẩm 50 %, 20 % và 12 % lần lượt là 0,96 %, 1,54 % và 0,90 %.
Bảng 3.16 Mức chênh lệch độ ẩm, EMC tính toán và thực tế trong lò sấy
Hình 3.44 chỉ ra sự chênh lệch không đáng kể giữa EMC tính toán và EMC thực tế trong lò sấy NLMT, như thể hiện trong Hình 3.45 Xu hướng giảm EMC theo thời gian sấy giữa hai phương pháp này tương đồng Đường MC gradient tính toán cho thấy độ ẩm ở mức MC 20% đã giảm xuống rất thấp, tương tự như trong mẻ sấy mềm, cho thấy xu hướng này dẫn đến mức độ nứt vỡ thấp.
Hình 3.44 M ức chênh lệch độ ẩm, EMC tính toán và thực tế trong lò sấy NLMT
Sự đồng nhất giữa kết quả đo và tính toán về EMC ở cả 3 mốc độ ẩm 50 %,
20 % và 12 % được thể hiện rõ ở Hình 3.45 với hệ số tương quan rất cao, xấp xỉ bằng
So sánh với các mức EMC trong Bảng 2.6, các giá trị EMC thực tế và tính toán đều cao hơn, ngoại trừ ở độ ẩm 50% Nguyên nhân là do nhiệt độ từ ánh nắng mặt trời vào cuối mùa thu đến giữa mùa đông không đủ để giảm EMC như mong muốn Điều này chỉ ra rằng thiết bị sấy năng lượng mặt trời cần được cải tiến để đạt hiệu suất sấy cao hơn, đáp ứng nhu cầu sấy nhanh hơn ở miền Bắc.
Hình 3.45 Mối quan hệ giữa EMC tính toán và thực tế trong lò sấy NLMT
Đề xuất quy trình sấy gỗ xẻ Keo tai tượng bằng năng lượng mặt trời
3.5.1.1.Thông tin của 2 mẻ sấy khảo nghiệm Ở cả 2 mẻ sấy NLMT khảo nghiệm và mẻ sấy hơi nước đối chứng đều sử dụng chung một loại gỗ là gỗ Keo tai tượng, có cùng cấp chiều dày (25 ± 1) mm, cùng độ ẩm ra lò là (12 ± 2) %, cùng lượng gỗ xếp (khoảng 30 m 3 /mẻ) Sau khi sấy thành công mẻ thứ nhất, mẻ thứ hai có ý nghĩa kiểm chứng mẻ thứ nhất nên gỗ đầu vào có độ ẩm
32 %, thấp hơn mẻ sấy đầu (45 %) được lựa chọn để tiết kiệm thời gian khảo nghiệm
Bảng 3.17 Một số thông tin cơ bản về 2 mẻ sấy khảo nghiệm
Loại gỗ Chiều dày (mm)
Khối lượng (m 3 ) Độ ẩm ban đầu (%) Độ ẩm kết thúc (%)
3.5.1.2.Kết quả đánh giá sấy khảo nghiệm
Diễn biến thông số môi trường sấy của cả 2 mẻ sấy:
Hình 3.46 Diễn biến nhiệt độ và độ ẩm môi trường của 2 mẻ sấy khảo nghiệm
Trên đồ thị của hai mẻ sấy năng lượng mặt trời, đường nhiệt độ (Temp) và độ ẩm (RH) đều có xu hướng biến động theo chu kỳ ngày - đêm Tuy nhiên, mẻ sấy số 2, với độ ẩm gỗ ban đầu là 32%, cho thấy sự khác biệt rõ rệt so với mẻ số 1, khi lượng ẩm thoát ra từ gỗ không nhiều, dẫn đến độ ẩm môi trường thấp hơn và nhiệt độ cao hơn Việc đánh giá chất lượng gỗ sau khi sấy là cần thiết để xác định hiệu quả của quá trình này.
