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

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÁY SẤY THÁP
SẤY LÚA NĂNG SUẤT 100 kg/MẺ

Họ và tên sinh viên: ĐỖ THỊ NHÀN
Ngành: CƠ KHÍ CB & BQ NSTP
Niên khóa: 2009 - 2013

Tháng 6/2013


NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÁY SẤY THÁP
SẤY LÚA NĂNG SUẤT 100 kg/MẺ

Tác giả

ĐỖ THỊ NHÀN

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu
cấp bằng Kỹ sư ngành
Cơ khí chế biến và bảo quản nông sản thực phẩm

Giáo viên hướng dẫn:
Ks. NGUYỄN HẢI ĐĂNG

Tháng 6 năm 2013

i


LỜI CẢM TẠ
Trong quá trình làm đề tài, em đã học hỏi được nhiều kiến thức và kinh nghiệm để
phục vụ cho công việc sau này.
Em xin chân thành cảm ơn:
Ban giám hiệu Trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh.
Các thầy cô giáo trong khoa Cơ khí – Công nghệ đã giảng dạy và truyền đạt
kiến thức cho em trong suốt 4 năm vừa qua.
Tập thể lớp DH09CC đã giúp đỡ và chia sẻ cho mình về nhiều mặt.
GVHD Thầy Nguyễn Hải Đăng đã giúp đỡ và chỉ bảo tận tình để em có thể
hoàn thành được đề tài này.

ii


TÓM TẮT
Đề tài “Nghiên cứu, thiết kế mô hình máy sấy tháp ngang dòng năng suất 100 kg /mẻ”
được tiến hành từ tháng 1 đến tháng 6 năm 2013.
Kết quả đạt được:
 Máy sấy năng suất 100 kg/mẻ
 Kích thước máy sấy:
Chiều cao: 2,4 m
Chiều dài: 0,4 m
Bề dày lớp hạt: 0,25 m
 Máy sấy tháp ngang dòng sử dụng
 Quạt ly tâm Fantech, Model 12ALSW
 Lò đốt trấu ghi nghiêng
 Thời gian sấy lí thuyết: 5,74 giờ


iii


MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM TẠ

ii

TÓM TẮT

iii

MỤC LỤC

iv

DANH SÁCH CÁC HÌNH

vi

DANH SÁCH CÁC BẢNG

vii

Chương 1: MỞ ĐẦU

1


Chương 2: TỔNG QUAN

3

2.1. Hạt lúa

3

2.1.1 Cấu tạo

3

2.1.2 Tính chất

4

2.1.3 Các yêu cầu của hạt lúa khi phơi sấy

6

2.2. Sơ lược về lý thuyết sấy hạt

7

2.2.1. Không khí ẩm

7

2.2.1.1 Cơ sở để tính toán không khí ẩm


7

2.2.1.2 Các thông số không khí ẩm

8

2.2.2 Tốc độ sấy

9

2.2.3 Phương pháp sấy tĩnh và sấy động

9

2.3. Các phương pháp phơi sấy hạt thường dùng

9

2.3.1 Máy sấy tĩnh vỉ ngang

10

2.3.2 Máy sấy tầng sôi

12

2.3.3. Sấy tháp

12


2.3.4.1 Phân loại máy sấy tháp

12

2.3.3.2 Ưu, nhược điểm

18

2.4. Các kết quả nghiên cứu về sấy hạt ở trong và ngoài nước

19

2.4.1 Máy sấy tháp ở Việt Nam

19

2.4.2 Máy sấy tháp trên thế giới

19

2.5 Các thiết bị phụ trợ cho sấy tháp – gàu tải

21

iv


2.6 Ý kiến và thảo luận

22


2.7 Đề xuất nhiệm vụ của đề tài

22

CHƯƠNG 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

23

3.1 Nội dung nghiên cứu

23

3.2. Phương pháp nghiên cứu

23

3.2.1 Phương pháp nghiên cứu lí thuyết

23

3.2.2 Phương pháp thiết kế, chế tạo

23

3.3 Các phương pháp thực hiện

23

Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN


25

4.1 Khảo sát máy sấy hạt tại ĐBSCL

25

4.2 Dữ liệu thiết kế

27

4.3 Sơ đồ cấu tạo máy sấy

27

4.4. Tính toán quá trình sấy

28

4.4.1 Xác định lượng nước cần bốc hơi

28

4.4.2 Xác định thể tích tháp sấy

28

4.4.3 Xác định các kích thước của tháp sấy

28


4.4.4 Xác định các thông số của tác nhân sấy

28

4.4.5 Lưu lượng không khí sấy đi qua lớp hạt

29

4.4.6 Các tổn thất áp suất

29

4.4.7 Tổn thất nhiệt trong quá trình sấy

31

4.4.8 Chi phí không khí sấy và khả năng mang ẩm của quạt

32

4.4.9 Chọn sơ bộ quạt và động cơ

32

4.4.10 Tính toán lò đốt

34

4.4.11 Thời gian sấy


35

4.4.12 Tính toán thiết bị nhập xuất - gầu tải

35

4.5 Bảng tóm tắt các kết quả nghiên cứu

36

Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

37

5.1 Kết luận

37

5.2 Đề nghị

37

TÀI LIỆU THAM KHẢO

38

PHỤ LỤC
v



DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1: Các thành phần chính của hạt lúa

3

Hình 2.2: Góc nghỉ của hạt

4

Hình 2.3: Góc ma sát của hạt

5

Hình 2.4: Máy sấy tĩnh vỉ ngang (loại không đảo gió)

