Nghiên cứu thông số công nghệ sấy chân không gỗ căm xe (Xylia xylocarpa)

how that drying temperatures and cyclical times at different levels vary 
substantially. The experiments have identifi ed the appropriate drying temperature and cyclical 
time to shorten the total drying time as follows: for the wood size 20x50x500 mm with a drying 
temperature 59oC, and drying cyclical time 129 min, the total drying time is 42 hours, while with the 
same wood size the steam drying method needs 130 hours. For the wood size 50x50x500 mm with 
a drying temperature of 59oC, and drying cyclical time 119 min, the total drying time is 85 hours, 
while for the same size wood the steam-drying method needs 183 hours. 
 Keywords: Vacuum drying, cyclical time, drying time, Xylia xylocarpa.
102
 Tạp chí Khoa học Đại học Đồng Tháp, Tập 9, Số 3, 2020, 102-108
 1. Đặt vấn đề số công trình nghiên cứu của các tác giả Chen Z. 
 Hiện nay trên thế giới có nhiều phương pháp (1997), Lee N. H. và cs. (1998), Koumoutsakos 
dùng sấy gỗ như sấy đối lưu (sấy gián tiếp trong A. (2001), Jung H. S. và cs. (2003), Turner I. 
môi trường không khí), sấy năng lượng mặt trời, W. và Perrer P. (2004), Won Young Yang và cs. 
sấy ngưng tụ ẩm, sấy hơi quá nhiệt, sấy cao tần, (2005) đã nghiên cứu công nghệ sấy chân không, 
sấy vi sóng, sấy chân không Trong các phương các thông số công nghệ sấy và từ đó đã đưa ra 
pháp này, phương pháp sấy được sử dụng rộng một số giải pháp góp phần rút ngắn thời gian sấy, 
rãi, phổ biến nhất trong công nghiệp chế biến gỗ một trong những giải pháp tối ưu góp phần xây 
hầu hết các nước hiện nay là phương pháp sấy dựng công nghệ sấy hiệu quả. Phương pháp sấy 
gián tiếp trong môi trường không khí (Hồ Xuân chân không hạ thấp điểm sôi của nước, sấy nhiệt 
Các và Hồ Thu Thủy, 2014; Hồ Xuân Các và độ thích hợp hạn chế khuyết tật góp phần rút 
Nguyễn Hữu Quang, 2005). Tuy nhiên, phương ngắn thời gian sấy. Tuy nhiên để ứng dụng công 
pháp sấy gián tiếp trong môi trường không khí nghệ sấy gỗ chân không hiệu quả cần thiết phải 
này có nhược điểm là phụ thuộc vào nhiều yếu nghiên cứu các thông số công nghệ sấy gỗ ảnh 
tố về môi trường sấy như: nhiệt độ, ẩm độ môi hưởng đến quá trình sấy đặc biệt là thời gian sấy. 
trường, tốc độ gió do vậy dễ gây ra độ thoát ẩm 2. Nội dung nghiên cứu 
không đồng đều và khuyết tật cho sản phẩm như: 2.1. Phương pháp nghiên cứu
cong vênh, nứt tét, biến màu hơn nữa, phương 
 2.1.1. Vật liệu nghiên cứu
pháp sấy này có thời gian sấy dài từ 7-35 ngày 
tùy theo đặc điểm và qui cách nguyên liệu, gây Gỗ Căm xe
tiêu tốn năng lượng và kéo dài thời gian sấy (Hồ Gỗ Căm xe được mua từ Công ty Cửu Long 
Xuân Các và Hồ Thu Thủy, 2014; Hồ Xuân Các nguồn gốc nguyên liệu được nhập từ Campuchia, 
và Nguyễn Hữu Quang, 2005). Với các nhược độ tuổi từ 18-20 tuổi, kích thước gỗ tròn đường 
điểm trên, phương pháp sấy này chỉ áp dụng chủ kính 130-170 cm, chiều dài từ 3-7 m. Nguyên 
yếu cho một vài loại gỗ dễ sấy như: Cao su, Keo liệu sau đó mang đi cưa xẻ và cắt gia công theo 
lai, Bạch dương Đối với một số loại loại gỗ đúng kích thước 20x50x500 mm và 50x50x500 
khó sấy do đặc điểm cấu tạo chứa nhiều dầu nhựa, mm thí nghiệm. Gỗ dùng trong thí nghiệm là Căm 
chất chứa điển hình một số loại gỗ như: Chò chỉ, xe phát triển bình thường. Gỗ không khuyết tật 
Dầu lông, Căm xe, Bạch đàn, Dẻ gai mức độ không bị sâu nấm mối mọt, đưa về xí nghiệp chế 
khuyết tật gỗ và thời gian sấy càng dài hơn. Chính biến gỗ cắt khúc, xẻ phách, gia công theo đúng 
điều này đã thúc đẩy công nghệ sấy tìm ra giải kích thước của chỉ tiêu khảo sát.
