Nghiên cứu sự biến động của tốc độ rút ẩm phụ thuộc vào vị trí trên thân cây bạch đàn urophilla trong quá trình sấy

LỜI CẢM ƠN
Nhân dịp hồn thành khố luận tốt nghiệp, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu
sắc đến giáo viên trực tiếp hƣớng dẫn tôi : TS. Trần Tuấn Nghĩa cùng các
thầy giáo trong toàn thể khoa chế biến lâm sản – trƣờng đại học Lâm Nghiệp
trong suốt thời gian học tập và rèn luyện tại trƣờng. Đồng thời tơi xin cảm ơn
tập thể cán bộ Phịng nghiên cứu chế biến lâm sản, Phòng nghiên cứu Tài
nguyên thực vật rừng và Thƣ viện của Viện khoa học lâm nghiệp Việt Nam
đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi nhất cho tơi hồn thành Khố luận này.
Mặc dù bản thân đã cố gắng, song do kiến thức lý thuyết cũng nhƣ kinh
nghiêm thực tiễn còn hạn chế, nên trong q trình làm đề tài khơng tránh khỏi
những sai sót. Vì vậy tơi kính mong đƣợc sự chỉ bảo và góp ý kiến của các
thầy giáo, cơ giáo và các bạn bè đồng nghiệp để đề tài của tôi đạt kết quả và
tính khoa học cao hơn.
Xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội, ngày 20 tháng 05 năm 2009

Sinh viên thực hiện :

Trần Đình Đại

1


ĐẶT VẤN ĐỀ
Đồ gia dụng từ gỗ là một phần quan trọng góp phần tơ điểm làm sang
trọng cho ngơi nhà của của mối gia đình. Gỗ và vật liệu gỗ ngày càng đƣợc
con ngƣời ƣa chuộng hơn. nên nhu cầu sử dụng gỗ ngày một tăng. Mặt khác,
do dân số trên thế giới tăng rất nhanh (theo dự báo của Cục thống kê dân số
Mỹ thì dân số thế giới mỗi thập kỷ sẽ tăng trên 1 tỷ ngƣời) thì sự cạnh tranh
giữa đất rừng và đất nơng nghiệp, giữa đất lâm nghiệp và các loại đất có mục

đích khác cũng sẽ ngày càng gay gắt. Điều này dẫn đến thu hẹp diện tích đất
rừng nói chung và rừng kinh doanh nói riêng. Diện tích rừng bị thu hẹp kéo
theo rất nhiều hậu quả xấu nhƣ: xa mạc hóa; đất đai sói mịn và thối hóa, khí
hậu thay đổi theo chiều hƣớng xấu.
Ở Việt Nam trong những năm qua cũng chịu sự ảnh hƣởng của phát triển
chung thế giới, đồng thời cũng do nhiều nguyên nhân mà rừng tự nhiên đã bị
thu hẹp rất nhanh do đó sản lƣợng gỗ tự nhiên cũng bị giảm nhanh chóng.
Vì thế một trong những xu hƣớng để tháo gỡ của ngành Lâm Nghiệp
hiện nay là chú trọng phát triển và kinh doanh gỗ rừng trồng, vừa góp phần
đảm bảo mơi trƣờng, vừa góp phần giải quyết nhu cầu sử dụng gỗ của con
ngƣời thông qua ngành chế biến gỗ. Theo thống kê tổng khối lƣợng gỗ rừng
trồng khai thác sử dụng của cả nƣớc năm 2003 :

Các chỉ số
Cả
nƣớc

K.Lƣợng
%
Miền K.Lƣợng
bắc
%

Khai
thác
1962284
100
552405
100

NL
giấy

Ván
NT

976704
49,77
292586
52,96

37620
1,9
41080
7,44

2

Sử dụng
Chế
XD
Biến
CB
180084
9,18
36292
6,57

310303
15,38

38738
7,00

XK
gỗ

Dăm
gỗ

3324
0,17
616
0,12

10823911
5,15
52296
9,47


Nhƣng gỗ rừng trồng bản thân nó mang một ứng suất sinh trƣởng rất dữ
dội nên khi gia công chế biến tỷ lệ lợi dụng rất thấp. Vì vậy để có thể sử dụng
gỗ rừng trồng đã có rất nhiều phƣơng pháp gia công chế biến và khắc phục
khuyết tật ra đời và đã giải quyết đƣợc tƣơng đối những khuyết tật của gỗ
rừng trồng trong quá trình chế biến.
Hiện nay ở nƣớc ta, một trong những loại gỗ rừng trồng đƣợc chú trọng
và phát triển rộng rãi nhất đó là Bạch đàn urophilla. Theo những nghiên cứu
trƣớc cho thấy đây là loại gỗ rất dễ nứt, dễ co móp, dễ hình thành khuyết tật
sau khi sấy, do nó có ứng suất sinh trƣởng khá lớn.
Tóm lại gỗ Bạch đàn là loại gỗ rất khó sấy, nhƣ vậy khi gia cơng chế

biến ngồi khâu xẻ phá thì khâu sấy cũng rất quan trọng, nó mang tính chất
quyết định đến chất lƣợng sản phẩm, cũng nhƣ tỷ lệ lợi dụng gỗ. Trong đó có
Bạch đàn urophilla (nâu) nổi trội hơn hẳn các loại bạch đàn khác.
Trong quá trình sấy, tốc độ rút ẩm của mỗi loài gỗ là khác nhau và đối
với mỗi lồi gỗ thì tốc độ rút ẩm tại các vị trí trên thân cây cũng khác nhau.
Chính vì vậy, việc nghiên cứu tìm hiểu tốc độ rút ẩm của gỗ bạch đàn là rất
quan trọng. Việc xác định đƣợc sự biến động về tốc độ rút ẩm này sẽ giúp ta
đƣa ra đƣợc một chế độ sấy thích hợp nhất và làm tăng chất lƣợng sản phẩm
sau khi sấy, góp phần tăng tỷ lệ lợi dụng gỗ trong chế biến lâm sản. Trên cơ
sở đó tơi tiến hành thực hiện làm khóa luận tốt nghiệp là:
“Nghiên cứu sự biến động của tộc độ rút ẩm, phụ thuộc vào vị trí
trên thân cây Bạch đàn urophilla trong q trình sấy”

