NGHIÊN cứu một số yếu tố ẢNH HƯỞNG đến tỷ lệ THU hồi gạo NGUYÊN của máy sấy THÁP

Kỷ yếu hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí - Lần thứ IV

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TỶ LỆ THU HỒI GẠO
NGUYÊN CỦA MÁY SẤY THÁP
RESEARCH ON FACTORS AFFECTING ON HEAD RICE
RECOVERY OF COLUMN DRYER
Trần Văn Tuấn, Trần Công Tâm, Nguyễn Thanh Nghị
Trung tâm Năng lượng và Máy Nông nghiệp, Trường Đại học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh
; ;
TÓM TẮT
Một trong những chỉ tiêu đánh giá chất lượng sấy là tỷ lệ thu hồi gạo nguyên. Chỉ tiêu
này phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong quá trình sấy. Hai yếu tố được xét đến trong phạm vi
của nghiên cứu này là nhiệt độ sấy T c (0C) và lưu lượng lúa di chuyển Fg (kg/phút). Yếu tố
lưu lượng lúa di chuyển đặc trưng cho thời gian sấy và thời gian ủ trong máy sấy tháp. Thí
nghiệm tối ưu hóa đối với hai yếu tố này được thực hiện trên một mô hình mẫu máy sấy tháp
(70 kg /mẻ) và kết quả tối ưu được kiểm chứng trên máy sấy trong sản xuất. Kết quả thực
nghiệm tối ưu hóa cho thấy tỷ lệ thu hồi gạo nguyên tỷ lệ nghịch với nhiệt độ sấy và lưu
lượng lúa di chuyển. Tỷ lệ thu hồi gạo nguyên đạt cao nhất (53,8%) tương ứng với nhiệt độ
sấy ở mức 43 0C và lưu lượng lúa di chuyển ở mức 2 kg /phút. Theo kết quả thực nghiệm trên
máy sấy tháp (10 tấn /mẻ) trong sản xuất, tỷ lệ thu hồi gạo nguyên đạt từ 58,7 đến 61,3%.
Trên thực tế, nhiệt độ sấy và lưu lượng lúa di chuyển không thể điều chỉnh thấp hơn vì sẽ kéo
dài thời gian sấy và ảnh hưởng đến tính kinh tế, cụ thể là sẽ tăng chi phí sấy. Do đó, trong quá
trình sấy, nhiệt độ sấy và lưu lượng lúa di chuyển được khuyến cáo điều chỉnh ở mức tối ưu
trên (Tc = 43 0C, và Fg = 2 kg /phút), tương ứng với thời gian lúa di chuyển của một chu kỳ là
35 phút, trong đó thời gian sấy của một chu kỳ là 17,5 phút.
Từ khóa: nhiệt độ sấy, lưu lượng lúa di chuyển, tỷ lệ thu hồi gạo nguyên, máy sấy tháp.
ABSTRACT
One of standards to evaluate drying quality of a dryer is head rice recovery.This
standard is affected by many factors in drying process.The two factors: drying temperature T c
(0C) and grain flow rate Fg (kg/min) were considered in this study. Grain flow rate is specific
for the drying time and cooling time in drying process with column dryer.Optimum test was

conducted on a model column dryer with capacity of 70 kg/bach and verification test was
conducted on a commercial one with capacity of 10 ton/batch. Optimum test result showed
that head rice recovery was inverse proportion to drying temperature and grain flow rate.
Highest head rice recovery of 53,8% was at drying temperature of 43 0C and grain flow rate
of 2 kg/min. Based on verification test result with commercial dryer, head rice recovery
ranges from 58,7 to 61,3%. In actual condition, drying temperature and grain flow rate could
not be reduced more because it causes longer drying time and higher drying cost. Thus, in
drying process with this model of column dryer, drying temperature and grain flow rate were
recommended at 43 0C, and 2 kg /min., corresponding to 35 min. for one round of circulation
of grain and drying time of 17.5 min./cycle.
Keywords: drying temperature, grain flow rate, head rice recovery, column dryer.
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Việt Nam là một trong những nước sản xuất lúa gạo hàng đầu trên thế giới với khoảng
44,1 triệu tấn lúa thu hoạch hàng năm, trong đó khoảng 26 triệu tấn ở Đồng bằng sông Cửu
Long [1]. Chủ trương hỗ trợ đầu tư phát triển công nghệ và thiết bị nhằm giảm tổn thất sau
732