Mẻ sấy NLMT số 1 cho thấy thời gian và chất lượng gỗ sấy tương đương với kết quả nghiên cứu quy mô thí nghiệm, với độ ẩm đầu vào 45% thấp hơn so với thí nghiệm 50% Thời gian sấy chỉ kéo dài 39 ngày, ngắn hơn 4 ngày so với thí nghiệm (43 ngày), điều này ảnh hưởng đến chất lượng gỗ Mức độ nứt vỡ gỗ ở mẻ sấy số 1 là 0,54%, thấp hơn so với thí nghiệm (0,68%), giúp gỗ đạt xếp hạng B, với trên 90% mẫu kiểm tra có mức độ nứt vỡ lớn hơn 0,5% nhưng nhỏ hơn hoặc bằng 2% Mức chênh lệch độ ẩm gỗ sấy so với độ ẩm mục tiêu ở mẻ này là 1,03%, cũng góp phần vào việc xếp hạng B cho sản phẩm.
90 % số mẫu kiểm tra có độ ẩm nằm trong khoảng từ 10 % đến 16 % nếu độ ẩm mục tiêu là 12 %)
Bảng 3.18 Chất lượng gỗ sấy ở các mẻ sấy khảo nghiệm và mẻ đối chứng
Mức chênh lệch độ ẩm so với mục tiêu (%) 1,03 1,28 2,15
Phân cấp chất lượng theo mức độ nứt vỡ B B D
Phân cấp chất lượng theo mức chênh lệch độ ẩm so với mục tiêu B B C
Mẻ sấy NLMT số 2 có độ ẩm chênh lệch lớn hơn 1,28% so với mục tiêu nhưng vẫn đạt hạng B Mức độ nứt vỡ của mẻ này là 0,43%, thấp hơn so với mẻ số 1 Điều này có thể do độ ẩm khởi đầu của gỗ trong mẻ 2 là 32%, thấp hơn mẻ 1 (45%) Khuyết tật nứt vỡ thường xảy ra ở giai đoạn sấy ban đầu do sự chênh lệch độ ẩm giữa bề mặt và tâm gỗ Mẻ sấy số 2 với độ ẩm 32% có lượng nước tự do ít, giúp giảm thiểu sự thoát ẩm quá nhanh và chênh lệch độ ẩm giữa tâm và bề mặt, dẫn đến mức độ nứt vỡ thấp hơn.
Mẻ sấy hơi nước đối chứng có thời gian sấy nhanh hơn nhưng mức độ nứt vỡ và chênh lệch độ ẩm so với mục tiêu lại cao hơn nhiều so với hai mẻ sấy bằng lò sấy NLMT Cụ thể, mức độ nứt vỡ đạt 1,56%, khiến gỗ sấy chỉ được xếp loại D, với hơn 90% mẫu kiểm tra có mức độ nứt vỡ lớn hơn.
Mức độ ẩm của gỗ sấy đạt từ 5% đến 10%, với chênh lệch so với độ ẩm mục tiêu là 2,15%, dẫn đến việc gỗ sấy xếp hạng C Hơn 90% mẫu kiểm tra có độ ẩm từ 8% đến 17%, với độ ẩm mục tiêu là 12% Mặc dù thời gian sấy gỗ Keo bằng lò sấy năng lượng mặt trời chỉ lâu hơn một chút so với lò sấy hơi nước (39 ngày so với 21 ngày), nhưng chất lượng gỗ sấy rõ ràng cao hơn.
Kết quả khảo nghiệm của mẻ sấy số 1 cho thấy thời gian và chất lượng gỗ sấy đạt tiêu chuẩn tương đương với kết quả sấy thí nghiệm Những số liệu này đã được xác nhận qua mẻ sấy số 2, do đó, thông số sấy và chất lượng gỗ sấy của mẻ số 1 sẽ được áp dụng trong việc xây dựng quy trình sấy.
Thông số sấy của mẻ sấy số 1 được lựa chọn:
- Tốc độ gió: 2 m/s, giống như khi sấy thí nghiệm
- Diễn biến nhiệt độ, độ ẩm và độ ẩm thăng bằng của môi trường và độ ẩm gỗ được vẽ đồ thị như Hình 3.47
Hình 3.47 Diễn biến thông số môi trường và độ ẩm của gỗ trong mẻ sấy số 1
Xu hướng tăng giảm của nhiệt độ (T), độ ẩm tương đối (RH), độ ẩm môi trường (EMC) và độ ẩm gỗ trong mẻ sấy số 1 tương tự như ở mẻ sấy thí nghiệm Nhiệt độ lò sấy bắt đầu từ gần 50°C và đạt cao nhất trên 60°C vào cuối mẻ sấy Độ ẩm môi trường RH ở giai đoạn đầu tương đối thấp, chỉ hơn 40% vào ban ngày của ngày đầu tiên và giảm xuống 23%.