11

Hình 2.5: Nguyên lí máy sấy tĩnh vỉ ngang có đảo gió

12

Hình 2.6: Sơ đồ máy sấy tầng sôi

12

Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lí máy sấy tháp liên tục

13


Hình 2.8: Máy sấy tuần hoàn

14

Hình 2.9: Phân loại máy sấy tháp

14

Hình 2.10: Máy sấy tháp ngang dòng thông thường

14

Hình 2.11: Sự thay đổi nhiệt độ và độ ẩm trong từng máy sấy

15

Hình 2.12: Máy sấy ngang dòng tái sử dụng dòng không khí làm mát

16

Hình 2.13: Máy sấy cải tiến có đảo hạt

17

Hình 2.14: Giản đồ nguyên lí máy sấy hỗn hợp

18

Hình 2.15: Máy sấy tháp cùng chiều hai giai đoạn


18

Hình 2.16: Máy sấy tháp hỗn hợp

20

Hình 2.17: Cấu tạo chung của gầu tải

21

Hình 2.18: Puli dạng cánh giảm tổn thương vật liệu

21`

Hình 2.19: Các sơ đồ chất tải của gàu tải

21

Hình 2.20: Các sơ đồ dỡ tải của gàu tải

22

Hình 3.1: Các dụng cụ đo

24

Hình 4.1: Máy sấy tháp ngang dòng tại nhà máy Công Thành

25


Hình 4.2: Máy sấy tháp tại công ty Bùi Văn Ngọ

26

Hình 4.3: Hệ thống sấy kết hợp tầng sôi và sấy tháp

26

Hình 4.4: Máy sấy tháp trụ ở Củ Chi

27

Hình 4.5: Cấu tạo máy sấy tháp

27

Hình 4.6: Quá trình sấy trên đồ thị không khí ẩm

29

Hình 4.7: Truyền nhiệt qua vách phẳng một lớp

31

Hình 4.8: Các thông số kĩ thuật của quạt 12ALSW

33

Hình 4.9: Cấu tạo quạt 12ALSW


33
vi


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Các thành phần hóa học của hạt lúa

4

Bảng 2.2: Các yêu cầu độ ẩm của hạt theo mục đích và thời gian bảo quản

7

Bảng 4.1: Các thông số thông số trạng thái trên đồ thị không khí ẩm

29

Bảng 4.2: Thành phần làm việc của trấu

34

Bảng 4.3: Tóm tắt các kết quả nghiện cứu

36

vii


Chương 1
MỞ ĐẦU

1.1 Đặt vấn đề:
Lúa là cây lương thực chủ yếu của người Việt Nam nói riêng và người Châu Á nói
chung. Việt Nam là nước có khí hậu nhiệt đới gió mùa, lịch sử nước ta gắn liền với
nền văn minh lúa nước. Yếu tố khí hậu đem lại nhiều lợi thế cho nền nông nghiệp.
Trong đó nhiệt độ và lượng mưa là yếu tố quan trọng quyết định đến năng suất và chất
lượng của hạt lúa. Nền nông nghiệp của Việt Nam phụ thuộc nhiều vào tự nhiên. Tại
Đồng bằng Sông Cửu Long - vựa lúa lớn nhất nước ta, mùa mưa bão kéo dài suốt vụ
Hè - Thu đã gây khó khăn cho việc chế biến và bảo quản lúa. Từ đó, ta thấy được tầm
quan trọng của công nghệ thu hoạch và sau thu hoạch, đặc biệt là công đoạn phơi sấy
lúa. Công đoạn phơi sấy quyết định đến chất lượng hạt và làm thay đổi một số tính
chất vật lí của hạt. Trong đó, ẩm độ hạt là yếu tố quan trọng nhất quyết định thời gian
bảo quản của hạt. Trong khoảng ẩm độ 14 – 18%, mỗi 1% sai biệt ảnh hưởng lớn đến
phát triển của nấm mốc làm hư hỏng hạt. Với điều kiện thông thoáng tốt, hạt lúa 14%
có thể bảo quản được 1 năm còn lúa 18% chỉ bảo quản được 2 tuần. Ẩm độ hạt còn là
chỉ tiêu quan trọng trong việc mua bán nông phẩm, quyết định giá cả, uy tín của hạt
gạo Việt Nam trên thị trường quốc tế. Việc đưa công nghệ sấy vào hoạt động sản xuất
nông nghiệp sẽ làm tăng chất lượng hạt một cách rõ rệt. Từ đó giá trị sản phẩm tăng
lên, góp phần cải thiện đời sống của người nông dân.
Hiện nay, ở đồng bằng Sông Cửu Long, người nông dân sử dụng hai phương pháp
phơi sấy phổ biến là: phơi nắng và sấy tĩnh. Theo Trung tâm Khuyến Nông quốc gia,
đến năm 2011, ĐBSCL gần 10000 máy sấy, sấy được 2,4 triệu tấn trong tổng sản
lượng lúa Hè Thu (7 – 8 triệu tấn). Trong đó máy sấy tĩnh vỉ ngang là loại máy sấy
được sử dụng nhiều nhất do cấu tạo đơn giản và chi phí đầu tư thấp. Tuy nhiên, nhược

