TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ VÀ KHẢO NGHIỆM THÁP SẤY LÚA DÙNG BƠM NHIỆT.

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

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ VÀ KHẢO NGHIỆM
THÁP SẤY LÚA DÙNG BƠM NHIỆT.

Họ và tên sinh viên: ĐOÀN NHƯ Ý
HÀ SƠN BÌNH.
Ngành: CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH
Niên khóa: 2005 – 2009

Tháng 06/2009


TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ VÀ KHẢO NGHIỆM
THÁP SẤY LÚA DÙNG BƠM NHIỆT.

Tác giả

Đoàn Như ý
Hà Sơn Bình

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 Lê Quang Giảng
Thầy Đinh Khánh

Tháng 06 năm 2009


Lời cảm ơn:
Bốn năm học 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 công nghệ nhiệt lạnh - khoa cơ khí. Đó 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 nổ lực nhất định của chúng tôi
thì sự giúp đỡ nhiệt tình, của thầy hướng dẫn - thạc sĩ Lê Quang Giảng, bên cạnh đó là
giám đốc Đinh Khánh, phó giám đốc Nguyễn Sanh cùng tập thể nhân viên công ty TNHH
Sài Gòn Năng Lượng.
Có được kết quả như ngày hôm nay chúng tôi biết ơn sâu sắc tất cả những tập thể
và cá nhân nói trên Chúng tôi kính chúc sức khỏe và sự thành đạt tới họ Để thể hiện sự
biết ơn đó chúng tôi mong muốn sẽ đem hết những kiến thức tiếp thu được vào công việc
và không ngừng rèn luyện, trao dồi kiến thức để hoàn thiện bản thân trong cuộc sống
cũng như trong công việc chuyên môn.
Trong quá trình thực hiện khóa luận này chúng tôi tiếp thu thông tin từ nhiều
nguồn khác nhau, cùng nhũng yếu tố chủ quan và khách quan nên không tránh khỏi
những mặt hạn chế.Chúng tôi rất mong sự góp ý của quý thầy cô cùng toàn thể bạn đọc để
chúng tôi hoàn thiện bài khóa luận này hơn .
Một lần nữa chúng tôi xin chân thành cảm ơn !!!


Mục Lục
Chương 1 ..............................................................................................................................1 
MỞ ĐẦU ..........................................................................................................................1 

1. Đặt vấn đề .................................................................................................................1 
2. Mục đích bài luận văn. ..............................................................................................2 
Chương 2 ..............................................................................................................................3 
TRA CỨU TÀI LIỆU, SÁCH BÁO TRỰC TIẾP PHỤC VỤ CHO ĐỀ TÀI .................3 
2.1. Giới thiệu về vật liệu sấy. /TL 9/............................................................................4 
2.1.1. Giới thiệu chung về cây lúa.............................................................................4 
2.2. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng hạt gạo. /TL 1/. ..................................................6 
2.3. Tầm quan trọng của quá trình sấy ảnh hưởng đến chất lượng của lúa gạo............6 
2.4. Tình hình sản xuất và thu hoạch lúa ở nước ta ......................................................7 
2.5. Cơ sở lý thuyết của quá trình sấy...........................................................................7 
2.5.1. Khái niệm sấy. /TL 4/ ......................................................................................7 
2.5.2. Quá trình tương tác ẩm giữa vật liệu sấy với không khí. /TL 8/ .....................8 
2.5.3. Tĩnh học và động học của quá trình sấy..........................................................8 
2.6. Thông số đặc trưng của không khí ẩm.................................................................11 
2.6.1. Đặc điểm khí hậu thời tiết Việt Nam. ...........................................................11 
2.6.2. Thông số vật lý của không khí ẩm. /TL 2/.....................................................12 
2.6.3. Giới thiệu về giản đồ trắc ẩm ........................................................................13 
2.7. Những đặc tính của vật liệu sấy ảnh hưởng đến quá trình sấy. ...........................14 
2.7.1. Ẩm độ vật liệu. /TL 1/ ...................................................................................14 
2.7.2. Các thông số vật lý của vật liệu ẩm./TL 9/....................................................15 
2.7.3. Phân loại vật liệu ẩm và đặc tính xốp của nó. /TL 8/ ....................................18 
2.8. Tác nhân sấy.........................................................................................................19 
2.9. Các loại máy sấy lúa được sử dụng hiện nay.......................................................19 
2.9.1. Phơi ngoài trời. ..............................................................................................19 
Nguyên lý của phương pháp làm khô hạt này là dùng năng lượng mặt trời để làm
bốc ẩm trong hạt, nên chi phí đầu tư cho năng lượng là không tốn kém. ...............19 
2.9.2. Máy sấy tĩnh vỉ ngang ...................................................................................20 
2.9.3. Máy sấy ở nhiệt độ thấp ................................................................................21 
2.9.4. Máy sấy SRR-1 .............................................................................................21 
2.9.5. Máy sấy tháp. ................................................................................................22 

2.9.6. Máy sấy trống quay .......................................................................................22 
2.9.7. Máy sấy lúa tầng sôi......................................................................................22 
2.10. Giới thiệu về hệ thống lạnh. /TL 5/ ....................................................................23 
2.10.1. Máy nén .......................................................................................................23 
2.10.2. Dàn bay hơi ( dàn lạnh). ..............................................................................26 
2.10.3. Dàn ngưng tụ ...............................................................................................28 
i