Trong vòng 15 ngày tới, độ ẩm không khí (RH) sẽ tăng lên, sau đó sẽ giảm xuống 16% từ ngày 27 đến ngày 31 Tiếp theo, độ ẩm sẽ lại tăng do mưa từ ngày 32 đến ngày 34, trước khi giảm xuống gần 12%.
Vào cuối mẻ sấy, diễn biến tăng giảm không mạnh của nhiệt độ (T) và độ ẩm tương đối (RH) khiến cho độ ẩm cân bằng của gỗ (EMC) cũng giảm nhẹ Trong giai đoạn đầu vào ban ngày, EMC giảm xuống 7% và tăng lên 14% vào ban đêm, sau đó giảm không đáng kể trong suốt quá trình sấy Mức EMC luôn duy trì ở mức thấp giúp tốc độ bay hơi bề mặt gỗ cao, tạo điều kiện cho gỗ dễ dàng thoát ẩm và rút ngắn thời gian sấy, với tổng thời gian sấy là 39 ngày, tương đương với tốc độ sấy 0,85% mỗi ngày.
Từ kết quả sấy khảo nghiệm đã nêu trên, một số nhận xét được đưa ra như sau:
- Tốc độ gió: Tốc độ gió phù hợp cho sấy NLMT đối với gỗ Keo tai tượng là
Trong quá trình sấy gỗ Keo tai tượng bằng lò sấy năng lượng mặt trời, nhiệt độ sấy T có xu hướng tăng từ 4 đến 8 ngày đầu tiên do độ ẩm gỗ cao và môi trường ẩm ướt, sau đó tương đối ổn định nếu thời tiết không thay đổi Nhiệt độ tối đa ghi nhận được là 62,9 o C trong khoảng thời gian từ 30/5/2019 đến 5/8/2019, không quá cao và có sự giảm nhiệt từ 10 o C đến 15 o C vào ban đêm, giúp giảm nội ứng suất sấy Do đó, không cần can thiệp để giảm nhiệt độ ban ngày mà nên để nhiệt độ tự nhiên theo điều kiện thời tiết.
Độ ẩm môi trường sấy RH thường giảm trong những ngày đầu, trái ngược với nhiệt độ T Điều này xảy ra do độ ẩm gỗ ban đầu cao và giảm nhanh chóng, với giá trị thấp nhất thường được ghi nhận vào ban ngày.
Quá trình sấy gỗ sẽ ổn định và phụ thuộc vào thời tiết, trong đó độ ẩm tương đối (RH) tiếp tục giảm theo thời gian sấy do độ ẩm trong gỗ giảm Vào ban đêm, các cửa xả ẩm được đóng lại để giữ nhiệt, dẫn đến độ ẩm môi trường tăng lên, có thể cao hơn 40% so với ban ngày Khi nhiệt độ tăng vào ban ngày, cần mở cửa xả ẩm để giảm độ ẩm trong môi trường sấy Sự gia tăng nhiệt và giảm độ ẩm sẽ làm giảm EMC, tạo điều kiện cần thiết cho độ ẩm trong gỗ thoát ra ngoài.
Độ ẩm thăng bằng EMC phụ thuộc vào nhiệt độ (T) và độ ẩm tương đối (RH), trong đó T tăng hoặc RH giảm sẽ làm giảm EMC, tạo điều kiện cho nước trong gỗ thoát ra ngoài Ngược lại, khi T giảm và RH tăng, gỗ có khả năng không thoát ẩm mà còn hút ẩm để cân bằng nội ứng suất, giảm khuyết tật gỗ sấy Trong quá trình sấy của mẻ số 1 và số 2, EMC không bị ảnh hưởng nhiều bởi RH, với giá trị EMC vào ban đêm và ban ngày gần như tương đương Với độ ẩm môi trường RH tương đối khô ở cả hai mẻ sấy, EMC duy trì ở mức thấp, giúp rút ngắn thời gian sấy cho các mẻ sấy NLMT, từ đó nâng cao hiệu quả kinh tế.