1


điểm của loại máy sấy này là chiếm diện tích mặt bằng lớn, không cơ giới được khâu
nhập và xuất liệu. Trong khi đó, lao động thủ công đang ngày càng giảm dần.
Vì vậy, giải pháp hiệu quả nhất để giải quyết bài toán nhân công đó là sử dụng máy

sấy tháp. Sấy tháp khắc phục được tất cả các nhược điểm của máy sấy tĩnh vỉ ngang.
Được sự chấp thuận của BGH trường Đại học Nông Lâm TP. HCM, khoa Cơ khí –
Công nghệ và sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Hải Đăng để em thực hiện đề tài:
Nghiên cứu, thiết kế mô hình máy sấy tháp ngang dòng năng suất 100 kg/ mẻ
1.2 Mục đích của đề tài:
 Mục đích nghiên cứu:
Nghiên cứu, thiết kế mô hình máy sấy tháp sấy lúa ngang dòng – tuần hoàn năng suất
100 kg/mẻ.
 Tính khoa học:
 Tính mới: Sử dụng phương pháp sấy động thay cho sấy tĩnh.
 Giải quyết các vấn đề mà máy sấy tĩnh chưa giải quyết được: công lao động, sự
đồng đều của ẩm độ hạt sau sấy, công đoạn xuất - nhập liệu.
 Ý nghĩa thực tiễn:
 Kết quả của đề tài sẽ được xem xét để triển khai chế tạo và khảo nghiệm. Từ
các kết quả khảo nghiệm để làm cơ sở thiết kế máy sấy tháp ngang dòng – tuần
hoàn có năng suất lớn để phục vụ việc sấy hạt.
 Ứng dụng mô hình máy sấy tháp để thiết kế, chế tạo các máy sấy tháp sử dụng
trong hộ gia đình và sản xuất quy mô lớn hơn.

2


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1 Vật liệu sấy - Hạt lúa /TL3/
2.1.1 Cấu tạo
Hạt lúa nhìn bên ngoài có các thành phần chính là: mày lúa, vỏ trấu, vỏ hạt, nội nhũ
và phôi.

Hình 2.1: Các thành phần chính của hạt lúa

 Mày lúa: trong quá trình sấy và bảo quản, mày lúa rụng ra làm tăng lượng
tạp chất và bụi trong khối hạt.
 Vỏ trấu: bảo vệ hạt gạo, chống các ảnh hưởng của môi trường và sự phá hoại
của sinh vật, nấm mốc.
 Vỏ hạt: bao bọc nội nhũ, gọi là lớp cám, gồm lớp aleurone dày và với nhiều lớp tế
bào. Lớp này giàu Vitamin, chất khoáng, Protein, dầu, ít tinh bột. thành phần cấu
tạo chủ yếu là lipit và protit.
 Nội nhũ: là thành phần chính của hạt lúa, chứa 90% là gluxit.
 Phôi: nằm ở góc dưới nội nhũ, có nhiệm vụ biến các chất dinh dưỡng trong nội
nhũ để nuôi mầm khi hạt hạt lúa nảy mầm

3


Bảng 2.1: Các thành phần hóa học của hạt lúa (Nguồn: Trần Văn Khanh, Công nghệ
sau thu hoạch lúa gạo ở Việt Nam, trang 97)
Nước (%)

Gluxit

Protit

Lipit

Chất xơ

Tro thô

13 - 14% 68 - 70% 6 - 8%


3%

2-3%

1 - 1,5%

2.1.2 Tính chất:
Góc nghỉ của hạt:
Là đặc tính khi đổ lúa từ độ cao h xuống mặt phẳng nằm ngang, lúa tự dịch chuyển
để tạo thành khối có dạng chóp nón. Góc tạo thành bởi đường sinh với mặt phẳng đáy
nằm ngang của hình chóp gọi là góc nghỉ hay góc nghiêng tự nhiên của khối hạt. Về
trị số thì góc nghỉ tự nhiên bằng góc ma sát giữa hạt với hạt nên còn gọi là góc ma
sát trong, kí hiệu φ1. Dựa vào độ lớn của góc nghỉ này này để xác định để xác định
sơ bộ chất lượng và sự thay đổi chất lượng của lúa trong quá trình sấy và bảo quản.
Đồng thời, góc nghỉ quan trọng cho việc xây dựng các phương tiện tồn trữ hạt rời và
việc tính toán các thùng chứa trung gian có dung tích cho trước. Đối với lúa, góc nghỉ
khoảng từ 32 - 40o.

Hình 2.2: Góc nghỉ của hạt
Góc ma sát của hạt:
Nếu ta để hạt trên một mặt phẳng nhẵn bằng gỗ và bắt đầu nghiêng mặt phẳng này
cho tới khi hạt bắt đầu trượt thì góc giới hạn giữa mặt phẳng ngang và mặt phẳng
trượt gọi là góc ma sát (góc trượt), kí hiệu φ 2. Góc ma sát quan trọng trong việc xây
dựng các thùng chứa tự đổ, các phương tiện tồn trữ hạt rời, ống xả hạt. Góc ma sát
với mỗi loại hạt khác nhau vì nó phụ thuộc vào độ nhẵn bề mặt và hàm lượng ẩm của
hạt.