3


Chƣơng 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tình hình nghiên cứu về sấy gỗ trên thế giới
1.1.1. Tình hình nghiên cứu về gỗ rừng trồng
Hiện nay, gỗ rừng trồng, đặc biệt là gỗ Bạch đàn các loại và gỗ keo lá
tràm đã và đang đƣợc nhiều nƣớc nghiên cứu và sử dụng.
Năm 1953, ở Ấn Độ, ngành công nghiệp gỗ của nƣớc này đã nghiên cứu
ảnh hƣởng của khối lƣợng thể tích của gỗ đến tính chất gỗ, đặc biệt là tính
chất cơ học. Viện cơng nghiệp rừng Ấn Độ là nơi đƣợc giao nhiệm vụ nghiên
cứu kỹ lƣợng về tính chất cơ học và tính chất vật lý của gỗ.
Năm 1957, ở Malysia, đã nghiên cứu chế biến hai loại gỗ: Bạch đàn
trắng và Tràm bông vàng trong nhiều lĩnh vực nhƣ mộc trong nhà và ngoài
trời, dụng cụ bếp, sử dụng trong trang trí nội thất và đặc biệt là mộc cao cấp,
để có thể sử dụng chúng hiệu quả kinh tế cao, họ đã nghiên cứu một cách bài

bản về tính chất cơ lý, về cơng nghệ bảo quản, về kỹ thuật sấy, kỹ thuật gia
công chế biến cũng nhƣ mục đích sử dụng…
Năm 1982, Đại học Texas Mỹ đã nghiên cứu về đặc điểm và tính chất
của gỗ xẻ trong sử dụng ở Australia và Thái Bình Dƣơng, đồng thời vào năm
1984, trƣờng đại học Nơng Lâm Mỹ đã cho ra đời cuốn sổ tay viết về cơng
nghệ chế biến nói chung.
Năm 1992, ở Philipin, đã nghiên cứu sử dụng các loại gỗ rừng trồng,
công nghệ mộc của họ từ đây cũng phát triển mạnh.
Nhìn chung, trong các cơng trình nghiên cứu nói trên đều đã đề cập tới
các vấn đề nghiên cứu cấu tạo, chiều thớ gỗ, tỷ lệ co rút, xử lý bảo quản gỗ,
cơng nghệ sấy.
1.1.2. Tình hình nghiên cứu về cơng nghệ sấy gỗ Bạch đàn
4


Theo các tác giả Walter G.Kauman. Husiging…. : các loại gỗ Bạch đàn
chiếm tỷ lệ nhiều nhất trên thế giới là ở Australia, sau đó là những địa danh có
nguồn Bạch đàn và có đầu tƣ nghiên cứu sử dụng chúng từ 1788 là: Đảo
Islands, Philipines, Australia, gỗ rừng trồng Bạch đàn đã phát triển rộng khắp
nơi trên thế giới. Đây là loài cây mọc nhanh ở vùng Nam Phi, Nam Mỹ và
California có diện tích xấp xỉ 8 – 12 triệu ha, trong đó có hơn 4 triệu ha ở
vùng Brazin.
Trƣớc năm 1928, gỗ Bạch đàn chủ yếu dùng làm nguyên liệu giấy. Đến
năm 1928, Viện công nghiệp rừng của Australia đã nghiên cứu công nghệ chế
biến và sử dụng gỗ Bạch đàn vào nhiều mục đích khác nhau, đặc biệt trong
sản xuất hàng mộc và trong xây dựng. Trong số hơn 500 loài Bạch đàn trên
thế giới, đã nghiên cứu và đƣa vào sử dụng 200 loài theo khuyến cáo áp dụng
của Fao và của Australia, khối lƣợng thể tích của các lồi gỗ Bạch đàn biến
động từ 450 – 1000 kg/m3
Theo ông R.L.Northway, khi nghiên cứu về gỗ Bạch đàn và gỗ Sồi năm

1996 đã đƣa ra hai trƣờng hợp của qui trình sấy gỗ xẻ có độ dày từ 27 – 30 và
50 – 55 mm nhƣ sau :
Đối với gỗ Bạch đàn sau khi phơi ngồi khơng khí rồi đƣa vào lị sấy :
Bảng 1.1 Qui trình sấy cho một số lồi gỗ Bạch đàn
Loại gỗ

Eucalyptusi saligna
Eucalyptus grandis
Eucalyptusi globulus

Chiều dày
(mm)

Loại ván xẻ

Thời gian sấy
W = 12%

25

Nửa xuyên tâm

14

25
50
25
25
25
50

Tiếp tuyến
Nửa xuyên tâm
Nửa xuyên tâm
Tiếp tuyến
Nửa xuyên tâm
Nửa xuyên tâm

14
14
10
10
21
28

5


Đối với gỗ Bạch đàn tƣơi, không qua hong phơi :
Bảng 1.2 Qui trình sấy mền của Australia áp dụng cho 3 loại gỗ nói
trên
Độ ẩm
(%)

Nhiệt kế
khơ
( oC )

Chênh lệch
Δt

( oC )

Gỗ tƣơi
60
40
30
25
20
Độ ẩm cuối 15

45
45
50
55
60
70
70

3
4
5
8
10
15
20

Độ ẩm tƣơng Độ ẩm thăng
đối của mơi bằng của gỗ
trƣờng sấy
trong lị

(%)
(%)
83
16
78
14
74
13
63
10
58
8.5
47
6.4
35
5

Bảng 1.3 Qui trình sấy cứng của Australia áp dụng cho 3 loại gỗ nói
trên
Độ ẩm
(%)

Nhiệt kế
khơ
( oC )

Chênh lệch
Δt
( oC )

