TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY SẤY THÁP NGANG DÒNG NĂNG SUẤT 5 TẤNMẺ

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

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY SẤY THÁP NGANG DÒNG
NĂNG SUẤT 5 TẤN/MẺ

Họ và tên sinh viên: NGUYỄN THÀNH TÍNH
PHẠM HỒNG NHỰT
Ngành: CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH
Niên Khoá: 2008 - 2012

Tháng 6/2012


TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY SẤY THÁP NGANG DÒNG
NĂNG SUẤT 5 TẤN /MẺ

Tác giả

Nguyễn Thành Tính
Phạm Hồng Nhựt

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu
cấp bằng Kỹ sư ngành
Công Nghệ Nhiệt Lạnh

Giáo viên hướng dẫn:
Thạc sĩ Nguyễn Hùng Tâm
Kĩ sư Nguyễn Trần Phú

Tháng 6/2012


CẢM TẠ

Bốn năm đại học là một khoảng thời gian dài nhưng đã trôi qua rất nhanh, thời
gian ngồi trên ghế nhà trường chúng tôi đã được học và tiếp thu rất nhiều những kiến
thức bổ ích từ tập thể thầy cô giáo trường Đại Học Nông Lâm TP.Hồ Chí Minh, nhất
là bộ môn nhiệt lạnh - khoa cơ khí. Đó là những kiến thức nền móng, là hành trang cần
thiết giúp chúng tôi thành công trong công việc và cuộc sống.
Bài khóa luận tốt nghiệp là kết quả của một quá trình học tập và cũng là điểm
kết của một khóa học. Để hoàn thành khóa luận này, ngoài sự nỗ lực nhất định của bản
thân thì chúng tôi cũng nhận được sự giúp đỡ tận tình của thầy hướng dẫn – Th.S
Nguyễn Hùng Tâm và K.S Nguyễn Trần Phú.
Có được kết quả như ngày hôm nay chúng tôi biết ơn sâu sắc tất cả những thầy
cô đã chỉ dẫn chúng tôi trong thời gian qua. Kính chúc quý thầy cô sức khỏe dồi dào
để tiếp tục công việc của người đưa đò đào tạo thêm nhiều những thế hệ đàn em sau
này. Chúng tôi mong muốn và hy vọng sẽ đem hết những kiến thức tiếp thu được vào
công việc và không ngừng rèn luyện, cố gắng trao dồi kiến thức để hoàn thiện bản thân
trong cuộc sống cũng như công việc chuyên môn.

i


MỤC LỤC

CẢM TẠ

.................................................................................................................... i 

MỤC LỤC ................................................................................................................... ii 
DANH SÁCH CÁC HÌNH .......................................................................................... vi 
DANH SÁCH CÁC BẢNG ....................................................................................... vii 
Chương 1 MỞ ĐẦU ...................................................................................................1 
1.1 Giới thiệu. ............................................................................................................1 
1.2. Mục đích đề tài. ..................................................................................................2 
1.3. Thời gian địa điểm thực hiện. .............................................................................3 
Chương 2 TỔNG QUAN ............................................................................................4 
2.1.  Lý thuyết về sấy hạt. .......................................................................................4 
2.1.1. Ẩm độ hạt. /TL14/ .......................................................................................4 
2.1.1.1. Định nghĩa. ...........................................................................................4 
2.1.1.2. Tầm quan trọng của ẩm độ hạt. ............................................................4 
2.1.1.3. Đo ẩm độ hạt. .......................................................................................4 
2.1.1.4. Công thức tính lượng nước bốc hơi......................................................5 
2.1.2. Quạt và không khí sấy. /TL14/ ....................................................................6 
2.1.2.1. Nhiệm vụ. .............................................................................................6 
2.1.2.2. Các thông số của quạt. ..........................................................................6 
2.1.2.3. Các loại quạt. ........................................................................................7 
2.1.3. Lò đốt. /TL14/ .............................................................................................8 
2.1.3.1. Nhiên liệu đốt. ......................................................................................8 
2.1.3.2. Quá trình cháy thuận và cháy ngược. ...................................................9 
2.1.3.3. Lò đốt trực tiếp và gián tiếp. ..............................................................10 
2.1.4. Chất lượng hạt và quá trình sấy. /TL14/....................................................10 
2.1.4.1. Chất lượng hạt. ...................................................................................10 
2.1.4.2. Các chỉ tiêu chất lượng hạt. ................................................................11 
2.1.4.3. Các liên hệ giữa chất lượng và quá trình sấy. ....................................11 
2.2. Vật liệu sấy và tác nhân sấy. ...........................................................................14 
ii

2.2.1. Vật liệu sấy – hạt lúa. /TL3, 1, 16, 6/ ........................................................14 
2.2.1.1. Cấu tạo của hạt lúa. ............................................................................14 
2.2.1.2. Đặc điểm của hạt lúa. .........................................................................15 
2.2.1.3. Tính chất của hạt lúa. .........................................................................16 
2.2.1.4. Các yêu cầu của hạt lúa sau khi sấy. ..................................................18 
2.2.2 Tác nhân sấy. /TL 3, 11, 15/ ......................................................................19 
2.2.2.1. Không khí ẩm (KKA). ........................................................................19 
2.2.2.2. Khói lò. ...............................................................................................21 
2.2.2.3. Ảnh hưởng của các tham số đến quá trình sấy. ..................................22 
2.3.  Chế độ sấy. /TL3/ ...........................................................................................24 
2.4. Các dạng máy sấy thường dùng sấy lúa. ..........................................................24 
2.4.1. Máy sấy tĩnh vỉ ngang. ..............................................................................24 
2.4.2. Máy sấy tháp..............................................................................................25 
2.4.2.1. Cấu tạo, nguyên lý làm việc. /TL12/ ..................................................25 
2.4.2.2. Ưu nhược điểm. /TL12/ ......................................................................25 
2.4.2.3. Phân loại máy sấy tháp. /TL12, TL18/ ................................................25 
Chương 3 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN ..................................................38 
3.1. Phương pháp. ....................................................................................................38 
3.1.1. Phương pháp tiến hành các thí nghiệm sấy: ..............................................38 
3.1.2. Phương pháp tiến hành các khảo nghiệm sấy ...........................................39 
3.1.2. Phương pháp tính toán ...............................................................................40 
3.2. Phương tiện.......................................................................................................40 
3.2.1. Các dụng cụ đo ..........................................................................................40 
3.2.1.1. Nhiệt kế thủy ngân và nhiệt kế rượu ..................................................40 
3.2.1.2. Nhiệt kế bầu khô bầu ướt ...................................................................41 
3.2.1.3. Nhiệt kế mặt số ...................................................................................41 
3.2.1.4. Máy đo ẩm độ Kett ............................................................................41 
3.2.1.5. Máy đo ẩm dạng cảm ứng (Grain moisture meter). ...........................41 
3.2.1.6. Cân điện tử. ........................................................................................41 