2.10.4. Van tiết lưu. .................................................................................................30 
2.10.5. Môi chất lạnh. /TL 12/ .................................................................................31 
2.11. Ống nhiệt. /TL 15/ ..............................................................................................32 
2.12. Quạt được sử dụng trong hệ thống máy sấy. .....................................................35 
2.12.1. Các khái niệm chung về quạt: /TL 11/.........................................................35 
2.12.2. Cấu tạo quạt ly tâm......................................................................................36 
2.12.3. Các thông số quạt ly tâm. ............................................................................37 
2.13. Giới thiệu chu trình lạnh được sử dụng trong hệ thống .....................................39 
2.14. Gầu tải. /TL 4/. ...................................................................................................40 
2.14.1. Khái niệm Gầu tải........................................................................................40 
2.14.2. Phân loại gầu tải. .........................................................................................40 
2.15. Giới thiệu tháp sấy lúa bằng bơm nhiệt ẩn có cải tiến ống nhiệt. ......................44 
2.15.1. Khái niệm bơm nhiệt. /TL 10/. ....................................................................44 
2.15.2. Cấu tạo buồng tách nước và cấp nhiệt.........................................................45 
Hình 2.25. Mô hình máy sấy tháp ......................................................................................46 
Chương 3 ............................................................................................................................47 
PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN .........................................................................47 
3.1. Phương pháp. .......................................................................................................47 
3.1.1 Phương pháp khảo nghiệm.............................................................................47 
3.1.2. Phương pháp thiết kế.....................................................................................48 
3.2. Phương tiện ..........................................................................................................48 

Chương 4 ............................................................................................................................49 
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................................................49 
4.1. Kết quả khảo nghiệm ...........................................................................................49 
4.1.1. Kết quả khảo nghiệm lúa phơi ngoài trời......................................................49 
4.1.2 Khảo nghiệm với máy sấy lúa tĩnh vĩ ngang..................................................54 
4.1.3. Kết quả khảo nghiệm vơi máy sấy tháp. .......................................................54 
4.2. Tính chi phí sấy....................................................................................................68 
4.3. Các thông số cơ sở để thiết kế..............................................................................69 
4.3.1 Tính lưu lượng gió cho quá trình sấy .............................................................69 
4.3.2. Tính toán các thông số cho chu trình khô. ....................................................72 
4.3.3. Tính toán dàn lạnh. /TL 5/ .............................................................................73 
4.3.4. Tính toán dàn nóng........................................................................................75 
4.3.5. Tính toán thiết kế buồng sấy. /TL 8/..............................................................78 
4.3.6. Tính toán trở lực quạt, chọn quạt: .................................................................79 
4.3.7. Tính toán cho gầu tải .....................................................................................83 
Chương 5 ............................................................................................................................85 
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ............................................................................................85 
5.1. Kết luận ................................................................................................................85 
5.2. Đề nghị .................................................................................................................85 
PHỤ LỤC .......................................................................................................................86 
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..............................................................................................96 
ii


DANH SÁCH CÁC HÌNH VÀ DANH SÁCH CÁC BẢNG
Hình 2.1. Cấu tạo hạt lúa.

4

Hình 2.2. Tĩnh học quá trình sấy.

9

Hình 2.3. Đường cong tốc độ sấy.

9

Hình 2.4 Biểu diễn đường cong tốc độ sấy.

10

Hình 2.5. Đồ thị biểu diễn đường cong nhiệt độ sấy.

11

Hình 2.6 giản đồ trắc ẩm của không khí ẩm.

14

Hình 2.7. Đặc tính xốp của vật liệu ẩm.

19

Hình 2.8. Hệ thống sấy tầng sôi.

23

Hình 2.9. Cấu tạo máy nén trục vít.

24

Hình 2.10. Cấu tạo máy nén pittông.

24

Hình 2.11. Máy nén pittông BIZER.

24

Hình 2.12. Thiết bị bay hơi kiểu tấm.

27

Hình 2.13. Dàn lạnh làm lạnh không khí đối lưu tự nhiên.

28

Hình 2.14. Cấu tạo dàn lạnh không khí đối lưu cưỡng bức.

28

Hình 2.15. Dàn ngưng giải nhiệt không khí đối lưu cưỡng bức
và đối lưu tự nhiên.

29

Hình.2.16. Dàn ngưng kiểu ống lồng ovan Và dạng xoắn lò xo.

30

Hình.2.17. Dàn ngưng kiểu tưới.

30

Hình 2.18. Van tiết lưu nhiệt tự động.

31

Hình 2.19. Cấu tạo ống nhiệt.

33
iii


Hình 2.20. Cấu tạo của quạt ly tâm.

36

Hình 2.21. Chu trình khô.

39

Hình 2.22. Gầu tải.

41

Hình 2.23. Nguyên lý hoạt động của bơm nhiệt có cải tiến ống nhiệt.

44

Hình 2.24. Cấp tạo bên trong của buồng cung cấp khí sấy.

45

Hình 2.25. Mô hình máy sấy tháp.

46

Hình 2.26. Phơi lúa ngoài nắng.

53

Hình 2.27. Cách bố trí kênh dẫn kênh thải.

78

Bảng 2.1: Thành phần hoá học trung bình của thóc,
gạo và các thành phần của chúng.

6

Bảng 2.2: Khối lượng riêng của một số hạt.

16

Bảng 2.3: Độ trống rỗng(%) của một số loại hạt.

17

Bảng 2.4: Trị số dung tích phân bố theo chiều dài của gầu i0/a (l/m).

19

Bảng 2.5: Hệ số xúc.

