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

102
Chuyên san Khoa học Tự nhiên
NGHIÊN CỨU THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ SẤY CHÂN KHÔNG 
GỖ CĂM XE (Xylia xylocarpa) 
Bùi Thị Thiên Kim1*, Hoàng Thị Thanh Hương1 và Hồ Xuân Các2
1Trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh
2Hội Khoa học Kỹ thuật Lâm nghiệp Việt Nam
*Tác giả liên hệ: thienkim@hcmuaf.edu.vn
Lịch sử bài báo
Ngày nhận: 20/11/2019; Ngày nhận chỉnh sửa: 16/3/2020; Ngày duyệt đăng: 24/3/2020
Tóm tắt
Mục tiêu của nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng công nghệ sấy đến thời gian sấy chân không gỗ 
Căm xe (Xylia xylocarpa). Kết quả thí nghiệm cho thấy nhiệt độ sấy và thời gian chu kỳ thay đổi các 
cấp khác nhau thời gian sấy biến đổi khác biệt lớn.Thực nghiệm tìm được giá trị thông số nhiệt độ 
và thời gian mỗi chu kỳ phù hợp để rút ngắn tổng thời gian mẻ sấy như sau: gỗ 20x50x500 mm với 
nhiệt độ sấy 59oC, thời gian chu kỳ sấy là 129 phút, có tổng thời gian sấy 42h, trong khi gỗ Căm xe 
cùng kích thước sấy hơi nước thời gian 130 h. Với gỗ 50x50x500 mm thì nhiệt độ sấy 59oC và thời 
gian chu kỳ sấy là 119 phút, có tổng thời gian sấy 85 h, trong khi gỗ Căm xe cùng kích thước sấy 
hơi nước tổng thời gian sấy 183 h. 
Từ khóa: Sấy chân không, thời gian chu kỳ, thời gian sấy, Xylia xylocarpa.
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
STUDYING THE PARAMETERS OF TECHNOLOGY USED IN VACUUM 
DRYING PYINKADO (Xylia xylocarpa)
Bui Thi Thien Kim1*, Hoang Thi Thanh Huong1, and Ho Xuan Cac2
1Ho Chi Minh City University of Agriculture and Forestry
2Vietnam Forestry Science Technology Association
*Corresponding author: thienkim@hcmuaf.edu.vn
Article history
Received: 20/11/2019; Received in revised form: 16/3/2020; Accepted: 24/3/2020
Abstract
The study is to evaluate the drying technology on the vacuum drying time for Pyinkado (Xylia 
xylocarpa). The results show 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.
103
1. Đặt vấn đề 
Hiện nay trên thế giới có nhiều phương pháp 
dùng sấy gỗ như sấy đối lưu (sấy gián tiếp trong 
môi trường không khí), sấy năng lượng mặt trời, 
sấy ngưng tụ ẩm, sấy hơi quá nhiệt, sấy cao tần, 
sấy vi sóng, sấy chân không Trong các phương 
pháp này, phương pháp sấy được sử dụng rộng 
rãi, phổ biến nhất trong công nghiệp chế biến gỗ 
hầu hết các nước hiện nay là phương pháp sấy 
gián tiếp trong môi trường không khí (Hồ Xuân 
Các và Hồ Thu Thủy, 2014; Hồ Xuân Các và 
Nguyễn Hữu Quang, 2005). Tuy nhiên, phương 
pháp sấy gián tiếp trong môi trường không khí 
này có nhược điểm là phụ thuộc vào nhiều yếu 
tố về môi trường sấy như: nhiệt độ, ẩm độ môi 
trường, tốc độ gió do vậy dễ gây ra độ thoát ẩm 
không đồng đều và khuyết tật cho sản phẩm như: 
cong vênh, nứt tét, biến màu hơn nữa, phương 
pháp sấy này có thời gian sấy dài từ 7-35 ngày 
tùy theo đặc điểm và qui cách nguyên liệu, gây 
tiêu tốn năng lượng và kéo dài thời gian sấy (Hồ 
Xuân Các và Hồ Thu Thủy, 2014; Hồ Xuân Các 
và Nguyễn Hữu Quang, 2005). Với các nhược 
điểm trên, phương pháp sấy này chỉ áp dụng chủ 
yếu cho một vài loại gỗ dễ sấy như: Cao su, Keo 
lai, Bạch dương Đối với một số loại loại gỗ 
khó sấy do đặc điểm cấu tạo chứa nhiều dầu nhựa, 
chất chứa điển hình một số loại gỗ như: Chò chỉ, 
Dầu lông, Căm xe, Bạch đàn, Dẻ gai mức độ 
khuyết tật gỗ và thời gian sấy càng dài hơn. Chính 
điều này đã thúc đẩy công nghệ sấy tìm ra giải 
pháp mới giải quyết vấn đề trên, trên cơ sở một 
số công trình nghiên cứu của các tác giả Chen Z. 