Gỗ tƣơi
60
40
30
25
20
Độ ẩm cuối 15

50
50
55
60
65
70
70

3
3
4
5
8
10
15

6

Độ ẩm tƣơng Độ ẩm thăng
đối của môi bằng của gỗ
trƣờng sấy
trong lò

(%)
(%)
85
16
85
16
80
14
77
10.5
67
9.7
61
8.5
47
6.4


* Tác giả đã đƣa ra qui trình sấy cho loài gỗ Bạch đàn grandis của south
African :
Bảng 1.4 Qui trình sấy gỗ đã hong phơi
Điều kiện xử lý ẩm và thời gian xử
lý

Điều kiện sấy
Thời
gian
sấy
(h)

Nhiệt
kế
khô/Δt
( oc)

Độ ẩm
môi
trƣờng
(%)

Độ ẩm
thăng
bằng
(%)

Nhiệt
kế
khô/Δt
( oc)

Xử lý
 (%)

Xử lý
độ ẩm
t.bằng
(%)

Thời
gian

(phút)

0

55/15

40

6.1

70/4

82

13.6

30

24

60/20

30

4.8

75/4

83

13.4

15

48

65/25

24

3.5

80/4

84

13.2

10

72

70/25

26

3.9

85/4

84

12.9

10

96

75/25

28

3.9

90/4

85

12.6

10

120

80/25

30

4.0

95/4

85

12.3

10

144

85/30

24

3.2

95/4

85

12.3

10

Tốc độ gió : (0.2 – 2.2) m/s
Bảng 1.5 Qui trình sấy gỗ tươi
Độ ẩm gỗ
(%)

Nhiệt kế khơ

(oc)

Chênh lệch
Δt (oc)

Gỗ tƣơi
40
30
25
20
15

45
45
50
50
55
60

3
4
5
8
10
20

Độ ẩm
tƣơng đơi
của mơi
trƣờng (%)

83
78
74
62
56
30

Độ ẩm thăng
bằng
(%)
16
14
13
9.9
8.7
4.8

Ơng Rôdlfo J.Neman ngƣời Chi Lê nghiên cứu sấy gỗ Bạch đàn còn tƣơi
và còn non đã thu đƣợc kết quả nhƣ sau : nếu chiều dày ván 30 mm, thời gian
7


sấy là 35 ngày thì phải sấy với thời gian sấy rất nâu mới giảm đƣợc khuyết tật
sấy, còn nếu hong phơi trƣớc khi sấy ngồi khơng khí thì phải mất (8 – 15)
tuần, tùy theo thời tiết.
Ngồi ra cịn một số vấn đề khác nữa cũng đã đƣợc đề cập nghiên cứu
nhƣ :
- Nghiên cứu về sự phát triển sức căng hình thành trong quá trình
sấy gỗ Bạch đàn và giảm sức căng trong quá trình sấy ở Thụy Điển của tác
giả Alexiou. P.N.Harley

- Hiệu quả của việc phun ẩm định kỳ đối với khuyết tật gỗ sấy của
Alexiou. P.N.Wilking và Harley Jamie
1.2. Tình hình nghiên cứu về cơng nghệ sấy gỗ Bạch đàn ở Việt Nam
Ở Việt Nam, từ đầu những năm 1960 đã tiến hành việc trồng rừng nhƣng
chỉ có mục tiêu phủ xanh đất trống đồi trọc. Đến cuối năm 1980 mới bắt đầu
có nhiều dự án, chƣơng trình trồng rừng phục vụ làm nguyên liệu cho nên
công nghiệp chế biến gỗ. Các loại gỗ đƣợc trồng chủ yếu là Bạch đàn, Keo tai
tƣợng, Keo lá tràm, Thông, các loại gỗ này chủ yếu phục vụ cho công nghiệp
sản xuất giấy, bột giấy và ván nhân tạo. Hiện nay, nƣớc ta đã có các sản phẩm
mộc từ gỗ rừng trồng nhƣng chúng vẫn còn nhƣợc điểm cả về độ bền và thẩm
mỹ. Cho nên trƣờng phái sử dụng gỗ rừng trồng theo quan điểm nâng cao chất
lƣợng có xu thế phát triển lại. Đặc biệt là trong điều kiện gỗ tự nhiên ở Việt
Nam ngày càng cạn kiệt, thì việc nghiên cứu giải pháp cơng nghệ sử dụng gỗ
rừng trồng thay thế gỗ tự nhiên để sản xuất đồ mộc ngày một cấp thiết. Để
khắc phục những nhƣợc điểm của gỗ rừng trồng thì một trong những khâu
quan trọng nhất là sấy, một chế độ sấy phù hợp sẽ thu đƣợc không chỉ là giảm
khuyết tật của gỗ mà còn nâng cao đƣợc độ bền gỗ. Vì vậy rất nhiều đề tài

8


nghiên cứu để khắc phục nhƣợc điểm của gỗ rừng trồng đƣợc tiến hành công
phu.
TS Trần Tuấn Nghĩa và TS Nguyễn Trọng Nhân (Viện Khoa học Lâm
Nghiệp Việt Nam) đã tiến hành thực hiện đề tài cấp nhà nƣớc: “Nghiên cứu
xác định sơ đồ xẻ, chế độ sấy gỗ Bạch đàn, Keo lá tràm và xác định các yếu
tố công nghệ sản xuất ván ghép thanh”
Ở đề tài này TS Trần Tuấn Nghĩa và TS Nguyễn Trong Nhân đã đƣa ra
đƣợc chế độ sấy gỗ Bạch đàn và Keo lá tràm có độ dày 50mm :

Bạch đàn

Giai đoạn
sấy

 (h)

Giai đoạn
sấy

Tokc

%

Tokc

%

 (h)