4



Hình 2.3: Góc ma sát của hạt
Độ rời của khối hạt:
Độ rời của khối hạt dao động trong khoảng khá rộng tùy thuộc vào các yếu tố như
kích thước, hình dạng hạt và trạng thái bề mặt hạt, độ ẩm của hạt, số lượng và loại
tạp chất trong khối hạt. Đối với góc trượt còn thêm một yếu tố quan trọng nữa là loại
vật liệu và trạng thái bề mặt vật liệu trượt.
Độ tạp chất của khối hạt càng cao đặc biệt là nhiều tạp chất rác thì độ rời càng
nhỏ. Độ ẩm của khối hạt càng cao thì độ rời càng giảm.
Trong bảo quản, độ rời của khối hạt có thể thay đổi tùy thuộc vào điều kiện bảo quản.
Nếu bảo quản quá lâu hay đã xảy ra quá trình tự bốc nóng làm cho khối hạt bị nén
chặt, độ rời giảm hay thậm chí có khi mất hẳn độ rời.
Tính tự phân loại:
Khối hạt có cấu tạo từ nhiều thành phần khác nhau (lúa chắc, lúa lép, tạp chất…),
không đồng chất (khác nhau về hình dạng, kích thước, tỉ trọng…), do đó trong quá
trình di chuyển chúng tự tạo nên những vùng khác nhau về chất lượng gọi là tính tự
phân loại của khối hạt. Hiện tượng tự phân loại ảnh hưởng xấu đến việc làm khô và
bảo quản hạt. Những vùng nhiều hạt lép và tạp chất sẽ dễ bị hút ẩm, dễ bị cuốn theo
tác nhân sấy trong quá trình sấy.
Độ xốp của khối hạt:
Độ xốp của vật liệu e là phần thể tích bị chiếm chỗ do khoảng không gian giữa các
hạt. Giá trị của độ xốp phụ thuộc vào hình dạng hạt, cách mà chúng sắp xếp trong
khối hạt (những hạt nhỏ có thể lấp đầy các khoảng trống giữa các hạt lớn). Trong quá
trình sấy, khối hạt cần có độ xốp (lỗ hổng) cần thiết cho quá trình truyền nhiệt và
truyền ẩm với tác nhân sấy được dễ dàng.
Tính dẫn nhiệt và tính truyền nhiệt:
Quá trình dẫn nhiệt và truyền nhiệt trong khối hạt luôn tiến hành theo hai phương
pháp song song đó là dẫn nhiệt và đối lưu. Đại lượng đặc trưng cho khả năng dẫn
5



nhiệt của lúa là hệ số dẫn nhiệt λ = 0 , 1 2 - 0 , 2 kcal/m.h.độ và sự trao đổi nhiệt
đối lưu giữa lớp hạt nóng và lớp hạt nguội mới vào. Cả hai đặc tính này của lúa đều
rất nhỏ nhưng chúng cũng có ảnh hưởng đến quá trình sấy.
Tính hấp thụ và nhả các chất khí, hơi ẩm trong quá trình sấy:
Là hiện tượng xảy ra ở bề mặt. Vì vậy, trong quá trình sấy luôn xảy ra nhiều giai
đoạn sấy và ủ lặp đi lặp lại để giúp độ ẩm trong nhân hạt có thời gian di chuyển ra
bề mặt hạt, làm cho lúa được khô đều và ít bị nứt gãy khi xay xát.
2.1.3 Các yêu cầu của hạt lúa khi phơi sấy:
Lúa sau khi sấy có thể được dùng làm lương thực, xuất khẩu hoặc để làm giống, dự
trữ. Vì vậy, lúa sau khi sấy cần đảm bảo được các yêu cầu sau:
 Hạt lúa còn nguyên vẹn vỏ trấu bao bọc hạt gạo.
 Hạt lúa còn giữ nguyên hình dạng, kích thước và màu sắc.
 Có mùi vị đặc trưng của lúa và không có mùi khác (mùi tác nhân sấy… )
 Hạt lúa không bị rạn nứt, gãy vụn và đặc biệt là lúa giống phải đảm bảo khả
năng nảy mầm của hạt sau khi sấy.
 Sau khi sấy, lúa phải đạt độ ẩm bảo quản, nếu không sẽ là môi trường tốt cho
chuột, bọ, mối, mọt phá hoại.
Yêu cầu về độ ẩm:
Độ ẩm của hạt trước khi bảo quản ảnh hưởng lớn nhất đến chất lượng của hạt trong
quá trình bảo quản. Tùy theo mục đích và nhu cầu về thời hạn bảo quản khác nhau mà
độ ẩm của lúa ở các mức độ khác nhau. Độ ẩm của hạt sau thu hoạch là từ 20 - 27 %.
Độ ẩm thích hợp nhất với lúa thương phẩm là 13,5 - 14 %. Ở độ ẩm này, mức độ thu
hồi gạo nguyên và gạo trắng sau quá trình chế biến là cao nhất. Vì vậy, để giữ chất
lượng của lúa tốt nhất thì lúa phải được sấy đến độ ẩm 14 %.

6


Bảng 2.2: Các yêu cầu độ ẩm của hạt theo mục đích và thời gian bảo quản (Nguồn:
Nguyễn Văn Xuân, Phan Hiếu Hiền, Công nghệ sau thu hoạch lúa gạo ở Việt Nam,

trang 32)
Độ ẩm (%)

Mục đích

<9

Bảo quản hơn 1 năm

9 - 13

Bảo quản 8 - 12 tháng

13,5 - 14

Độ thu hồi gạo trong xay xát cao nhất

14 - 18

Bảo quản 2 - 3 tuần

> 18

Hư hỏng hạt rất nhanh

Yêu cầu về nhiệt độ:
Nhiệt độ sấy ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng hạt sau sấy. Tăng nhiệt độ sấy, tốc độ
giảm ẩm hay tốc độ sấy sẽ tăng. Đối với lúa, nước ở bề mặt ngoài luôn bốc hơi nhanh
hơn so với nước ở trung tâm hạt. Hiện tượng này làm hạt dễ vỡ khi chế biến. Tốc độ
giảm ẩm càng nhanh thì gãy vỡ càng nhiều. Vì thế, ở máy sấy liên tục, tốc độ giảm ẩm

