XÂY DỰNG QUY TRÌNH SẤY NHIỆT ĐỘ CAO TRE LỒ Ô

Quá trình thí nghiệm được thực hiện bằng 9 mẻ sấy mỗi mẻ sấy gồm 20 khúc và được sấy ở các cấp nhiệt độ khác nhau từ 1000C – 1200C, với các thời gian xử lý ban đầu khác nhau từ 6 – 18 gi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

****************

NGÔ XUÂN CHƯƠNG

XÂY DỰNG QUY TRÌNH SẤY NHIỆT ĐỘ CAO TRE LỒ Ô

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CHẾ BIẾN LÂM SẢN

Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 06/2012

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

****************

NGÔ XUÂN CHƯƠNG

XÂY DỰNG QUY TRÌNH SẤY NHIỆT ĐỘ CAO TRE LỒ Ô

Ngành: Chế Biến Lâm Sản

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS PHẠM NGỌC NAM

Thành phố Hồ Chí Minh

Tháng 06/2012

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin gửi lời chân thành cảm ơn sâu sắc tới:

 Cha mẹ, người đã có công sinh thành và nuôi dưỡng tôi đến ngày hôm

nay

 Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu cùng toàn thể thầy cô trường đại

học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh

 Quý thầy cô khoa Lâm Nghiệp, đặc biệt là bộ môn Chế Biến Lâm Sản đã tận tình giảng dạy, truyền đạt lại những kiến thức giúp tôi thực hiện đề tài

này

 PGS.TS Phạm Ngọc Nam, người đã hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt

quá trình học tập cũng như thời gian thực hiện đề tài

 Ban trung tâm nghiên cứu Chế biến gỗ và bột giấy cùng toàn thể các anh chị trong trung tâm đã giúp đỡ tôi trong việc thực hiện đề tài này

 Xin cảm ơn gia đình và bạn bè gần xa đã luôn ở bên cạnh động viên và hỗ

trợ tôi trong những năm học tại trường

Xin chân thành cảm ơn ! TP.HCM, tháng 06 năm 2012 Sinh viên : Ngô Xuân Chương

TÓM TẮT

Đề tài “Xây dựng quy trình sấy nhiệt độ cao tre lồ ô”, được tiến hành tại Trung tâm nghiên cứu Chế biến lâm sản – Giấy và bột giấy trường đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh, thời gian từ ngày 10/2/2012 đến 10/6/2012 Phương pháp nghiên cứu: sử dụng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm, xử lý số liệu trên phần mềm Statgraphic 7.0 và phần mềm Excel

Tre lồ ô đến giai đoạn khai thác được 6 năm tuổi, chiều cao cây khoảng 14m, đường kính thân cây khoảng 60mm, bề dày thịt tre 8mm đem đi cắt khúc, mỗi khúc dài 70cm, rồi tiến hành sấy nhiệt độ cao Quá trình thí nghiệm được thực hiện bằng

9 mẻ sấy mỗi mẻ sấy gồm 20 khúc và được sấy ở các cấp nhiệt độ khác nhau từ

1000C – 1200C, với các thời gian xử lý ban đầu khác nhau từ 6 – 18 giờ, trong đó thời gian xử lý ban đầu là rất quan trọng, nếu thời gian xử lý không hợp lý thì tre dễ sản sinh khuyết tật sau khi sấy Khi sấy ở nhiệt độ thích hợp và có khoảng thời gian

xử lý ban đầu hợp lý thì không những rút ngắn được thời gian sấy mà chất lượng của tre lồ ô còn tăng lên đáng kể

Kết quả nghiên cứu: tìm ra được chế độ sấy thích hợp cho tre lồ ô bằng phương pháp sấy nhiệt độ cao sao cho thời gian sấy là ít nhất, tỷ lệ khuyết tật là thấp nhất

Các thông số tối ưu trong quá trình sấy nhiệt độ cao của tre lồ ô:

- Nhiệt độ sấy là 1050C

- Thời gian xử lý từ 9,7 giờ

- Thời gian sấy 40,8 giờ

- Tỷ lệ khuyết tật là 4,9%

MỤC LỤC

Trang

Trang tựa i

LỜI CẢM ƠN ii

TÓM TẮT iii

MỤC LỤC iv

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii

DANH SÁCH CÁC BẢNG viii

DANH SÁCH CÁC HÌNH ix

Chương 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 2

1.3 Mục đích nghiên cứu 2

1.4 Giới hạn và phạm vi nghiên cứu 3

Chương 2 TỔNG QUAN 4

2.1 Các nghiên cứu về tre ở trên thế giới và Việt Nam 4

2.1.1 Tình hình nghiên cứu về tre trên thế giới 4

2.1.2 Tình hình nghiên cứu về tre tại Việt Nam 6

2.2 Sơ lược về nguồn nguyên liệu 8

2.2.1 Tổng quan về tre 8

2.2.2 Sơ lược về tre lồ ô 10

2.2.2.1 Đặc điểm hình thái 11

2.2.2.2 Đặc điểm sinh học 12

2.2.2.3 Đặc điểm cấu tạo hiển vi 13

2.2.2.4 Tính chất cơ lý của tre lồ ô 17

2.2.2.5 Công dụng của tre lồ ô 17

2.3 Cơ sở lý thuyết về sấy tre 17

2.3.1 Cơ sở lý thuyết về quá trình sấy tre 17

2.3.1.1 Sự di chuyển nước bên trong thân tre trong quá trình sấy 18

2.3.1.2 Quá trình bay hơi nước trên bề mặt tre 19

2.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian sấy tre 19

2.3.2.1 Vị trí các phần trên thân tre (gốc, thân và ngọn) 19

2.3.2.2 Kích thước của vật liệu tre sấy và tuổi của tre 20

2.4 Nguyên nhân sản sinh ứng suất và các dạng khuyết tật của tre khi sấy 20

2.4.1 Nguyên nhân sản sinh ứng suất 20

2.4.2 Các khuyết tật sản sinh trong quá trình sấy tre 21

Chương 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22

3.1 Nội dung nghiên cứu 22

3.2 Phương pháp nghiên cứu 22

3.2.1 Theo dõi nhiệt độ sấy 22

3.2.2 Theo dõi thời gian giảm ẩm khi sấy 22

3.2.3 Theo dõi quá trình thoát ẩm của tre sau sấy 22

3.2.4 Phương pháp xác định tỉ lệ khuyết tật 23

3.2.5 Phương pháp xử lý số liệu 23

3.3 Cấu tạo - nguyên lý hoạt động thiết bị sấy 27

3.3.1 Cấu tạo 27

3.3.2 Nguyên lý hoạt động 27

3.3.3 Thiết bị sấy tre 27

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30

4.1 Kết quả sấy ở nhiệt độ cao tre lồ ô 30

4.1.1 Sấy nhiệt độ cao tre lồ ô với thời gian xử lý ban đầu 6 giờ 30

4.1.2 Sấy nhiệt độ cao tre lồ ô với thời gian xử lý ban đầu 12 giờ 32

4.1.3 Sấy nhiệt độ cao tre lồ ô với thời gian xử lý ban đầu 18 giờ 33

4.1.4 Kết quả xử lý số liệu xác định các phương trình hồi quy 35

4.1.5 Xác định các thông số tối ưu 36

4.2 Thảo luận chung 37

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 39

5.1 Kết luận 39

5.2 Kiến nghị 40

TÀI LIỆU THAM KHẢO 41

PHỤ LỤC 43 

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT

φ Độ ẩm không khí

T Thời gian xử lý ban đầu

TM Nhiệt độ hình thành khuyết tật móp méo

N Nhiệt độ sấy

W Độ ẩm của tre

X1 Khoảng biến thiên nhiệt độ

X2 Khoảng biến thiên thời gian xử lý

P% Tỷ lệ khuyết tật của tre

w Woat (đơn vị tính điện năng tiêu thụ)

kw kilowoat (đơn vị tính điện năng tiêu thụ)