(1997), Lee N. H. và cs. (1998), Koumoutsakos 
A. (2001), Jung H. S. và cs. (2003), Turner I. 
W. và Perrer P. (2004), Won Young Yang và cs. 
(2005) đã nghiên cứu công nghệ sấy chân không, 
các thông số công nghệ sấy và từ đó đã đưa ra 
một số giải pháp góp phần rút ngắn thời gian sấy, 
một trong những giải pháp tối ưu góp phần xây 
dựng công nghệ sấy hiệu quả. Phương pháp sấy 
chân không hạ thấp điểm sôi của nước, sấy nhiệt 
độ thích hợp hạn chế khuyết tật góp phần rút 
ngắn thời gian sấy. Tuy nhiên để ứng dụng công 
nghệ sấy gỗ chân không hiệu quả cần thiết phải 
nghiên cứu các thông số công nghệ sấy gỗ ảnh 
hưởng đến quá trình sấy đặc biệt là thời gian sấy. 
2. Nội dung nghiên cứu 
2.1. Phương pháp nghiên cứu
2.1.1. Vật liệu nghiên cứu
Gỗ Căm xe
Gỗ Căm xe được mua từ Công ty Cửu Long 
nguồn gốc nguyên liệu được nhập từ Campuchia, 
độ tuổi từ 18-20 tuổi, kích thước gỗ tròn đường 
kính 130-170 cm, chiều dài từ 3-7 m. Nguyên 
liệu sau đó mang đi cưa xẻ và cắt gia công theo 
đúng kích thước 20x50x500 mm và 50x50x500 
mm thí nghiệm. Gỗ dùng trong thí nghiệm là Căm 
xe phát triển bình thường. Gỗ không khuyết tật 
không bị sâu nấm mối mọt, đưa về xí nghiệp chế 
biến gỗ cắt khúc, xẻ phách, gia công theo đúng 
kích thước của chỉ tiêu khảo sát.
Hình 1. Gỗ Căm xe
Tạp chí Khoa học Đại học Đồng Tháp, Tập 9, Số 3, 2020, 102-108
104
Chuyên san Khoa học Tự nhiên
Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm
- Bồn sấy chân không gỗ thí nghiệm (Các 
thông số kỹ thuật chính của máy: Áp suất chân 
không đạt được: 0,05 bar; Cấp nhiệt bằng điện 
trở đốt nóng; Nhiệt độ sấy được điều khiển tự 
động từ 40oC đến 80oC: Cảm biến nhiệt để điều 
khiển bộ phận cấp nhiệt, Cảm biến áp suất chân 
không để điều khiển bơm chân không, Cảm biến 
độ ẩm gỗ). 
- Cân điện tử Ohaus (Mỹ) độ chính xác 
± 0,01 gr, trọng lượng cân tối đa 5000 gr. 
- Thiết bị đo độ ẩm gỗ kiểu kim Prometer - 
EPM 828 (Anh).
- Đồng hồ đo thời gian.
- Dụng cụ đo thước kẹp, thước kéo
- Ngoài ra còn có dao, cưa cắt mẫu
Đánh giá chất lượng gỗ: dựa vào tiêu chuẩn 
EDG (European Drying group, 1994) với những 
tiêu chí như đây:
- Độ ẩm trên thanh gỗ sấy.
- Khuyết tật nứt, tách trên bề mặt.
- Khuyết tật nứt trong.
- Khuyết tật nứt đầu.
- Khuyết tật mo móp. 
- 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
Phương pháp quy hoạch thực nghiệm 
(Box- Hunter).
Tiến hành sấy thực nghiệm: nhiệt độ sấy từ: 
45-59oC, áp suất bơm chân không: 0,1-0,18 bar, 
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 
bắt đầu sấy đến khi kết thúc quá trình sấy gỗ đạt 
độ ẩm 10%.
Thời gian chu kỳ sấy: là thời gian gia nhiệt 
và rút chân không là 1 chu kỳ sau đó gia nhiệt 
rút chân không chu kỳ nữa.