được khuyến cáo nên giảm 2 - 3 % ẩm độ trong 15 - 20 phút, và sau đó phải ủ khoảng
4 giờ để ẩm độ hạt đồng đều trở lại. Đối với máy sấy tĩnh, vì không có thời gian ủ nên
phải giới hạn tốc độ giảm ẩm, thường hạ không quá 1,5 %/ giờ nếu độ ẩm đầu khá cao
(hơn 23 %) và không quá 1 %/h nếu độ ẩm thấp dưới 18%.
Nhiệt độ sau sấy đối với lúa thương phẩm từ < 45 oC và đối với lúa giống là < 43 oC.
2.2. Sơ lược về lý thuyết sấy hạt /TL9/
2.2.1. Không khí ẩm
2.2.1.1 Cơ sở để tính toán không khí ẩm
Trong kĩ thuật sấy, không khí ẩm được xem là hỗn hợp khí lí tưởng giữa không khí
khô và hơi nước. Do đó nếu gọi p, pk, ph tương ứng là áp suất không khí ẩm hay áp
suất khí trời, phân áp suất không khí khô và phân áp suất hơi nước thì theo định luật
Dalton ta có:
p = ph + pk
Hơn nữa, nếu xem không khí khô và hơi nước là khí lí tưởng thì chúng tuân theo các
phương trình trạng thái sau:
pk * V = Gk * Rk * T
ph * V = Gh * Rh * T
7


Trong đó: V (m3) và T(K) tương ứng là thể tích và nhiệt độ của không khí ẩm, cũng là
thể tích và nhiệt độ của không khí khô và hơi nước. Rk, Rh là hằng số khí của không
khí khô và hơi nước:
Rk = 8314/29 = 287 J/kgK
Rh = 8314/18 = 462 J/kgK
Hơn nữa, khối lượng không khí ẩm G (kg) bằng tổng khối lượng không khí khô Gk
(kg) và hơi nước Gh (kg):
G = Gk + Gh
2.2.1.2 Các thông số không khí ẩm
Độ ẩm tuyệt đối ρ (kg/m3)

Độ ẩm tuyệt đối ρ (kg/m3) là tỷ số giữa trọng lượng hơi nước Gh và thể tích V
của nó:
ρ = Gh / V
Do thể tích không khí ẩm cũng là thể tích mà hơi nước trong đó chiếm chỗ nên
độ ẩm tuyệt đối của không khí ẩm cũng chính là khối lượng riêng của hơi nước
trong không khí ẩm. Nếu không khí ẩm chưa bão hòa, nhận thêm hơi để đạt đến
trạng thái bão hòa thì độ ẩm tuyệt đối sẽ đạt cực đại và bằng:
ρ h = ρmax = Gh max/V
Độ ẩm tương đối φ (%)
Độ ẩm tương đối φ (%) của không khí ẩm là tỷ lệ phần trăm giữa khối lượng
hơi nước Gh và khối lượng hơi nước cực đại:
φ = Gh / Gh max % = ρ / ρmax %
Độ ẩm tương đối đặc trưng cho khả năng nhận thêm hơi nước của không khí ẩm
và giá trị của nó biến đổi trong khoảng 0  φ  100%, 0% ứng với không khí
khô tuyệt đối và 100% ứng với không khí ẩm bão hòa.
Độ chứa hơi d (kg hơi / kg không khí khô)
Độ chứa hơi của không khí ẩm là tỷ số giữa số kg hơi nước Gh và số kg không
khí khô Gk:
d = Gh / Gk

8


Như vậy độ chứa hơi của không khí ẩm là số kg hơi nước chứa trong 1 kg
không khí khô. Do đó nếu không khí ẩm có độ chứa hơi d thì khối lượng của
không khí ẩm G tương ứng với 1 kg không khí khô bằng:
G=1+d
Entanpy của không khí ẩm
Entanpy của không khí ẩm là entanpy ứng với 1 kg không khí khô. Do đó nếu gọi ik
và ih là entanpy của 1 kg không khí khô và 1 kg hơi nước quá nhiệt chứa trong đó:

I = ik + d * ih = Cρk * t + d * (r + Cph * t)
Trong đó, Cρk và Cρh tương ứng là nhiệt dung riêng của không khí khô và nhiệt
dung riêng của hơi nước quá nhiệt, r là độ chứa hơi. Nếu nhiệt lượng tính bằng
kJ thì I được viết dưới dạng:
I = 1,004 * t + d * (2500 + 1,842 * t) kJ/kg kkk
2.2.2 Tốc độ sấy
Tốc độ sấy là lượng ẩm (kg) bay hơi trên 1 m2 bề mặt vật liệu sấy trong một đơn vị
thời gian
U = dW / (F * dτ) kg / m2h
Trong đó:
W: là lượng ẩm bay hơi trong thời gian sấy, kg
F: bề mặt chúng của vật liệu sấy, m2, F = f * G
f: bề mặt riêng của vật liệu sấy, f = 1,31 m2/kg đối với lúa
G: khối lượng vật liệu sấy
τ: Thời gian sấy tính bằng giờ
2.2.3 Phương pháp sấy tĩnh và sấy động
Sấy tĩnh:
 Năng suất thấp, cồng kềnh, khó tiến hành tự động hóa
 Lao động chân tay, nặng nhọc và tốn công lao động
 Sử dụng ở quy mô hộ gia đình
Sấy động:
 Máy làm việc năng suất cao hơn, dễ làm việc và tiến hành tự động hóa
 Chất lượng sản phẩm đồng đều