Khởi lò

70

≥ 85

72

Khởi lò

75

≥ 85

60

W 30%

60

60

84

W 30%

65

60

60

W = 30%

60

≥ 75

12

W = 30%

65

≥ 75

12

30 – 20%

60

55

72

30 – 20%

68

55

60

20 – 10%

65

45

72

20 – 10%

68

45

60

W < 10%

65

35

32

W < 10%

72

35

24

Xử lý

65

≥ 60

12

Xử lý

72

≥ 60

12

Tổng cộng

-

-

365

Tổng cộng

-

-

288

Keo lá tràm

Tháng 03 năm 2001, Hứa Thị Thuần đã thực hiện đề tài nghiên cứu cấp
bộ về sấy gỗ Bạch đàn trắng (E.camaldulensis) tại Nông trƣờng Sông Hậu, đã
rút ra đƣợc kết luận nhƣ sau : Gỗ Bạch đàn trắng sau khi chặt hạ đem xẻ ở cấp
chiều dày: (35 – 50)mm và (50 – 60)mm. Sau đó đƣa vào sấy ở 4 cấp nhiệt
độ: (45 – 55)oc, (50 – 60)oc, (60 – 70)oc, (60 – 80)oc, thời gian sấy để đạt tới

9


độ ẩm (8 – 12)% của cấp chiều dày (35 – 45)mm theo các cấp nhiệt độ
trên: 20 ngày, 17 ngày, 15 ngày và 10 ngày, còn đối với cấp chiều dày (50 –
60)mm thì thời gian sấy tƣơng ứng là 30 ngày, 20 ngày, 15 ngày. Về khuyết
tật tác giả kết luận rằng, với độ ẩm bảo đảm, thời gian sấy đƣợc rút ngắn
nhƣng khuyết tật gỗ sấy rất cao, còn nếu sấy ở nhiệt độ (45 – 55)oc thì khuyết
tật ít hơn nhiều nhƣng thời gian sấy rất dài, ảnh hƣởng tới sản xuất và kinh tế.
Năm 2004, Hồ Xuân Các và Hồ Thu Thủy sau khi nghiên cứu lồi gỗ
Bạch đàn ở phía Nam, tác giả đã đƣa ra qui trình sấy cho một số cấp chiều
dày nhƣ sau : (gỗ đã hong phơi 1 tuần)
- Chiều dầy từ (65 – 75) mm, sấy ở nhiệt độ (40 – 50)oc, thời giam
sấy là 25 ngày, từ (50 – 60) mm, sấy ở nhiệt độ (40 – 60)oc, thời gian sấy là
20 ngày, độ ẩm cuối đạt đƣợc là (10 – 15) %. Đồng thời tác giả thì Bạch đàn
trắng là loại gỗ khó sấy và đƣợc xếp vào nhóm III trong bảng gỗ sấy, các loại
khuyết tật thƣờng mắc phải khi sấy loại gỗ này là nứt mặt, nứt đầu, móp …

10


Chƣơng 2
MỤC TIÊU, PHƢƠNG PHÁP, NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ
PHƢƠNG PHÁP TIẾN HÀNH

2.1. Mục tiêu nghiên cứu
Xác định đƣợc qui luật biến động tốc độ rút ẩm, phụ thuộc vào các vị
trị trên thân cây gỗ Bạch Đàn Urophilla trong quá trình sấy.
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Phƣơng pháp kế thừa : Tìm hiểu và thu thập các tài liệu liên quan đến
nghiên cứu sấy gỗ Bạch đàn nói chung và Bạch đàn nâu nói riêng, những đặc
điểm cấu tạo gỗ và tính chất cơ lý của gỗ Bạch đàn urophilla
- Phƣơng pháp đo đếm thực nghiệm: Tiến hành thí nghiệm để quan sát
mẫu
* Phƣơng pháp cân đo: Dùng thƣớc và cân điện tử để theo dõi sự
thay đổi của khối lƣợng mẫu. kích thƣớc mẫu trong q trình sấy
* Phƣơng pháp xử lý số liệu thực nghiệm: Ở bài khóa luận tốt nghiệp
này tơi sử dụng lý thuyết thống kê toán học để xử lý số liệu
2.3. Nội dung nghiên cứu
-

Tìm hiểu những vấn đề cơ bản về cơng nghệ sấy

- Tìm hiểu một số tính chất cơng nghệ của gỗ Bạch đàn Urophilla, tác
động đến quá trình sấy
-

Xác định qui luật biến động tốc độ rút ẩm, phụ thuộc vào các vị trí

trên mặt cắt ngang cây gỗ Bạch đàn Urophilla trong quá trình sấy.
-

Xác định qui luật biến động tốc độ rút ẩm, phụ thuộc vào các vị trí

trên mặt cắt dọc cây gỗ Bạch đàn Urophilla trong quá trình sấy.

2.4. Phƣơng pháp tiến hành và quá trình thực hiện
2.4.1. Phƣơng pháp tiến hành.
11


Dƣới sự hƣớng dẫn của TS Trần Tuấn Nghĩa, nhóm sinh viên chúng tôi
gồm 4 ngƣời, đã thực hiện các đề tài nghiên cứu Khóa luận và chuyên đề tốt
nghiệp, cụ thể nhƣ sau:
1. Trần Đình Đại, với đề tài : Nghiên cứu sự biến động tốc độ rút ẩm,
phụ thuộc vào vị trí trên thân cây Bạch Đàn Urophilla trong quá trình sấy
2. Nguyễn Tuyển Võ, với đề tài : Khảo sát sự biến động khối lƣợng thể
tích, phụ thuộc vào vị trí trên thân cây Bạch đàn Urophilla trong quá trình sấy.
3. Đƣờng Minh Vũ, với đề tài : Khảo sát sự biến động độ ẩm ban đầu,
phụ thuộc vào các vị trí trên thân cây gỗ Bạch đàn Urophilla trong quá trình
sấy.
4. Lê Anh Vũ, với đề tài : Khảo sát sự biến động độ co rút, phụ thuộc
vào các vị trí trên thân cây Bạch đàn Urophilla trong quá trình sấy.
Đây là các vấn đề nghiên cứu có liên quan với nhau và thuộc một nội
dung của đề tài nghiên cứu về sấy gỗ Bạch đàn Urophilla. Cho nên thầy TS
Trần Tuấn Nghĩa đã hƣớng dẫn chúng tơi thực hiện nghiên cứu theo nhóm để
thực hiện các hạng mục công việc của các đề tài nghiên cứu: thu thập số liệu
để viết phần tổng quan, phần tìm hiểu cơng nghệ sấy gỗ. Vì vậy hai nội dung
là phần kết quả nghiên cứu chung của cả nhóm 4 ngƣời. Việc chọn cây, cắt
mẫu và sấy mẫu để lấy các số liệu chúng tôi cũng thực hiện theo nhóm. Chỉ
có nội dung sử lý số liệu là chúng tôi mới phân chia theo đề tài cụ thể của mỗi
ngƣời. Trƣờng đại học Lâm Nghiệp và Viện khoa học lâm nghiệp Việt Nam
là hai cơ sở chủ yếu đƣợc lựa chọn là nguồn thu thập các tài liệu và tiến hành
thực tập tốt nghiệp, chúng tôi đã tiến hành lựa chọn, phân loại, sắp xếp, lập đề
cƣơng chi tiết và phân công công việc cho mỗi ngƣời. Tiếp theo chúng tơi tập
hợp lại, thảo luận, bổ sung, hồn thiện và nộp bài cho thầy hƣớng dẫn, sửa