3.2.1.7 Máy đo điện năng tiêu thụ Voltcraft. ..................................................42 
3.2.2. Các thiết bị phục vụ cho đề tài. .................................................................42 
iii


3.2.2.1. Mô hình sấy thí nghiệm. .....................................................................42 
3.2.2.2. Máy sấy tháp 300 ...............................................................................43 
3.2.3. Các phần mềm máy tính ............................................................................43 
Chương 4 NỘI DUNG THỰC HIỆN VÀ KẾT QUẢ TÍNH TOÁN .......................44 
4.1. Các thí nghiệm sấy thăm dò. ............................................................................44 
4.1.1. Mục đích ....................................................................................................44 
4.1.2. Các kết quả ................................................................................................44 
4.1.3. Nhận xét chung ..........................................................................................49 
4.2. Các khảo nghiệm sấy với máy sấy tháp 300. ...................................................50 
4.2.1. Mục đích ....................................................................................................50 
4.2.2. Các kết quả ................................................................................................50 
4.3. Tính toán cho máy sấy tháp ngang dòng năng suất 5 tấn/mẻ. ..........................54 
4.3.1. Các số liệu ban đầu. ...................................................................................54 
4.3.1.1. Chọn dạng thiết bị sấy. .......................................................................54 
4.3.1.2. Chọn chế độ sấy. ................................................................................54 
4.3.1.3. Sơ đồ cấu tạo máy sấy tháp ngang dòng ............................................55 
4.3.1.4. Nguyên lý hoạt động của máy sấy tháp ngang dòng ..........................55 
4.3.2. Tính toán các kết quả.................................................................................55 
4.3.2.1. Xác định lượng nước cần bốc hơi từ khối hạt. ...................................55 
4.3.2.2. Xác định khối lượng thể tích hạt. .......................................................56 
4.3.2.3. Xác định thể tích tháp sấy. .................................................................56 
4.3.2.4. Xác định diện tích buồng sấy . ...........................................................56 
4.3.2.5. Xác định các thông số của tác nhân . .................................................56 
4.3.2.6. Xác định chi phí của tác nhân sấy. .....................................................57 
4.3.2.7. Tính chi phí nhiệt cho quá trình sấy. ..................................................57 

4.3.2.8. Lưu lượng không khí sấy qua lớp hạt.................................................58 
4.3.2.9. Tính các tổn thất áp suất của tác nhân sấy. ........................................58 
4.3.2.10. Tính sơ bộ công suất quạt và chọn động cơ vận hành......................59 
4.3.2.11. Tính chi phí không khí và khả năng mang ẩm của quạt. ..................60 
4.3.2.12. Tính thời gian sấy lý thuyết. .............................................................61 
4.3.2.13. Tính công suất lò và chi phí chất đốt................................................61 
iv


4.3.3. Chọn thiết bị nhập xuất cho hệ thống sấy. ................................................61 
4.3.4. Tóm tắt các kết quả....................................................................................63 
Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .....................................................................64 
5.1. Kết luận. ...........................................................................................................64 
5.2. Đề nghị. ............................................................................................................64 
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................65 
PHỤ LỤC ..................................................................................................................67 

v


DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2. 1: Quạt hướng trục. ............................................................................................ 7 
Hình 2. 2: Quạt ly tâm. ................................................................................................... 7 
Hình 2. 3: Kích thước moay-ơ và cánh quạt................................................................... 8 
Hình 2. 4: Các công đoạn sản xuất lúa gạo. ................................................................. 11 
Hình 2. 5: Sản phẩm từ xay xát lúa (thóc). ................................................................... 12 
Hình 2. 6: Cấu tạo hạt lúa. ............................................................................................ 14 
Hình 2. 7: Sơ đồ nguyên lí hệ thống sấy bằng khói lò. ................................................. 22 
Hình 2. 8: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình sấy .................................................. 23 

Hình 2. 9: Ảnh hưởng của ẩm độ đến quá trình sấy. .................................................... 23 
Hình 2. 10: Ảnh hưởng tốc độ dòng khí đến quá trình sấy........................................... 23 
Hình 2. 11: Máy sấy tháp liên tục................................................................................. 26 
Hình 2. 12: Máy sấy tháp tuần hoàn ............................................................................. 26 
Hình 2. 13: Sơ đồ máy sấy crossflow thông dụng. ....................................................... 27 
Hình 2. 14: Cải tiến máy sấy crossflow bằng cách hút nhiệt buồng làm mát............... 30 
Hình 2. 15: Một cải tiến của máy sấy CF có sử dụng bộ đảo hạt (inverter). ................ 32 
Hình 2. 16: Một loại máy sấy MF ................................................................................ 33 
Hình 2. 17: Sự thay đổi nhiệt độ, ẩm độ trong các máy sấy tháp ................................. 34 
Hình 2. 18: Máy sấy CCF hai tầng với buồng làm mát ngược dòng, buồng nhiệt, và
không khí làm mát và một phần không khí sấy tuần hoàn ........................ 35 
Hình 2. 19: Gàu tải ....................................................................................................... 36 
Hình 2. 20: Puli căng dạng cánh chống nghiền nát vật liệu. ........................................ 37 
Hình 3. 1: Bố trí các thí nghiệm sấy. ............................................................................ 38 
Hình 3. 2: Mô hình máy sấy tháp 300. ......................................................................... 39 
Hình 3. 3: Các vị trí lấy mẫu đo ẩm độ......................................................................... 40 
Hình 3. 4: Máy đo ẩm độ Kett ...................................................................................... 41 
Hình 3. 5: Mô hình sấy thí nghiệm ............................................................................... 42 
Hình 3. 6: Máy sấy tháp 300......................................................................................... 43 
Hình 4. 1: Hình vẽ mô phỏng máy sấy tháp ngang dòng năng suất 5 tấn/mẻ .............. 55
vi


DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2. 1: Thời gian và nhiệt độ chuẩn để xác định ẩm độ hạt ...................................... 5 
Bảng 2. 2: Nhiệt trị một số nhiên liệu. ............................................................................ 9 
Bảng 2. 3: Độ ẩm yêu cầu của lúa với các mục đích và thời hạn sử dụng khác nhau. . 15 
Bảng 2. 4: Phân loại dựa vào chiều dài hạt gạo và tỷ lệ dài/ngang .............................. 17 
Bảng 2. 5: Góc nghiêng của các hạt nông sản .............................................................. 17 

Bảng 2. 6: Độ rỗng của các hạt nông sản...................................................................... 18 
Bảng 2. 7: Một vài đặc điểm của máy sấy crossflow thông dụng dùng để sấy bắp hạt
từ 25 % xuống 15 %................................................................................... 27 
Bảng 2. 8: Sự chênh lệch ẩm độ trong tháp sấy của máy sấy crossflow sau khi sấy ngô
với ẩm độ từ 25 % xuống 16 % trước và sau khi làm mát......................... 28 
Bảng 2. 9: Nhiệt độ, ẩm độ và tính gãy nứt của hạt tại các vị trí khác nhau trong tháp
sấy tại của máy sấy crossflow sau khi sấy ngô có ẩm độ 25,5 % xuống ẩm
độ trung bình 19 % với nhiệt độ 110°C không có làm mát. ...................... 29 
Bảng 2. 10: Một số đặc điểm của một máy sấy crossflow được điều chỉnh bằng cách
hút không khí buồng làm mát. ................................................................... 31 
Bảng 2. 11: Những điều kiện làm việc của máy sấy crossflow đã cải tiến dùng sấy ngô
có ẩm độ 25 % xuống 15 % ở cùng một tốc độ dòng chảy và nhiệt độ tối
đa là 60°C................................................................................................... 31 
Bảng 2. 12: Những đặc tính của máy sấy MF dùng sấy ngô ẩm độ 30% xuống 15%.. 33 
Bảng 4. 1: Các thông số của tác nhân sấy..................................................................... 57 
Bảng 4. 2: Bảng tra hằng số. ......................................................................................... 58 
Bảng 4. 3: Bảng tra hệ số k (TL9) ................................................................................ 60 
Bảng 4. 4: Tóm tắt các thông số của máy sấy tháp ngang dòng năng suất 5 tấn/mẻ .... 63 
Bảng 6. 1: Các tiêu chuẩn để chọn máy sấy hạt công suất cao ..................................... 67 
Bảng 6. 2: Giới hạn nhiệt độ lớn nhất của hạt .............................................................. 68 
Bảng 6. 3: Các đặc tính máy sấy CCF ba tầng dùng sấy ngô từ ẩm độ 25,5% xuống
15,5% ......................................................................................................... 69 

vii


Chương 1
MỞ ĐẦU

1.1 Giới thiệu.

Là một nước nông nghiệp có sản xuất khẩu lúa gạo đứng thứ hai thế giới thì ngành
nông nghiệp lúa gạo là một trong những ngành kinh tế mũi nhọn của nước ta. Vì vậy
nhà nước ta rất quan tâm tới ngành nông nghiệp lúa gạo, có nhiều chính sách khuyến
khích, phát triển và ưu đãi cho bà con nông dân như: cho vay vốn sản xuất, đầu tư
khoa học kỹ thuật vào sản xuất, tổ chức các lớp huấn luyện cho bà con nông dân…
Để có những sản phẩm tới tay người tiêu dùng thì lúa sau khi thu hoạch cũng phải
được sấy đến ẩm độ yêu cầu thì mới có thể bảo quản được lâu, tránh hư hỏng, thất
thoát. Để giảm ẩm độ lúa sau thu hoạch thì có nhiều cách như phơi nắng tự nhiên hoặc
sử dụng các loại máy sấy.
Quá trình sấy không chỉ đơn thuần là quá trình tách nước và hơi nước ra khỏi vật liệu
mà là một quy trình công nghệ. Nó đòi hỏi sau khi sấy vật liệu sấy phải đảm bảo chất
lượng cao, tiêu tốn năng lượng ít và chi phí vận hành thấp. Trong sấy lúa phải đảm bảo
lúa sau khi sấy có tỉ lệ nứt gãy khi xay xát là thấp nhất.
Ngày nay với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật và các nhược điểm của
việc phơi nắng (phụ thuộc thời tiết, tốn nhân công…) thì phương pháp sấy tự nhiên
bằng cách phơi nắng đã không còn phổ biến nữa mà người ta đã đầu tư thiết kế các
loại máy sấy để tăng năng suất, chất lượng, giảm nhân công và chủ động hơn không
phụ thuộc vào thời tiết. Hiện nay có rất nhiều loại máy sấy khác nhau, đối với lúa
người ta có thể dùng các loại máy sấy như: máy sấy tĩnh vỉ ngang, máy sấy tầng sôi,
máy sấy tháp.
Hiện nay ở đồng bằng sông Cửu Long – vựa lúa lớn nhất nước ta thì máy sấy tĩnh vỉ
ngang được bà con sử dụng rộng rãi. Đây là hệ thống sấy lúa tương đối đơn giản, dễ
1