G Khối lượng tre tươi

G0 Khối lượng tre khô kiệt

Kg kilogam (đơn vị tính khối lượng)

Đường kính tre

L Chiều dài lóng tre

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Trang 

Bảng 2.1: Diện tích phân bố rừng tre nứa các vùng……… 9

Bảng 2.2: Các thông số kích thước của tre lồ ô 11

Bảng 2.3: Một số chỉ tiêu đặc điểm cấu tạo hiển vi tre lồ ô 15

Bảng 2.4: Các thông số tính chất cơ lý của tre lồ ô 17

Bảng 3.1: Biến thiên các yếu tố công nghệ 26

Bảng 3.2: Ma trận thí nghiệm 26

Bảng 4.1: Sấy nhiệt độ cao tre lồ ô với thời gian xử lý 6 giờ, ở ba mức nhiệt độ 30

Bảng 4.2: Sấy nhiệt độ cao tre lồ ô với thời gian xử lý 12 giờ, ở ba mức nhiệt độ 32

Bảng 4.3: Sấy nhiệt độ cao tre lồ ô với thời gian xử lý 18 giờ, ở ba mức nhiệt độ 33

Bảng 4.4: Tổng hợp kết quả sấy thực nghiệm nhiệt độ cao tre lồ ô 35

Bảng 4.5: Kết quả tính toán tối ưu hàm một mục tiêu của tre lồ ô 36

Bảng 4.6: Kết quả tính toán tối ưu hóa hàm đa mục tiêu 37

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Trang

Hình 2.1: Bụi cây tre lồ ô 11

Hình 2.2: Mặt cắt dọc tre lồ ô 16

Hình 2.3: Bó mạch tre lồ ô 16

Hình 3.1: Mô tả quá trình nghiên cứu 24

Hình 3.2: Mô hình máy sấy lồ ô ở nhiệt độ cao 28

Hình 3.3: Thiết bị sấy tre ở nhiệt độ cao 29

Hình 3.4: Mẻ sấy tre ở nhiệt độ cao 29

Hình 4.1: Đường giảm ẩm của tre lồ ô ở ba cấp nhiệt độ có thời gian xử lý 6h 31

Hình 4.2: Đường giảm ẩm của tre lồ ô ở ba cấp nhiệt độ có thời gian xử lý 12h 32

Hình 4.3: Đường giảm ẩm của tre lồ ô ở ba cấp nhiệt độ có thời gian xử lý 18h 34

Chương 1

MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Ngày nay, khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển, nền kinh tế cũng có nhiều thay đổi Cuộc sống người dân ngày càng được nâng cao, đời sống tinh thần cũng được đẩy mạnh Vì vậy, mối quan hệ giữa tiêu dùng với sản xuất cần phải gắn liền

và chặt chẽ hơn

Thị hiếu của người dân rất đa dạng và phong phú, nhu cầu chuyển sang sử dụng

đồ gỗ nội thất và ngoại thất ngày càng được nâng cao cả về số lượng lẫn chất lượng theo đà tiến bộ của xã hội

Nhằm đáp ứng nhu cầu trên, ở nước ta nhiều cơ sở chế biến gỗ ra đời và phát triển mạnh mẽ với quy mô lớn Tuy nhiên khi mà nguồn nguyên liệu gỗ phục vụ cho sản xuất ngày càng khan hiếm, thì việc tìm và sử dụng nguồn nguyên liệu mới thay thế với nhiều công dụng khác nhau là điều cần thiết trong sản xuất chế biến lâm sản

Tre là nguồn lâm sản ngoài gỗ rất phổ biến ở nước ta, ngoài nhu cầu khai thác dùng làm thực phẩm, tre còn được sử dụng làm công cụ phục vụ cho cuộc sống con người Từ xưa cho đến nay nếu không có tre chắc chắn con người sẽ thiếu đi một phần thiết bị hữu hiệu trong công việc và thiếu đi sự hấp dẫn về tinh thần

Thực vậy, tre được sử dụng để sản xuất các sản phẩm từ trong nhà cho đến ngoài trời, từ vật dụng nhỏ cho đến lớn, từ công cụ thô sơ đến tác phẩm mỹ thuật Tre đã được các thi ca sánh như cái nôi không thể thiếu của làng quê Việt Nam, giúp bảo

vệ nước non, làng xã, mùa màng và còn làm vũ khí đánh giặc

Với trữ lượng lớn và chu kỳ khai thác ngắn nên tre là nguồn nguyên liệu thích hợp cho việc khai thác và sản xuất ra các sản phẩm có giá trị thẩm mĩ cao như: ván sàn từ tre, ván ghép thanh từ tre, ván tre gỗ kết hợp, các loại sản phẩm trang trí nội thất bằng tre nứa, song mây kết hợp và các sản phẩm thủ công mỹ nghệ đang từng bước được hoàn thiện để giành chỗ đứng trên thị trường

Trong tương lai nhu cầu về tre nứa ngày càng tăng và khoảng cách cung với cầu ngày càng lớn Vì vậy, cần đẩy mạnh việc nghiên cứu, sản xuất, sử dụng bền vững

và phát huy nguồn tài nguyên tre nứa là rất cần thiết

Do đó việc bảo quản và sấy tre sao cho phù hợp để giảm thiểu thời gian và chi phí là vấn đề được đặc ra Dưới sự hướng dẫn của PGS-TS Phạm Ngọc Nam, chúng tôi xin tiến hành thực hiện đề tài: “XÂY DỰNG QUY TRÌNH SẤY NHIỆT

ĐỘ CAO TRE LỒ Ô” Với mục đích giảm thời gian sấy và chi phí sấy, đồng thời giảm tỷ lệ khuyết tật của tre, tránh sự xâm nhập của nấm mốc, mối mọt, cải thiện tính chất cơ lý của tre

1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Hiện nay khi ngành công nghiệp chế biến gỗ ngày càng phát triển mạnh mẽ và nguồn nguyên liệu gỗ ngày càng khan hiếm thì việc tìm ra một số nguyên liệu mới thay thế là điều rất cần thiết

Tre nứa là loài lâm sản ngoài gỗ có giá trị tương tự gỗ, đứng thứ hai sau gỗ và

là loài cây có truyền thống lâu đời, có giá trị kinh tế, văn hóa, xã hội to lớn đối với người Việt Nam

Tre nứa là loài lâm sản phong phú ở nước ta và chu kỳ khai thác ngắn, nên là nguyên liệu thay thế gỗ tốt nhất do có đặc tính tương đương gỗ Vì thế việc nghiên cứu bảo quản và sấy tre đặc biệt là tre lồ ô sao cho phù hợp phục vụ cho chế biến các sản phẩm từ tre đạt hiệu quả cao là rất cần thiết và có ý nghĩa hiện nay

1.3 Mục đích nghiên cứu

Mục đích của đề tài là nghiên cứu sấy tre lồ ô ở nhiệt độ cao, nhằm đạt chất lượng và hiệu quả kinh tế cao phục vụ cho nhu cầu sử dụng của con người

1.4 Giới hạn và phạm vi nghiên cứu

Phân tích đánh giá các mẻ sấy thực tế trên cơ sở tìm hiểu lý thuyết về sấy kết hợp với thực tế và đưa ra kết luận, ý kiến đề xuất cho một quy trình sấy ở nhiệt độ cao trong tương lai