Kỷ yếu hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí - Lần thứ IV
thu hoạch và tăng chất lượng gạo của chính phủ đã mang lại nhiều thành quả đáng kể với số
lượng và giá gạo xuất khẩu tăng liên tục trong những năm gần đây. Tuy nhiên, so sánh với
một số nước trong khu vực như Thái Lan, chất lượng và giá gạo của Việt Nam vẫn thấp hơn;
mà một nguyên nhân là do ở công đoạn sau thu hoạch và chế biến mà đặc biệt là ở phương
pháp sấy khô.
Thực trạng ở Việt Nam, với nhu cầu rất lớn, đặc biệt là ở vùng Đồng bằng sông Cửu
Long (ĐBSCL), máy sấy lúa đã và đang được nhiều dự án, chương trình, cũng như một số
nhà sản xuất triển khai nhằm giải quyết vấn đề làm khô lúa. Từ năm 1992, máy sấy lúa kiểu
mẻ tĩnh (SHG) đầu tiên đã được triển khai ứng dụng và đến nay. Đến năm 2004, kiểu máy sấy
này đã được Trung tâm Năng lượng và Máy Nông nghiệp (CAEM) cải tiến thành sấy tĩnh đảo
chiều gió (SRA). Với kết quả tăng chất lượng đồng đều ẩm độ lúa, giảm công cào đảo, SRA

cũng đã và đang được sử dụng nhiều trong cả nước. Với ưu thế giá thành đầu tư thấp, dễ sử
dụng, sửa chữa nên SHG và SRA với năng suất phổ biến là 8-12 tấn/mẻ/máy, chiếm hơn 80%
máy sấy lúa ở ĐBSCL.
Một số thay đổi về phương thức kinh doanh lúa gạo, chủ trương gieo sạ tập trung,..đã
dẫn đến việc lúa được gặt chủ yếu bằng máy gặt đập liên hợp, nhu cầu sấy năng suất lớn và
đồng loạt tăng mạnh, kèm theo yêu cầu ngày càng cao về môi trường (ô nhiễm khói, bụi),
mức độ tự động hóa, cơ giới hóa, các loại máy sấy tháp nhập khẩu và chế tạo trong nước được
đưa vào sử dụng ở ĐBSCL. Nổi bật nhất là từ 2011, số lượng máy sấy tháp tăng nhanh để đáp
ứng nhu cầu thu hoạch tập trung (bằng máy GĐLH), và đặc biệt là phương thức thu mua lúa
tươi và tập trung xay xát ở các nhà máy lớn lên đến 1000 tấn/ngày [2].
Sự phát triển sử dụng không đồng bộ nhiều loại loại máy sấy lúa ở Việt Nam đặt ra vấn
đề cần phải có câu trả lời là hiệu quả và sự phù hợp của các loại máy sấy theo các điều kiện
đầu tư như môi trường, quy mô, năng suất, mức độ tự động hóa, và đặc biệt là chất lượng gạo
xay xát từ lúa được sấy trong các hệ thống sấy tháp hoặc tầng sôi kết hợp sấy tháp. Trong
phạm vi của nghiên cứu này với mục tiêu nghiên cứu những thông số ảnh hưởng đến tỷ lệ thu
hồi gạo nguyên, hai yếu tố được nghiên cứu là nhiệt độ sấy T c (0C) và lưu lượng lúa di
chuyển Fg (kg/phút) trên máy sấy mẫu. Ngoài ra, với mục đích kiểm chứng, nghiên cứu cũng
được thực hiện trên máy sấy tháp năng suất 10 tấn/mẻ.
2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm tối ưu hóa với hai thông số đầu vào là nhiệt độ sấy và lưu lượng lúa di
chuyển được thực hiện trên mẫu máy sấy tháp có năng suất 70 kg /mẻ (Hình 1). Máy sấy mẫu
này có khả năng điều chỉnh và cài đặt nhiệt độ sấy nhờ điều khiển bộ cung cấp nhiệt bằng
điện trở. Với chiều cao cột sấy là 0,5 m và chiều cao cột ủ là 0,5 m thì tỷ lệ giữa thời gian sấy
và thời gian ủ là 1:1.
Thực nghiệm kiểm chứng kết quả tối ưu được tiến hành với 4 mẻ sấy trên máy sấy tháp
có năng suất 10 tấn /mẻ (Hình 2). Máy sấy tháp này do Trung tâm Năng lượng và Máy Nông
nghiệp, Trường Đại học Nông Lâm Tp. HCM thiết kế trong khuôn khổ dự án ABD – IRRI sau
thu hoạch ở Việt Nam. Yếu tố đầu ra trong quá trình thí nghiệm là tỷ lệ thu hồi gạo nguyên.