chế tạo mà giá thành lại rẻ nên rất phổ biến. Tuy nhiên lắp đặt hệ thống này chiếm rất
nhiều không gian, việc xuất nhập vật liệu khó khăn tốn nhiều nhân công mà lại khó cơ
giới hóa.
Với những khó khăn trên thì vấn đề đặt ra là phải đi tìm loại máy sấy khác có thể khắc
phục được những nhược điểm này, với điều kiện năng suất và giá thành không chênh

lệch nhiều so với máy sấy vỉ ngang, lắp đặt vận hành phải tiện dụng, giảm bớt lao
động mà năng suất và chất lượng sản phẩm vẫn đạt yêu cầu.
Để kế thừa những ưu điểm và khắc phục những nhược điểm của máy sấy tĩnh vỉ ngang
thì một ý tưởng được nghĩ tới đó là thay vì sấy lúa theo chiều ngang thì ta sẽ sấy theo
chiều thẳng đứng. Để đáp ứng được yêu cầu này thì ta phải sử dụng máy sấy tháp.
Hiện nay có ba loại máy sấy tháp chính đó là: crossflow (ngang dòng), concurrentflow (cùng chiều), và mixed-flow (hỗn hợp). Ta phải dựa vào ưu, nhược điểm của mỗi
loại để chọn một trong ba loại trên.
Với những tiêu chí để chọn lựa một máy sấy hạt như: chi phí ban đầu, loại máy sấy,
hiệu suất nhiệt, chất lượng hạt sau khi sấy, điều khiển, vận hành bảo dưỡng, tuổi thọ…
thì theo The World Bank người ta cho rằng chi phí ban đầu chiếm 60% để quyết định
chọn loại máy sấy. Ở nước ta cũng vậy, tâm lý người nông dân sẽ muốn sở hữu một
loại máy rẻ tiền hơn. Chính vì vậy, ta sẽ chọn máy sấy tháp dạng crossflow – rẻ nhất
trong ba loại máy sấy tháp kể trên, những ưu nhược điểm cụ thể của từng loại ta sẽ
phân tích kỹ hơn ở các phần sau.
Được sự hướng dẫn của thầy Th.S Nguyễn Hùng Tâm chúng em nhận đề tài “Tính
toán hệ thống sấy lúa dạng tháp – ngang dòng công suất 5 tấn/mẻ” với mong muốn sẽ
tìm ra giải pháp tối ưu nhất cho những vấn đề được nêu ra ở trên mà vẫn phù hợp với
điều kiện cụ thể cho từng vùng, để mang đến cho bà con nông dân những phương pháp
sấy lúa phù hợp.
1.2. Mục đích đề tài.
 Tìm hiểu các lại máy sấy và các phương pháp sấy lúa hiện nay nhằm chọn lựa
phương án sấy lúa phù hợp, xây dựng mô hình và thí nghiệm sấy (do sinh viên
Nguyễn Thành Tính và sinh viên Phạm Hồng Nhựt thực hiện).
 Tính toán chung cho máy sấy tháp ngang dòng năng suất 5 tấn/mẻ (do sinh viên
Nguyễn Thành Tính thực hiện).
2


 Tính toán và chọn thiết bị phụ (do sinh viên Phạm Hồng Nhựt thực hiện).
1.3. Thời gian địa điểm thực hiện.

Thời gian: Đề tài được thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 2 đến tháng 6 năm
2012.
Địa điểm:
 Các thí nghiệm sấy thăm dò được thực hiện tại xưởng thí nghiệm, Gò Vấp,
TP.HCM.
 Các khảo nghiệm và tính toán cho máy sấy tháp ngang dòng năng xuất 5 tấn/mẻ
đã được tiến hành tại khoa cơ khí, trường Đại học Nông Lâm TP.HCM.

3


Chương 2
TỔNG QUAN

2.1.

Lý thuyết về sấy hạt.

2.1.1. Ẩm độ hạt. /TL14/
2.1.1.1. Định nghĩa.
Ẩm độ hạt, %

Khối lượng nước trong hạt
Khối lượng hạt   chất khô và nước

∗ 100

2.1.1.2. Tầm quan trọng của ẩm độ hạt.
Ẩm độ hạt là yếu tố quan trọng nhất quyết định thời gian bảo quản hạt. Trong khoảng
14 – 18%, mỗi 1% sai biệt ảnh hưởng đến hoạt động phát triển của nấm mốc làm hư

hỏng hạt. Với điều kiện thông thoáng tốt, hạt lúa 14% có thể bảo quản 1 năm, nhưng
ngược lại lúa 18% chỉ bảo quản được khoảng 2 tuần.
Ở Đồng bằng sông Cửu Long, nông dân thường chỉ phơi lúa đến 15%, thậm chí chỉ
17% vào mùa mưa. Nguyên nhân lúc đầu là do thiếu phương tiện phơi sấy. Sau đó, dù
một số nơi có lò sấy, thói quen này vẫn được duy trì để bán lúa “nặng hơn”. Xuất khẩu
giá thấp vì chất lượng thấp, khách hàng biết nguyên nhân là tồn kho lâu dài lô gạo.
Tóm lại, cùng với một số nguyên nhân khác, ẩm độ cao là thủ phạm làm cho giá gạo
Việt Nam luôn cao hơn giá gạo Thái Lan.
2.1.1.3. Đo ẩm độ hạt.
Có nhiều phương pháp đo ẩm độ hạt, thông dụng nhất trong thực tế là 2 phương pháp
sau:
a. Phương pháp tủ sấy:
Đặt hộp mẫu chứa một lượng hạt nhất định vào tủ sấy có nhiệt độ không đổi trong một
thời gian nhất định, cân để xác định lượng nước mất đi, và tính ẩm độ.