9


2.3 Các phương pháp sấy hạt thường dùng
Hạt lúa là một vật sống, biết hô hấp, hấp thụ và cho hơi nước thoát ra, tùy theo ẩm độ
lúa, ẩm độ tương đối không khí và nhiệt độ môi trường xung quanh. Hạt lúa hô hấp có

thể nhận ra bằng nhiều cách: giảm trọng lượng chất khô, phóng thích CO2 và sinh ra
nhiệt lượng dưới dạng sức nóng. Tuy nhiên, quá trình hô hấp của hạt không đáng kể
khi ẩm độ hạt khoảng 12 - 14%
Sau khi thu hoạch, hạt lúa chứa ẩm độ cao từ 24 đến 26% hoặc cao hơn, tùy theo khí
hậu, giống lúa và thời gian gặt. Trong điều kiện này, hạt lúa hô hấp rất mạnh và dễ bị
các vi sinh vật và côn trùng tấn công. Nhiệt độ phóng thích do hạt hô hấp tạo ra bị giữ
lại bên trong hạt do hai vỏ trấu khép kín; nên gây ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng
và trọng lượng hạt lúa sau này. Vì vậy, phơi sấy cần phải thực hiện nhanh để làm giảm
ẩm độ hạt xuống 14%, hoặc còn 18% để có thể giữ trong 2 tuần lễ khi không thể phơi
sấy nhanh hơn (sấy lúa 2 lần). Công tác phơi sấy lúa rất cần thiết để tồn trữ lúa gạo lâu
dài, làm dễ dàng biến chế và đảm bảo chất lượng hạt gạo trên thị trường.
Tình trạng hạt lúa chín ngoài đồng và phương pháp phơi sấy sẽ ảnh hưởng đến cách
biến chế và chất lượng gạo sau này, đặc biệt vào mùa mưa ở các vùng nhiệt đới. Thật
vậy, lúa thu hoạch vào mùa mưa không phơi sấy kịp thời, nhất là khi lúa chưa đập còn
chất thành đống ngoài đồng, có thể bị ẩm vàng do sinh hoạt của các vi khuẩn làm nhiệt
độ lúa có thể lên đến 60 oC. Điều đó làm hạt gạo xay trở nên cứng, màu vàng và trong
đục, làm giảm bớt hàm lượng lysine 10%, nghĩa là giảm bớt chất protein của hạt gạo.
2.3.1 Máy sấy tĩnh vỉ ngang:
 Máy sấy tĩnh vỉ ngang (loại không đảo gió):
Lúa được đổ lên trên mặt sàn lưới lỗ với lớp dày khoảng 25 - 40 cm. Không khí nóng
được tạo lên bởi lò đốt, được quạt sấy và thổi vào buồng hòa khí. Sau khi đã hòa trộn
với không khí môi trường đến nhiệt độ sấy cần thiết. Sau đó, không khí sấy được thổi
vào buồng gió chính nằm phía dưới sàn lỗ và đi hướng lên trên xuyên qua lớp hạt
mang ẩm thoát ra ngoài.

10


1. Buồng sấy


2. Vỉ sấy

3. Quạt sấy

4. Buồng hòa khí

5. Lò đốt

6. Quạt

7. Ghi lò

8. Nhiệt kế

Hình 2.4: Máy sấy tĩnh vỉ ngang (loại không đảo gió)
(Nguồn: Viện Khoa Học Nông Nghiệp Việt Nam, VAAS)
 Ưu điểm:
 Chi phí thấp
 Cấu tạo đơn giản, dễ lắp đặt
 Nhược điểm:
 Tốn công lao động
 Chiếm diện tích mặt bằng
 Không cơ giới hóa được khâu xuất và nhập liệu
 Không cơ giới hóa được công đoạn sấy do phải đảo trộn thủ công
 Máy sấy tĩnh vỉ ngang (loại có đảo gió):
 Ưu điểm: Ngoài những ưu điểm của máy sấy tĩnh vỉ ngang, máy sấy SRA còn
có các ưu điểm sau:
 Giảm diện tích mặt bằng, chỉ chiếm 1/2 kích thước lắp đặt do lớp hạt dày hơn
(50 - 60 cm)
 Có thể sấy nhiều lọai sản phẩm khác nhau kể cả loại thực phẩm dính bết.

 Không tốn công lao động cào đảo.
 Giải quyết được bài toán đồng đều ẩm độ hạt sau sấy.
 Nhược điểm:
 Vấn đề cơ giới hóa khâu xuất và nhập liệu. Trong điều kiện lao động thủ công
ngày càng hiếm như hiện nay thì điều đó là rất cần thiết.