Bảng 3.19 Chi phí sấy 1 lò sấy hơi nước cho 35 m 3 gỗ Keo xẻ dày 25 mm
TT Chi phí Đơn vị tính
Số lượng Đơn giá Thành tiền
1 Chi phí khấu hao do gỗ nằm trong lò sấy (tính bằng lãi suất ngân hàng)
- Xếp gỗ vào lò (1 ngày x 2 người) công 2 200.000 400.000
- Theo dõi nồi hơi và lò sấy (2 người x
- Đưa gỗ ra lò (1 ngày x 2 người) công 2 200.000 400.000
- Xe nâng (300 nghìn/ngày x 2 ngày x 50
- Củi (2.880 kg/1 ngày cho 01 nồi hơi/10 lò sấy x 21 ngày) kg 5.880 1.000 5.880.000
- Nhà xưởng, 10 lò sấy, 01 nồi hơi (10
%/năm x 5,5 tỷ/10 lò/350 ngày x 23 ngày sấy/mẻ)
5 Chi phí gián tiếp (5 % chi phí trực tiếp)
Chi phí sản xuất quy về 1 m 3 gỗ 730.767
Bảng 3.20 Chi phí sấy 1 lò sấy NLMT cho 30 m 3 gỗ Keo xẻ dày 25 mm
TT Chi phí Đơn vị tính
Số lượng Đơn giá Thành tiền
1 Chi phí khấu hao do gỗ nằm trong lò sấy (tính bằng lãi suất ngân hàng) (4,5 triệu/m 3 x 10
%/năm/350 ngày x 41 ngày sấy/mẻ) m 3 30 52.714 1.581.429
- Xếp gỗ vào lò (1 ngày x 4 người) công 4 200.000 800.000
- Theo dõi điều khiển lò sấy (2 người x 39 ngày/11 lò) công 7,09 200.000 1.418.182
- Đưa gỗ ra lò (1 ngày x 4 người) công 4 200.000 800.000
- Điện (2,2 kWh x 5 quạt x 24 h x 39 ngày x 50 % công suất tối đa) kWh 5.148 1.829 9.413.333
- 01 lò sấy (10 %/năm x 400 triệu/350 ngày x 41 ngày sấy/mẻ)
5 Chi phí gián tiếp (5 % chi phí trực tiếp)
Chi phí sản xuất quy về 1 m 3 gỗ 654.453
Bảng 3.21 So sánh chi phí sấy giữa lò sấy NLMT và lò sấy hơi nước
TT Nội dung chi Thành tiền (đồng)
Sấy hơi nước Sấy NLMT
1 Chi phí khấu hao do gỗ nằm trong lò sấy
5 Chi phí gián tiếp (5 % chi phí trực tiếp)
Chi phí sản xuất quy về 1 m 3 gỗ 730.767 654.453
Kết quả tính toán cho thấy lò sấy năng lượng mặt trời (NLMT) có hiệu quả kinh tế vượt trội so với lò sấy hơi nước truyền thống Cụ thể, tổng chi phí sấy 30 m³ gỗ Keo bằng lò sấy NLMT chỉ là 19,63 triệu đồng, tương đương 654,45 nghìn đồng/m³, trong khi chi phí sấy 35 m³ cùng loại gỗ bằng lò sấy hơi nước lên tới 25,58 triệu đồng, tương ứng với 730,77 nghìn đồng/m³ Sự chênh lệch 76,3 nghìn đồng/m³ này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí sản xuất mà còn nâng cao lợi nhuận cho doanh nghiệp.
Kết luận
Luận án đã thành công trong việc xác định ảnh hưởng của mức chênh lệch độ ẩm đến khuyết tật trong quá trình sấy gỗ, đồng thời đề xuất quy trình sấy gỗ Keo tai tượng bằng năng lượng mặt trời Kết quả nghiên cứu cho thấy rõ mối liên hệ giữa độ ẩm và chất lượng gỗ sau sấy.