4


Lượng hạt, nhiệt độ, thời gian đều được qui định theo tiêu chuẩn quốc gia, có thể hơi
khác nhau giữa các nước. Ngay ở Mỹ, cũng có nhiều tiêu chuẩn hơi khác nhau. Vì thế
khi báo cáo, nên ghi rõ nhiệt độ sử dụng và thời gian sấy.
Bảng 2. 1: Thời gian và nhiệt độ chuẩn để xác định ẩm độ hạt
Khối lượng

Loại hạt

Nhiệt độ, °C

Thời gian, h

Bắp và đậu

99 – 100

72 – 96

25 – 30

AOAC

Lúa

103

17

15 – 100

CSSA

130

6

200

hoặc 100→

← 72

200

Đậu phộng

mẫu, gram

Tiêu chuẩn

ASAE

Phương pháp tủ sấy là phương pháp chính xác nhất (±0,2%) và là phương pháp chuẩn
để so sánh với các phương pháp khác. Nhược điểm là mất thời gian dài mới xác định
được ẩm độ.
b. Phương pháp gián tiếp:
Điện trở hoặc điện dung của hạt thay đổi tùy theo ẩm độ hạt. Dựa vào tính chất này,
người ta gián tiếp xác định ẩm độ hạt bằng cách đo điện trở hoặc điện dung hạt.
Tiện lợi của phương pháp này là nhanh, đọc được ẩm độ sau vài giây, nhược điểm là
độ chính xác không cao, vì còn tùy thuộc vào hình dạng, kích thước hạt, độ bẩn… Ở
khoảng ẩm độ thấp, sai số chỉ có thể ± 0,3% nhưng ở độ ẩm cao (rất ướt) sai số có thể
lên đến ± 3%.
2.1.1.4. Công thức tính lượng nước bốc hơi.
Một lượng hạt ẩm ban đầu G1 ở ẩm độ ban đầu M1, sấy xuống ẩm độ cuối M2. Lượng
nước trong hạt phải mất đi là G H O :
2

G H 2O  G1 *

M 1 M 2
100  M 2

Nếu chỉ biết khối lượng sau khi sấy là G2, thì lượng nước đã mất đi là G ' H O :
2

G ' H 2O  G 2 *

5

M1  M 2
100  M 1


2.1.2. Quạt và không khí sấy. /TL14/
2.1.2.1. Nhiệm vụ.
Trong hệ thống sấy quạt có 2 nhiệm vụ:
 Mang nhiệt đến với hạt, để làm nóng hạt và bốc hơi nước từ hạt.
 Mang hơi nước thoát khỏi khối hạt.
Để chọn và sử dụng quạt cho phù hợp với hệ thống sấy, cần hiểu một số nguyên tắc và
thông số cơ bản.
2.1.2.2. Các thông số của quạt.
Các thông số chủ yếu của quạt là lượng gió, tĩnh áp, công suất, và hiệu suất. (Ghi chú:
Để viết gọn ta gọi “gió” là luồng không khí chuyển động do quạt tạo ra).
Lượng gió Q (Air flow): Còn gọi là “chi phí không khí” là thể tích không khí chuyển
động qua quạt trong một đơn vị thời gian. Đơn vị đo là m3/s, m3/giờ, hoặc cfm trong
hệ Anh Mỹ cũ.
Tĩnh áp ∆p: Là áp suất cần thiết để thắng sức cản của đường ống và của khối hạt. Tĩnh
áp trong buồng sấy cũng tương tự như tĩnh áp làm căng trái bóng hoặc ruột xe đạp.
Tĩnh áp tăng thì lượng gió giảm và ngược lại.
Đơn vị đo tĩnh áp là Pa hoặc mmH2O.
Công suất quạt P (Power):
 Công suất lý thuyết (Air power) PLT: Là công suất tối thiểu để tạo lượng gió và

tĩnh áp trên, giả sử hiệu suất 100%.
PLT ( kW )

Q ( m 3 / s ) * P ( mmH 2 O )

102

 Công suất thực tế Ptt: Là công suất do động cơ cần để kéo quạt, như vậy bao
gồm các hao hụt khí động, hao hụt do bộ truyền động từ động cơ đến quạt. Để
khách quan, không tính hao hụt do bản thân động cơ, ta thường dùng động cơ
điện để đo và trừ công suất chạy không tải.
Hiệu suất tĩnh ηt (static efficiency).
ηt = (công suất lý thuyết PLT / công suất thực tế Ptt)* 100%.
Công suất thực tế Ptt = (công suất lý thuyết PLT/ηt)*100%.

6


2.1.2.3. Các loại quạt.
Hai loại quạt thường dùng cho sấy hạt là quạt hướng trục và quạt ly tâm.

Hình 2. 2: Quạt ly tâm.

Hình 2. 1: Quạt hướng trục.
a. Quạt hướng trục:

Nhận luồng không khí vào và đẩy gió ra theo cùng hướng của trục quạt, các cánh quạt
quay trong một vỏ quạt.
Gió khi gặp lực cản của lớp hạt có thể dội ngược lại làm giảm hiệu suất quạt. Khi thiết
kế và chế tạo, cần lưu ý hai điều để tránh tình trạng này:

 Khe hở giữa cánh và vỏ phải nhỏ. Liên hệ giữa khe hở này và hiệu suất quạt đã
được xác định rõ. Tỷ lệ khe hở so với đường kính tăng 0,1% thì hiệu suất quạt
giảm 2%. Như vậy, cụ thể với quạt có đường kính 750 mm, khe hở tăng từ 2 – 5
mm làm lượng gió giảm. Ví dụ từ 4,2 m3/s còn 3,9 m3/s. Vì thế, trong chế tạo ta
giữ khe hở càng nhỏ càng tốt (2 – 3mm), chỉ bị giới hạn bởi công nghệ chế tạo
(nếu khe hở nhỏ hơn thì khó lắp đặt vì cánh quạt dễ cọ vào vỏ quạt).
 Tỷ lệ giữa đường kính moay-ơ quạt Dt và đường kính quạt Dn. Do vận tốc gió
thấp gần tâm quạt và cao ở gần vỏ, nên khi gặp sức cản của lớp hạt, gió có
khuynh hướng xoáy dội ngược lại. Vì thế, thông thường Dt/Dn phải lớn hơn
0,5. Điểm này khác với quạt trần hoặc quạt thông thoáng sử dụng với tĩnh áp
nhỏ hơn 150 Pa, nên Dt không cần phải lớn.