23

iv


Chương 1
MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Việt Nam nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa ẩm, vì vậy mà nước ta đã sở hữu
một nền nông nghiệp nhiệt đới .Yếu tố khí hậu đã đem lại nhiều lợi thế cho nền nông
nghiệp, song cũng gây nhiều khó khăn nhất định cho hoạt động sản xuất nông nghiêp.
Trong đó lượng mưa là yếu tố mang tính hai mặt là một điển hình. Do đó nền nông nghiệp
Việt Nam lệ thuộc vào tự nhiên rất lớn, với một mùa mưa kéo dài đã gây khó khăn cho
việc chế biến và bảo quản sản phẩm.
Giá trị GDP của ngành nông nghiệp Việt Nam chiếm tỉ lệ lớn trong tổng sản phẩm
quốc dân, và lực lượng lao động hoạt động trong lĩnh vực nông nghiệp chiếm tỉ lệ cao
trong cơ cấu lao động của nước ta. Điều đó chứng tỏ nông nghiệp có vị trí cực kì quan
trọng trong nền kinh tế quốc dân .
Việt Nam đang là nước xuất khẩu gạo đứng vị trí thứ hai trên thế giới. Điều đó
không đồng nghĩa là Việt Nam đang sở hữu một nền nông nghiệp tiên tiến mà nền nông
nghiệp của ta đang ở một trình độ rất thấp về khoa học và công nghệ. Việc đưa khoa học
vào nông nghiệp mà nhất là cơ giới hóa có chuyển biến nhất định, song còn chậm (đơn cử
là công nghệ sấy-bảo quản sản phẩm). Việc đưa công nghệ sấy vào hoạt động sản xuất
nông nghiệp sẽ làm tăng sản lượng, chất lượng sản phẩm một cách rõ rệt, do đó góp phần
quan trọng vào việc đáp ứng nhu cầu phát triển một nền nông nghiệp hiện đại theo

phương thức sản xuất hàng hóa.
Từ đòi hỏi đó mà đã có không ít công trình nghiên cứu về sấy từ những phương
pháp sấy thông thường đến những phương pháp sấy tiên tiến như sấy tầng sôi, sấy chân
không, sấy lạnh…Đã được nghiên cứu và được đưa vào trong sản xuất. Và đã thu được
những kết quả nhất định trong việc sản xuất-bảo quản, chế biến và xuất khẩu, trong đó
“sấy lúa bằng bơm nhiệt có cải tiến ống nhiệt “ là phương pháp mới đã và đang được
1


nghiên cứu, do đây là một công nghệ mới nên nó chưa được phổ biến ở nước ta, và còn
nhiều vấn đề cần được xem xét.
Nhận diện những khó khăn trên và yêu cầu cấp thiết của nền nông nghiệp đã thôi
thúc tôi bước chân vào ngành cơ khí của ĐH Nông Lâm. khoảng thời gian làm khóa luận
tốt nghiệp là một cơ hội tốt để chúng tôi kiểm tra, hệ thống lại kiến thức đã học. Đó chính
là lý do tôi chọn đề tài :“Tính toán thiết kế và khảo nghiệm tháp sấy lúa dùng bơm nhiệt
ẩn”.
Được sự giúp đỡ của thầy hướng dẫn, chúng tôi đã liên hệ với công ty trách nhiệm
hữu hạn “Sài Gòn năng lượng” để được phép tìm hiểu nghiên cứu và khảo nghiệm máy
sấy lúa với công nghệ mới này của công ty. Được sự giúp đỡ của các thầy và nhân viên
công ty, chúng tôi đã tiến hành thực hiện đề tài.
Việc đưa ống nhiệt vào trong máy sấy là một cải tiến mới nhằm tiết kiệm được
năng lượng cho quá trình sấy cùng với việc sấy hạt ở nhiệt độ và độ ẩm tương đối thấp đã
đáp ứng được những phẩm chất hạt sau khi sấy (tỉ lệ gạo nguyên tăng, hạt gạo bóng và
đẹp). Kết quả đó đã làm tăng giá trị xuất khẩu gạo lên rất nhiều.
2. Mục đích bài luận văn.
Nhằm nghiên cứu và tìm hiểu máy sấy lúa dạng tháp cấp nhiệt bằng phương pháp
bơm nhiệt ẩn, một phương pháp mới trong lĩnh vực sấy lúa.
Tiến hành khảo nghiệm máy sấy tại công ty TNHH Sài Gòn Năng Lượng, thu thập
các số liệu phục vụ cho đề tài.
Thiết kế lại mô hình máy sấy dựa trên các thông số thu được từ khảo nghiệm.

2


Chương 2
TRA CỨU TÀI LIỆU, SÁCH BÁO TRỰC TIẾP PHỤC VỤ CHO
ĐỀ TÀI
Sản lượng lúa xuất khẩu nước ta đứng hàng thứ hai thế giới chỉ sau Thái Lan,
nhưng vấn đề bảo quản lúa sau thu hoạch và chế biến còn nhiều hạn chế. Việc thu hoạch
thủ công, thu hoạch manh mún và sau khi thu hoạch lúa thường được phơi ngoài đường
và một số thì bị lên mộng khi phơi không kịp vì thế mà sản lượng lúa bị thất thoát là khá
lớn.
Nếu ước tính theo thống kê, từ năm 2005 đến tháng 9 năm 2007, sản lượng lương
thực hàng năm (chủ yếu là lúa) ở Tiền Giang vào khoảng trên dưới 1,3 triệu tấn, nhưng tỷ
lệ thất thoát sau thu hoạch lại vào khoảng 21.000 tấn. Tính ra, chỉ trong vòng 1 năm, nông
dân toàn tỉnh Tiền Giang bị thiệt hại hơn 40 tỷ đồng. Còn ở Đồng Tháp thiệt hại trên 400
tỷ đồng; ở An Giang (chỉ riêng kết quả phân tích năm 2002), tổng cộng lượng lúa rơi vãi
của 3 vụ Đông Xuân, Hè Thu và Thu Đông là 276.759,6 tấn, tương đương 484,33 tỷ đồng
(trung bình thất thoát cả 3 vụ là 11,12%).
Những con số thống kê trên cho thấy tầm quan trọng trong bảo quản , thu hoạch và
sấy lúa là vấn đề vô cùng quan trọng trong nền nông nghiệp sản xuất lúa ở nước ta. Dù
sản lượng có nhiều mấy đi chăn nữa nhưng nếu chất lượng lúa không cao,thất thoát nhiều,
chất lượng hạt gạo kém cộng với tình trạng phân, thuốc liên tục tăng giá như ngày nay thì
người nông dân vốn khổ vẫn không khá lên được.
Vì vậy cần có một giải pháp mới để cải thiện đời sống của người nông dân vốn là
nguồn lực lao động lớn trong nền kinh tế nước ta. Một giải pháp đã được đưa ra là đưa
máy sấy vào trong nông nghiệp trồng lúa nước, đưa máy sấy vào trong sản xuất giải quyết
một số vấn đề sau.
• Tình trạng lúa bị thất thoát do phơi thủ công là giảm đáng kể.
3