pháp mới giải quyết vấn đề trên, trên cơ sở một 
 Hình 1. Gỗ Căm xe
 103
Chuyên san Khoa học Tự nhiên
 Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm - Đồng hồ đo thời gian.
 - Bồn sấy chân không gỗ thí nghiệm (Các - Dụng cụ đo thước kẹp, thước kéo
thông số kỹ thuật chính của máy: Áp suất chân - Ngoài ra còn có dao, cưa cắt mẫu
không đạt được: 0,05 bar; Cấp nhiệt bằng điện Đánh giá chất lượng gỗ: dựa vào tiêu chuẩn 
trở đốt nóng; Nhiệt độ sấy được điều khiển tự EDG (European Drying group, 1994) với những 
 o o
động từ 40 C đến 80 C: Cảm biến nhiệt để điều tiêu chí như đây:
khiển bộ phận cấp nhiệt, Cảm biến áp suất chân 
 - Độ ẩm trên thanh gỗ sấy.
không để điều khiển bơm chân không, Cảm biến 
độ ẩm gỗ). - Khuyết tật nứt, tách trên bề mặt.
 - Cân điện tử Ohaus (Mỹ) độ chính xác - Khuyết tật nứt trong.
± 0,01 gr, trọng lượng cân tối đa 5000 gr. - Khuyết tật nứt đầu.
 - Thiết bị đo độ ẩm gỗ kiểu kim Prometer - - Khuyết tật mo móp. 
EPM 828 (Anh). - Biến màu gỗ.
 Hình 2. Máy sấy chân không Hình 3. Cân điện tử Hình 4. Máy đo độ ẩm gỗ 
 2.1.2. Phương pháp nghiên cứu Tiến hành sấy thực nghiệm: nhiệt độ sấy từ: 
 o
 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm 45-59 C, áp suất bơm chân không: 0,1-0,18 bar, 
(Box- Hunter). độ ẩm ban đầu gỗ W=40%, thời gian chu kỳ sấy: 
 78-162 phút.
 Xác định thời gian sấy: Đo thời gian từ khi Thời gian chu kỳ sấy: là thời gian gia nhiệt 
bắt đầu sấy đến khi kết thúc quá trình sấy gỗ đạt và rút chân không là 1 chu kỳ sau đó gia nhiệt 
độ ẩm 10%. rút chân không chu kỳ nữa.
104
 Tạp chí Khoa học Đại học Đồng Tháp, Tập 9, Số 3, 2020, 102-108
 Bảng 1. Mức và khoảng biến thiên của các yếu Phương án thực nghiệm tiến hành theo 
 tố nghiên cứu theo phương án bậc hai phương pháp bất biến quay bậc II của Box Hunter 
 trên 13 nghiệm thức cho thấy mối quan hệ giữa 
 Nhiệt Thời gian 
 S các thông số công nghệ sấy và thời gian sấy được 
 độ sấy của chu kỳ 
 T Các thông số thể hiện qua phương trình tương quan.
 (oC) sấy (phút) 
 T
 X1 X2 Dạng mã hóa:
 Mức sao trên Y1go20x50tg = 52,4 - 12,3425.X1 - 9,03185.X2 
 1 59 162 2 2
 +α (+1,414) + 4,75.X1.X2 + 3,8625.X1. + 3,8625.X2 (2.1)
 2Mức trên +1 57 150 (-1,414<X1< 1,414 ; -1,414<X2< 1,414).
 Dạng thực:
 3Mức cơ sở 0 52 120
 U=894,058 -22,3365.T-2,97773.i + 
 4Mức dưới -1 47 90
 0,0316667T.i +0,1545.T2 + 0,000429.i2
 Mức sao dưới 
 5 45 78 (45<T< 59; 78<i< 162).