7


Hình 2. 3: Kích thước moay-ơ và
cánh quạt.
b. Quạt ly tâm:
Quạt ly tâm hút không khí dọc theo trục, nhờ lực ly tâm đưa ra quanh vỏ quạt, và đẩy
gió ra theo hướng thẳng góc với trục quạt. Quạt ly tâm có ưu điểm ít ồn ào hơn quạt
hướng trục.
2.1.3. Lò đốt. /TL14/
Nhiệm vụ của lò đốt là nâng nhiệt độ không khí sấy cao hơn nhiệt độ khí trời để sấy
nhanh hơn và khỏi phụ thuộc vào thời tiết.
2.1.3.1. Nhiên liệu đốt.
Có thể phân chia ra 3 nhóm:
 Nhiên liệu gốc dầu hỏa: dầu diesel, dầu mazut, khí đốt… Công thức hóa học
chung là CxHy.
 Than đá: gốc nhiên liệu hóa thạch (fossil). Công thức hóa học chung là CxHyOz
mà thành phần chủ yếu là cacbon thể rắn.

 Nhiên liệu gốc sinh khối (Biomass): Củi, trấu, cùi bắp, vỏ đậu phộng… Công
thức hóa học chung cũng là CxHyOz nhưng carbon nằm trong các hợp chất dễ
bốc hơi với nhiệt độ từ 150oC trở lên, gọi là “chất bốc” (Volatile matter), từ
thông dụng gần đúng gọi là “khói”.
Nhiên liệu nào cũng chứa một lượng nhỏ Nitrogen N và lưu huỳnh S. Nếu không xét tỉ
mỉ, nitrogen coi như là khí trơ. Lưu huỳnh trong khí đốt và trong sinh khối rất ít, coi
8


như không có. Ví dụ khí đốt chỉ chứa 0,002 g S/kg. Ngược lại lưu huỳnh trong than đá
và dầu mazut khá cao. Dầu mazut chứa 35 g S/kg = 3,5%. Lưu huỳnh cháy tạo ra SO2,
chất này hợp với nước tạo ra H2SO4, acid sulfuric này ăn mòn các bộ phận sắt thép của
máy rất nhanh. Vì thế lò đốt dầu hay than đá thường dùng bộ giao nhiệt để khói lò
không tiếp xúc với buồng sấy.
Bảng 2. 2: Nhiệt trị một số nhiên liệu.
Nhiên liệu (thấp)

Chất đốt

Lower heat value

Trấu 10% ẩm độ

11 MJ/kg

Cùi bắp 20% ẩm độ

13,4 MJ/kG

Gỗ 20% ẩm độ

11 – 13 MJ/kg

Dăm bào khô

16 – 18 MJ/kg

Than gỗ

27 MJ/kg

Than đá Anthracite

29 MJ/kg

Dầu diesel

35,6 MJ/Lít

Dầu hôi kerosene

35,3 MJ/Lít

Khí (gaz) propane

51,4 MJ/kg

Khí butane

49,4 MJ/kg

2.1.3.2. Quá trình cháy thuận và cháy ngược.
a. Cháy thuận: Khối chất đốt nằm trên ghi lò, không khí được cung cấp từ phía
dưới. Quá trình sấy tạo thành các vùng sau:
 Dưới cùng là vùng tro, gồm các chất trơ không cháy được.
 Kế trên là vùng cháy, chủ yếu là carbon thể rắn cháy rực đỏ.
 Kế trên nữa là vùng nhiệt phân, chất đốt bị nung nóng làm thoát các chất bốc
lên trên.
 Bên trên khỏi mặt chất đốt, là vùng cháy chất bốc, cháy với ngọn lửa nếu có đủ
không khí thứ cấp, nếu rất thiếu không khí này sẽ là “khói mù mịt”.
Gọi là cháy thuận vì không khí cung cấp và khói sinh ra chuyển động cùng chiều. Quá
trình này thường gặp nhất ở các bếp đun củi, than…
9


b. Cháy ngược: Nếu không khí được cung cấp từ trên đi xuống, lớp chất bốc cũng
bị kéo ngược xuống. Xuyên qua lớp than đang cháy đỏ và lớp tro đang còn
nóng, chất bốc tăng nhiệt độ nên dễ dàng cháy hơn, và cháy trọn vẹn hơn, nghĩa
là ít sinh khói và muội than. Gọi là cháy ngược vì chiều di chuyển tự nhiên của
chất bốc ngược với chiều di chuyển của không khí đi xuống.
2.1.3.3. Lò đốt trực tiếp và gián tiếp.
a. Lò đốt trực tiếp: Khí đốt (sản phẩm cháy) được thổi qua lớp hạt dày cùng với không
khí sấy.
Ưu điểm.
 Thiết bị đơn giản, rẻ.
 Hiệu suất nhiệt cao. Tuy nhiên, cần hạn chế tối đa khói lò và tàn tro để ít bị ảnh
hưởng đến nông sản. Thực tế, để sấy lúa, bắp… đốt trực tiếp đúng cách đã được
chấp nhận là bình thường.
b. Lò đốt gián tiếp: Khí đốt được cách ly với không khí sấy. Nhiệt lượng được truyền
qua bề mặt truyền nhiệt của bộ giao nhiệt.