733


Kỷ yếu hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí - Lần thứ IV

Hình 1: Mẫu máy sấy tháp (70 kg/mẻ)

Hình 2: Máy sấy tháp (10 tấn /mẻ)

Thực nghiệm được thiết kế theo lý thuyết của Box-Hunter với 12 thí nghiệm cho 2 yếu
tố đầu vào (X1 và X2) và 1 yếu tố đầu ra (Y). Mỗi yếu tố đầu vào được thí nghiệm với 3 mức:
mức cao (+1), mức giữa (0), và mức thấp (-1), (Bảng 1).
Bảng 1: Mức thí nghiệm của các yếu tố đầu vào
Mức thí nghiệm
Mức cao (+1)

Mức giữa (0)

Mức thấp (-1)

Khoảng
biến thiên

X1: Nhiệt độ sấy, 0C

51

47

43

4

X2: Lưu lượng lúa di
chuyển, kg/phút

6

4

2

2

Yếu tố

2.2. Phương pháp lấy mẫu và xử lý số liệu
Mẫu lúa được lấy ở mỗi mẻ sấy (trước và sau khi sấy) để phân tích tỷ lệ thu hồi gạo
nguyên. Mẫu trước khi sấy được phối dưới bóng râm để làm mẫu đối chứng. Mẫu sau khi sấy
được lấy tại nhiều vị trí và nhiều thời điểm trong quá trình tháo hạt sau khi sấy để đảm bảo độ
đồng đều và tính đại diện chung của mẫu. Tỷ lệ thu hồi gạo nguyên được phân tích với 3 lần
lập lại theo tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8371:2010. Khối lượng mẫu lúa 200 g đã làm sạch tạp
chất, cân với độ chính xác 0,01 g và được bóc vỏ, sát trắng bằng hệ thống xay xát mẫu
SATAKE của Nhật Bản. Sau khi xát trắng, gạo nguyên sẽ được tách riêng bằng sàng phân
loại và kiểm tra bằng thủ công. Cuối cùng cân lượng gạo nguyên và tính phần trăm trên lượng
lúa ban đầu.
Lúa được đo ẩm độ trước khi đưa vào sấy. Gian cách lấy mẫu lúa đo ẩm độ là 1 giờ và
ẩm độ lúa được xác định bằng máy đo ẩm độ AMT-6 với thang đo từ 10 đến 40% và độ chính
xác là 0,5%.
Nhiệt độ không khí sấy được đo bằng nhiệt kế kim loại tại vị trí trước khi đi qua lớp hạt.