Do hạn chế về thời gian và dụng cụ thí nghiệm nên không tránh khỏi những thiếu sót trong luận văn này Chúng tôi rất mong được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô cùng các bạn

Chương 2

TỔNG QUAN 2.1 Các nghiên cứu về tre ở trên thế giới và Việt Nam

2.1.1 Tình hình nghiên cứu về tre trên thế giới

Năm (1964), Martawidjaja đã thí nghiệm ngâm tre trong một số dung dịch

thuốc muối, naphthenate đồng và PCP Kết quả thử nghiệm hiệu lực của thuốc ngoài bãi thử tự nhiên cho thấy với thời gian ngâm 24 giờ, tre tẩm có hiệu lực phòng chống côn trùng hại tre

Theo Clayton (1986), Clayton và Renvoice đã đưa ra bảng phân loại với 49

chi của Bambuseae và được chia làm 3 nhóm phụ là Arundinarinae Benth, Bambusese Presl và Melocanninae Reichenb Sodertrom (1987) đã đề nghị một hệ thống phân loại căn cứ vào đặc điển cấu tạo giải phẩu, bao gồm 54 chi, sắp xếp trong 9 nhóm phụ Sau đó, đã có nhiều nghiên cứu phân loại nhằm bổ sung một số loài như Stapleton (1991), Dransfield (1992)… cho đến nay hệ thống phân loại tre trúc đã sơ bộ xác định khoảng 1250 loài thuộc 75 chi phân bố trên thế giới Bên cạnh đó, cũng đã có nhiều nghiên cứu về công nghệ xử lý và chế biến tre như Kumar và Dobriyal (1988) cho biết yêu cầu của tre nguyên liệu sau khi chặt hạ cần phải tiến hành bảo quản không quá 5 ngày Theo Suthoni (1988) đã thí nghiệm ngâm tre trong dung dịch CuSO4 7% và dầu diezen 7 ngày Kết quả tre tẩm có hiệu lực phòng mọt tre xâm nhập

Sight và Tewari (1979), nghiên cứu khả năng thấm thuốc của tre

Dendrocalamus strictus theo phương pháp ngâm thường với dung dịch thuốc CCA nồng độ 5%, tác giả cho biết tốc độ thấm thuốc ở giai đoạn đầu khá nhanh và sẽ

tre truyền thống Tẩm tre chẻ thanh bằng thuốc dầu với áp lực tẩm 14kG/cm2, lượng thuốc thấm của tre nguyên ống đạt 88kg/m3 và tre chẻ thanh đạt 92kg/m3

Hiram L Henderson (1977) với The air seasoning and kiln drying of wood

đã phân tích các đặc điểm cấu tạo có thể ảnh hưởng đến quá trình sấy; mô tả sự phân bố độ ẩm trên thanh gỗ xẻ, ảnh hưởng của điều kiện môi trường bên ngoài (các tháng trong năm) đến quá trình làm khô gỗ; thiết lập qui trình sấy của một số loại gỗ; các kiểu lò sấy gỗ, phân tích ưu nhược điểm của nó…

Theo M G Laxamana, (1985) khi nghiên cứu “Sấy một số loại tre thương mại của Philippine” cho biết: tre Bayog (Dendrocalamus merillianus), đặc biệt là gốc tre ở dạng nguyên ống là khó sấy nhất khi so sánh với tre vàng sọc (Bambusa

vulgaris)

Efrida Basri Saefudin, (2004) Nghiên cứu về ảnh hưởng của tuổi cây và vị

trí của phần tre trên thân đến tính chất sấy của 3 loại tre Mayan (Gigantochloa

robusta), Tali (Gigantochloa apus), Hitam (Gigantochloa atroviolacea) Ảnh

hưởng bởi tuổi cây và vị trí của các phần tre trên thân Cây càng già, và phần tre càng ngọn, co rút càng giảm và chất lượng tre sau sấy càng tốt Tre non có tốc độ sấy nhanh hơn tre trưởng thành nhưng chất lượng sấy thấp hơn và thời gian sấy lâu hơn

K-T Wu, (1992) Nghiên cứu về “Ảnh hưởng của sấy ở nhiệt cao đến tính

chống nứt của tre “Makino” (Phyllostachys makinoi) đã kết luận khi sấy tre ở nhiệt

độ cao (1000C) khối lượng thể tích khô kiệt và ứng suất kéo dọc thớ đều cao hơn so với sấy thông thường (600C) lần lượt là 21,7% và 47% Trong khi đó, độ hút ẩm và ứng suất tách dọc thớ lại giảm nhẹ khi tăng nhiệt độ sấy Song, sấy ở nhiệt độ cao, thời gian sấy không những giảm đáng kể (sấy ở nhiệt độ 1200C, thời gian sấy giảm 11,4 lần so với sấy ở nhiệt độ 600C) mà còn giúp hạn chế được khuyết tật nứt bề mặt Điều này là do dưới tác dụng của nhiệt độ sấy cao, tế bào mô mềm trong ống mạch sẽ trở nên yếu hơn rất nhiều Vì vậy, ứng suất nén hình thành móp méo bên trong ống mạch giảm Do đó, sự hình thành ứng suất sấy trong tre cũng giảm, hạn chế nứt tét Hay nói cách khác, dù nhiệt độ sấy cao nhưng vẫn thấp hơn nhiệt độ

làm mềm hóa các thành phần xenlulo, hêminxenllulo và lignin nên đã tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình dịch chuyển ẩm trong tre, giảm sự hình thành ứng suất sấy

và tăng tính mềm dẻo của xơ sợi Vì vậy, sấy tre ở nhiệt độ 1000C sẽ hạn chế khuyết tật nứt bề mặt Tuy nhiên, khi nhiệt độ sấy đạt đến 1200C, hiện tượng thoái hóa nhiệt xuất hiện nên dẫn đến ứng suất kéo dọc thớ giảm 18% so với tre sấy ở 1000C Như vậy từ kết quả nghiên cứu trên cho thấy nếu sấy tre ở nhiệt độ cao hợp lý không những làm giảm thời gian sấy rất nhiều mà còn khống chế được sự hình thành khuyết tật nứt mặt cũng như móp méo, nâng cao chất lượng tre sau sấy và tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình gia công tiếp theo

2.1.2 Tình hình nghiên cứu về tre tại Việt Nam

Các nhà phân loại đã đưa ra danh sách khác nhau về các loài tre trúc ở nước

ta Theo Phạm Hoàng Hộ (1990), rừng Viện Nam có khoảng 102 loài tre, trúc, thuộc 19 chi Nhưng giữa năm 2003, các nhà khoa học của Viện Khoa học Lâm Nghiệp Việt Nam và Viện Điều Tra Quy Hoạch Rừng đã phát hiện thêm 6 chi, 21 loài tre lần đầu tiên được ghi nhận của Việt Nam và 23 loài tre mới cho khoa học, đưa tổng số loài tre trúc của Việt Nam lên gần 150 loài thuộc 25 chi Theo dự đoán, nếu được điều tra đầy đủ, số loài tre trúc của Việt Nam có thể lên đến 250 – 300 loài