Ưu điểm:
 Khí sấy sạch.
 Giữ chất lượng sản phẩm, cần thiết khi sấy nông sản giá trị cao như rau quả…
 Thứ đến là an toàn cho buồng sấy, không sợ hỏa hoạn, không sợ ăn mòn.
Nhược điểm:
 Hiệu suất nhiệt thấp hơn 25 – 50% so với lò đốt trực tiếp.
 Chi phí cao.
2.1.4. Chất lượng hạt và quá trình sấy. /TL14/
2.1.4.1. Chất lượng hạt.
Chất lượng sản phẩm là các đặc tính của sản phẩm mà người tiêu dùng hoặc khách
hàng yêu cầu. Do đó, chất lượng mang nhiều nghĩa khác nhau tùy theo đối tượng.
Theo đó, giá trị phải trả cho chất lượng cũng khác nhau.
Chất lượng được tạo ra trong quá trình sản xuất. Chất lượng của một khâu (công đoạn)
tùy thuộc hai yếu tố:
 Nội tại: Tức là chính các tác vụ của khâu này.
 Thừa hưởng: Tức kết quả của các khâu khác.
10


Hình 2. 4: Các công đoạn sản xuất lúa gạo.
Như vậy, trong việc sản xuất hạt, sấy tiếp nhận các thuộc tính chất lượng của các công
đoạn trước đó như: độ dài, màu sắc, độ nứt hạt do máy thu hoạch…, và gia công tạo
các thuộc tính chất lượng truyền cho các công đoạn tiếp theo như bảo quản chế biến…
Những yêu cầu của khâu chiết sấy và các khâu tiếp theo là các chỉ tiêu chất lượng cần
đạt được.
2.1.4.2. Các chỉ tiêu chất lượng hạt.
Với lúa các chỉ tiêu bao gồm:
 Ẩm độ hạt và độ đồng đều ẩm độ,
 Tỷ lệ gạo nguyên,
 Độ biến màu (ẩm vàng, màu khác nhau…),

 Độ nhiễm sâu bọ,
 Độ nhiễm tạp chất.
2.1.4.3. Các liên hệ giữa chất lượng và quá trình sấy.
Quá trình sấy làm giảm ẩm độ hạt, nên các liên hệ giữa chất lượng hạt và ẩm độ đều bị
chi phối bởi các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy.
 Ẩm độ hạt và thời gian bảo quản.
Để nấm mốc không phát triển và có thể bảo quản hạt trong thời gian dài (hơn 1 năm),
thì ẩm độ cho phép tối đa thay đổi tùy theo loại hạt. Ví dụ: Lúa 13%, Bắp 13,5%, Đậu
nành 11%.
Ẩm độ càng cao, thời gian bảo quản càng ngắn.
 Ẩm độ hạt và tỷ lệ gạo nguyên.
Khi xay 100kg lúa sạch (đã loại bỏ tạp chất), sản phẩm thu nhận được có thể khái quát
như hình 2.5.
Gạo nguyên (head rice) được định nghĩa là hạt có chiều dài hơn 75% chiều dài hạt
nguyên thủy. Ngắn hơn thì gọi là tấm (broken rice).
11


Tỷ lệ gạo nguyên sau say xát tùy thuộc nhiều vào điều kiện trước thu hoạch (giống, ẩm
độ khi thu hoạch), và cũng tùy thuộc nhiều yếu tố sau thu hoạch như: Ẩm độ hạt sau
khi xay xát, độ không đồng đều ẩm độ, loại và cách điều chỉnh máy xay…

Hình 2. 5: Sản phẩm từ xay xát lúa (thóc).
 Độ không đồng đều ẩm độ hạt và tỷ lệ gạo nguyên.
Lô hạt càng không đồng đều về ẩm độ thì khi xay xát càng bị gãy vỡ nhiều. Lý do là
máy xay nếu được điều chỉnh phù hợp với một ẩm độ nào đó để có gạo nguyên tối đa,
thì không phù hợp với các mức ẩm độ khác.
 Nhiệt độ sấy và tỷ lệ gạo nguyên.
Thực ra không phải nhiệt độ không khí sấy ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng hạt, mà
là nhiệt độ của hạt sau một thời gian tiếp xúc với không khí sấy. Người ta xác định rõ:

Nếu nhiệt độ hạt đạt lớn hơn 45°C trong thời gian một giờ, thì độ gãy vỡ gạo tăng lên
đáng kể.
Với máy sấy loại liên tục, có thể dùng nhiệt độ không khí sấy đến 65°C, vì hạt lúa chỉ
tiếp xúc trong khoảng 15 phút, thì hạt chưa kịp nóng lắm đã đi vào thùng ủ và nguội
lại. Với máy sấy tĩnh, thời gian sấy hơn 4 giờ nên chắc chắn là nhiệt độ hạt ở lớp dưới
sẽ đạt bằng nhiệt độ không khí sấy. Vì vậy, để gạo xay ít bị gãy, điều cần ghi nhớ là
không bao giờ để nhiệt độ hạt lúa vượt quá 44°C.
12


 Nhiệt độ sấy liên hệ đến tốc độ giảm ẩm.
Nước ở mặt ngoài hạt lúa luôn bốc ẩm nhanh hơn nước ở tâm hạt. Hiện tường này tạo
nên sai biệt ứng suất trong hạt, làm hạt dễ gãy. Giảm ẩm càng nhanh thì càng gãy
nhiều. Vì thế, ở máy sấy liên tục, sau khi giảm 2 – 3 % ẩm độ trong 15 – 20 phút,
người ta phải ủ trong 4 giờ, để ẩm độ hạt đồng đều trở lại.
Với máy sấy tĩnh, vì không có thời gian ủ, nên phải giới hạn tốc độ giảm ẩm, hạ không
quá 2 %/giờ. Dù vậy sau khi sấy, cũng phải đợi sang ngày sau mới nên xay hạt, để ẩm
độ phân bố đều lại trong hạt.
 Ẩm vàng và thời gian trước khi vào máy sấy.
Các báo cáo nghiên cứu có thể khác nhau về các loại nấm mốc, các enzim làm cho hạt
gạo biến màu vàng. Nhưng đều được nhất trí là: Yếu tố gây ra ẩm vàng chính là sự
chậm trễ trong việc phơi sấy, là hạt lúa ẩm. Càng trễ càng ẩm vàng. Ở các nước tiên
tiến, khó xảy ra ẩm vàng vì từ thu hoạch máy gặt đập liên hợp đến khi hạt vào máy sấy
chỉ trong vài giờ. Trong điều kiện Việt Nam còn phải gặt thủ công mất thời gian, và
thiếu máy đập lúa khi thu hoạch dồn dập, cũng cần ý thức vấn đề và phấn đấu sao cho
từ khi cắt đến sấy không quá 20 giờ.
Nguyên nhân thứ hai gây ẩm vàng là ẩm độ cao khi bảo quản. Bảo quản lúa ở ẩm độ
tối đa là 14 % thì nấm mốc gây ẩm vàng không phát triển. Ẩm độ bảo quản càng cao
hơn 14 %, gạo biến màu càng mau xảy ra.