chữa lần cuối cùng.
12


2.4.2. Q trình thực hiện
Phịng N/C Chế biến lâm sản, Viện khoa học lâm nghiệp Việt Nam là cơ sở
để chúng tơi tiên hành các thử nghiệm, thí nghiệm theo đề cƣơng đã duyệt từ
trƣớc
Thời gian thực tập tốt nghiệp từ 26/02 đến 24/03/2009
Dụng cụ thí nghiệm bao gồm :
- Thƣớc cuộn kim loại, 5m.
- Cƣa xăng và cƣa cắt ngang hoặc cƣa đu
- Thƣớc kẹp đo đƣờng kính
- Thƣớc panme hiện số điện tử.
- Cân điện tử
- Thƣớc thẳng, giấy, bút.
- Thiết bị sấy thí nghiệm
2.4.2.1. Chuẩn bị mẫu
Xuân Mai – Chƣơng Mỹ – Hà Nội là khu vực chúng tôi chọn để lấy mẫu
nguyên liệu, đây là khu vực đƣợc trồng khá nhiều gỗ Bạch đàn. Ở đây gỗ
Bạch đàn Urophilla (nâu) đƣợc gọi là Bạch đàn đỏ, ngày trƣớc nó là loại gỗ
khá đƣợc ƣa chuộng nhƣng dần dần loại gỗ này khơng cịn đƣợc trồng nhiều ở
đây nữa mà thay vào đó là Bạch đàn trắng. Do giới hạn về thời gian và kinh
phí thực hiện các đề tài tốt nghiệp, nên chúng tôi chỉ chọn ngẫu nhiên một cây
gỗ Bạch đàn Urophilla ở khu vực này có đƣờng kính gốc là 260mm và đƣờng
kính dƣới cành là 180mm làm đối tƣợng nghiên cứu.
Sau khi chặt hạ cây xuống, chúng tôi tiến hành cắt lấy mẫu theo sơ đồ và
các bƣớc cụ thể nhƣ sau:
Chiều dài đoạn thân cây cắt làm mẫu đƣợc tính từ gốc đến điểm dƣới
cành. Trên đoạn thân cây ấy ta dùng thƣớc dây căng ra và kẻ bốn đƣờng thẳng

13


chia nó thành bốn phần bằng nhau. mỗi phần đƣợc đánh số thứ tự là 1, 2, 3 và
4. Sau đó chia khúc cây thành 5 phần bằng nhau. Trên mỗi phần ấy ta lấy dấu
để sẽ cắt lấy 1 thớt dầy 5cm và đánh số thứ tự vào 4 phần của mỗi thớt (hình
2.1 b) theo nguyên tắc đảm bảo vị trí của các mẫu nhỏ sẽ đƣợc cắt ra từ các
thớt sẽ cùng nằm trên một mặt phẳng cắt dọc của thân cây gỗ. Tổng số thớt gỗ
thu đƣợc là 6 thớt (hình 2.1 a).

Hình 2.1 : Mơ tả vị trí các thớt mẫu gỗ trên thân cây và đánh số mẫu
thớt
14


Lƣu ý : Để tránh gỗ sau khi chặt hạ co rút và thốt ẩm q lớn thì ta chỉ
chặt hạ cây trƣớc ngày cắt mẫu sấy 1 ngày và mỗi thớt gỗ sau khi cắt ra sẽ
đƣợc cho vào túi nilon buộc kín lại ngay.
1.4.2.2. Cắt mẫu
Từ mỗi thớt gỗ ta cắt mẫu theo phƣơng pháp xẻ xuyên tâm và đánh dấu
thứ tự các mẫu theo sơ đồ trên hình 2.2. Các mẫu sau khi cắt ra cũng đƣợc
cho vào túi nilon và buộc kín lại.

Hình 2.2 Mơ tả cách đánh dấu mẫu trên một thớt gỗ
Phần gạch sọc chính là mẫu cần lấy
Nhƣ vậy nếu theo sơ đồ này trên mỗi thớt gỗ ta thu đƣợc 16 mẫu và tổng
số mẫu là 96 mẫu. Nhƣng do mặt cắt ngang của các thớt khơng là các hình
trịn (phần lớn là hình ovan hoặc các hình khác), nên tổng số mẫu thực tế cắt
đƣợc chỉ là 78 mẫu.
Sau đó ta tiến hành cân trọng lƣợng và đo kích thƣớc ban đầu của mẫu

thí nghiệm và ghi lại vào bảng (2.1) dƣới đây :

15


Bảng 2.1. Bảng số liệu ban đầu

STT

Trọng lƣợng
ban đâu mẫu
(g)