105
Bảng 1. Mức và khoảng biến thiên của các yếu 
tố nghiên cứu theo phương án bậc hai
S
T
T
Các thông số
Nhiệt 
độ sấy 
(oC) 
X1
Thời gian 
của chu kỳ 
sấy (phút) 
X2
1 Mức sao trên +α (+1,414) 59 162
2 Mức trên +1 57 150
3 Mức cơ sở 0 52 120
4 Mức dưới -1 47 90
5 Mức sao dưới -α (-1,414) 45 78
6 Khoảng biến thiên Δl 5 30
2.2. Kết quả và thảo luận
2.2.1. Kết quả thời gian sấy chân không gỗ 
Căm xe kích thước gỗ 20 x 50 x 500 mm (Y1go20x50tg)
Bảng 2. Kết quả thời gian sấy chân không 
gỗ Căm xe 20x50x500 mm
STT X1 X2 Y1go20x50tg
1 0,000000 0,000000 50
2 0,000000 0,000000 52
3 -1,414214 0,000000 83
4 0,000000 0,000000 57
5 1,000000 1,000000 43
6 0,000000 0,000000 49
7 -1,000000 -1,000000 79
8 1,000000 -1,000000 47
9 0,000000 1,414214 48
10 -1,000000 1,000000 56
11 0,000000 -1,414214 80
12 1,414214 0,000000 45
13 0,000000 0,000000 54
Phương án thực nghiệm tiến hành theo 
phương pháp bất biến quay bậc II của Box Hunter 
trên 13 nghiệm thức cho thấy mối quan hệ giữa 
các thông số công nghệ sấy và thời gian sấy được 
thể hiện qua phương trình tương quan.
Dạng mã hóa:
Y1go20x50tg = 52,4 - 12,3425.X1 - 9,03185.X2 
+ 4,75.X1.X2 + 3,8625.X1.
2 + 3,8625.X2
2 (2.1)
(-1,414<X1< 1,414 ; -1,414<X2< 1,414).
Dạng thực:
U=894,058 -22,3365.T-2,97773.i + 
0,0316667T.i +0,1545.T2 + 0,000429.i2
(45<T< 59; 78<i< 162).
Kết quả phân tích Anova và các hệ số hồi 
qui được kiểm tra độ tin cậy các hệ số hồi qui 
theo tiêu chuẩn Student, các hệ số hồi quy của 
thông số đủ độ tin cậy với mức ý nghĩa α = 0,05. 
Để kiểm định sự tương thích của phương trình 
hồi qui với thực nghiệm cần thiết ta phải kiểm 
định theo tiêu chuẩn Fisher với α = 0,05 (với 
Ft = 5,54 Mô hình đảm bảo 
tương thích). Trên cơ sở đó tiến hành lập đồ thị 
biểu diễn chi tiết các vùng giá trị biến thiên từ 
thấp đến cao, trong đó giá trị cao nhất (max) 
thuộc vùng màu đỏ, giá trị thấp nhất (min) thuộc 
vùng màu xanh dương. Trong quá trình thực 
nghiệm tại các cấp nhiệt độ sấy và thời gian chu 
kỳ sấy thể hiện thông qua 2 thông số X1 và X2, 
sự thay đổi đều làm thay đổi giá trị của thông số 
đầu ra thời gian sấy, điều này thể hiện rõ mức 
độ ảnh hưởng thông qua đồ thị thị Hình 3. 
Đồ thị 3D biểu diễn mối tương quan các 
thông số X1 (nhiệt độ sấy), X2 (thời gian chu 
kỳ) và Y1go20x50tg (thời gian sấy) bằng miền lưới 
trong không gian và đồ thị contour thể hiện trên 
mặt phẳng 2D, qua đồ thị mối quan hệ phân chia 
các giá trị qua các vùng màu sắc khác nhau, với 
mong muốn đạt giá trị thời gian sấy càng ngắn, 
thì vùng tối ưu thuộc màu xanh dương (đồ thị 
3D) tuy nhiên để xác định giá trị chính xác đạt 
được tiến hành sử dụng chương trình Matlab để 
giải phương trình tương quan (2.1) tìm giá trị, 
kết quả thể hiện qua bảng dưới.