13


2.2. Vật liệu sấy và tác nhân sấy.
2.2.1. Vật liệu sấy – hạt lúa. /TL3, 1, 16, 6/
2.2.1.1. Cấu tạo của hạt lúa.

Hình 2. 6: Cấu tạo hạt lúa.
-

Vỏ trấu: Có tác dụng bảo vệ hạt lúa, chống các điều kiện xấu của môi trường
(nhiệt độ, ẩm độ). Trong quá trình bảo quản, lông lúa thường rụng ra do quá
trình cọ xát với nhau giữa các hạt lúa, làm tăng lượng tạp chất trong hạt lúa. Độ
dày của vỏ trấu thường chiếm 0,12 - 0,15 mm và thường chiếm 18 - 20 % so
với khối lượng toàn hạt lúa, giá trị sinh nhiệt của trấu 3000 - 3500 kcal/kg.

-

Vỏ hạt: Là lớp vỏ mỏng bao bọc nội nhũ, có màu trắng đục hay vỏ lụa, trung
bình lớp vỏ chiếm 5,6 - 6,15 khối lượng gạo lật (hạt lúa sau khi tách khỏi vỏ
trấu).

-

Nội nhũ: Là phần chủ yếu nhất của hạt lúa, trong nội nhủ chủ yếu là gluxit,
chiếm tới 90 %. Trong khi đó toàn hạt gạo gluxit chỉ chiếm khoảng 75 %.

-

Phôi: Nằm ở góc dưới nội nhũ, có nhiệm vụ biến các chất dự trữ trong nội nhũ

thành chất dinh dưỡng nuôi hạt, B1 trong phôi chiếm tới 66 % lượng vitamin B1
của toàn hạt lúa, phôi có cấu tạo mộng khi hạt lúa nẩy mầm. Phôi chứa nhiều
protit, lipit, vitamin. Vitamin xốp, nhiều dinh dưỡng, hoạt động sinh lý mạnh,
nên trong quá trình bảo quản dễ bị côn trùng và sinh vật tấn công, gây hại, khi
xay xát, phôi thường vụn nát và thành cám.

14


2.2.1.2. Đặc điểm của hạt lúa.
Một số các đặc điểm của hạt lúa bao gồm: Nhiệt độ hạt, ẩm độ hạt, độ sạch, độ
rặt giống, kích thước hạt, hạt rạn nứt, hạt non, hạt mất màu, lên men và hạt bị hư hại.
Những đặc tính này còn chịu ảnh hưởng của điều kiện thời tiết môi trường trong
quá trình sản xuất, kỹ thuật canh tác, điều kiện đất đai, phương pháp thu hoạch và xử
lý sau thu hoạch…v..v.
 Nhiệt độ hạt
Phụ thuộc vào mục đích sử dụng của hạt:
-

Hạt làm thức ăn gia súc, tomax là 74°C.

-

Hạt để người tiêu thụ tomax là 57°C.

-

Hạt để xay xát và chế biến, tomax là 60°C.

-

Hạt làm giống và làm bia, tomax là 44°C.

Để đạt được nhiệt độ lớp sấy hạt nhỏ hơn 44°C, trong quá trình sấy cần phải điều
chỉnh nhiệt độ tác nhân sấy phù hợp:
-

Khi bắt đầu quá trình sấy, độ ẩm thóc, ngô sấy 22 - 26 %, nên giữ nhiệt độ tác
nhân sấy là 49°C ngay từ đầu quá trình sấy.

-

Khi độ ẩm đạt 16 %, giảm nhiệt độ tác nhân sấy tới 45°C.

-

Khi độ ẩm đạt 14 %, giảm nhiệt độ tác nhân sấy đến 43°C và giữ nhiệt độ này
đến khi kết thúc. Độ ẩm kết thúc quá trình sấy là 13 - 13,5 %.

 Ẩm độ hạt
Lúa, ngô sau khi thu hoạch có độ ẩm cao, cần phải làm khô để bảo quản .Tùy
theo mục đích và thời hạn sử dụng mà yêu cầu về độ ẩm của lúa sau khi sấy
cũng khác nhau.
Bảng 2. 3: Độ ẩm yêu cầu của lúa với các mục đích và thời hạn sử dụng khác nhau.
Độ ẩm (%)

Mục đích/thời gian bảo quản

<9

Bảo quản hơn 1 năm

9 - 13

Bảo quản 8-12 tháng

14

Độ thu hồi gạo trong xay xát cao nhất

14 - 18

Bảo quản tạm thời 2-3 tuần

> 18

Hư hỏng hạt rất nhanh
15


2.2.1.3. Tính chất của hạt lúa.
 Kích thước vật lý của hạt:
-

Kích thước và dạng hạt (tỷ lệ dài/ngang) khác nhau tùy thuộc vào đặc tính
giống.

-

Hạt thon dài thường dễ nứt gãy hơn hạt tròn và do đó, tỷ lệ xay xát thấp hơn.

-

Kích thước và dạng hạt cũng ảnh hưởng đến kiểu thiết bị xay xát.

Dựa vào đặc tính hình thái của cây lúa, người ta còn phân biệt theo:
-

Cây: Cao (>120 cm) – trung bình (100 – 120 cm) – thấp (dưới 100 cm).

-

Lá: Thẳng hoặc cong rủ, bản lá to hoặc nhỏ, dầy hoặc mỏng.

-

Hạt lúa: Dài, trung bình hoặc tròn, dựa vào chiều dài và tỉ lệ dài/ngang của hạt
lúa ( bảng 2.4).

16