Đối với máy sấy tháp 10 tấn/mẻ, gian cách ghi nhận nhiệt độ sấy là 15 phút. Trong khi đó,
nhiệt độ hạt lúa được xác định bằng nhiệt kế tia laser Raytek với thang đo từ -18 đến 400 0C
và độ chính xác 0,1 0C. Mẫu hạt được đo tại vị trí tháo hạt từ buồng sấy và trước khi đi vào
gầu tải để tiếp tục vòng sấy tiếp theo.
Tính hiệu quả kính tế được đánh giá qua việc so sánh chi phí sấy đối với máy sấy tháp
và các loại máy sấy khác. Chi phí sấy được tính bao gồm: khấu hao, sửa chữa, lãi vay, công
lao động, nguyên liệu đốt, và điện năng tiêu thụ.

734


Kỷ yếu hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí - Lần thứ IV
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Kết quả thí nghiệm tối ưu hóa
Kết quả thí nghiệm tối ưu hóa hai yếu tố của 12 thí nghiệm được thể hiện trong Bảng 2.
Bảng 2: Kết quả thí nghiệm
Stt

Nhiệt độ sấy (T c ),
0C

Lưu lượng lúa di chuyển (F g ),
kg/giờ

Tỷ lệ thu hồi gạo nguyên
(Y), %

1

43

2

53,8

2

43

4

50,7

3

43

6

45,3

4

47

2

50,7

5

47

4

45,9

6

47

6

41,8

7

51

2

45,8

8

51

4

41,5

9

51

6

38,9

10

47

4

46,4

11

47

4

45,8

12

47

4

44,3

Kết quả phân tích hồi quy cho thấy tỷ lệ thu hồi gạo nguyên phụ thuộc vào nhiệt độ sấy
và lưu lượng lúa di chuyển theo phương trình hồi quy bậc 1 như sau:
H r = 100,23 – 0,98 * T c – 2,03 * F g (với hệ số hồi quy: R2 = 0,97)
Trong đó:
H r : tỷ lệ thu hồi gạo nguyên, %
T c : nhiệt độ sấy, 0C
F g : lưu lượng lúa di chuyển, kg/phút
Kết quả kiểm tra tính phù hợp của phương trình hồi quy (theo hệ số lack of fit) cho thấy:
F tính = 0,64 < F bảng = 8,96
Ngoài ra, phương trình hồi quy bậc 1 trên cũng được nâng cấp lên bậc 2. Tuy nhiên, các
hệ số của phương trình hồi quy bậc 2 đều có giá trị xác xuất (P > 0,05) nên không có ý nghĩa
về mặt thống kê. Do đó, phương trình hồi quy tìm được là phù hợp.

735


Kỷ yếu hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí - Lần thứ IV
6
5
4
Fg_
Y47

Fg, kg/phút

3

Fg_
Y47
,5

2
1
0
42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
Tc, 0C

Hình 3: Đồ thị dự đoán hàm H r phụ thuộc vào T c và F g
Từ đồ thị trên Hình 3, dấu mũi tên chỉ chiều tăng của tỷ lệ thu hồi gạo nguyên (H r ) khi
nhiệt độ sấy (T c ) giảm và lưu lượng di chuyển (F g ) lúa giảm. Tuy nhiên trên thực tế các giá trị
T c và F g không thể giảm hơn mức dưới của thí nghiệm vì sẽ kéo dài thời gian sấy, ảnh hưởng
đến chi phí sấy và áp lực mùa vụ.
3.2. Kết quả thí nghiệm kiểm chứng trong sản xuất
Kết quả thí nghiệm của 4 mẻ sấy được thực hiện trên máy sấy tháp có năng suất 10
tấn/mẻ cho thấy tùy theo ẩm độ ban đầu mà thời gian sấy từ 8 - 11 giờ/mẻ. Tốc độ giảm ẩm
của lúa trong 4 mẻ sấy là 1,5; 1,3; 1,4; và 1,2 %/giờ. Đường cong giảm ẩm được thể hiện
trong Hình 4.
30.0