Tạp chí Khoa học Đại học Đồng Tháp, Tập 9, Số 3, 2020, 102-108
106
Chuyên san Khoa học Tự nhiên
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
1 X1 1,413 59
oC Y1go20x50tg 42,3234 (h)
2 X2 0,3004 129 phút
 Hình 5. Đồ thị 3D và contour thể hiện mối quan hệ X1, X2 và Y1go20x50tg 
Qua bảng trên cho thấy thời gian sấy 
Y1go20x50tg (h) đạt giá trị thấp nhất (min) là 42,32 
(h) với X1 = 1,413 (Ts = 59
oC ) X2 = 0,3004 (X2 
= 129 phút). Với kết quả tối ưu đạt được cho 
thấy nhiệt độ sấy và thời gian chu kỳ sấy ảnh 
hưởng tổng thời gian mẻ sấy gỗ, giải phương 
trình tìm giá trị tối ưu cho phép chúng ta xác 
định miền giá trị tốt nhất cho thông số đầu 
ra: thời gian sấy và xác định chính xác giá trị 
thông số đầu vào: nhiệt độ sấy, thời gian chu 
kỳ từ đó cho thấy mối quan hệ giữa các thông 
số. Với kết quả trên chúng tôi tiến hành thực 
nghiệm kiểm chứng tổng thời gian mẻ sấy gỗ 
Căm xe trong khoảng 45h khi nhiệt độ sấy 
59oC và thời gian mỗi chu kỳ sấy 129 phút 
trong khi đó tỷ lệ khuyết tật gỗ sau sấy 3-4% 
đạt chất lượng về yêu cầu sản xuất.
2.2.2. Kết quả thời gian sấy chân không gỗ 
Căm xe kích thước 50x50x500 mm (Y1go50x50tg)
Bảng 4. Kết quả thời gian sấy chân không gỗ 
Căm xe 50x50x500 mm
STT X1 X2 Y1go20x50tg
1 0,000000 0,000000 95
2 0,000000 0,000000 91
3 -1,414214 0,000000 129
4 0,000000 0,000000 99
5 1,000000 1,000000 86
6 0,000000 0,000000 94
7 -1,000000 -1,000000 126
8 1,000000 -1,000000 89
9 0,000000 1,414214 91
10 -1,000000 1,000000 96
11 0,000000 -1,414214 121
12 1,414214 0,000000 82
13 0,000000 0,000000 92
107
Phương án thực nghiệm tiến hành theo 
phương pháp bất biến quay bậc II của Box Hunter 
trên 13 nghiệm thức cho thấy mối quan hệ giữa 
các thông số công nghệ sấy và thời gian sấy gỗ 
và được thể hiện qua phương trình tương quan:
Y1go50x50tg = 94,2 - 14,1835.X1 - 9,4283.X2 + 
6,75.X1.X2 + 4,025.X1
2 + 4,275.X2
2. (2.2)
(-1,414<X1< 1,414 ; -1,414<X2< 1,414).
Dạng thực:
K=1063,97 -24,9807.T-3,79428.i + 0,045T.i 
+0,161.T2 + 0,000475.i2.
(45<X1< 59 ; 78<X2< 162).
Kết quả phân tích Anova và các hệ số hồi qui 
được kiểm tra độ tin cậy các hệ số hồi qui theo 
tiêu chuẩn Student, các hệ số hồi quy của thông 
số đủ độ tin cậy với mức ý nghĩa α = 0,05. Để 
kiểm định sự tương thích của phương trình hồi 
qui với thực nghiệm cần thiết ta phải kiểm định 
theo tiêu chuẩn Fisher với α = 0,05 (với Ft = 4,91 
< F1-p = 6,5914, suy ra mô hình đảm bảo tương 
thích). Trên cơ sở đó tiến hành lập đồ thị biểu 
diễn chi tiết các vùng giá trị biến thiên từ thấp 
đến cao, trong đó giá trị cao nhất (max) thuộc 
vùng màu đỏ, giá trị thấp nhất (min) thuộc vùng 
màu xanh dương. Trong quá trình thực nghiệm 
tại các cấp nhiệt độ sấy và thời gian chu kỳ sấy 
thể hiện thông qua 2 thông số X1 và X2, sự thay 
đổi đều làm thay đổi giá trị của thông số đầu ra 
thời gian sấy, điều này thể hiện rõ mức độ ảnh 
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 
thông số X1 (nhiệt độ sấy), X2 (thời gian chu kỳ) 
và Y1go50x50tg (thời gian sấy) bằng miền lưới trong 
không gian và đồ thị contour thể hiện trên mặt 
phẳng 2D, qua đồ thị mối quan hệ phân chia 
các giá trị qua các vùng màu sắc khác nhau, 
với mong muốn đạt thời gian sấy rút ngắn, thì 
vùng tối ưu là màu xanh dương, tuy nhiên để 
xác định chính xác giá trị đạt được tiến hành 
sử dụng chương trình Matlab để giải phương 
trình tương quan (2.2) tìm giá trị, kết quả thể 
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
1 X1 1,414 59
oC Y2go50x50tg 82,1913 (h)
2 X2 - 0,0136 119 phút
Tạp chí Khoa học Đại học Đồng Tháp, Tập 9, Số 3, 2020, 102-108
108
Chuyên san Khoa học Tự nhiên
Qua bảng trên cho thấy thời gian sấy 
Y2go50x50tg h ngắn nhất là 82,19 giờ với X1 = 1,414 
(Ts = 59oC) X2 = -0,0136 (X2 = 119 phút). Với 
kết quả tối ưu đạt được cho thấy nhiệt độ sấy và 
thời gian chu kỳ sấy ảnh hưởng tổng thời gian mẻ 
sấy gỗ, giải phương trình tìm giá trị tối ưu cho 
phép chúng ta xác định miền giá trị tốt nhất cho 
thông số đầu ra: thời gian sấy và xác định chính 
xác giá trị thông số đầu vào: nhiệt độ sấy, thời 
gian chu kỳ từ đó cho thấy mối quan hệ giữa các 
thông số. Với kết quả trên chúng tôi tiến hành 
thực nghiệm kiểm chứng tổng thời gian mẻ sấy 
gỗ Căm xe trong khoảng 45 giờ khi nhiệt độ sấy 
59oC và thời gian mỗi chu kỳ sấy 129 phút trong 
khi đó tỷ lệ khuyết tật gỗ sau sấy 4-5% đạt chất 
lượng về yêu cầu sản xuất.