• Giải quyết vấn đề lúa bị lên mộng khi thu hoạch trúng mùa mưa trong vụ hè thu.
• Tỉ lệ gạo nguyên khi say xát là cao hơn so với phơi thủ công.
• Chất lượng hạt gạo cũng được nâng cao.
Vấn đề lớn nhất trong việc đưa máy sấy vào sản xuất là vốn đầu tư cao, người nông
dân còn chưa nhận thức được tầm quan trọng của máy sấy và vấn đề sử dụng năng lượng
sao cho thật tiết kiệm và hiệu quả.
2.1. Giới thiệu về vật liệu sấy. /TL 9/
2.1.1. Giới thiệu chung về cây lúa
A. Cấu tạo hạt lúa

Hình 2.1. Cấu tạo hạt lúa.
Hạt lúa gồm có các phần chính sau: mày thóc, vỏ trấu, vỏ hạt (cám), nội nhũ và
phôi.
Mày thóc: Tùy theo giống và điều kiện canh tác mà mày có độ dài, ngắn khác
nhau. Trong quá trình bảo quản do cào đảo mà mày rụng ra, là nguồn làm tăng lượng tạp
chất trong khối hạt.
Vỏ trấu: Vỏ trấu có tác dụng bảo vệ hạt thóc chống lại ảnh hưởng xấu của ngoại
cảnh (thời tiết, sinh vật hại). Vỏ trấu được cấu tạo từ nhiều lớp tế bào mà thành phần
chính là xenllulose và hemixenllulose. Trên mặt vỏ trấu có các đường gân và có nhiều
lông thô ráp, xù xì.

4


Vỏ hạt: Là vỏ hạt (hạt gạo), dễ bóc đi trong quá trình xay xát gạo. Mô của nó chặt
và cứng, bảo vệ các lớp bên trong của quả chống sự dịch chuyển của ô-xy, Carbon
diocide và hơi nước, như vậy vỏ quả là một lớp bảo vệ tốt chống nấm mốc và sự mất
phẩm chất ô-xy, Carbon hoá .

Vỏ quả: thực tế gồm có 3 lớp (kể từ ngoài vào) là: vỏ ngoài, vỏ giữa và lớp có thớ
chéo. Ngay duới lớp vỏ quả là lớp vỏ lụa – đó chỉ là một lớp tế bào mỏng, dưới lớp vỏ lụa
là lớp alơron (aleurone). Lớp alơron tập trung nhiều dinh dưỡng quan trọng. Trung bình
lớp vỏ hạt chiếm 5,5 đến 6,0% khối lượng hạt gạo lật (gạo mới chỉ bóc vỏ trấu).
Nội nhũ: Là phần chiếm tỉ lệ khối lượng lớn nhất trong toàn hạt. Trong nội nhũ,
tinh bột chiếm gần tới 90%, trong khi đó so với toàn hạt gạo tinh bột chỉ chiếm 75%. Hàm
lượng protein trong nội nhũ thấp, hàm lượng khoáng và chất béo không đáng kể, nhưng
nhờ hàm lượng tinh bột cao nên nó có giá trị năng lượng lớn.
Phôi: Thường nằm ở góc nội nhũ, được bảo vệ bởi diệp tử (lá mầm), lúa là loại
đơn diệp tử. Phôi chứa hầu hết các chất quan trọng như các enzyme thuỷ ngân, protein,
lipide, các vitamin cần thiết cho sự sinh trưởng của mầm cây khi có điều kiện thuận lợi là
độ ẩm và nhiệt độ. Phôi chứa tới 66% vitamin B1 của hạt.
B. Thành phần dinh dưỡng của hạt gạo.
Chất khô: Giá trị đích thực của hạt không chỉ xác định bởi khối lượng của nó. Hạt
là một sản phẩm trung gian và tất cả những ưu việt của các sản phẩm làm ra từ hạt đều
phụ thuộc vào chất lượng của nó và trước hết phụ thuộc vào hàm lượng protein. Và chất
lượng của hạt là yếu tố quyết định.
Tinh bột: Hàm lượng tinh bột 62,4%. Là nguồn chủ yếu cung cấp calo. Giá trị
nhiệt lượng của lúa là 3594 Calo. Tinh bột được cấu tạo bởi Amylose và amylopectin.
Amylose có cấu tạo mạch thẳng và có nhiều ở gạo tẻ. Amylopectin có cấu tạo mạch
ngang và có nhiều ở gạo nếp.
Protêin: Các giống lúa Việt Nam có hàm lượng Protêin chủ yếu trong khoảng 78%. Các giống lúa Nếp có hàm lượng prôtêin cao hơn lúa tẻ.
5


