Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV SO SÁNH QUÁ TRÌNH SẤY GỖ CĂM XE (Xylia xylocarpa) BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẤY ĐỐI LƯU VÀ PHƯƠNG PHÁP CHÂN KHÔNG TO COMPARE DRYING DANG WOOD (Xylia xylocarpa) BY CONVECTIVE METHOD AND CONVECTIVE-VACUUM METHOD ThS Bùi Thị Thiên Kim ĐH Nông Lâm Tp.HCM thienkim@hcmuaf.edu.vn; thienkimq92003@yahoo.com TÓM TẮT So sánh trình sấy gỗ Căm xe phương pháp đối lưu với trình sấy phương pháp chân không cho thấy: sấy đối lưu: tổng thời gian sấy: 504 giờ, tỷ lệ khuyết tật 18%, độ ẩm gỗ sau sấy - 10%, khoảng 2% gỗ 15%, tốc độ thoát ẩm trung bình điểm bão hòa thớ gỗ 0.16%/h Sấy chân không: tổng thời gian sấy: 93 giờ, tỷ lệ khuyết tật 3.5%, độ ẩm gỗ sau sấy 9.5%, tốc độ thoát ẩm trung bình điểm bão hòa thớ gỗ 0.923%/h Kết thực nghiệm cho thấy tốc độ thoát ẩm sấy gỗ phương pháp sấy chân không cao gấp 5.77 lần (khoảng lần) phương pháp sấy đối lưu Hiệu chất lượng sấy gỗ phương pháp sấy chân không cao với tỷ lệ khuyết tật 3.5% tỷ lệ khuyết tật sấy gỗ phương pháp đối lưu 18% Thời gian sấy chân không rút ngắn 411 so với sấy đối lưu Chính phương pháp sấy chân không vừa rút ngắn thời gian sấy, vừa nâng cao chất lượng gỗ sau sấy, mang lại nhiều lợi ích ứng dụng quy trình sản xuất công nghiệp Từ khóa: sấy đối lưu, sấy chân không, so sánh ABSTRACT To compare drying Dang wood by convective method and convective-vacuum method expressed: convective drying: total time drying: 504(hours), defect ratio 18%, final moisture content 9-10%, approximately 2% final moisture content >15%, rate of evaporation 0.16% Convective - vacuum drying: total time drying: 93(hours), defect ratio 3.5%, final moisture content 9.5%, rate of evaporation 0.923% The result of experimental expressed the rate of evaporation convective - vacuum drying method by 5.77 times convective drying method The quality wood of convective - vacuum drying method was higher than convective drying method, the time drying of convective - vacuum drying method was shorter than convective drying method, too The convective - vacuum drying method was not only reduce the time drying but also increase quality Dang wood Keywords: convective drying, vacuum drying, to compare ĐẶT VẤN ĐẾ Sấy công đoạn xử lý gỗ quan trọng Sấy góp phần làm giảm khối lượng nguyên liệu gỗ, tránh sâu nấm, mối mọt công nguyên liệu gỗ, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi công nghệ gia công cắt gọt Tuy nhiên có nhiều phương pháp dùng để sấy nguyên liệu gỗ phương pháp có ưu điểm khuyết điểm riêng, tùy thuộc vào điều kiện cụ thể lựa chọn phương pháp cho phù hợpvà điều ảnh hưởng đến thời gian sấy chất lượng gỗ sấy Do cần thiết phải nghiên cứu phương pháp sấy sở thực nghiệm, kết đạt sở khoa học cho việc so sánh lựa chọn phương pháp sấy phù hợp Dựa thực tế sản xuất tiến hành chọn hai 823 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV phương pháp điển hình sử dụng phổ biến Việt Nam: sấy chân không sấy đối lưu, để so sánh nhằm ghi nhận kết với mục tiêu góp phần đưa hướng lựa chọn phương pháp phù hợp quy trình công nghệ sản xuất VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu nghiên cứu Gỗ Căm xe dùng thí nghiệm loại gỗ phát triển bình thường Mẫu gỗ nghiên cứu lấy từ gỗ thành thục miền Đông Nam Bộ Gỗ không bị khuyết tật không bị sâu nấm mối mọtđược đưa xí nghiệp chế biến gỗ cắt khúc, xẻ phách, gia công theo kích thước khảo sát Hình Gỗ Căm xe dùng thí nghiệm Thiết bị dụng cụ thí nghiệm Cân điện tử Ohaus (Mỹ) trọng lượng cân tối đa 1000 gr Máy sấy gỗ chân không thí nghiệm Thiết bị đo độ ẩm gỗ Kính lúp quan sát Khay, thước đo Hình Máy sấy chân không thí nghiệm 824 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV Hình Thiết bị dùng thí nghiệm gỗ Hình Lò sấy đối lưu nguyên liệu gỗ 2.2 Phương pháp nghiên cứu Phương pháp theo dõi trình giảm ẩm gỗ sấy Theo [2], [4], [5] để theo dõi trình giảm ẩm gỗ trình sấy, tiến hành sử dụng ván kiểm tra đánh dấu mẫu gỗ theo nguyên tắc kiểm tra rút mẫu Theo [1], [3] để xác định độ ẩm tiến hành cân khối lượng mẫu (G tt ) vào thời điểm nhiệt kế khô ướt, độ ẩm gỗ xuống 30% cân mẫu gỗ dùng máy đo độ ẩm để đối chiếu, xác định độ ẩm mẫu gỗ thời điểm Độ ẩm tức thời mẫu gỗ tiến hành sau: W tt = Gtt − G0 × 100% G0 Trong đó: W tt : độ ẩm tức thời gỗ G tt : khối lượng gỗ thời điểm kiểm tra G : khối lượng mẫu kiểm tra trạng thái khô kiệt Muốn xác định G ta áp dụng công thức: G0 = Ga + Wa Trong đó: G a : khối lượng ban đầu mẫu gỗ kiểm tra W a : độ ẩm ban đầu mẫu kiểm tra 825 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Sấy gỗ Căm xe phương pháp đối lưu Tốc độ thoát ẩm sấy gỗ Căm xe phương pháp đối lưu (gia nhiệt nước sấy gián tiếp môi trường không khí) có kết sau: Bảng 1: Kết sấy gỗ Căm xe có chiều dày 20-30 mm Độ ẩm ván kiểm tra % M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 Độ ẩm tb (%) 63 64 67 64 63 67 65 62 61 64.0 89 59 64 64 59 63 62 62 63 59 61.7 88 55 59 58 55 58 57 56 58 55 56.8 63 86 48 53 53 49 52 51 50 52 49 50.8 62 86 44 49 48 44 47 47 44 47 45 46.1 62 85 38 42 41 38 41 40 39 42 38 39.9 62 84 33 37 37 33 36 35 34 36 34 35.0 62 81 28 32 31 28 32 31 28 30 29 29.9 63 81 25 28 28 25 29 29 26 28 26 27.1 64 79 22 27 26 23 27 27 24 26 23 25.0 10 63 76 21 25 24 21 25 24 22 24 21 23.0 11 62 72 20 23 23 20 24 22 21 23 20 21.8 12 65 68 18 21 22 19 21 20 19 21 18 19.9 13 63 63 17 20 21 18 20 19 19 20 17 19.0 14 65 60 15 18 18 17 19 18 17 18 15 17.2 15 65 11 56 13 15 16 15 17 15 15 16 14 15.1 16 65 14 48 12 15 15 14 16 14 13 15 12 14.0 17 64 16 43 11 14 13 13 15 13 12 14 12 13.0 18 63 19 42 11 13 12 11 14 12 11 13 11 12.0 19 65 23 37 10 12 11 10 13 12 11 12 11 11.3 20 65 24 35 10 11 11 12 11 10 12 10 10.7 21 63 12 32 10 10 10 11 10 11 10 10.0 STT Ngày t0 C 33 59 2 61 ∆T ϕ(%) Khi sấy gỗ phương pháp gián tiếp môi trường không khí (sấy đối lưu), tốc độ thoát ẩm gỗ tính sau: 826 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV Bảng 2: Tốc độ thoát ẩm theo thời gian sấy gỗ Căm xe phương pháp đối lưu Thời gian (ngày) Độ ẩm (%) Tốc độ thoát ẩm (%/h) 64 61.7 0.096 56.8 0.204 50.8 0.250 46.1 0.196 39.9 0.258 35 0.204 29.9 0.213 27.1 0.117 25 0.088 10 23 0.083 11 21.8 0.050 12 19.9 0.079 13 19 0.037 