 -α (-1,414)
 Kết quả phân tích Anova và các hệ số hồi 
 6 Khoảng biến thiên Δl5 30 qui được kiểm tra độ tin cậy các hệ số hồi qui 
 theo tiêu chuẩn Student, các hệ số hồi quy của 
 2.2. Kết quả và thảo luận thông số đủ độ tin cậy với mức ý nghĩa α = 0,05. 
 2.2.1. Kết quả thời gian sấy chân không gỗ Để kiểm định sự tương thích của phương trình 
 hồi qui với thực nghiệm cần thiết ta phải kiểm 
Căm xe kích thước gỗ 20 x 50 x 500 mm (Y1go20x50tg)
 định theo tiêu chuẩn Fisher với α = 0,05 (với 
 Bảng 2. Kết quả thời gian sấy chân không 
 Ft = 5,54 Mô hình đảm bảo 
 gỗ Căm xe 20x50x500 mm tương thích). Trên cơ sở đó tiến hành lập đồ thị 
 biểu diễn chi tiết các vùng giá trị biến thiên từ 
 STT X X Y
 1 2 1go20x50tg thấp đến cao, trong đó giá trị cao nhất (max) 
 1 0,000000 0,000000 50 thuộc vùng màu đỏ, giá trị thấp nhất (min) thuộc 
 vùng màu xanh dương. Trong quá trình thực 
 2 0,000000 0,000000 52 nghiệm tại các cấp nhiệt độ sấy và thời gian chu 
 3 -1,414214 0,000000 83 kỳ sấy thể hiện thông qua 2 thông số X1 và X2, 
 sự thay đổi đều làm thay đổi giá trị của thông số 
 4 0,000000 0,000000 57 đầu ra thời gian sấy, điều này thể hiện rõ mức 
 5 1,000000 1,000000 43 độ ảnh hưởng thông qua đồ thị thị Hình 3. 
 6 0,000000 0,000000 49 Đồ thị 3D biểu diễn mối tương quan các 
 thông số X1 (nhiệt độ sấy), X2 (thời gian chu 
 7 -1,000000 -1,000000 79
 kỳ) và Y1go20x50tg (thời gian sấy) bằng miền lưới 
 8 1,000000 -1,000000 47 trong không gian và đồ thị contour thể hiện trên 
 mặt phẳng 2D, qua đồ thị mối quan hệ phân chia 
 9 0,000000 1,414214 48 các giá trị qua các vùng màu sắc khác nhau, với 
 10 -1,000000 1,000000 56 mong muốn đạt giá trị thời gian sấy càng ngắn, 
 thì vùng tối ưu thuộc màu xanh dương (đồ thị 
 11 0,000000 -1,414214 80 3D) tuy nhiên để xác định giá trị chính xác đạt 
 12 1,414214 0,000000 45 được tiến hành sử dụng chương trình Matlab để 
 giải phương trình tương quan (2.1) tìm giá trị, 
 13 0,000000 0,000000 54
 kết quả thể hiện qua bảng dưới.
 105
Chuyên san Khoa học Tự nhiên
 Hình 5. Đồ thị 3D và contour thể hiện mối quan hệ X1, X2 và Y1go20x50tg 
 Bảng 3. Giá trị tối ưu - hàm thời gian Y1go20x50tg (%)
 STT Thông số đầu vào Giá trị Thông số đầu ra Giá trị tối ưu
 o
 1X1 1,413 59 CY1go20x50tg 42,3234 (h)
 2X2 0,3004 129 phút
 Qua bảng trên cho thấy thời gian sấy Bảng 4. Kết quả thời gian sấy chân không gỗ 
 Căm xe 50x50x500 mm
Y1go20x50tg (h) đạt giá trị thấp nhất (min) là 42,32 
(h) với X = 1,413 (Ts = 59oC ) X = 0,3004 (X 
 1 2 2 STT X X Y
= 129 phút). Với kết quả tối ưu đạt được cho 1 2 1go20x50tg
thấy nhiệt độ sấy và thời gian chu kỳ sấy ảnh 1 0,000000 0,000000 95
hưởng tổng thời gian mẻ sấy gỗ, giải phương 2 0,000000 0,000000 91
trình tìm giá trị tối ưu cho phép chúng ta xác 
 3 -1,414214 0,000000 129
định miền giá trị tốt nhất cho thông số đầu 
ra: thời gian sấy và xác định chính xác giá trị 4 0,000000 0,000000 99
thông số đầu vào: nhiệt độ sấy, thời gian chu 5 1,000000 1,000000 86
kỳ từ đó cho thấy mối quan hệ giữa các thông 6 0,000000 0,000000 94
số. Với kết quả trên chúng tôi tiến hành thực 
 7 -1,000000 -1,000000 126
nghiệm kiểm chứng tổng thời gian mẻ sấy gỗ 
Căm xe trong khoảng 45h khi nhiệt độ sấy 8 1,000000 -1,000000 89
59oC và thời gian mỗi chu kỳ sấy 129 phút 9 0,000000 1,414214 91
trong khi đó tỷ lệ khuyết tật gỗ sau sấy 3-4% 10 -1,000000 1,000000 96
đạt chất lượng về yêu cầu sản xuất.