Theo Nguyễn Tử Ưởng và Nguyễn Đình Hưng (1995) có khoảng 150 loài tre trúc thuộc 20 chi ở Việt Nam Theo Nguyễn Tích và Trần Hợp (1971) và nhiểu tác giả khác xếp tre trúc vào họ tre (Bambusaceae) Nhưng gần đây Trần Đình Lý (1993) và sách đỏ Việt Nam, phần thực vật Bộ Khoa học công nghệ - Môi trường, (1996) đã tập hợp các loài tre vào các chi khác nhau của họ Hoà Thảo (Poacea) Tre được xử lý bảo quản giúp tăng tuổi thọ sử dụng Như Nguyễn Văn Thông (1977) đã bảo quản trúc nguyên liệu giấy bằng phương pháp nhúng, phun dung dịch thuốc LN2, LN3 và PCPNa Kết quả thí nghiệm cho biết, trúc đối chứng chỉ sau 10 ngày đã bị nấm làm mất phẩm chất, trúc nguyên cây được nhúng trong dung dịch thuốc LN3 và PCPNa nồng độ 4% trong thời gian 1 phút đạt lượng thuốc

bám dính trên bề mặt 1,75kg/tấn và đối với trúc đập dập đạt 3,25 kg/tấn đã đảm bảo phẩm chất nguyên liệu trong thời gian lưu kho bãi từ 4-6 tháng

Vào đầu những năm 90 trường đại học Lâm Nghiệp lần đầu tiên hành nghiên cứu đặc điểm, tính chất tre gai Đông Triều, Quảng Ninh Với kết quả nghiên cứu cho thấy tre gai có khối lượng thể tích cơ bản 0,62 g/cm3, độ co rút dọc thớ 0,15%, xuyên tâm 11% tiếp tuyến 9% Ứng suất nén dọc thớ 499kG/cm2, ứng suất ép ngang thớ 45,6 kG/cm2, uốn tĩnh 750 kG/cm2

Năm 1993, Hứa Thị Huần đã nghiên cứu xây dựng chế độ công nghệ sản xuất ván sợi từ nguyên liệu tre lồ ô và bạch đàn Năm 1995, Đoàn Bổng và các cộng tác viên Viện khoa học Lâm nghiệp Việt Nam đã nghiên cứu sử dụng lồ ô, song mật, bạch đàn, keo tai tượng sản xuất giấy Năm 1997, Phạm Minh Thoa đã nghiên cứu công nghệ chế biến và sử dụng tre trong sản xuất sản phẩm ván ghép thanh tre 3 lớp Năm 2001, Nguyễn Thị Bích Ngọc nghiên cứu kỹ thuật bảo quản tre dùng trong xây dựng Năm 2002, Hoàng Thị Thanh Hương nghiên cứu công nghệ sản xuất ván tre lồ ô, gỗ cao su kết hợp Tre trúc tuy có nhiều hướng nghiên cứu khác nhau, nhưng đều phục vụ cho mục đích sử dụng tre sao cho đạt hiệu quả cao nhất Tóm lại: Có thể coi ở Việt Nam chưa có nghiên cứu đề cập tới vấn đề sấy tre

ở nhiệt độ cao Đứng trước yêu cầu bức xúc của hàng mộc mỹ nghệ xuất khẩu, thì sấy tre là một khâu quan trọng, có ảnh hưởng đến chất lượng và giá thành sản phẩm,

do đó đòi hỏi phải có sự chỉ đạo kỹ thuật về công nghệ sấy nhằm rút ngắn thời gian sấy và nâng cao chất lượng sản phẩm sấy Do vậy, nghiên cứu giải quyết những vấn

đề kỹ thuật sấy tre nứa và đặc biệt là tre lồ ô ở nhiệt độ cao thích hợp với điều kiện sản xuất ở Việt Nam, là một công đoạn quan trọng trong dây chuyền công nghệ chế biến lâm sản nói chung, và sản xuất hàng thủ công mỹ nghệ nói riêng

2.2 Sơ lược về nguồn nguyên liệu

2.2.1 Tổng quan về tre

a) Nguồn gốc phân bố tre nứa trên thế giới

Tre nứa thuộc lớp thực vật một lá mầm, ngành thực vật hạt kín, họ Hòa Thảo

có nguồn gốc từ các nước nhiệt đới và cận nhiệt đới, từ Châu Á, sau đó lan sang các nước Châu Phi và Châu Mỹ Đến cuối thập niên 60 của thế kỷ 19, người Châu Âu mới biết đến cây tre và vô cùng ngạc nhiên vì những ứng dụng của nó

Phân bố tự nhiên của tre nứa trên thế giới do sự phân chia địa lí không đồng đều nên tre nứa có thể xuất hiện nhiều hay ít ở nhiều nơi của vùng nhiệt đới, á nhiệt đới và ôn đới trên thế giới, từ vùng ven biển đến vùng quanh năm tuyết phủ Trừ Châu Âu, các châu lục khác đều có tre nứa phân bố khoảng 1000 loài thuộc 91 chi

Ở Đông bán cầu, tre nứa chủ yếu tập trung ờ vùng Nam Á và Đông Nam Á Ở Tây bán cầu sự phân bố tự nhiên của tre nứa kéo dài từ 39o25’ Bắc ở miền Đông nước

Mỹ đến 45o23’ Nam của Chile và thậm chí đến 47o Nam của Achenchina Nhưng do

sự can thiệp của con người mà ranh giới của sự phân bố đã thay đổi rất lớn ở Châu

Mỹ, Châu Âu, nhiều giống tre được nhập vào chiếm một vị trí quan trọng trong việc trang trí và được coi là nguồn nguyên liệu cho một số ngành

Diện tích tre nứa cả thế giới có khoảng 20 triệu ha, chiếm 2/3 diện tích toàn thế giới Trong đó Trung Quốc, Ấn Độ, Myanma là những nước có nguồn tài nguyên phong phú nhất Đặc biệt Trung Quốc là quốc gia đứng đầu về sản lượng tre

b) Phân bố tre nứa ở Việt Nam

Ở Việt Nam, tre nứa chủ yếu tập trung ở 3 khu vực

Núi cao: Đông Bắc, Tây Bắc, dãy Trường Sơn với độ cao từ 150 – 3000m,

độ cao trung bình là 500 – 1500m

Khu vực đồi cao: không quá 150m nằm từ chân các dãy núi, ôm lấy vùng đồng bằng

Khu vực đồng bằng

Đặc điểm môi trường sinh thái của tre như sau:

 Lượng mưa miền Bắc từ 1000 – 3000mm, trung bình 1500 – 2500mm, miền Nam trung bình là 2044mm

 Nhiệt độ trung bình về mùa hè: 22 – 28oC, về mùa đông: 12 -21oC, miền Nam trung bình là 26,2oC

 Độ ẩm trung bình từ 84 – 88% ít biến động trong cả năm

 Về đất đai gồm: đất đỏ, vàng, đất đồi, phù sa màu mỡ

Bảng 2.1: Diện tích phân bố rừng tre nứa các vùng

(Nguồn Viện điều tre quy hoạch rừng năm 2005)

c) Công dụng của tre

Tre làm thực phẩm và thức ăn gia súc: Măng làm thực phẩm, lá gói bánh Thành phần dinh dưỡng của măng: 90% trọng lượng măng tre là nước; 2,4% protein (17 loại axit amin khác nhau); 2,5% đường; 0,05% béo; 0,06 - 1,2% sợi ăn được và trên 10 loại khoáng chất khác Lá tre, bẹ măng non là nguồn thức ăn cho trâu bò Tre làm dược liệu và hóa chất: Lá tre, tre non trị cảm cúm, cảm sốt, ho gà, măng tre giải rượu, ích khí