14 17.2 0.075 15 15.1 0.088 16 14 0.046 17 13 0.042 18 12 0.042 19 11.3 0.029 20 10.7 0.025 21 10 0.029 Đồ thị giảm ẩm theo thời gian sấy gỗ Căm xe phương pháp đối lưu 70 Độ ẩm (%) 60 50 40 30 20 10 0 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Thời gian (ngày) Hình 5: đồ thị giảm ẩm theo thời gian sấy gỗ Căm xe phương pháp đối lưu 827 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV Gỗ Căm xe có chiều dày: 20 ÷ 30 mm Độ ẩm ban đầu gỗ = 64% Quá trình giảm ẩm chia làm giai đoạn: + Giai đoạn đầu: độ ẩm gỗ từ 64% - 21.8% + Giai đoạn sau: độ ẩm gỗ từ 21.8% - 10% - Nhiệt độ sấy tăng lên 550 C sau 20 - Giai đoạn đầu độ ẩm gỗ giảm nhanh, sau độ ẩm gỗ giảm chậm chậm cuối giai đoạn sau - Giá trị chênh lệch độ ẩm theo chiều dày gỗ trước xử lí cuối từ (2 - 3) % - Nhiệt độ giai đoạn sấy ròng đạt giá trị cao 650C - Giá trị chênh lệch t tăng dần suốt thời gian sấy, đạt giá trị lớn t=24 - Tổng thời gian thực mẻ sấy là: 504 (21 ngày) - Thời gian gia nhiệt là: 24 - Thời gian sấy là: 473 - Thời gian xử lí cuối là: - Chế độ xử lí là: t0 C = 630C, t = 12 - Tỷ lệ khuyết tật 15-20%, - Độ ẩm gỗ khô tương đối đồng từ - 10%, khoảng 2% gỗ 15% 3.2 Sấy gỗ Căm xe phương pháp sấy chân không Đồ thị giảm ẩm sấy gỗ Căm xe phương pháp sấy chân không 80 70 Độ ẩm (%) 60 50 40 30 20 10 0 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 63 66 69 72 75 78 81 84 87 90 93 Thời gian (giờ) Hình 6: Đồ thị giảm ẩm theo thời gian sấy gỗ Căm xe phương pháp sấy chân không 828 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV Bảng Tốc độ thoát ẩm theo thời gian sấy gỗ Căm xe phương pháp chân không Thời gian (giờ) Độ ẩm (%) Tốc độ thoát ẩm (%/h) 67 64 1.000 57 2.333 52 1.667 12 47.4 1.533 15 43.2 1.400 18 39.1 1.367 21 35.4 1.233 24 32.7 0.900 27 30.4 0.767 30 28.5 0.633 33 27.1 0.467 36 26.3 0.267 39 25.4 0.300 42 24.6 0.267 45 23.9 0.233 48 22.7 0.400 51 21.6 0.367 54 20.8 0.267 57 20.2 0.200 60 19.8 0.133 63 18.9 0.300 66 17.7 0.400 69 16.8 0.300 72 15.7 0.367 75 14.4 0.433 78 13.8 0.200 81 12.5 0.433 84 11.7 0.267 87 10.9 0.267 90 9.8 0.367 93 9.5 0.100 829 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV Gỗ Căm xe có chiều dày: 20 ÷ 30 mm Độ ẩm ban đầu gỗ = 67% Quá trình giảm ẩm chia làm 30 chu kỳ, với chu kỳ gồm 03 giai đoạn + Giai đoạn 1: gia nhiệt làm nóng gỗ nhiệt độ 600C khoảng thời gian + Giai đoạn 2: sau ngưng cấp nhiệt tiến hành rút chân không (áp suất 140mmHg) khoảng thời gian 1giờ + Giai đoạn 3: Ngưng rút chân không, mở van xả ẩm cửa thoát ẩm, kết thúc chu kỳ Sau tiến hành gia nhiệt lại rút chân không lặp lại 30 lần toàn trình sấy độ ẩm gỗ đạt yêu cầu - Độ ẩm gỗ khô tương đối đồng từ - 10%, số bị nứt, tỷ lệ khuyết tật trung bình 3.5% So sánh tốc độ thoát ẩm trình sấy gỗ Căm xe phương pháp chân không với trình sấy gỗ phương pháp đối lưu Theo kết sấy gỗ Căm xe phương pháp đối lưu độ ẩm ban đầu W bd = 64% , sấy sau 21 ngày (504 giờ) gỗ đạt độ ẩm W s = 10%, tốc độ thoát ẩm trung bình điểm bão hòa thớ gỗ 0.16%/h Theo kết sấy gỗ Căm xe phương pháp chân không độ ẩm ban đầu W bd = 67%, sấy sau 3.875 ngày (93 giờ) gỗ đạt độ ẩm W s = 9.5%, tốc độ thoát ẩm trung bình điểm bão hòa thớ gỗ 0.923%/h Đồ thị so sánh tốc độ thoát ẩm sấy gỗ Căm xe phương pháp đối lưu phương pháp sấy chân không 0.923 Tốc độ thoát ẩm (%/h) 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.16 0.2 0.1 sấy đối lưu sấy chân không Phương pháp Hình 7: Đồ thị so sánh tốc độ thoát ẩm sấy gỗ Căm xe phương pháp đối lưu phương pháp sấy chân không Thông qua đồ thị cho thấy tốc độ thoát ẩm sấy gỗ phương pháp sấy chân không gấp 5.77 lần (khoảng lần) phương pháp sấy đối lưu Hiệu chất lượng sấy gỗ phương pháp sấy chân không cao với tỷ lệ khuyết tật 3.5% tỷ lệ khuyết tật sấy gỗ phương pháp đối lưu 15-20% Sấy chân không rút ngắn 411 so với sấy đối lưu 830 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV KẾT LUẬN Thông qua kết nghiên cứu cho thấy sử dụng loại nguyên liệu, quy cách kích thước hiệu phương pháp sấy chân không cao sấy đối lưu cho phép rút ngắn thời gian sấy nâng cao chất lượng gỗ sau sấy Trong nghiên cứu dùng máy sấy thí nghiệm kích thước nhỏ, hiệu đạt lớn Nếu mở rộng bồn sấy gỗ kích thước lớn thu lợi ích kinh tế cao rút ngắn thời gian sấy, hạn chế khuyết tật Với giá thành nguyên liệu gỗ Căm xe 28 triệu đồng/1m3 , tỷ lệ khuyết tật 3.5% tiết kiệm 4,6 triệu đồng/1m3 so với sấy đối lưu với 20% khuyết tật Bên cạnh đó, việc rút ngắn thời gian 411 giờ, tiết kiệm lượng sấy giảm chi phí sản xuất khoảng 3-4 triệu đồng Điều khẳng định sấy chân không giải pháp hiệu mang lại nhiều lợi ích ứng dụng quy trình sản xuất công nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hồ Xuân Các, Nguyễn Hữu Quang, Công nghệ sấy gỗ, Giáo trình Đại học Lâm Nghiệp, Nhà xuất Nông Nghiệp, 2005 [2] Nguyễn Văn Công Chính, Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo, khảo nghiệm mô hình máy sấy gỗ kiểu chân không, Đề tài nghiên cứu khoa học, Đại học Nông Lâm TP.HCM, 2008 [3] Hoàng Văn Chước, Kỹ thuật sấy, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 1999 [4] Nguyễn Thế Cường, Nghiên cứu chế độ sấy phương pháp chân không Luận văn Thạc sĩ Cơ khí Công nghệ, Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh, 2007 [5] V Kutovoy, L Nikolaichuk and V Slyesov, To the theory of vacuum drying, Drying 2004 – Proceedings of the 14th International Drying Symposium (IDS 2004) São Paulo, Brazil, 22-25 August 2004, vol A, pp 266-271, 2004 THÔNG TIN TÁC GIẢ Bùi Thị Thiên Kim, Trường ĐH Nông Lâm TP.HCM Email: thienkimq92003@yahoo.com, thienkim@hcmuaf.edu.vn ĐT: 0908.984.164 831 ... thị so sánh tốc độ thoát ẩm sấy gỗ Căm xe phương pháp đối lưu phương pháp sấy chân không 0.923 Tốc độ thoát ẩm (%/h) 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.16 0.2 0.1 sấy đối lưu sấy chân không Phương pháp. .. thị so sánh tốc độ thoát ẩm sấy gỗ Căm xe phương pháp đối lưu phương pháp sấy chân không Thông qua đồ thị cho thấy tốc độ thoát ẩm sấy gỗ phương pháp sấy chân không gấp 5.77 lần (khoảng lần) phương. .. phương pháp sấy đối lưu Hiệu chất lượng sấy gỗ phương pháp sấy chân không cao với tỷ lệ khuyết tật 3.5% tỷ lệ khuyết tật sấy gỗ phương pháp đối lưu 15-20% Sấy chân không rút ngắn 411 so với sấy đối