3. Kết luận
Kết quả thực nghiệm sấy chân không gỗ 
Căm xe cho thấy thông số nhiệt độ sấy và thời 
gian mỗi chu kỳ ảnh hưởng đến tổng thời gian 
từng mẻ sấy. Qua thực nghiệm sấy chân không 
gỗ Căm xe trên 2 dạng kích thước chiều dày 
khác nhau 20x50x500 mm và 50x50x500 mm 
cho kết quả có sự khác biệt; với kích thước dạng 
20x50x500 mm tổng thời gian trong khoảng 43-
83 giờ. Thực nghiệm kiểm chứng cho thấy đã tìm 
được giá trị thông số công nghệ nhiệt độ và thời 
gian mỗi chu kỳ phù hợp để rút ngắn thời gian 
sấy gỗ kích thước 20x50x500 mm với nhiệt độ 
sấy 59oC, và thời gian chu kỳ sấy là 129 phút, 
có thời gian sấy 42 giờ, tỷ lệ khuyết tật 4-5%. 
Với kích thước dạng 50x50x500 mm tổng thời 
gian trong khoảng 82-129 giờ thực nghiệm kiểm 
chứng cho thấy nhiệt độ sấy 59oC và thời gian 
chu kỳ sấy là 119 phút, có thời gian sấy 85 giờ, 
tỷ lệ khuyết tật 4-5%./.
Tài liệu tham khảo
Hồ Xuân Các, Hồ Thu Thủy (2004), Công nghệ 
sấy gỗ, Trường Đại học Nông Lâm Thành 
phố Hồ Chí Minh, Hồ Chí Minh.
Hồ Xuân Các, Nguyễn Hữu Quang (2005), 
Công nghệ sấy gỗ, Giáo trình Đại học Lâm 
Nghiệp, NXB Nông Nghiệp.
Chen Z. (1997), Primary Driving Force in Wood 
Vacuum Drying, Doctor of Philosophy, in 
Wood Science and Forest Products. Faculty 
of the Virginia Polytechnic Institute and 
State University, USA.
Jung H. S., Kang W., Eom C. D., So B. J. 
(2003), “Comparision of vacuum drying 
characteristics of red pine square timber using 
different heating methods”, 8th International 
IUFRO Wood Drying Conference – 2003.
Koumoutsakos A. (2001), Modelling radio 
frequency vacuum drying of wood, Doctor of 
Philosophy, University of British Columbia, 
USA.
Kutovoy, L. Nikolaichuk and V. Slyesov (2004), 
“To the theory of vacuum drying”, Drying 
2004 – Proceedings of the 14th International 
Drying Symposium (IDS 2004) São Paulo, 
Brazil, vol. A, pp. 266-271
Lee N. H., Hayashi K., Jung H. S. (1998), “Effect 
of radio frequency/ vacumm drying and 
mechanical press drying on shrinkage and 
checking of walnut log cross sections”, 
Forest Products Journal, Vol 48, pp. 73-79.
Turner I. W., Perre P. (2004), “Vacuum Drying 
of Wood with Radiative Heating: I. 
Experimental procedure”, AIChE Journa, 
Vol. 50, pp. 97-107.
Won Young Yang, Wenwu Cao, Tae-Sang Chung, 
John Morris (2005), Applied Numerical 
Methods Using MATLAB, John Wiley & 
Sons, Inc., ISBN 0-471-69833-4, Canada.