Ẩm độ, %

25.0
20.0
15.0
Mẻ 1
10.0

Mẻ 2
Mẻ 3

5.0

Mẻ 4
0.0
0

2

4

6

8

10

12

Thời gian sấy, giờ

Hình 4: Đường giảm ẩm trong quá trình sấy
Trong quá trình thí nghiệm, nhiệt độ sấy được điều được điều chỉnh ở những mức khác
nhau ở mỗi mẻ sấy khác nhau, từ 40 đến 46 0C. Kết quả phân tích tỷ lệ thu hồi gạo nguyên
của 4 mẻ sấy là từ 58,7 đến 61,3%, với độ lệch chuẩn là 1,2%. Nhiệt độ sấy và tỷ lệ thu hồi
gạo nguyên của 4 mẻ sấy được thể hiện trong Bảng 3. Tỷ lệ thu hồi gạo nguyên ở mẻ sấy 3
(58,7%) có giá trị thấp hơn so với các mẻ sấy khác do lúa trước khi sấy bị chờ lâu ở ẩm độ
cao nên đã anh hưởng đến tỷ lệ gạo nguyên. Tuy nhiên, tỷ lệ gạo nguyên thấp hơn so với mẫu

đối chứng là 0,5%, cũng tương như những mẻ sấy khác là 0,7%.
736


Kỷ yếu hội nghị khoa học và cơng nghệ tồn quốc về cơ khí - Lần thứ IV
Bảng 3: Kết quả thí nghiệm 4 mẻ sấy trên máy sấy tháp 10 tấn/ mẻ
Mẻ sấy

Nhiệt độ sấy, 0C

Tỷ lệ thu hồi
gạo ngun, %

Tỷ lệ thu hồi
gạo ngun (mẫu đối
chứng), %

Nhiệt độ hạt, 0C

1

40,0

61,3

61,8

32,4

2

44,9

60,9

61,7

31,4

3

43,8

58,7

59,2

29,0

4

46,6

60,1

61,3

31,6

Mean

43,8

60,2

61,0

3,1

Std

2,8

1,2

1,2

1,5

Như trong Bảng 3, với mức nhiệt độ sấy từ 40,0 đến 46,6 0C và nhiệt độ hạt từ 29 đến
32 C thì chưa ảnh hưởng đến tỷ lệ thu hồi gạo ngun và còn trong giới hạn cho phép đối
mới mơ hình máy sấy tháp này. Tuy nhiên, hai yếu tố này ảnh hưởng đến thời gian sấy mà cụ
thể qua sự khác biệt về tốc độ giảm ẩm (mẻ 1: 1,5%/giờ; và mẻ 4: 1,2 %/giờ).
0

Đối với máy sấy thực tế 10 tấn mẻ, lượng lúa đi chuyển là 101 kg/phút tương ứng với
một vòng di chuyển của lúa trong thùng sấy là 99 phút. Với chiều cao cột sấy là 3,5 m và
chiều cao cột ủ là 3,5 m, tỷ lệ giữa thời gian sấy và thời gian ủ là 1:1. Tỷ lệ này tương ứng với
thí nghiệm trên máy sấy mẫu.
3.3. Kết quả phân tích tính kinh tế

Trong phạm vi nghiên cứu này, phân tích tính kinh tế của đầu tư máy sấy tháp dựa theo
tính tốn chi phí sấy và so sánh với những loại máy sấy khác. Chi phí sấy được tính bao gồm:
chi phí khấu hao, chi phí sửa chữa, lãi vay, nhân cơng, ngun liệu đốt …(Hình 5).
SẤY THÁP 10 TẤN/MẺ
Lãi vay
11%