 11 0,000000 -1,414214 121
 2.2.2. Kết quả thời gian sấy chân không gỗ 
 12 1,414214 0,000000 82
Căm xe kích thước 50x50x500 mm (Y1go50x50tg)
 13 0,000000 0,000000 92
106
 Tạp chí Khoa học Đại học Đồng Tháp, Tập 9, Số 3, 2020, 102-108
 Phương án thực nghiệm tiến hành theo tiêu chuẩn Student, các hệ số hồi quy của thông 
phương pháp bất biến quay bậc II của Box Hunter số đủ độ tin cậy với mức ý nghĩa α = 0,05. Để 
trên 13 nghiệm thức cho thấy mối quan hệ giữa kiểm định sự tương thích của phương trình hồi 
các thông số công nghệ sấy và thời gian sấy gỗ qui với thực nghiệm cần thiết ta phải kiểm định 
và được thể hiện qua phương trình tương quan:
 theo tiêu chuẩn Fisher với α = 0,05 (với Ft = 4,91 
 < F = 6,5914, suy ra mô hình đảm bảo tương 
 Y1go50x50tg = 94,2 - 14,1835.X1 - 9,4283.X2 + 1-p
 2 2 thích). Trên cơ sở đó tiến hành lập đồ thị biểu 
6,75.X1.X2 + 4,025.X1 + 4,275.X2 . (2.2)
 diễn chi tiết các vùng giá trị biến thiên từ thấp 
 (-1,414<X < 1,414 ; -1,414<X < 1,414).
 1 2 đến cao, trong đó giá trị cao nhất (max) thuộc 
 Dạng thực: vùng màu đỏ, giá trị thấp nhất (min) thuộc vùng 
 K=1063,97 -24,9807.T-3,79428.i + 0,045T.i màu xanh dương. Trong quá trình thực nghiệm 
+0,161.T2 + 0,000475.i2. tại các cấp nhiệt độ sấy và thời gian chu kỳ sấy 
 thể hiện thông qua 2 thông số X và X , sự thay 
 (45<X < 59 ; 78<X < 162). 1 2
 1 2 đổi đều làm thay đổi giá trị của thông số đầu ra 
 Kết quả phân tích Anova và các hệ số hồi qui thời gian sấy, điều này thể hiện rõ mức độ ảnh 
được kiểm tra độ tin cậy các hệ số hồi qui theo hưởng thông qua đồ thị thị Hình 6. 
 Hình 6. Đồ thị 3D và contour thể hiện mối quan hệ X1, X2 và Y1go50x50tg
 Đồ thị 3D biểu diễn mối tương quan các với mong muốn đạt thời gian sấy rút ngắn, thì 
thông số X1 (nhiệt độ sấy), X2 (thời gian chu kỳ) vùng tối ưu là màu xanh dương, tuy nhiên để 
và Y1go50x50tg (thời gian sấy) bằng miền lưới trong xác định chính xác giá trị đạt được tiến hành 
không gian và đồ thị contour thể hiện trên mặt sử dụng chương trình Matlab để giải phương 
phẳng 2D, qua đồ thị mối quan hệ phân chia trình tương quan (2.2) tìm giá trị, kết quả thể 
các giá trị qua các vùng màu sắc khác nhau, hiện qua bảng dưới.