1.1 Đặc điểm cấu tạo và đặc tính gỗ Keo tai tượng Đường vận chuyển ẩm trong gỗ Keo tai tượng khá thông thoáng, ít chênh lệch giữa phần gỗ sớm - gỗ muộn và ít chênh lệch trên toàn bộ phần gỗ lõi, bởi: lỗ mạch phân tán, thường có mạch đơn, kép 2, kép 3 và đôi khi tụ hợp thành nhóm, đường kính trung bình, lỗ xuyên mạch đơn, gần như mở hoàn toàn; màng lỗ thông ngang trên tất cả các tế bào đều không có nút, được cấu tạo từ các dải vi sợi với nhiều lỗ mở; độ rỗng ruột tế bào sợi gỗ, lỗ mạch và tổng độ rỗng (47,15 %) là tương đối lớn
Một số hạn chế về cấu tạo gỗ ảnh hưởng đến quá trình sấy bao gồm sự tích tụ chất trong ống mạch và tia gỗ, cũng như sự hiện diện của tinh thể trong tế bào mô mềm dọc Vách tế bào sợi gỗ mỏng (Dfl/Tfw = 4,09) làm cho gỗ dễ bị mo móp Hơn nữa, tia gỗ và tế bào mô mềm dọc không đóng vai trò quan trọng trong quá trình thấm, dẫn đến việc hình thành các vết nứt trong quá trình sấy và gây ra sự chênh lệch co rút giữa chiều xuyên tâm và tiếp tuyến.
Khối lượng riêng cơ bản của gỗ được xác định là (511 ± 12) kg/m³, tương ứng với mức độ rỗng của nó Chênh lệch co rút lớn giữa chiều tiếp tuyến và chiều xuyên tâm khiến gỗ dễ bị nứt vỡ và cong vênh Sự co rút bất thường của tế bào gỗ, ngay cả khi độ ẩm còn cao, có thể gây ra hiện tượng mo móp FSP được xác định là (25,28 ± 1,33) %, là chỉ số quan trọng để đánh giá quá trình giảm ẩm và các khuyết tật trong quá trình sấy.
Gỗ Keo tai tượng có khả năng thấm và khuyếch tán cao, giúp tăng tốc độ sấy nhanh hơn so với một số loại gỗ lá rộng khác Tuy nhiên, sự dị hướng lớn giữa chiều xuyên tâm và tiếp tuyến về thấm và khuyếch tán cũng khiến gỗ dễ bị khuyết tật.
1.2 Sự ảnh hưởng của mức chênh lệch độ ẩm đến khuyết tật khi sấy
Sự chênh lệch độ ẩm giữa bề mặt và tâm tấm gỗ trong quá trình sấy rất rõ ràng, với mẻ sấy cứng luôn có mức chênh lệch cao hơn, dẫn đến các khuyết tật như nứt mặt, nứt đầu, mo móp và cong vênh phát triển mạnh hơn Khi tiếp tục sấy, xu hướng giảm mức chênh lệch độ ẩm giúp các vết nứt khép dần và mức độ mo móp phát triển chậm lại, đặc biệt là ở mẻ sấy mềm Mặc dù mức độ cong vênh không tăng ở mẻ sấy mềm, nhưng lại gia tăng ở mẻ sấy cứng.
Dựa trên các hàm tương quan giữa mức độ nứt vỡ và chênh lệch độ ẩm cũng như EMC, luận án đã phát triển bảng tra ngưỡng tối đa của chênh lệch độ ẩm, giúp xác định mức độ nứt vỡ khác nhau trong quá trình sấy gỗ Điều này hỗ trợ việc thiết lập các chế độ sấy hiệu quả hơn.