Tre làm vật liệu xây dựng: Làm nhà như cột, kèo, sàn nhà, vách nhà, tấm ngăn, đòn tay,…Tre làm nguyên liệu giấy: Tre có tỷ trọng nhỏ hơn 1(g/cm3) rất

thích hợp cho nguyên liệu giấy vì dịch nấu dễ thẩm thấu, bột mau chín, chất lượng bột đồng đều Thành phần hóa học của tre có tỷ lệ Cellulose cao (50 – 60%) Xơ sợi

có ưu điểm về độ dài (1 – 3 mm) và độ mềm dẻo hơn nhiều so với gỗ lá rộng (< 1 mm), rất thích hợp để làm nguyên liệu sản xuất bột giấy nhất là giấy có chất lượng cao Tre làm nguyên liệu thủ công mỹ nghệ, đan lát: mũ nón, rổ rá, cặp sách đến những sản phẩm như bàn, ghế, giường, tủ… Một số loài tre còn dùng để trích ly tinh dầu Tre còn có tác dụng bảo vệ môi trường: Phủ xanh đất trống, đồi trọc, chống lũ lụt, điều hòa không khí Một số công dụng khác: Xã hội ngày càng phát triển nhu cầu về giải trí ngày càng tăng, do đó với đặc điểm mọc thẳng, thân mảnh khảnh tre đóng vai trò quang trọng trong việc trang trí, tạo ra vẻ đẹp mỹ quan, nâng cao giá trị đời sống tinh thần của con người Vì vậy tre còn được xem là nguồn cung cấp bonsai, cây cảnh có giá trị

Tóm lại giá trị kinh tế của tre rất lớn, người ta ước tính hàng năm số lượng tre sử dụng trong xây dựng chiếm 50% sản lượng khai thác từ việc sử dụng cọc móng, giàn giáo, các kết cấu cần chịu lực như sàn, trần, mái nhà… Nhiều đồ dùng gia đình như: giường, chiếu, bàn, ghế, thúng, mủng, rổ, rá, đũa… Làm bằng tre đều được dễ dàng tìm thấy trong các gia đình người Việt Cùng với xu thế hội nhập, nhiều loại tre ở Việt Nam được bạn bè thế giới biết đến và ưa chuộng qua các mặt hàng truyền thống thủ công mỹ nghệ, nhạc cụ dân tộc, tranh thư pháp… Tre dùng trong lĩnh vực này chiếm khoảng 25 - 30% sản lượng khai thác hàng năm và ngày càng có xu hướng gia tăng

2.2.2 Sơ lược về tre lồ ô

Cây tre lồ ô: Bambusa procera A Chev & A Cam., 1922

Họ: Hoà thảo – Poaceae

Tre lồ ô phân bố chính ở vùng Đông Nam Bộ Thân không có gai, thân ngầm hợp trục do cổ thân ngầm dài ra bên trên làm thành bụi thưa Mật độ quần thể 6500 – 10500 cây/ha Khi non thân có màu xanh bạc do phủ lông màu trắng về sau màu xanh xẫm trơn bóng, hoặc do địa y bám ở nhiều hoặc ít tuỳ điều kiện rừng ẩm hay khô và tuổi cây Cây cao 10 - 12m (có khi 25m), đường kính 3 - 8cm, lóng dài từ 30

- 45cm, bề dày thành tre 4 - 10, vòng đốt mịn Thường mỗi mắt chỉ có một cành chính dài 2,5 – 3m Vòng mo có lông màu nâu xẫm Mo lớn mặt ngoài có lông màu nâu, mặt trong nhẵn bóng Lá mo hình ngọn giáo dài 20 – 30 cm, rộng 2 - 4cm

Hình 2.1: Bụi cây tre lồ ô Bảng 2.2: Các thông số kích thước của tre lồ ô

-y trắng mọc loang lổ từng đốm Cành chính 1, to, dài 2 - 3m, đường kính 2 - 3cm; gốc cành phát triển và ít cành nhỏ Phiến lá thuôn dài, dài 20 - 30cm, rộng 2 - 4cm, đầu nhọn, đuôi hơi thuôn, có 1 gân chính và nhiều gân bên song song, nổi rõ Bẹ mo hình thang cân, đáy rộng 20 - 30cm, đầu bẹ mo rộng 5 - 8cm hơi lõm, cao 28cm; mặt ngoài bẹ mo được phủ một lớp lông màu nâu, mặt trong nhẵn bóng; lá mo hình

mũi giáo dài 20cm rộng 4cm, có gân sọc cả 2 mặt; tai mo không phát triển, có dạng lông cứng; lưỡi mo xẻ sâu Cụm hoa phân nhánh nhiều, ở mỗi nhánh, trên các đốt

có 3 - 5 bông nhỏ, xếp thành hình đầu Bông nhỏ nhọn đầu, hơi dẹt, màu vàng xanh hay tím, dài 1,5 - 2,5cm, rộng 5 - 8mm, mang khoảng 5 - 7 hoa Các hoa lưỡng tính

ở giữa, các hoa trên ngọn và dưới gốc phát triển không đày đủ Gốc bông nhỏ mang

2 lá bắc lớn màu vàng nhạt Mày nhỏ ngoài màu cỏ úa, mày nhỏ trong 8 - 10mm Hoa lưỡng tính Nhị 6, rời; nhuỵ có 2 vòi

2.2.2.2 Đặc điểm sinh học

Lồ ô phân bố ở các khu vực có khí hậu nhiệt đới cận xích đạo, chịu ảnh hưởng rõ rệt của gió mùa: Nhiệt độ trung bình năm dưới 270C, lượng mưa hàng năm 1500 - 2000mm tập trung từ tháng 4 đến tháng 11 Độ cao so với mặt biển 100

- 400m Địa hình là những đồi thấp, nhấp nhô, lượn sóng Đất mầu đỏ hoặc nâu vàng, thành phần cơ giới thịt hoặc sét, thoát nước tốt, không có đá lẫn, lớp đất dấy trên 100cm, độ phì cao Cây rất ưa đất phù sa cổ, đất nâu trên bazan có tầng dày, sâu và ẩm Rừng lồ ô được hình thành trong quá trình diễn thế do khai thác rừng gỗ;

có khả năng phát triển ở mọi vị trí của các dạng địa hình nhưng tập trung nhất là ở sườn và đỉnh đồi Chúng mọc tự nhiên thành các khu rừng lớn, thuần loại hoặc hỗn giao với một số loài cây gỗ như: gáo (Adina sp.), đỏ ngọn (Cratoxylon sp.), thị (Diospyros sp.), cò de (Grewia paniculata) hoặc các loài tre khác như mum, nứa … Người dân cho biết lồ ô ra hoa kết hạt ở từng khóm hoặc từng cây trong khóm rồi chết, những cây hoặc những khóm còn lại vẫn sinh trưởng bình thường Chưa gặp cây ra hoa hàng loạt Hàng năm măng mọc từ tháng 6 đến tháng 10 Đầu vụ, măng mọc rải rác, tỉ lệ phát triển thành thân khí sinh rất thấp Giữa vụ (từ cuối tháng 7 đến cuối tháng 8), măng lên nhiều, bình quân một ngày thêm 70 - 100 măng trên 1ha, rộ nhất vào đầu tháng 8, tới 230 măng trên 1ha một ngày, măng đều to, khoẻ ít bị chết Cuối vụ (tháng 9 tháng10), măng mọc rải rác và chết nhiều nhất Lượng măng trên 1ha tuỳ thuộc trạng thái rừng: Rừng già thường 2.500 - 3.000 măng/ha, rừng ổn định sau khai thác thường 3.500 - 4.000 măng trên 1ha, sau chặt trắng lên tới 6.000

- 7.000 măng trên 1ha Măng thường chết ở độ cao 30cm, tỉ lệ măng chết trong cả

vụ khoảng 30 - 40% nhưng với lượng măng sinh ra cũng đủ cho rừng lồ ô phục hồi

ổn định đạt mật độ 6.500 cây/ha Ở rừng nguyên mới hình thành sau khai thác rừng

gỗ đến 10.500 cây/ha ở trạng thái rừng sau khai thác đang trong quá trình phục hồi với số khóm từ 550 - 900 khóm/ha Phân bố số cây theo tổ tuổi ở rừng già thường là: Tuổi non 19%, tuổi vừa 15%, tuổi già 66% những rừng này cần phải đưa vào khai thác Điều cần được quan tâm là sau khi bị tác động, tốc độ phục hồi, tuy nhanh nhưng chất lượng cây (chiều cao, đường kính) giảm mạnh Thời gian sinh trưởng của măng lồ ô khoảng 70 ngày Tuổi thành thục của thân tre là sau 3 năm Tuổi thọ không quá 8 - 10 năm