Kích thƣớc mẫu (mm)
Rộng - W

Dài - L

Dầy - t

1.1.1
1.1.2
1.1.3
1.1.4
1.2.1
……
……
6.4.1
6.4.2
6.4.3

6.4.4
1.4.2.3. Kiểm tra thiết bị sấy
Đây là một bƣớc không thể thiếu trong q trình sấy, nó bảo đảm cho
q trình sấy diễn ra sn sẻ, hay nói cách khác thì nó đảm bảo khả năng
thuận lợi nhất cho quá trình sấy. Ta cần kiểm tra những thiết bị của là sấy :
thiết bị cấp hơi, quạt gió, dàn tản nhiệt …..và các thiết bị bao tre chắn.
Trong đề tài này chúng tơi chỉ thực hiện sấy trong tủ sấy thí nghiệm nên
công đoạn này rất đơn giản, tức là chỉ phải kiểm tra nguồn điện có vào tủ sấy
khơng thơi cịn lại các thiết bị khác rất ít khi hỏng học.
1.4.2.4. Xếp gỗ vào sấy
Đối với đề tài này do nguyên liệu sấy chỉ là những mẫu nhỏ, đồng thời
diện tích tủ khá lớn nên việc xếp mẫu chỉ mang tính chất để cho gọn và tránh
để quá sát thành tủ dễ gây cháy mẫu. Xếp mẫu thành hàng. trong một hàng
các mẫu xếp sát vào nhau, các hàng cách đều nhau để tạo điều kiện cho quá
trình rút ẩm đồng đều.

16


Hình 2.3. Mơ tả cách xếp mẫu trong tủ sấy
1.4.2.5. Sấy gỗ
Sau khi xếp gỗ và công việc kiểm tra tủ sấy đã hồn tất thì ta bắt đầu tiến
hành sấy
* Giai đoạn 1: khởi lị, làm nóng gỗ
Giai đoạn này ta sấy ở nhiệt độ 60oc và đóng kín của thoát ẩm trong
khoảng 48h.
* Giai đoạn 2: Đƣa độ ẩm gỗ từ độ ẩm ban đầu (W0) về độ ẩm bão hòa
thớ gỗ (Wbh =30%)
Giai đoạn này ta sấy ở nhiệt độ 550 C và bắt đầu mở cửa thoát ẩm ở mức
một (một phần ba tiết diện cửa thoát ẩm). Trong giai đoạn này cứ 24h ta cân

mẫu một lần và ghi lại kết quả vào bảng (2.2) dƣới đây :

17


Bảng 2.2. Bảng thu thập số liệu trong quá trình sấy
Thớt 1
Mẫu

1.1.1

1.1.2

……..

…..

…….

1.4.2 1.4.3

1.4.4

Ngày cân

Ngày 1
Ngày 2
Ngày 3
………..
………..

………..
………..
Ngày 15

 Giai đoạn 3: Đƣa độ ẩm từ Wbh = 30% xuống W =15%
Giai đoạn này ta sấy ở nhiệt độ 550 C và mở cửa thoát ẩm ở mức hai (hai
phần ba tiết diện cửa thoát ẩm). Trong giai đoạn này cứ 24h ta cân mẫu một
lần và ghi lại kết quả vào bảng (2.2).
 Giai đoạn 4: Đƣa độ ẩm từ W = 15% xuống W = 5%
Giai đoạn này ta sấy ở nhiệt độ 600 C và mở cửa thoát ẩm ở mức ba (mở
tồn bộ tiết diện cửa thốt ẩm). Trong giai đoạn này cứ 24h ta cân mẫu một
lần và ghi lại kết quả vào bảng (2.2) và khi nào xuất hiện một số mẫu có trọng
lƣợng khơng đổi cân trọng lƣợng và đo kích thƣớc các mẫu và ghi số liệu vào
bảng 2.3

18


Bảng 2.3. Bảng thu thập số liệu sau khi sấy
STT

Trọng lƣợng
sau khi sấy
(g)

Kích thƣớc mẫu (mm)
Rộng - W

Dài - L

Dầy - t

1.1.1
1.1.2
1.1.3
1.1.4
1.2.1
……
……
6.4.1
6.4.2
6.4.3
6.4.4
* Giai đoạn 4 : Sấy gỗ tới khô kiệt để tính độ ẩm ban đầu
Ở giai đoạn này ta mở hết cửa thoát ẩm và tăng nhiệt độ lên 105oc. Trong
giai đoạn này thì sau 2h kể từ khi nhiệt độ đạt 105 oc thì ta cân mẫu một lần
sau, các lần tiếp theo thì sau 1h cân một lần. Tiếp tục sấy tới khi khối lƣợng
mẫu 3 lần cân liên tiếp khơng đổi thì dừng và ghi lại kết quả vào bảng (2.4)
dƣới đây :
Bảng 2.4. Bảng thu thập số liệu khi sấy khô kiệt
Khối lƣợng mẫu

Mẫu

13h

14h

15h

1.1.1
1.1.2
1.1.3
1.2.1
1.2.2
1.2.3
1.3.1
…….
…….
6.4.1
6.4.2
6.4.3
19

16h

17h

18h


Chƣơng 3
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
3.1. Tìm hiểu vấn đề cơ bản về công nghệ sấy gỗ
3.1.1. Lý thuyết về không khí ẩm
Sấy gỗ, thực chất của q trình sấy là một q trình làm bay hơi nƣớc
trong gỗ ra mơi trƣờng sấy. Nƣớc trong gỗ bao gồm 2 loại: nƣớc tự do và
nƣớc liên kết.
- Nƣớc tự do chứa trong không không gian trống giữa các tế bào và trong
ruột các tế bào đã hố gỗ. Lƣợng nƣớc này khơng cố định, mà phụ thuộc vào