 Bảng 5. Giá trị tối ưu - thời gian sấy Y2go50x50tg (%)
 STT Thông số đầu vào Giá trị Thông số đầu ra Giá trị tối ưu
 o
 1X1 1,414 59 CY2go50x50tg 82,1913 (h)
 2X2 - 0,0136 119 phút
 107
Chuyên san Khoa học Tự nhiên
 Qua bảng trên cho thấy thời gian sấy Tài liệu tham khảo
Y h ngắn nhất là 82,19 giờ với X = 1,414 
 2go50x50tg 1 Hồ Xuân Các, Hồ Thu Thủy (2004), Công nghệ 
(Ts = 59oC) X = -0,0136 (X = 119 phút). Với 
 2 2 sấy gỗ, Trường Đại học Nông Lâm Thành 
kết quả tối ưu đạt được cho thấy nhiệt độ sấy và phố Hồ Chí Minh, Hồ Chí Minh.
thời gian chu kỳ sấy ảnh hưởng tổng thời gian mẻ 
 Hồ Xuân Các, Nguyễn Hữu Quang (2005), 
sấy gỗ, giải phương trình tìm giá trị tối ưu cho Công nghệ sấy gỗ, Giáo trình Đại học Lâm 
phép chúng ta xác định miền giá trị tốt nhất cho Nghiệp, NXB Nông Nghiệp.
thông số đầu ra: thời gian sấy và xác định chính 
 Chen Z. (1997), Primary Driving Force in Wood 
xác giá trị thông số đầu vào: nhiệt độ sấy, thời Vacuum Drying, Doctor of Philosophy, in 
gian chu kỳ từ đó cho thấy mối quan hệ giữa các Wood Science and Forest Products. Faculty 
thông số. Với kết quả trên chúng tôi tiến hành of the Virginia Polytechnic Institute and 
thực nghiệm kiểm chứng tổng thời gian mẻ sấy State University, USA.
gỗ Căm xe trong khoảng 45 giờ khi nhiệt độ sấy Jung H. S., Kang W., Eom C. D., So B. J. 
59oC và thời gian mỗi chu kỳ sấy 129 phút trong (2003), “Comparision of vacuum drying 
khi đó tỷ lệ khuyết tật gỗ sau sấy 4-5% đạt chất characteristics of red pine square timber using 
lượng về yêu cầu sản xuất. different heating methods”, 8th International 
 3. Kết luận IUFRO Wood Drying Conference – 2003.
 Koumoutsakos A. (2001), Modelling radio 
 Kết quả thực nghiệm sấy chân không gỗ frequency vacuum drying of wood, Doctor of 
Căm xe cho thấy thông số nhiệt độ sấy và thời Philosophy, University of British Columbia, 
gian mỗi chu kỳ ảnh hưởng đến tổng thời gian USA.
từng mẻ sấy. Qua thực nghiệm sấy chân không Kutovoy, L. Nikolaichuk and V. Slyesov (2004), 
gỗ Căm xe trên 2 dạng kích thước chiều dày “To the theory of vacuum drying”, Drying 
khác nhau 20x50x500 mm và 50x50x500 mm 2004 – Proceedings of the 14th International 
cho kết quả có sự khác biệt; với kích thước dạng Drying Symposium (IDS 2004) São Paulo, 
20x50x500 mm tổng thời gian trong khoảng 43- Brazil, vol. A, pp. 266-271
83 giờ. Thực nghiệm kiểm chứng cho thấy đã tìm Lee N. H., Hayashi K., Jung H. S. (1998), “Effect 
được giá trị thông số công nghệ nhiệt độ và thời of radio frequency/ vacumm drying and 
gian mỗi chu kỳ phù hợp để rút ngắn thời gian mechanical press drying on shrinkage and 
sấy gỗ kích thước 20x50x500 mm với nhiệt độ checking of walnut log cross sections”, 
sấy 59oC, và thời gian chu kỳ sấy là 129 phút, Forest Products Journal, Vol 48, pp. 73-79.
có thời gian sấy 42 giờ, tỷ lệ khuyết tật 4-5%. Turner I. W., Perre P. (2004), “Vacuum Drying 
Với kích thước dạng 50x50x500 mm tổng thời of Wood with Radiative Heating: I. 
gian trong khoảng 82-129 giờ thực nghiệm kiểm Experimental procedure”, AIChE Journa, 
chứng cho thấy nhiệt độ sấy 59oC và thời gian Vol. 50, pp. 97-107.
chu kỳ sấy là 119 phút, có thời gian sấy 85 giờ, Won Young Yang, Wenwu Cao, Tae-Sang Chung, 
tỷ lệ khuyết tật 4-5%./. John Morris (2005), Applied Numerical 
 Methods Using MATLAB, John Wiley & 
 Sons, Inc., ISBN 0-471-69833-4, Canada.
108