2.2.2.3 Đặc điểm cấu tạo hiển vi

Theo Liese (1986), thân tre gồm có khoảng 52% tế bào mô mềm, 40% sợi và

8% tế bào truyền dẫn (bao gồm: ống mạch, quản bào, mạch rây và tế bào kèm)

Tế bào mô mềm: Là thành phần cơ bản của tre bao gồm các tế bào vách

mỏng Tế bào mô mềm có dạng hình trụ ngắn, đường kính nhỏ, trên mặt cắt ngang

có hình tròn, mặt cắt dọc có hình chữ nhật hay đa giác và xếp dọc thân tre Kích thước tế bào rất nhỏ ở phần cật tre nhưng lớn dần về phía ruột tre Tế bào mô mềm

có 2 dạng:

- Tế bào mô mềm giữa các bó mạch (còn gọi là tế bào vách mỏng trong tổ

chức cơ bản): mềm, xốp có tác dụng điều hòa giúp tăng cường tính đàn hồi chống chịu cho thân tre

- Tế bào mô mềm trong bó mạch: Chủ yếu phân bố trong bó sợi Tế bào này thường nhỏ hơn tế bào vách mỏng trong tổ chức cơ bản

Trong quá trình sinh trưởng và phát triển của tre đồng thời cũng diễn ra quá trình hóa gỗ Phần sát màng lụa, kích thước tế bào theo chiều xuyên tâm giảm dần tạo thành lớp tế bào dẹt, đây chính là tế bào vách mỏng đã cứng hóa góp phần làm tăng độ cứng vững cho ruột tre Phần thịt tre, kích thước của tế bào vách mỏng bắt đầu nhỏ dần về phần cật tre Ở biểu bì, lớp tế bào này có kích thước rất nhỏ, trong quá trình hóa gỗ phân hóa thành tế bào libe

Bó mạch: Bó mạch bao gồm: ống mạch, sợi tre, quản bào Bó mạch có chức

năng truyền dẫn và cơ giới trong tre, thông qua các mao quản và thân ngầm dưới đất Đặc biệt nó nối thông toàn bộ cơ thể thực vật để chuyển chất dinh dưỡng, thân tre tương đối cao nên để đảm bảo tính dẫn truyền của các tổ chức vận chuyển đòi hỏi bên ngoài tổ chức truyền dẫn cần có tổ chức tương đối vững chắc nhưng phải mang tính đàn hồi để bảo vệ bó mạch Đây chính là nguyên nhân mà bó mạch ở tre tương đối phát triển Điểm đặc biệt là bó mạch không sắp xếp theo một trật tự nào

cả, nó nằm phân tán giữa các tế bào mô mềm

- Phần cật tre: Bó mạch bắt đầu có tổ chức dẫn truyền và sắp xếp chặt chẽ, các bó mạch có kích thước tương đối nhỏ, xếp xít nhau với mật độ lớn

- Thịt tre: Mật độ các bó mạch bắt đầu thưa dần, kích thước lớn dần

- Ruột và tế bào cứng: Các bó mạch có kích thước lớn hơn ở phần cật, xếp xa nhau, mật độ thưa dần

Bó mạch có chức năng dẫn truyền nhựa nguyên và cơ học của cây Đây là đường thoát dẫn ẩm và thấm thuốc bảo quản dễ dàng nhất Tuy nhiên, tỉ lệ tế bào mạch chỉ chiếm trung bình 4 - 5% thể tích Để các tế bào còn lại của thành tre có khả năng thoát dẫn ẩm thì nước cần phải dịch chuyển qua lỗ thông ngang trên vách

tế bào Đây là khoảng trống được chừa lại trong quá trình hình thành vách thứ sinh của tế bào Khi cây còn sống, đó là đường liên hệ trao đổi chất giữa hai tế bào cạnh nhau Khi cây chặt hạ, đây là đường thoát nước và hút nước theo chiều ngang cây Quan sát dưới kính hiển vi cho thấy các bó mạch ở phần ngoài có kích thước nhỏ và xếp sít nhau, càng vào trong kích thước lớn dần nhưng mật độ bó mạch lại giảm Bó mạch tre bao gồm: ống mạch, tế bào mô mềm, libe, quản bào và sợi tre Quan sát dưới kính hiển vi cho thấy cấu tạo bó mạch của tre lồ ô như sau: phần gỗ gồm có hệ thống mạch dẫn gồm hai ống mạch và quản bào, hai bó sợi ở phía ngoài

và phía trong hệ thống mạch; phần libe có mạch rây và tế bào kèm, bao quanh là sợi tre Ở phần gốc của tre, các bó mạch có kích thước lớn nhưng mật độ thưa, càng lên cao kích thước bó mạch tuy có giảm đi song mật độ bó mạch tăng dần, điều này có thể ảnh hưởng đến sự khác biệt về khả năng thoát ẩm và thấm dịch thể ở các vị trí,

bào dẹt cùng với lớp vỏ lụa cản trở quá trình thoát dẫn ẩm và khả năng thấm thuốc

bảo quản từ ruột lụa vào Với cấu tạo giải phẩu của tre, các tế bào hoàn toàn sắp xếp

theo chiều dọc thân cây nên con đường thoát ẩm cũng như thấm thuốc bảo quản

theo hướng từ hai bên thành tre chính là các lỗ thông ngang trên vách tế bào Ở

phần ruột tre, các ống mạch có kích thước lớn hơn rất nhiều so với phần cật tre tạo

thuận lợi cho quá trình thoát ẩm và thấm thuốc bảo quản dẫn đến khả năng thoát

dẫn ẩm ở phần ruột tre thường lớn hơn

Với các kết quả nghiên cứu về cấu tạo cho thấy tre có cấu tạo thay đổi từ

biểu bì vào ruột tre Theo hướng từ biểu bì vào thành tre là kém nhất, qua ruột lụa

cũng rất hạn chế, mặc dù có lớn so với hướng từ biểu bì Do biểu bì tre có cấu tạo

bởi lớp cutin hóa và lớp sáp bao bọc có tác dụng cản trở quá trình thoát dẫn ẩm và

dẫn truyền dịch thể từ biểu bì vào thành tre Ngoài ra, cấu tạo của lớp tế bào vách

mỏng ở phần sát ruột lụa có đường kính theo chiều xuyên tâm giảm xuống rất nhiều

tạo thành các tế bào dẹt, những tế bào này được cứng hóa trong thời gian măng phát

triển thành cây tre Lớp tế bào dẹt cùng với lớp vỏ lụa cản trở quá trình thoát dẫn

ẩm và khả năng thấm thuốc bảo quản từ ruột lụa vào Với cấu tạo giải phẩu của tre,

các tế bào hoàn toàn sắp xếp theo chiều dọc thân cây nên con đường thoát ẩm cũng

như thấm thuốc bảo quản theo hướng từ hai bên thành tre chính là các lỗ thông

ngang trên vách tế bào Ở phần ruột tre, các ống mạch có kích thước lớn hơn rất

nhiều so với phần cật tre tạo thuận lợi cho quá trình thoát ẩm và thấm thuốc bảo

quản dẫn đến khả năng thoát dẫn ẩm ở phần ruột tre thường lớn hơn

Bảng 2.3: Một số chỉ tiêu đặc điểm cấu tạo hiển vi tre lồ ô

Gốc Thân Ngọn TB Khoảng cách biểu bì đến lớp

Đường kính ống mạch ở các phần (µm)