môi trƣờng xung quanh.
- Nƣớc liên kết chứa trong vách tế bào, nó bao gồm 2 dạng :
+ Dạng thứ nhất bám vào thành tế bào thành vách tế bào, liên kết bằng
lực căng bề mặt của chất lỏng.
+ Dạng thứ hai: Trong không gian vách tế bào dƣới dạng vi hạt, lực
liên kết bằng lực hấp dẫn.
- Nƣớc liên kết chỉ phụ thuộc vào loại gỗ và dao động trong khoảng
(28 – 30) %.
- Trong quá trình sấy gỗ, nƣớc tự do rất dễ dàng thốt ra khỏi gỗ thì mới
bắt đầu có nƣớc liên kết thốt ra và chỉ khi có nƣớc liên kết thốt ra thì mới
xuất hiện tình trạng gỗ bị co rút.
Thông thƣờng, gỗ đƣợc làm khô trong môi trƣờng khơng khí nóng hoặc
hơi đốt. Khơng khí và hơi đốt trong kỹ thuật sấy thƣờng đƣợc gọi là môi
trƣờng sấy. Gỗ sấy khơ nhanh hay chậm hồn tồn phụ thuộc vào trạng thái
của môi trƣờng sấy.
3.1.1.1. Khái niệm về không khí ẩm :

20


Khơng khí bình thƣờng trong điều kiện khí quyển cũng nhƣ trong điều
kiện sấy, không bao giờ ở trạng thái hồn tồn khơ, mà nó ln chứa một
lƣợng hơi nƣớc nhất định, do đó trong kỹ thuật sấy gỗ ngƣời ta thƣờng dùng
khái niệm: khơng khí ẩm là hỗn hợp của khơng khí khơ và hơi nƣớc. Vì vậy,
áp suất bình thƣờng mà ta đo đƣợc của khơng khí (P), theo định luật Dalton là
tổng áp suất riêng phần của khơng khí khơ (Pb) và của hơi nƣớc (Pn) :
P = Pb + Pn
Trong phạm vi nhiệt độ từ 30oc – 150oc ta có thể coi khơng khí và hơi
nƣớc trong khơng khí nhƣ những chất khí lý tƣởng và tuân theo các định luật
về khí lý tƣởng.

3.1.1.2. Độ ẩm tƣơng đối của khơng khí :
Độ ẩm tƣơng đối (): độ ẩm tƣơng đối của khơng khí nói lên tỷ lệ giữa áp
suất thành phần của hơi nƣớc có trong khơng khí P n và áp suất của hơi nƣớc
bão hịa Pn ở cùng nhiệt độ :

 

Pn
100
Ph

Khơng khí khơ sẽ có độ ẩm bé nhất  = 0% độ ẩm tƣơng đối lớn nhất khi
khơng khí đạt đến trạng thái bão hòa hơi nƣớc  = 100%
Áp suất bão hòa hơi nƣớc phụ thuộc vào nhiệt, trong thực tế để xác định
độ ẩm tƣơng đối ngƣời ta dùng một dụng cụ đo, đƣợc gọi là ẩm kế.
3.1.1.3. Hàm lƣợng ẩm của khơng khí
Hàm lƣợng ẩm của khơng khí (d) là lƣợng hơi nƣớc có trong khơng khí,
tính bằng gam, qui về 1kg khơng khí khơ. Nó đƣợc tính bằng cơng thức :

d

n
1000 (g/kg khơng khí khơ )
B

Trong đó :  n là trọng lƣợng của hơi nƣớc

 B là trọng lƣợng riêng của khơng khí khơ
21

3.1.1.4. Hàm lƣợng nhiệt của khơng khí :
Hàm lƣợng nhiệt của một chất khí là nhiệt lƣợng nội tại của bản thân 1
kg chất khí, nó biểu thị năng lƣợng tiềm tang của chất khí đó.
Hàm lƣợng nhiệt của khơng khí ở toc là nhiệt lƣợng cần thiết để làm
nóng 1 kg khơng khí khơ từ 0oc đến toc :

0 B  C0 B tn  0,24t
Hàn lƣợng nhiệt của hơi nƣớc là lƣợng nhiệt cần thiết để làm bay hơi 1
kg nƣớc ở 0oc và để là nóng hơi nƣớc đó từ 0oc đến toc đƣợc biểu diễn bằng
cơng thức :

 n  R0  Cn .t  595  0,46t
Trong đó :
C0B : là tỷ lệ nhiệt của khơng khí khơ : 0,24 kcal/kgoc
Cn : là tỷ lệ nhiệt của hơi nƣớc, xấp xỉ bằng 0,46 kcal/kgoc
R0 : là nhiệt lƣợng bay hơi của nƣớc ở 0oc, xấp xỉ 595 kcal/kg
Hàm lƣợng nhiệt của khơng khí ẩm là lƣợng nhiệt tổng qt của 1 kg
khơng khí khơ và của hơi nƣớc có trong khơng khí qui về 1 kg khơng khí khơ.
3.1.1.5. Biểu đồ I-d :
+ Biểu đồ I-d: là biểu đồ dùng để biểu thị mối liên quan giữa các thông
số nhƣ hàm lƣợng nhiệt, hàm lƣợng ẩm, nhiệt độ, độ ẩm tƣơng đối… của
khơng khí.
+ Cấu tạo của biểu đồ I-d: Gồm trục nằm ngang biểu diễn hàm lƣợng ẩm
d, đƣờng I = 0 tạo với trục thẳng đứng một góc 171o06 hoặc tạo với trục nằm
ngang là đƣờng d = const, những đƣờng song song với đƣờng I = 0 là đƣờng
thẳng I = const
Các đƣờng t = const là các đƣờn cong bậc nhất theo quan hệ giữa t với I,
d. Dạng của phƣơng trình : Y = ax + b
22

Ngồi ra cịn các đƣờng cong biểu diễn  = const, các đƣờng biểu diễn Pn
= const.