Lipit: Chủ yếu ở lớp vỏ gạo. Nếu ở gạo xay là 2,02% thì ở gạo đã xát chỉ còn
0,52%.
Vitamin: Trong lúa gạo còn có một số vitamin nhất là vitamin nhóm B như B1,
B2,B6…Lượng vitamin B1 là 0,45 mg/100 hạt ( trong đó ở phôi 47%, vỏ cám 34,5%, hạt
gạo 3,8%).Giá trị dinh dưỡng sẽ biến tính theo nhiệt độ của hạt, nếu sấy ở nhiệt rất cao thì

protein sẽ bị biến chất. Vì vậy vấn đề sấy bằng bơm nhiệt ẩn sấy ở nhiệt độ tương đối thấp
và ẩm độ khí sấy thấp đã đáp ứng được đòi hỏi này.
Bảng 2.1: Thành phần hoá học trung bình của thóc, gạo và các thành phần của chúng.
Tên sản

Độ ẩm

Glucide

Protein

Lipide

Xenlulo

Tro

Vitamin B1

phẩm

(%)

(%CK*)

(%CK)

(%CK)

(%CK)

(%CK)

(mg %CK)

1. Thóc

13,00

64,03

6,59

2,10

8,78

5,36

5,36

2. Gạo lật

13,90

74,64

8,10

2,02

0,57

1,18

1,18

3. Gạo xát

13,80

77,35

6,85

0,52

0,18

0,54

0,54

4. Cám

11,00

43,47

14,91

8,07

14,58

11,23

11,00

5. Trấu

11,00

36,10

2,75

0,98

56,72

19,61

2.2. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng hạt gạo. /TL 1/.
• Ẩm độ hạt và độ đồng đều ẩm hạt.
• Tỷ lệ gạo nguyên.
• Độ biến màu (ẩm vàng, khác màu…).
• Độ nhiễm sâu bọ.
• Độ nhiễm tạp chất.
2.3. Tầm quan trọng của quá trình sấy ảnh hưởng đến chất lượng của lúa gạo

6


Ẩm độ hạt và thời gian bảo quản: ẩm độ hạt càng cao thì thời gian bảo quản chúng
càng ngắn.
Ẩm độ hạt và tỷ lệ gạo nguyên: tỷ lệ gạo nguyên sau xay xát tùy thuộc 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 khi xay xát, độ không đồng đều ẩm độ, loại máy xay và cách
điều chỉnh máy say…Khi ẩm độ hạt càng cao thì tỷ lệ gạo nguyên càng giảm.Tỷ lệ gạo
nguyên có ý nghĩa rất lớn về mặt kinh tế.
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. Do máy xay xát chỉ được điều chỉnh phù hợp
với một ẩm độ nào đó để có gạo nguyên tối đa, thì sẽ không phù hợp với nhiều mức ẩm
độ khác.
Nhiệt độ sấy và tỷ lệ gạo nguyên: nhiệt độ sấy hạt càng lớn thì khả năng gãy vỡ
của gạo là khá lớn, khi sấy ở nhiệt độ cao thì ứng suất trong hạt là khá lớn, ứng suất này
làm giảm độ bền hạt và gây ra khả năng làm gãy vỡ hạt gạo.
2.4. Tình hình sản xuất và thu hoạch lúa ở nước ta
Năm 2006, diện tích đất trồng lúa của cả nước hiện có 4,13 triệu ha. Những năm
gần đây, tình trạng chuyển đổi mục đích sử dụng đất, lấy đất trồng lúa xây dựng các khu
công nghiệp, khu đô thị diễn ra phổ biến ở nhiều địa phương, đặc biệt là các tỉnh đồng
bằng sông Hồng và đồng bằng sông Cửu Long. Vì vậy diện tích trồng lúa nước ta hiện
nay ngày càng giảm.
Theo Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, tổng sản lượng lúa năm 2010 có thể
đạt 37,58 triệu tấn, năm 2015 là 38,75 triệu tấn và đến năm 2020 sẽ đạt 39,63 triệu tấn.
Trong đó, lượng tiêu thụ trong nước sẽ tăng từ 27,6 triệu tấn (năm 2007) lên 33,2 triệu tấn
(năm 2020), đồng thời sản lượng lúa dành cho xuất khẩu ổn định trong giai đoạn này cũng
dao động khoảng 6,34 - 8,3 triệu tấn (tương đương 3,8-4,5 triệu tấn gạo).
2.5. Cơ sở lý thuyết của quá trình sấy

2.5.1. Khái niệm sấy. /TL 4/
7


Quá trình sấy là quá trình vật liệu nhận năng lượng mà chủ yếu là nhiệt năng từ
một nguồn nhiệt nào đó để ẩm trong lòng vật (dạng hơi hoặc lỏng) dịch chuyển ra bề mặt
vật liệu sấy và đi vào tác nhân sấy rồi đi vào môi trường.
2.5.2. Quá trình tương tác ẩm giữa vật liệu sấy với không khí. /TL 8/
Hấp phụ và khử hấp phụ đẳng nhiệt: Quá trình vật liệu nhận thêm hơi nước là quá
trình hấp phụ. Ngược lại, quá trình vật liệu ẩm mất hơi nước gọi là quá trình khử hấp phụ.
Động lực của quá trình tương tác này là độ chênh lệch phân áp suất hơi nước giữa vật liệu
sấy và không khí. Nếu phân áp suất hơi nước trong vật nhỏ hơn phân áp suất hơi nước của
không khí sấy thì dòng ẩm từ không khí sẽ vào vật liệu hay nói cách khác là xảy ra quá
trình hấp phụ.
Ngược lại, nếu phân áp suất hơi nước của không khí nhỏ hơn phân áp suất hơi
nước trong vật liệu thì dòng hơi nước sẽ dịch truyền từ trong lòng vật ra bề mặt vật để đi
vào không khí hay quá trình khử hấp phụ xảy ra.
2.5.3. Tĩnh học và động học của quá trình sấy
a. Tĩnh học của quá trình sấy:
Quá trình bốc ẩm từ vật liệu sấy có thể xảy ra khi áp suất cục bộ của hơi nước trên
bề mặt vật liệu lớn hơn áp suất hơi của tác nhân sấy ở môi trường xung quanh. Trong
trường hợp ngược lại thì vật liệu sẽ hấp thụ hơi nước. Nếu áp suất ở bề mặt vật liệu và
trong tác nhân sấy như nhau thì sự trao đổi ẩm sẽ ngừng lại, khi đó được gọi là trạng thái
cân bằng ẩm.