2.2.2.4 Tính chất cơ lý của tre lồ ô

Các tính chất cơ lý của tre có liên quan đến qúa trình sấy bao gồm: Khối

lượng thể tích (KLTT), tỷ lệ co rút, ứng suất nén ngang, ứng suất uốn tĩnh…

Bảng 2.4: Các thông số tính chất cơ lý của tre lồ ô

2.2.2.5 Công dụng của tre lồ ô

Thân lồ ô có tỉ lệ cellulose trên 50%, lignin 22,37%, chiều dài sợi đạt 1,9 -

2,2mm; vì vậy được dùng làm nguyên liệu tốt cho sản xuất giấy trắng cao cấp, có

độ dai cao

Lồ ô có tỷ trọng (khô kiệt) là 785kg/m3, độ bền nén dọc thớ 598,7kg/cm2, độ

bền uốn xuyên tâm là 3448kg/cm2 Đọ bền uốn tiếp tuyến 2499kg/cm2 (Hoàng Thị

Thanh Hương – 2001), đáp ứng yêu cầu trong xây dựng Cây có lóng dài thích hợp

để chế biến ván ép Trong cuộc sống hàng ngày lồ ô được dùng phổ biến từ việc làm

đồ dùng đến măng ăn

2.3 Cơ sở lý thuyết về sấy tre

2.3.1 Cơ sở lý thuyết về quá trình sấy tre

Quá trình sấy tre ở nhiệt độ cao Mục đích cuối cùng cũng là đảm bảo cho tre

khô, độ ẩm đồng đều và làm cho tính chất cơ lý của tre được tốt hơn Vì trong giới

hạn cho phép của đề tài chúng tôi chỉ nghiên cứu sấy tre ở dạng ống mà không đề

cập đến dạng chẻ thanh

2.3.1.1 Sự di chuyển nước bên trong thân tre trong quá trình sấy

Đối với tre ở dạng ống khi sấy, chủ yếu phần nước (ẩm) ở bên trong tre chuyển dịch dần ra ngoài hai đầu khúc tre (mặt cắt ngang) theo chiều dọc thân tre và giữa các mắt của lóng tre, sau đó từ bề mặt này hơi nước sẽ bay hơi khuyết tán ra ngoài môi trường Tốc độ chuyển dịch của nước từ trong tre ra hai đầu thường chậm hơn so với tốc độ bay hơi của nước ở bề mặt hai đầu (mặt cắt ngang) Vì vậy lớp tre

ở hai đầu luôn luôn khô nhanh hơn những lớp tre bên trong Nếu nhiệt độ của không khí bên trong càng cao, độ ẩm của không khí càng thấp thì tốc độ bay hơi nước trên hai mặt cắt ngang càng nhanh, do đó lớp tre càng gần hai đầu càng mau khô Mặt khác, cấu tạo của tre cũng hạn chế sự di chuyển ẩm của tre từ trong ra ngoài nên trông giai đoạn đầu của quá trình sấy luôn luôn hình thành độ chênh lệch về độ ẩm

ở lớp bên trong và lớp bên ngoài Mức độ chênh lệch này càng lớn thì sự di chuyển nước từ bên trong ra bề mặt và hai đầu càng mạnh, tre sẽ càng chống khô Như vậy,

sự chênh lệch về độ ẩm trong tre là động lực của tốc độ di chuyển nước bên trong tre ra hai đầu Mức độ chênh lệch này càng lớn thì tốc độ di chuyển nước càng nhanh Nếu tốc độ sấy quá nhanh, mức độ chênh lệch ẩm khá lớn, phần tre bên ngoài sẽ bị co rút quá mạnh, trong khi phần tre bên trong chưa đạt đến ngưỡng đó

dễ sinh ra ứng suất vượt qua sức chịu đựng của tre, gây nứt nẻ, cong vênh

Ngoài ra, sự chênh lệch nhiệt độ giữa lớp tre bên trong và lớp tre bên ngoài cùng là động lực thúc đẩy tốc độ di chuyển nước trong tre Dưới điều kiện chênh lệch nhiêt độ, nước sẽ di chuyển từ lớp có nhiệt độ cao đến lớp có nhiệt độ thấp, tức

là di chuyển cùng hướng với hướng chuyển dịch của nhiệt Nhưng trong khi sấy, hướng dịch chuyển của nhiệt lại ngược lại với hướng dịch chuyển của nước làm mất tác dụng của động lực này, mà ngược lại còn làm hạn chế sự di chuyển của nước Vì vậy, phải làm nóng tre trước khi sấy nhằm hạn chế được sự chênh lệch về nhiệt độ làm cảng trở sự di chuyển của nước ra bên ngoài Bên cạnh đó sự chênh lệch áp suất hơi nước bên trong tre và áp suất hơi nước của môi trường sấy cũng ảnh hưởng đến quá trình di chuyển ẩm Qua việc điều tiết trạng thái của môi trường sẽ điều tiết được tác dụng của động lực này đến quá trình khô tre

2.3.1.2 Quá trình bay hơi nước trên bề mặt tre

Hiện tượng bay hơi của nước trên bề mặt tre hay trên bề mặt một vật ướt chỉ xảy ra khi không khí xung quanh chưa đạt đến trạng thái bão hòa, tức là khi φ < 100% Độ ẩm của không khí xung quanh càng thấp, quá trình bay hơi càng dễ dàng, nước bay hơi càng nhanh, càng mạnh Tuy nhiên, ở điều kiện không khí bão hòa φ

= 100%, nước cũng có khả năng bay hơi nhưng với điều kiện là nhiệt độ của nước hoặc của vật ướt phải lớn hơn nhiệt độ của môi trường xung quanh Bên trên bề mặt nước tự do luôn luôn phủ một lớp không khí mỏng bão hòa hơi nước, lớp này dày hay mỏng là do tốc độ luân chuyển của không khí quyết định Nếu tốc độ dịch chuyển của lớp không khí ngoài nhanh thì lớp này mỏng và ngược lại, làm cho lớp khí này đi vào không khí xung quanh dễ dàng hơn Tốc độ luân chuyển của không khí trên bề mặt tre càng nhanh thì nước bay hơi càng mạnh

2.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian sấy tre

Muốn thiết lập được một quy trình sấy cho một loại sản phẩm tre cần xác lập được chế độ sấy phù hợp và xác định được thời gian sấy tương đối chính xác Tuy nhiên, vì thời gian sấy phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố nên việc xác định một cách chính xác thời gian sấy là một việc làm khó khăn và cần được xem xét, đánh giá một cách tỉ mỷ, chuẩn xác Một số yếu tố ảnh hưởng đến thời gian sấy, đó là:

2.3.2.1 Vị trí các phần trên thân tre (gốc, thân và ngọn)

Vị trí các phần trên thân tre cũng ảnh hưởng đến quá trình khô của tre trong quá trình sấy Độ ẩm ở phần gốc cao hơn thân, ngọn và thời gian sấy giảm dần từ gốc đến ngọn Nguyên nhân chủ yếu do đặc thù của cấu trúc tre, ống mạch là thành phần dẫn chất lỏng chủ yếu theo chiều dọc thân tre Ở phần gốc, các bó mạch có kích thước lớn nhưng mật độ thưa, trong khi càng lên phía ngọn kích thước bó mạch giảm và mật độ bó mạch tăng dần nên khi sấy gốc tre thường khó sấy (co rút lớn) và lâu khô hơn phần thân, ngọn