Điện
17%

Trấu
8%

Lao động
29%
Khấu
hao&S.C
35%

Thuê đất
0%

Hình 5: Phần trăm thành phần chi phí sấy của máy sấy tháp
Kết quả cho thấy tổng chi phí sấy của máy sấy tháp là 152 đồng/kg (lúa khơ), cao hơn
so với máy sấy tĩnh vỉ ngang hiện nay từ 110 đến 120 đ/kg lúa khơ [3]. Tuy nhiên, xét về các
khía cạnh như xử lý mơi trường, diện tích chiếm chỗ, cơng lao động khan hiếm, thì trong các
nhà máy xay xát lớn hiện nay, đầu tư sấy tháp là phù hợp hơn và thực tế cho thấy hầu như
tồn bộ các nhà máy lớn ở ĐBSCL lúc đó đầu tư máy có năng suất lớn hơn. Khi đó chi phí
sấy sẽ được giảm xuống và có thể cạnh tranh với máy sấy tĩnh vỉ ngang.

737


Kỷ yếu hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí - Lần thứ IV
4. KẾT LUẬN
Từ kết quả thí nghiệm tối ưu hóa và phân tích hồi cho thấy tỷ lệ thu hồi gạo nguyên sẽ
tăng khi yếu tố nhiệt độ sấy và lưu lượng lúa di chuyển giảm. Tuy nhiên, nếu nhiệt độ giảm sẽ
kéo dài thời gian sấy, làm giảm năng suất máy. Do đó, cùng với kết quả thí nghiệm kiểm
chứng thì nhiệt độ sấy đến mức 46,6 0C thì không ảnh hưởng đến tỷ lệ gạo nguyên và tốc độ
giảm ẩm là 1,2 %/giờ. Tỷ lệ gạo nguyên đạt 60,2 (từ 58,7 đến 61,3%) và chỉ giảm không đáng
kể so với mẫu đối chứng từ 0,48 đến 0,75%.
Mặc dù hiện nay chi phí sấy đối máy sấy tháp cao hơn so với máy sấy tĩnh vỉ ngang do
chi phí đầu tư cao nhưng chi chi phí này sẽ giảm cùng với xu hướng sấy tập trung với quy mô
năng suất lớn. Ngoài ra, việc ứng dụng công nghệ sấy tháp này sẽ giải quyết được áp lực nhân
công và mùa vụ.
LỜI CÁM ƠN
Nhóm tác giả xin chân thành cám ơn đến:
- Viện nghiên cứu lúa Quốc tế (IRRI) đã hỗ trợ kinh phí trong việc thực hiện nghiên cứu
này trong phạm vi dự án Thu hẹp khoảng cách năng suất lúa ở Châu Á (CORIGAP).
- Ông Martin Gummert, và PGS. TS. Nguyễn Văn Hùng, chuyên gia về sau thu hoạch
(IRRI) đã đóng góp những ý kiến thiết thực trong nghiên cứu này.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] GSO (Tổng cục thống kê). 2013. Niên giám thống kê 2009. NXB Thống kê, Hà Nội.
[2] Tuấn, T. V., Vinh, L. Q., Tâm, T. C., Nghị, N. T., & Xuân, N. V. Evaluation and
Optimization of Parameters Affecting Drying Process of Column Dryer (Technical
Report), Nong Lam University – Ho Chi Minh City, 2015.
[3] Hùng, N. V., T. V. Tuấn, T. Q. Trường, & L. Q. Vinh. Đánh giá kỹ thuật và hiệu quả sấy
lúa công nghệ sấy tháp ở Đồng bằng sông Cửu Long (Báo cáo kỹ thuật), Dự án ADB –
IRRI – Vietnam, 2012.
THÔNG TIN CỦA TÁC GIẢ

1.

Trần Văn Tuấn. Trung tâm Năng lượng và Máy Nông nghiệp, Trường Đại học Nông
Lâm Tp. Hồ Chí Minh. Email: Điện thoại: 0908491324.

2.

Trần Công Tâm. Trung tâm Năng lượng và Máy Nông nghiệp, Trường Đại học Nông
Lâm Tp. Hồ Chí Minh. Email: Điện thoại: 0984800628.

3.

Nguyễn Thanh Nghị. Trung tâm Năng lượng và Máy Nông nghiệp, Trường Đại học
Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh. Email: Điện thoại: 0903851802.

738