11


Hình 2.5: Nguyên lí máy sấy tĩnh vỉ ngang có đảo gió
(Nguồn: Trung tâm năng lượng và máy nông nghiệp, ĐH Nông Lâm TP HCM)
2.3.3. Máy sấy tầng sôi:
Máy sấy tầng sôi có thể hoạt động ở dạng mẻ hay liên tục.Ở máy sấy tầng sôi dạng mẻ,
quạt thổi khí nóng vào buồng sấy đủ mạnh và làm sôi lớp hạt. Sau một thời gian nhất
định, hạt khô và được tháo ra ngoài. Ở máy sấy tầng sôi dạng liên tục, hạt ẩm được
cung cấp liên tục vào buồng sấy,đi dọc sàn sấy và thoát ra ở cuối sàn.
Máy sấy tầng sôi được áp dụng thành công cho các loại hạt như lúa mì, lúa nước,
bắp… Máy có tỷ lệ chiều dài sàn trên chiều rộng sàn lớn hơn 4:1. Tỷ lệ càng lớn, độ
ẩm hạt ra càng đồng đều. Để hạt ẩm dễ sôi, buồng sấy có thể được gắn thêm bộ phận
rung cơ học. Máy sấy tầng sôi có thể giảm ẩm độ hạt từ 31% xuống 21% trong vòng
2 - 3 phút với nhiệt độ sấy là 115 oC. Sau khi sấy, hạt thường được đem ủ để độ ẩm
nhân hạt đồng đều với lớp ngoài của hạt. Máy sấy tầng sôi có thể sấy được hạt có độ
ẩm cao và nhiều tạp chất. Với máy sấy tháp, hạt ẩm và bẩn thường không chảy được
qua máy sấy tháp.

Hình 2.6: Sơ đồ máy sấy tầng sôi
(Nguồn: Máy sấy hạt ở Việt Nam, Phan Hiếu Hiền và các tác giả)
2.3.4 Sấy tháp
2.3.4.1 Phân loại máy sấy tháp
Đối với máy sấy tháp, hạt có cơ hội tiếp xúc đều với không khí sấy nên sự giảm ẩm sẽ

đồng đều hơn so với máy sấy tĩnh. Trong máy sấy tháp, hạt di chuyển từ trên cao (do
gàu tải đưa lên) xuống dưới theo chuyển động thẳng đứng hoặc dích dắc. Không khí
sấy được thổi vào, hoặc hút ra cùng chiều, ngược chiều, hay vuông góc với dòng hạt.
12


Máy có thể thêm phần làm mát ở phía dưới phần sấy. Phân loại theo cách bố trí của
dòng hạt di chuyển qua tháp sấy, ta chia máy sấy tháp làm 2 loại:
Sấy tháp liên tục: /TL2/
Hạt qua tháp sấy một lượt (sấy, có thể kết hợp làm nguội) rồi vào thùng ủ với thời gian
từ 2 - 24 giờ tùy vào chế độ sấy. Sau đó, hạt được tiếp tục đưa trở lại tháp sấy lượt thứ
2, thứ 3… Mục đích của ủ là cho độ ẩm ở nhân hạt có thời gian ra ngoài mặt để dễ bốc
hơi. Chênh lệch ẩm độ giữa nhân hạt và lớp gần bề mặt hạt làm giảm tỉ lệ gạo nguyên
trong quá trình xay xát.
Thời gian lưu trú mỗi lượt trong tháp sấy khá ngắn, khoảng 15 - 30 phút nên cho phép
dùng nhiệt độ khá cao, từ 60 – 66 oC

Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lí máy sấy tháp liên tục
(Nguồn: Paddy Drying, IRRI)
Sấy tháp tuần hoàn: /TL2/
Máy sấy tuần hoàn được sử dụng một thời gian dài ở các nước phát triển. Ở nhiều
nước châu Á, máy sấy tuần hoàn được sử dụng ngày càng nhiều vì chất lượng hạt tốt
hơn và xử lí được số lượng hạt lớn vào mùa cao điểm. Thời gian ủ thực chất là thời
gian hạt ở trong gàu tải và ở thùng chứa phía trên buồng sấy. Khoảng thời gian này
tương đối ngắn, khoảng 30 phút.
Hạt chảy xuống hai vách lưới song song cách nhau 15 - 23 cm. Không khí từ buồng
giữa thổi xuyên qua lớp hạt ra ngoài. Lớp hạt trong và lớp hạt ngoài cứ đi xuống song
song, không trộn lẫn nhau nên có sự chênh lệch độ ẩm cuối.Vì thế, nhiệt độ sấy tuần
hoàn phải thấp hơn so với sấy liên tục, đối với lúa thường không quá 55 oC để giữ độ
gạo nguyên khi xay xát.

13


Khoang
ủ
 

Khoang
sấy

 

Hình 2.8: Máy sấy tuần hoàn
Khí

Dòng chảy
ngang

Hạt

Dòng thuận
chiều

Dòng nghịch
chiều

Dòng hỗn
hợp

 


Hình 2.9: Phân loại máy sấy tháp
 Máy sấy tháp ngang dòng thông dụng /TL11/

Hình 2.10: Máy sấy tháp ngang dòng thông thường
Hình 2.11 là một sơ đồ của mô hình máy sấy tháp thông dụng, có dạng thiết kế đứng
hoặc ngang với biên dạng thấp. Dòng chảy hạt ẩm từ bộ phận cấp liệu tác động bởi lực
hấp dẫn rơi xuống vùng sấy. Các quạt và lò đốt thổi dòng không khí nóng thẳng góc ra
từ các buồng phân phối không khí qua tháp sấy cao từ 3 - 30 m. Thời gian lưu giữ của
hạt trong máy sấy ngang dòng được điều khiển bởi van xoay ở cửa tháo liệu.
14


Chiều rộng của tháp hạt có giá trị thay đổi từ 20 - 46 cm. Một máy sấy ngang dòng
thông thường sử dụng hai quạt: một quạt cấp nhiệt và một quạt làm mát. Không khí từ
quạt được thải trực tiếp vào bầu khí quyển sau khi nó đi qua cột hạt. Mặt khác, một số
máy sấy tháp được thiết kế với nhiều đơn vị quạt – lò đốt. Ở gần đỉnh của máy sấy,
nhiệt độ không khí cao hơn vì hạt ẩm. Càng xuống phía dưới tháp, nhiệt độ không khí
sấy thấp hơn được tạo ra để tránh tình trạng vượt quá nhiệt độ tối đa cho phép. Sự
chênh lệch của nhiệt độ không khí từ 8-17 ºC dọc theo chiều dài của cột sấy thường
thấy trong những loại máy sấy này.
Khi hạt ra khỏi máy sấy sau khi được làm mát, các lớp hạt trộn lại thành một độ ẩm
trung bình. Việc giảm trong chất lượng hạt có thể được giảm thiểu trong máy sấy
ngang dòng bằng cách sử dụng máy sấy cải tiến.