8


Hình 2.2. Tĩnh học quá trình sấy.
b. Đường cong sấy: là đường cong thiết lập nhờ các số liệu thực tế, bao gồm ba giai đoạn

Giai đoạn 1: Giai đoạn đốt nóng nhiệt độ
Khi quá trình sấy bắt đầu vật liệu sấy nhận nhiệt lượng và ẩm trong lòng vật bắt
đầu phá vỡ liên kết để dịch chuyển ra bề mặt và một phần nhỏ bắt đầu thoát ra khỏi vật
liệu sấy để đi vào môi trường, giai đoạn này thì nhiệt độ vật liệu tăng rất nhanh.
Giai đoạn 2: Giai đoạn tốc độ sấy không đổi.

Hình 2.3. Đường cong tốc độ sấy.
9


Trong giai đoạn này nhiệt lượng mà vật liệu sấy nhận được chỉ để phá huỷ các liên
kết ẩm mà chủ yếu là ẩm tự do cùng với liên kết thẩm thấu và cung cấp năng lượng cho
ẩm đã được phá vỡ di chuyển từ trong lòng vật ra bề mặt vật và từ bề mặt vào trong môi
trường. Do đó, nhiệt độ của vật liệu sấy hầu như không thay đổi.
Giai đoạn 3: Giai đoạn tốc độ sấy giảm dần.
Trong giai đoạn này thì các liên kết bền vững hơn khó tách khỏi vật liệu sấy như
liên kết hấp phụ, liên kết mao dẫn, cần một năng lượng lớn hơn ở nhiệt độ cao hơn mới có
thể tách khỏi vật liệu sấy. Vì vậy giai đoạn này nhiệt độ vật liệu sấy tiếp tục tăng.
c. Đường cong tốc độ sấy:

\
Hình 2.4 Biểu diễn đường cong tốc độ sấy.
Có thể thấy giai đoạn đốt nóng và giai đoạn tốc độ sấy không đổi đường cong sấy
đối với tất cả các vật liệu là giống nhau. Trong giai đoạn đốt nóng, tốc độ sấy tăng rất
nhanh từ không đến giá trị cực đại N. Tốc độ này giữ nguyên giá trị trong suốt quá trình
tốc độ sấy không đổi.
Trong giai đoạn tốc độ sấy giảm dần các vật có cấu trúc và liên kết ẩm khác nhau
thì hình dáng đường cong tốc độ sấy sẽ khác nhau.
Đường 1 đặc trưng cho các loại vật liệu ẩm xốp mao dẫn có bề mặt bay hơi riêng
tương đối lớn. Đường 2 cũng đặc trưng cho vật liệu ẩm như thế nhưng bề mặt bốc hơi

10


riêng tương đối bé hơn. Đường 3 đặc trưng cho vật xốp mao dẫn có bề mặt bay hơi tương
đối bé như các loại sành sứ. Các đường 4, 5, 6 đặc trưng cho các vật keo xốp mao dẫn có
cấu trúc phức tạp như hạt thực phẩm.
Điểm K1 là điểm kết thúc giai đoạn tốc độ sấy không đổi để chuyển sang tốc độ
sấy giảm dần. Điểm K1 có thể gọi là điểm tới hạn thứ nhất. Đối với vật liệu có cấu trúc
keo xốp mao dẫn như các loại hạt nông sản đường cong tốc độ sấy trong giai đoạn tốc độ
sấy giảm dần tồn tại một điểm uốn K2. Người ta gọi điểm này là điểm tới hạn thứ hai.
c. Đường cong nhiệt độ sấy:

Hình 2.5. Đồ thị biểu diễn đường cong nhiệt độ sấy.
Trong giai đoạn đốt nóng, nhiệt độ tâm vật liệu sấy tăng rất nhanh. Tuy nhiên ,
phần lớn các vật liệu ẩm nhiệt độ của tâm tăng chậm hơn so với nhiệt độ bề mặt.
2.6. Thông số đặc trưng của không khí ẩm.
2.6.1. Đặc điểm khí hậu thời tiết Việt Nam.
Nước Việt Nam là nước nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm. Tuy nhiên
do ảnh hưởng của độ cao địa hình và gió mùa đông Bắc mùa đông nên có thể nói Việt
Nam có khí hậu nhiệt đới gió mùa có mùa đông lạnh, môi trường có độ ẩm tương đối cao.