1.3 Mô hình mô phỏng quá trình sấy
Luận án đã phát triển mô hình mô phỏng quá trình vận chuyển ẩm trong quá trình sấy gỗ Keo tai tượng tại lò sấy quy chuẩn, cho kết quả dự đoán tổng thời gian sấy với sai số chỉ 9,7% so với thực nghiệm Mô hình cung cấp dữ liệu mô phỏng dưới dạng đồ thị 2D và 3D, bao gồm thông tin chi tiết về độ ẩm tại các vị trí khác nhau, độ ẩm bề mặt và trung bình, cùng với diễn biến nhiệt độ Kết quả này mở ra hướng nghiên cứu mới trong việc tối ưu hóa chế độ và thiết bị sấy gỗ thông qua các phương pháp toán học.
1.4 Lựa chọn chế độ sấy và đề xuất quy trình sấy NLMT
Chế độ sấy hợp lý cho gỗ Keo tai tượng bằng năng lượng mặt trời đã được xác định thông qua các mẻ sấy thí nghiệm ở các dốc sấy khác nhau Chế độ sấy cứng với dốc sấy U=3,2 mang lại chất lượng gỗ xếp hạng B theo tiêu chuẩn AS/NZ 4787:2001 và thời gian sấy ngắn nhất là 43,06 ngày, do đó đã được lựa chọn.
Các giá trị EMC tính toán tương đối đồng nhất với các giá trị thực nghiệm (R 2
Hàm tương quan giữa nứt vỡ và mức chênh lệch độ ẩm (0,9997) là yếu tố quan trọng để lựa chọn các chế độ sấy phù hợp, đáp ứng yêu cầu chất lượng gỗ sấy cụ thể.
Quy trình công nghệ sấy gỗ Keo tai tượng bằng lò sấy năng lượng mặt trời (NLMT) bao gồm các chế độ sấy và các bước thực hiện cụ thể Lò sấy đã được khảo nghiệm ở quy mô sản xuất để hiệu chỉnh và đã được công nhận là tiến bộ kỹ thuật, đảm bảo hiệu quả và chất lượng trong quá trình sấy.
Tồn tại và kiến nghị
Luận án này tập trung vào quá trình vận chuyển ẩm bên trong gỗ sấy, đồng thời nhấn mạnh sự cần thiết nghiên cứu thêm về các quá trình vận chuyển khác như trao đổi ẩm, trao đổi nhiệt và vận chuyển nhiệt trong quá trình sấy Mối tương quan giữa các quá trình này sẽ giúp giải thích các khuyết tật trong gỗ sấy, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm.
Sấy gỗ Keo tai tượng trong lò sấy năng lượng mặt trời thường mất nhiều thời gian Do đó, cần cải tiến thiết bị và công nghệ để rút ngắn thời gian sấy, nhằm tìm ra các ứng dụng và địa điểm phù hợp nhất cho quá trình này.
Nội ứng suất trong quá trình sấy là hệ quả của sự chênh lệch độ ẩm, đóng vai trò quan trọng trong việc giải thích sự phát triển của các khuyết tật trong quá trình sấy Việc nghiên cứu nội ứng suất này là cần thiết để hiểu rõ hơn về các vấn đề liên quan đến chất lượng sản phẩm sau sấy.
Giai đoạn sấy trên FSP cho thấy sự khác biệt đáng kể giữa mô hình lý thuyết và thực nghiệm trong quá trình giảm ẩm Do đó, cần thực hiện thêm các mẻ sấy nghiên cứu thực nghiệm và điều chỉnh lại mô hình lý thuyết để cải thiện độ chính xác.
Để phân tích và đánh giá quá trình mô phỏng vận chuyển nhiệt của mô hình, cần thực hiện việc đo nhiệt độ tại các vị trí khác nhau trong thanh gỗ.
Để mở rộng mô hình sấy năng lượng mặt trời, cần tìm ra các thuật toán và giải pháp tối ưu phù hợp với quy trình sấy Việc này không chỉ giúp nâng cao hiệu quả sấy mà còn mở ra nhiều triển vọng cho lĩnh vực này.
Ngoài ra, các nghiên cứu về đặc điểm cấu tạo và tính chất gỗ, cùng với các mô hình toán học đã được phát triển, có thể áp dụng cho quá trình ngược lại với sấy, như biến tính, bảo quản và xử lý hấp luộc gỗ.
DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN
1 Hà Tiến Mạnh, Phạm Văn Chương, Bùi Duy Ngọc, Đỗ Văn Bản, Nguyễn Đức Thành, Bùi Hữu Thưởng (2021), “Một số đặc điểm cấu tạo của gỗ Keo tai tượng (Acacia mangium Willd.) ảnh hưởng đến quá trình sấy”, Tạp chí Khoa học Lâm nghiệp, 2, tr.100-112
2 Hà Tiến Mạnh, Phạm Văn Chương, Bùi Duy Ngọc, Nguyễn Thị Phượng, Trần Đức Trung (2022), “Mức độ chênh lệch ẩm và sự phát triển khuyết tật trong quá trình sấy gỗ Keo tai tượng (Acacia mangium Willd.)”, Tạp chí Khoa học Lâm nghiệp, 5, tr.135-149
3 Hà Tiến Mạnh, Phạm Văn Chương, Bùi Duy Ngọc, Trần Đăng Sáng (2023),
“Mô hình mô phỏng quá trình sấy quy chuẩn gỗ Keo tai tượng (Acacia mangium Willd.)”, Tạp chí Khoa học Lâm nghiệp, 1, tr.89-99
4 Hà Tiến Mạnh, Bùi Duy Ngọc, Đặng Đức Việt, Trần Đức Trung (2019, “Xác định thông số công nghệ sấy sơ bộ gỗ xẻ Keo tai tượng (Acacia mangium) bằng lò sấy năng lượng mặt trời”, Tạp chí Khoa học Lâm nghiệp, Số chuyên san-
5 Manh, H T., Redman, A L., Van, C P., Ngoc, B D (2022), “Mass transfer properties of Acacia mangium plantation wood”, Maderas-Cienc Tecnol, 24(2), pp.1-12
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
1 Đỗ Văn Bản (2012), Nghiên cứu một số giải pháp công nghệ làm giảm nứt vỡ gỗ bạch đàn trắng (Eucalyptus camaldulensis Dehnh.) ở Việt Nam để sản xuất gỗ xẻ cho đồ mộc thông dụng, Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam, Hà Nội
2 Đỗ Văn Bản, Bùi Hữu Thưởng, Vũ Thị Ngoan (2018), "Cấu tạo gỗ và khả năng ảnh hưởng đến sử dụng gỗ Keo tai tượng Acacia mangium (Wild.) và Keo lai
Acacia mangium x Acacia Auriculiformis rừng trồng ở Việt Nam", Kỷ yếu hội nghị khoa học và công nghệ chuyên ngành lâm nghiệp giai đoạn 2013-2018, pp.333-339
3 Hồ Xuân Các (1999), Phân nhóm gỗ sấy và Chế độ sấy, Trường Đại học Nông lâm Thành phố Hồ Chí Minh, Thành phố Hồ Chí Minh
4 Lê Thanh Chiến (2010), Nghiên cứu sử dụng hiệu quả gỗ Đước để sản xuất đồ mộc, than hoạt tính và dịch gỗ, Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ, Viện Khoa học
Lâm nghiệp Việt Nam, Hà Nội
5 Phạm Văn Chương (2001), Nghiên cứu một số yếu tố công nghệ sản xuất ván ghép thanh sử dụng gỗ Keo tai tượng (Acacia mangium Willd.), Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam, Hà Nội
6 Vũ Huy Đại (2006), Giáo trình sấy gỗ, Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam,
7 Nguyễn Xuân Hiên (2006), Nghiên cứu giải pháp xử lý trước khi sấy gỗ xẻ bạch đàn trắng (Eucalyptus camaldulensis Dehnh.) để hạn chế nứt đầu, Luận văn
Thạc sỹ kỹ thuật, Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam, Hà Nội
8 Hứa Thị Huần, Nguyễn Lê Hồng Thuý (2014), Nghiên cứu Quy trình sấy gỗ Keo lai bằng năng lượng mặt trời kết hợp hơi nước, Thông tin Khoa học Công nghệ, Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Bình Dương, Bình Dương
9 Bùi Thị Thiên Kim (2022), Nghiên cứu công nghệ sấy gỗ Căm xe (Xylia xylocarpa) bằng phương pháp sấy chân không, Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Đại học
Nông lâm Thành phố Hồ Chí Minh, Hồ Chí Minh