2.3.2.2 Kích thước của vật liệu tre sấy và tuổi của tre

Kích thước của vật liệu đưa vào sấy cũng ảnh hưởng đến quá trình khô của tre, trong đó ảnh hưởng bởi bề dày thành tre và chiều dài tre sấy là chủ yếu Tre có qui cách càng dài, bề dày thành tre càng dày sấy càng lâu khô, nguy cơ phát sinh các khuyết tật sau sấy càng cao Thật vậy, bề dày tre càng dày, tre càng dài thì thời gian cấp nhiệt cho tre nóng lên đến tâm sẽ lâu hơn và nước trong tre thoát ra ngoài chậm hơn do phải trải qua một đoạn dài mới tới bề mặt của khúc tre Bên cạnh đó, đường kính của tre cũng là yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ lưu thông không khí trong

lò sấy, sự lưu thông không khí nóng qua các lớp tre phụ thuộc vào độ hở giữa các lớp xếp trong chồng tre Vì vậy, tre sấy với các cấp đường kính khác nhau cũng làm cản trở tới quá trình khô của tre

Tre ở độ tuổi khác nhau có tính chất cơ lý khác nhau do đó quá trình khô của tre cũng bị ảnh hưởng Tre càng non, độ ẩm tre càng cao hơn so với tre thành thục

và khi sấy ở nhiệt độ cao càng dễ bị móp méo và nhăn Do sự co rút không đồng điều giữa các thớ tre chặt chẽ, ít khoảng trống nên sấy lâu hơn Tre càng già càng dễ nứt tét trong quá trình sấy

2.4 Nguyên nhân sản sinh ứng suất và các dạng khuyết tật của tre khi sấy 2.4.1 Nguyên nhân sản sinh ứng suất

Tốc độ khô đồng đều của các phần riêng rẽ của tre (các lớp riêng rẽ khác nhau từ trong ra ngoài khúc tre) là nguyên nhân chủ yếu hình thanh nên ứng suất bên trong tre trong quá trình sấy Vì khi sấy luôn có sự tồn tại gradient ẩm theo chiều dày và chiều dài tre sấy, do các lớp bên ngoài hai đầu của khúc tre tiếp xúc trực tiếp và trước tiên với môi trường sấy đã làm cho vùng tre bên ngoài khô nhanh hơn, nên co rút ở vùng tre bên ngoài xảy ra sớm hơn vùng tre bên trong dẫn đến việc hình thành ứng suất và gây nứt mặt ngoài tre Các lớp riêng rẽ phân bố từ ngoài vào trong có tốc độ khô nhanh chậm khác nhau sẽ đạt đến những mức độ co rút khác nhau khá rõ rệt Giá trị cuối cùng của co rút không những chỉ phụ thuộc vào độ

ẩm cuối cùng mà còn phụ thuộc vào quá trình diễn biến độ ẩm của nó (tức là lớp tre

nào khô từ từ, chậm sẽ có giá trị về co rút lớn)

Ứng suất hình thành sẵn có trong tre do hiện tượng sinh trưởng không đồng điều của tre tươi ở cây đứng trước khi chặt hạ Sự co rút không đồng đều theo các vị trí khác nhau của tre (gốc, thân, ngọn) cũng là nguyên nhân sản sinh ứng suất bên trong tre và cũng có thể dẫn đến các khuyết tật của nguyên liệu sấy

Thay đổi kích thước của cấu trúc tre do chuyển đổi nhiệt độ đột ngột cũng có thể là nguyên nhân sản sinh ứng suất và dẫn đến các hiện tượng khuyết tật của tre khi sấy Hiện tượng sinh ra nứt dọc thân hoặc hai đầu do điều khiển các thiết bị tăng nhiệt cũng như thông gió hoặc mở cửa lò đột ngột lúc tre trong lò còn nóng, hoặc khi sử dụng nhiệt độ cao để sấy các loại tre cứng khó sấy

2.4.2 Các khuyết tật sản sinh trong quá trình sấy tre

Trong khi sấy, các khuyết tật chủ yếu là ở các dạng sau: nứt tét, nhăn mặt, tóp tre

+ Nứt tre: là do lực phát sinh quá lớn bên trong của tre làm các thớ tre bị phá hoại Thông thường nứt tre xảy ra đối với tre cứng hoặc tre già, giảm độ ẩm diễn ra quá nhanh sinh ra ứng suất bên trong làm phá vỡ sự liên kết của các thớ tre làm tre

bị nứt, có hai dạng nứt tre lồ ô thường xảy ra là nứt đầu tre và nứt giữa thân cây

+ Tóp cây: Tóp cây hình thành do sự co rút không đồng đều giữa các thớ tre Khuyết tật này thường xảy re đối với tre non Nguyên nhân là do lượng ẩm trong tre non nhiều và trong quá trình sấy lượng ẩm này thoát ra nhanh, tre bị co rút lớn Trong khi đó, tại các mắt tre sự thoát ẩm chậm hơn, co rút diễn ra từ từ Chính sự chênh lệch co rút giữ các lóng tre và mắt tre đã dẫn đến hình thành tóp cây tre trong quá trình sấy

+ Nhăn mặt của tre: cũng như khuyết tật tóp đầu cây, nguyên nhân của khuyết tật nhăn bề mặt của tre là do tre non, tre mềm… nhưng ở đây bên cạnh sự chênh lệch co rút mặt ngang, thì có sự co rút giữa phần thân và phần vỏ của tre Sự

co rút không đều của vỏ tre là nguyên nhân gây khuyết tật nhăn bề mặt tre

Chương 3

NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN

3.1 Nội dung nghiên cứu

- Tìm hiểu quá trình sấy tre ở nhiệt độ cao

- Nghiên cứu mối quan hệ giữa nhiệt độ sấy và thời gian xử lý ban đầu đến thời

gian giảm ẩm và chất lượng tre sau sấy

- Các khuyết tật của tre sau khi sấy

3.2 Phương pháp nghiên cứu

3.2.1 Theo dõi nhiệt độ sấy

Nhiệt độ sấy là một yếu tố rất quan trọng, cung cấp nhiệt cho môi trường và thúc đẩy quá trình khô của tre khi tiến hành sấy Để theo dõi nhiệt độ của quá trình sấy một cách chính xác, ta dùng một bộ khống chế nhiệt độ đặt ở bên hông lò sấy, đồng thời theo dõi đồng hồ nhiệt kế sao cho nhiệt độ không thay đổi cho đến khi sấy xong một mẻ

3.2.2 Theo dõi thời gian giảm ẩm khi sấy

Chúng tôi ghi nhận thời gian bắt đầu của một mẻ sấy bắt đầu từ lúc khởi động lò sấy đến lúc kết thúc giai đoạn xử lý cuối của quá trình sấy Mục đích của việc theo dõi thời gian của từng mẻ sấy nhằm đánh giá mức độ thoát ẩm của tre, đánh giá mức độ ảnh hưởng của độ ẩm ban đầu, đánh giá sự ảnh hưởng của quy cách tre… đến thời gian sấy

3.2.3 Theo dõi quá trình thoát ẩm của tre sau sấy

Sau khi tiến hành xử lý xong thì bắt đầu cho sấy, sau 10 – 20 giờ thì dùng máy đo độ ẩm kim để kiểm tra độ ẩm của tre, cũng như chất lượng của tre để xem

có khuyết tật hay không và giai đoạn hình thành khuyết tật của tre rồi ghi nhận lại, làm cơ sở cho quá trình xây dựng chế độ sấy tre lồ ô dùng trong sản xuất Và cứ sau

6 giờ thì kiểm tra lại một lần nữa cho đến khi độ ẩm của tre đạt từ 10 - 12% là được