11


2.6.2. Thông số vật lý của không khí ẩm. /TL 2/
Khái niệm không khí ẩm: là hỗn hợp của không khí khô chủ yếu là oxy và Nitơ và
hơi nước. Đây là tác nhân chủ yếu dùng để sấy hạt, lượng hơi nước chứa trong tác nhân
tuy không nhiều nhưng ảnh hưởng rất nhiều đến quá trình sấy.
Ẩm độ tương đối không khí ẩm: Là tỷ số giữa lượng hơi nước hiện có trong khối
không khí ẩm đang khảo sát so với lượng hơi nước có chứa trong khối không khí đó khi

đem làm cho nó bão hòa ở điều kiện đẳng nhiệt. Ẩm độ tương đối của không khí ẩm có ý
nghĩa rất lớn trong quá trình sấy và điều hòa không khí, nó cho biết được lượng nước tối
đa mà không khí đó chứa được.
ϕ=

Gh
p
= h ,%
Gbh Pbh

Ẩm độ tuyệt đối của không khí ẩm : Là khối lượng hơi nước chứa trong một mét
khối không khí ẩm. Vì vậy thể tích của không khí ẩm cũng là thể tích mà hơi nước chiếm
chỗ nên độ ẩm tuyệt đối không khí ẩm cũng chính là mật độ hay khối lượng riêng của hơi
nước trong không khí ẩm.
ρh =

Gh
, kg / m 3
V

Độ chứa hơi: Là số lượng hơi nước có chứa trong không khí ẩm tính trên một kg
không khí khô.
d=

Gh
Gk

Gh - lượng hơi nước chứa trong không khí ẩm đang khảo sát.
Gk - lượng không khí khô có trong không khí ẩm đó.
Lượng nước bão hòa ds ( ứng với nhiệt độ T): Là lượng hơi nước tối đa có thể chứa

trong 1 kg không khí khô.

12


Nhiệt độ T (còn gọi là nhiệt độ bầu khô): Là nhiệt độ không khí ẩm đo bằng nhiệt
kế bình thường.
Nhiệt độ bầu ướt Tw: Là thông số đặc trưng cho khả năng cấp nhiệt của không khí
để làm bay hơi nước cho đến khi không khí bão hòa.
Entanpi I: Là nhiệt lượng của không khí ẩm ứng với 1 kg không khí khô, so với
nhiệt độ chuẩn (thường lấy là 0oC)
I = ik + d .ih

ik - entanpi của khôngkhí khô, kJ/kg KKK.
ih - entanpi của hơi nước, kJ/kg hơi nước.
d - độ chứa hơi, kg hơi nước/kg KKK.
Thể tích riêng: Là thể tích của không khí ẩm ứng với 1 kg không khí khô.
Khối lượng riêng: Là khối lượng của một mét khối không khí ẩm ở nhiệt độ và áp
suất nhất định.
Nhiệt ẩn: Là đặc trưng cho khả năng thay đổi độ chứa hơi nước trong không khí
ẩm.
Nhiệt hiện: Là đặc trưng cho sự chênh lệch nhiệt độ nhiệt kế khô giữa hai trạng
thái đang khảo sát của không khí ẩm.
Nhiệt độ đọng sương: Là nhiệt độ của không khí ẩm bão hòa có cùng phân áp suất
hơi nước với không khí ẩm đang khảo sát.
Nhiệt dung riêng: Nhiệt dung riêng của không khí là nhiệt lượng cần thiết để nâng
nhiệt độ của một đơn vị khối lượng không khí khô lên 10C.
2.6.3. Giới thiệu về giản đồ trắc ẩm
• Các thông số của giản đồ trắc ẩm:
• Nhiệt độ bầu khô T (oC).

13


• Nhiệt độ bầu ướt Tw (oC).
• Ẩm độ tương đối Rh (%).
• Nhiệt độ điểm đọng sương Tas (oC).
• Tỉ lệ ẩm d1 (kg H2O/kg KKK).
• Entanpi I (kJ/kg).
• Thể tích riêng v (m3/kg).

Hình 2.6 giản đồ trắc ẩm của không khí ẩm.
2.7. Những đặc tính của vật liệu sấy ảnh hưởng đến quá trình sấy.
2.7.1. Ẩm độ vật liệu. /TL 1/
Ẩm độ tương đối: Gọi là ẩm độ toàn phần là số phần trăm khối lượng nước ( rắn,
lỏng và hơi ) chứa trong 1kg vật liệu ẩm.
Độ ẩm tuyệt đối: Là độ ẩm tính theo khối lượng vật liệu khô là số phần trăm nước
chứa trong 1 kg vật liệu khô.

14


Tầm quan trọng của ẩm độ vật liệu (hạt): Ẩm độ khối hạt là yếu tố quan trọng nhất
quyết định đến thời gian bảo quản hạt. Trong khoảng 14 – 18%, mỗi sai lệch 1% sẽ ảnh
hưởng lớn đến quá trình của nấm mốc làm hư hỏng hạt.
Xác định ẩm độ hạt: Có nhiều phương pháp xác định ẩm độ hạt nhưng có hai
phương pháp xác định ẩm độ hạt phổ biến nhất:
a. Phương pháp tủ sấy:
Đặt hộp mẫu chứa một lượng hạt nhất định vào trong tủ sấy có nhiệt độ không đổi
trong một thời gian nhất định cân để xác định lượng nước mất đi và tính độ ẩm theo công

thức:
Ẩm độ hạt, % = (100*khối lượng nước trong hạt) / khối lượng hạt.
Lượng hạt, nhiệt độ, thời gian đều được qui định theo tiêu chuẩn quốc tế. Phương
pháp này có ưu điểm là có độ chính xác cao và là phương pháp chuẩn để so sánh các
phương pháp khác. Nhược điểm của phương pháp này là mất thời gian mới xác định được
độ ẩm.
b. Phương pháp gián tiếp
Điện trở hoặc điện dung 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 xác định độ ẩm hạt nhanh, nhưng nhược điểm của phương pháp này
là độ chính xác không cao, vì còn phải phụ thuộc vào hình dạng, kích thước hạt, độ bẩn…
2.7.2. Các thông số vật lý của vật liệu ẩm./TL 9/
a. Dung trọng hạt: Dung trọng hạt là khối lượng của một đơn vị dung tích nhất định. Đơn
vị của nó thường là kg/m3.
Ý nghĩa của việc xác định dung trọng hạt: Dự đoán được phẩm chất hạt tốt hay xấu.
Cùng một loại hạt, khối hạt nào có dung trọng lớn hơn thì khối hạt ấy có sự tích lũy chất
khô lớn hơn hay phẩm chất hạt là cao hơn.
• Làm căn cứ để tính toán kho chứa nông sản
15