I
I = const

t

t = const

d = const

 = const

d
I=0

Hình 3.1. Sơ đồ cấu tạo biểu đồ I-d của khơng khí ẩm

+ Cơng dụng của biểu đồ I-d giúp chúng ta phân tích một cách dễ dàng
tất cả quá trình biến động trạng thái của khơng khí trong lị sấy, khái qt
đƣợc các hiện tƣợng trao đổi nhiệt giữa môi trƣờng sấy và nguyên liệu sấy.
Nhờ biểu đồ I-d ta có thể xác định đƣợc các thông số: hàm lƣợng nhiệt,
hàm lƣợng nhiệt, hàm lƣợng ẩm, nhiệt độ, độ ẩm …của môi trƣờng sấy một
cách nhanh chóng khi biết hai trong số các thơng số nêu trên, bằng cách dựa
vào hai thông số đã cho ta có thể xác định đƣợc trên biểu đồ một điểm biểu

23

thị trạng thái tƣơng ứng và qua điểm trạng thái đó ta suy ra đƣợc các thơng số
khác của mơi trƣờng sấy.
3.1.2. Lý thuyết về quá trình sấy
3.1.2.1. Quá trình di chuyển nƣớc ở gỗ trong quá trình sấy
Khi sấy gỗ thì phần nƣớc ở bên trong gỗ chuyển dịch dần ra ngồi lớp
mặt rồi sau đó từ lớp ngồi hơi nƣớc sẽ tiếp tục bay hơi đi, nhƣng tốc độ bay
hơi nƣớc từ trong gỗ ra bề mặt gỗ thƣờng chậm hơn so với tốc độ bay hơi
nƣớc ở ngồi bề mặt gỗ ra mơi trƣờng, vì vậy lớp gỗ mặt ngồi ln khơ hơn
các lớp gỗ phía trong. Nếu nhiệt độ của khơng khí xung quanh cao hơn lớp gỗ
ngồi càng chóng khơ. Mặt khác do cấu tạo gỗ cũng hạn chế sự dịch chuyển
nƣớc từ bên trong gỗ ra mặt ngoài gỗ. Cho nên, trong giai đoạn đầu của quá
trình sấy hình thành nên sự chênh lệch về độ ẩm giữa lớp gỗ bên trong và bên
ngoài, mức độ chênh lệch đó càng lớn thì sự di chuyển nƣớc từ bên trong ra
ngoài càng mạnh, gỗ càng nhanh khô.
Nhƣ vậy sự chênh lệch về độ ẩm trong tấm gỗ là động lực của tốc độ di
chuyển nƣớc từ bên trong ra ngoài tấm gốm mức độ chênh lệch này càng lớn
thì tốc độ di chuyển nƣớc từ bên trong ra ngoài gỗ càng nhanh.
Mặt khác, khi độ ẩm gỗ xuống dƣới điểm bão hịa thớ gỗ thì gỗ bắt đầu
co rút. Trong giai đoạn này nƣớc trong gỗ bay hơi rất nhanh, dẫn đến co rút
rất lớn và không đều giữa các lớp trong gỗ dễ gây ra nứt nẻ, cong vênh. Vì thế
trong quá trình sấy, ta cần chú ý đến giai đoạn này.
Ngoài ra, sự chênh lệch về nhiệt độ giữa lớp trong và lớp ngoài là động
lực thứ hai thúc đẩy tốc độ di chuyển nƣớc trong gỗ. Dƣới điều kiện chênh
lệch nhiệt độ nhƣ vậy nƣớc sẽ di chuyển từ lớp có nhiệt độ cao đến lớp có
nhiệt độ thấp, tức là di chuyển cùng hƣớng với hƣớng dịch chuyển của nhiệt
độ.
24

Song, trong q trình sấy theo phƣơng pháp sấy thơng thƣờng hƣớng
chuyển dịch của nhiệt độ lại ngƣợc hƣớng di chuyển của nƣớc làm mất tác
dụng của động lực này và làm hạn chế sự di chuyển của nƣớc. Vì vậy trƣớc
khi sấy cần làm cho gỗ nóng lên để trong giai đoạn sấy có thể tránh đƣợc sự
chênh lệch về nhiệt độ làm cản trở nƣớc di chuyển ra phía ngồi.
Để tận dụng có hiệu quả động lực thứ hai này, ngƣời ta có thể sấy bằng
phƣơng pháp sấy cao tần.
Ngoài ra, sự chênh lệch của áp suất giữa hơi nƣớc bên trong gỗ và áp
suất hơi nƣớc của mơi trƣờng khơng khí là động lực thứ 3 thúc đẩy tốc độ di
chuyển của nƣớc từ bên trong ra ngồi mặt gỗ, phƣơng pháp sấy chân khơng
và sấy trong mơi trƣờng chất lỏng có nhiệt độ lớn hơn 100oc là phƣơng pháp
phát huy triệt để động lực này
3.1.2.2. Quá trình bay hơi nƣớc trên bề mặt gỗ
Hiện tƣợng bay hơi nƣớc trên bề mặt nƣớc hoặc trên bề mặt một vật ƣớt
chỉ xảy ra khi khơng khí xung quanh chƣa đạt đến trạng thái bão hòa tức là
khi  < 100%, độ ẩm của khơng khí xung quanh càng bé thì quá trình bay hơi
càng dễ dàng, nƣớc bay hơi ra càng nhanh.
Tuy vậy, dƣới điều kiện khơng khí bão hịa ( = 100%) nƣớc cũng có khả
năng bay hơi, nhƣng nhiệt độ của nƣớc hay của vật thể ƣớt phải lớn hơn nhiệt
độ khơng khí xung quanh.
Tốc độ bay hơi của nƣớc trên bề mặt nƣớc tự do còn phụ thuộc vào mức
độ chênh lệch áp suất hơi của áp suất trên bề mặt nƣớc tự do (thƣờng ở trạng
thái hơi bão hòa) và áp suất hơi nƣớc của khơng khi tƣơng ứng với độn ẩm
của khơng khí hiện tại. Tức phụ thuộc vào Δp = PH – P. Bên trên mặt nƣớc tự
do luôn phủ một lớp khơng khí mỏng bão hịa hơi nƣớc, lớp đó dày hay mỏng
là phụ thuộc vào tốc độ luân hồi và di chuyển của khơng khí. Nếu nhƣ lớp kế
25