Hình 2.11: Sự thay đổi nhiệt độ và độ ẩm trong từng máy sấy: (a) máy sấy ngang
dòng; (b) máy sấy cùng chiều; (c) máy sấy ngược chiều; (d) máy sấy hỗn hợp
 Máy sấy ngang dòng cải tiến
Các đặc tính của máy sấy ngang dòng thông thường có thể được cải tiến đáng kể với
những thay đổi độ ẩm, nhiệt độ và chất lượng, cũng như tổng hiệu suất nhiệt. Hai

nhược điểm chính của máy sấy ngang dòng thông thường là: chênh lệch độ ẩm và chất
lượng hạt theo chiều rộng của tháp sấy, và hiệu suất nhiệt thấp. Tuy nhiên, sự không
đồng nhất của độ ẩm, nhiệt độ và chất lượng không bao giờ có thể hoàn toàn loại bỏ
bằng cách sử dụng các thiết kế máy sấy ngang dòng để sấy hạt. Các cải tiến máy sấy
ngang dòng đã thực hiện:

15


Hình 2.12: Máy sấy ngang dòng tái sử dụng dòng không khí làm mát


Tái sử dụng dòng không khí làm mát

Một trong những sửa đổi chính trong thiết kế máy sấy ngang dòng sử dụng luồng
không khí thứ cấp sau làm mát. Trong thiết kế này, quạt và lò đốt thường được gắn
bên trong máy sấy và hút không khí làm mát qua lớp hạt và thổi vào buồng phân phối
không khí nóng.
Thiết kế có hai lợi thế chính:
 Trong thời gian làm mát hạt, nhiệt được thu hồi để gia nhiệt sơ bộ cho
không khí trước khi vào lò đốt. Điều này làm giảm tiêu thụ năng lượng
trong quá trình sấy hơn 30% .
 Cải thiện sự chênh lệch độ ẩm và tính nứt gãy của hạt.
Tuy nhiên, một trong những nhược điểm của việc tái sử dụng dòng không khí làm mát
là các tạp chất, rơm bị hút vào vào buồng phân phối không khí nhiều hơn. Điều này
đòi hỏi phải bảo trì và làm sạch máy sấy thường xuyên.
- Đảo hạt trong tháp sấy
Để giảm chênh lệch độ ẩm đáng kể trong phần sấy, bộ phận đảo hạt nên được lắp đặt ở
khoảng giữa của một máy sấy tháp thẳng đứng. Điều này sẽ làm hạt sấy quá nóng từ
phía cửa hút gió di chuyển ra phía cửa thoát gió của tháp, trong khi lớp hạt có nhiệt độ

thấp hơn được đảo từ phía cửa không khí thải sang cửa hút. Để đạt chất lượng cao thì
có thể lắp đặt nhiều bộ đảo hạt. Các bộ trao đổi trộn một phần hạt với nhau khi đổi
hướng chúng.

16


Hình 2.13: Máy sấy cải tiến có đảo hạt


Thay đổi tốc độ các dòng chảy

Một cải tiến hơn nữa trong sấy ngang dòng là sự khác biệt tốc độ chảy giữa các dòng
hạt trong máy sấy. Khí thải từ khu vực sấy thứ hai và vùng làm mát sẽ được trộn lẫn và
tái sử dụng. Do sự thu hẹp cột sấy và sử dụng vít xả kép, hạt ở phía bên cửa hút của
tháp sấy di chuyển nhanh hơn qua vùng sấy so với vùng mát hơn gần cửa thải khí. Như
vậy, độ chênh lệch độ ẩm theo chiều rộng của tháp được giảm đáng kể. Ngoài ra, quá
trình sấy bị gián đoạn từ 0,5 đến 1,0 giờ để ủ hạt giữa hai giai đoạn sấy.
Máy sấy hỗn hợp
Mỗi kênh hút để sấy không khí là bao quanh bởi bốn kênh thải ở khoảng cách bằng
nhau. Máy sấy hỗn hợp có một hoặc nhiều vùng sấy (đôi khi bị gián đoạn bởi một
vùng ủ), và vùng làm mát ở phần dưới của máy sấy. Dòng chảy tương đối của không
khí và hạt là sự kết hợp của dòng cùng chiều, ngang dòng, và ngược chiều (Brooker,
1992). Các ống dẫn khí trong máy sấy hỗn hợp là mái nhà hoặc hình chữ V ngược với
đáy mở thông qua đó không khí đi vào hạt. Về cơ bản tất cả các hạt trong một máy sấy
hỗn hợp có cùng thời gian lưu trú trong máy sấy. Tuy nhiên, ống dẫn khí trong buồng
hạt tạo thành vật cản dòng chảy. Để cải thiện tính sấy đồng nhất, nghiên cứu đã được
tiến hành để tối ưu hóa thiết kế ống dẫn, khoảng cách giữa các ống dẫn và tốc độ luồng
khí (Liu, 1993).


17