V =

Trong đó:

M
Bd

M - khối lượng hạt cần tồn trữ (kg)
Bd - là dung trọng hạt (kg/m3)

Cũng là cơ sở để tính khối lượng hạt trong kho
M = V * Bd

b. Khối lượng riêng hạt (kernel desity )
Khối lượng riêng hạt là khối lượng của một thể tích hạt thực nhất định và cũng
được tính bằng kg/m3 , K d =
Trong đó:

Bd
d

Kd - là khối lượng riêng của hạt (kg/m3).
Bd - là dung trọng hạt.
d - độ trống rỗng hạt (%).

Ý nghĩa của việc xác định khối lượng riêng:
• Tỷ trọng hạt cho biết sơ bộ về mức độ tích lũy vật chất trong hạt khi thu hoạch.
• Tỷ trọng là cơ sở để tính toán độ chắc chắn cho kho trữ và bao bì.
Bảng 2.2: Khối lượng riêng của một số hạt.
Tên hạt

Bd (kg/m3)

Kd (kg/m3)

Nguồn

Thóc

615

1383

Wratten et al, 1969

Ngô

560

1450

Chang, 1988

Đậu tương

748

1255

Deshpande et el, 1993

16


c.Độ trống rỗng (porosity)
Khi hạt để thành khối hay để trong một dụng cụ nào đó, tuy nó tạo thành một khối
hình dạng nhất định nhưng các hạt không dính vào nhau mà vẫn tồn tại những khe hở to
nhỏ khác nhau giữa các hạt.
Ý nghĩa:

• Độ trống rỗng lớn thì không khí lưu thông, nước phân tán tốt và tăng nhanh sự
truyền nhiệt tránh được hiện tượng bốc nóng. Mặt khác còn điều tiết được không
khí vào nội bộ khối hạt, điều tiết được nhiệt độ, độ ẩm trên bề mặt hạt.
• Nếu độ trống rỗng lớn thì hạt hô hấp mạnh, côn trùng có cơ hội phát triển và tốn
thể tích kho chứa.
Bảng 2.3: Độ trống rỗng(%) của một số loại hạt.
Tên nông sản

Độ trống rỗng (%)

Thóc

50-60

Ngô

35-55

Bột

35-40

Khoai sắn ngô

60-70

Cách xác định độ trống rỗng
Dùng khí hoặc dùng nước để xác định thể tích của không khí trong khối hạt. Độ
⎛ V pf ⎞
⎟⎟

⎝ Vp ⎠

trống rỗng (%) được xác định bằng công thức: P = 100* ⎜⎜
Trong đó: Vpf:là thể tích hạt thật (Vpf=Vkhối – Vp).
Vp: là thể tích không khí.

17


c. Góc nghiêng tự nhiên (angle of repose).
Khi rót hạt ở một độ cao nhất định, hạt rơi xuống. Khi hạt đạt đến một khối lượng
nhất định, hạt sẽ hình thành một khối hạt hình chóp nón. Do tính tan rời (lực ma sát )của
hạt lớn nhỏ khác nhau, hình chóp nón này hình thành khác nhau.
Ý nghĩa của góc nghiêng tự nhiên:
• Khi xuất kho có thể để cho hạt tự chảy ra, tiết kiệm được nhân lực và năng lượng.
• Hạt có tính tan rời lớn khi nhập kho hạt dễ di động.
d. Hệ số ma sát của hạt ( coefficient of Friction )
Hệ số ma sát của hạt biểu thị giữa hạt và bề mặt tiếp xúc với hạt. khi chứa hạt, hạt
sẽ gây lên vật liệu cấu tạo lên vật chứa một lực ma sát. Lực ma sát này có ảnh hưởng lớn
đến tính linh động của hạt khi xuất nhập khẩu.
2.7.3. Phân loại vật liệu ẩm và đặc tính xốp của nó. /TL 8/
a. Phân loại vật liệu ẩm
Vật keo: Là vật liệu xốp nhưng đặc tính cơ bản của nó là khi hút ẩm hoặc khử ẩm
kích thước các hang xốp của vật thay đổi. Thông thường, khi nhận thêm ẩm thì kích thước
các hang keo giãn ra và ngược lại, khi bị khử ẩm thì co lại. Nói cách khác vật keo là vật
có tính đàn hồi.
Vật xốp mao dẫn: Ngược lại vật keo, vật xốp mao dẫn là vật mà kích thước các
hang xốp của nó không thay đổi hay thay đổi ít khi hút ẩm hoặc khử ẩm. Than gỗ là một
trong những vật xốp mao dẫn đặc trưng.
Vật keo xốp mao dẫn: Các vật keo xốp mao dẫn là loại vật liệu vừa có tính keo

vừa có tính mao dẫn.
b. Đặc tính xốp của vật liệu ẩm
Đặc tính xốp của VLÂ thông thường được đánh giá qua độ xốp V’ và sự thay đổi
của nó theo bán kính mao quản. Độ xốp của vật liệu V’ là tổng tất cả các thể tích trống
18