Bộ công thơng
Viện năng lợng

M TI: I155
TI KHOA HC V CễNG NGH CP B 2009

BO CO TNG HP
KT QU KHOA HC CễNG NGH TI

NGHIÊN CứU ứng dụng KHí SINH HọC trong
chế biến chè xanh quy mô gia đình C quan ch trỡ ti: Vin Nng Lng
Ch nhim ti: Ths H Th Lan Hng


M S TI: I155 CH NHIM TI VIN TRNG

H Th Lan Hng

Hà Nội - 12/2009
DANH SÁCH THAM GIA THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

1. Trung tâm Năng lượng tái tạo và CDM - Viện Năng lượng
2. Văn phòng dự án KSH Thái Nguyên - Sở Nông nghiệp và PTNT Thái

1.2.3 Tình hình phát triển KSH ở Thái Nguyên và khả năng ứng
dụng KSH cho sấy chè…………………………………………… 8

II CHƯƠNG II : THIẾT KẾ CHẾ TẠO BỘ CẤP NHIỆT VÀ GIA NHIỆT KSH
CHO LÒ SẤY CHÈ QUY MÔ GIA ĐÌNH
12
2.1 Cơ sở tính toán thiết kế…………………………………………………… 12
2.1.1 Lò sấy chè và các thiết bị sử dụng năng lượng ………………… 12
2.1.2 Bộ cấ
p nhiệt bằng KSH và nguyên lý hoạt động ……………… 12
2.1.3 Nguyên tắc thiết kế …………………………………………………. 13
2.2 Tính toán thiết kế …………………………………………………………… 13
2.2.1 Cơ sở tính toán …………………………………………………… 13
2.2.2 Các thông số tính toán và kết quả tính toán……………………… 14
2.3 Gia công chế tạo và hiệu chỉnh …………………………………………… 15
2.3.1 Cấu tạo bộ đốt KSH cho sấy chè …………………………………. 15
2.3.2 Bản vẽ chi tiết……………………………………………………… 16
2.3.3 Thử nghiệm và hiệu chỉnh …………………………………………. 16

III CHƯƠNG III : THỬ NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM
18
3.1 Địa điểm và phương pháp thử nghiệm …………………………………… 18
3.1.1 Đị
a điểm thử nghiệm ……………………………………………… 18
3.1.2 Năng lượng và sử dụng năng lượng sấy chè tại hộ gia đình … 18
3.1.3 Phương pháp thử nghiệm …………………………………………. 19
3.2 Kết quả thí nghiệm ………………………………………………………… 20
3.2.1 Các thông số thí nghiệm …………………………………………… 20
3.2.2 Phân tích tính điển hình của kết quả thí nghiệm ……………… 22
3.3 Tính toán quy mô công trình KSH kết hợp sấy chè và các nhu cầu khí

Bảng 2.2 Các thông số
đầu vào để tính toán và kết quả tính toán…………………… 14
Bảng 3.1 Kết quả các số đo thí nghiệm ………………………………………………… 20
Bảng 3.2 So sánh khối lượng thành phẩm giữa mẫu đối chứng và thí nghiệm ……… 21
Bảng 3.3 So sánh chất lượng chè giữa mẫu đối chứng và thí nghiệm ………………. 21
Bảng 3.4 Bảng nhu cầu năng lượng cho một hộ điển hình ở Thái Nguyên ……… 24
Bảng 3.5 Bảng kết quả tính toán nhu cầu KSH cho một hộ…………………………… 26
Bảng 3.6 Sản lượ
ng KSH của một số loại nguyên liệu thường gặp ……………… 26
Bảng 3.7 Kết quả phân tích kinh tế - tài chính của mô hình hộ gia đình…………… 28
MỤC LỤC CÁC BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ VÀ HÌNH VẼ

Hình 1.1 Quy trình chế biến chè xanh ……………………………………………… 4
Hình 1.2 Trống quay ……………………………………………………………………. 6
Hình 1.3 Máy vò chè ……………………………………………………………………. 6
Hình 1.4 Cơ cấu sử dụng nhiên liệu ………………………………………………… 6
Hình 2.1 Cấu tạo bộ đốt KSH trong các lò sấy chè bán thủ công …………………. 15
Bản vẽ 00 Bộ đốt KSH cho sấy chè ……………………………………………………….
Bản vẽ 01 Vòi phun ………………………………………………………………………….
Bản vẽ 02 Bạc điều chỉnh không khí ………………………………………………………
Bản vẽ 03 Ống hòa trộn ……………………………………………………………………
Bản vẽ 04 Mặt đốt ………………………………………………………………………….
Bản vẽ 05 Cữ điều chỉnh ………………………………………………………………….
Bản vẽ 06 Thanh gạt ……………………………………………………………………….
Hình 3.1 So
đồ đấu nối hệ thống dẫn khí và sử dụng khí ……………………………. 19
Hình 3.2 Sơ đồ yêu cầu nhiệt độ trong giai đoạn diệt men ………………………… 22

nóng và gần đây với các tiến bộ về khoa học và kỹ thuật KSH còn được sử dụng
để phát điện và cấp nhiệt cho nh
ững ứng dụng lớn hơn trong sản xuất. Theo lý
thuyết thì khi sử dụng KSH để đun nấu và thắp sáng 1m
3
KSH có thể thay thế
4,8 kg củi hoặc 0,96 lít dầu hoả hoặc 5 kWh điện. Như vậy ở qui mô sấy chè hộ
gia đình KSH hoàn toàn có thể thay thế củi hoặc than, vấn đề cần giải quyết ở
đây là quy mô công trình bao nhiêu là phù hợp, đồng thời với quy mô công trình
như vậy thì cần phải chăn nuôi bao nhiêu gia súc gia cầm để có đủ nguyên liệu
nạp vào công trình. Đây là một giải pháp thay thế năng lượng bền vững và hi
ệu
quả cả về khía cạnh kỹ thuật và kinh tế.
Xuất phát từ quan điểm trên chúng tôi đề xuất đề tài « Nghiên cứu ứng
dụng khí sinh học trong chế biến chè xanh ở quy mô gia đình ».
2. Mục tiêu của đề tài
Mục tiêu lâu dài : Sử dụng KSH thay thế các loại nhiên liệu sấy chè
truyền thống, nhằm sử dụng tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường
M
ục tiêu ngắn hạn : Thiết kế hệ thống cấp nhiệt và gia nhiệt phù hợp với
việc sử dụng KSH cho sấy chè ở quy mô gia đình
Nghiên cứu ứng dụng KSH trong chế biến chè xanh quy mô gia đình – Báo cáo đề tài

Trung tâm Năng lượng tái tạo và CDM
2
3. Nội dung của đề tài
1. Khảo sát đánh giá khả năng ứng dụng KSH thay thế các nhiên liệu truyền
thống trong việc cấp nhiệt sấy chè quy mô hộ gia đình.
2. Xây dựng mô hình công nghệ
3. Tính toán, thiết kế và chế tạo hệ thống cấp và gia nhiệt bằng KSH thay thế

TỔNG QUAN CHUNG VỀ CHẾ BIẾN CHÈ XANH QUY MÔ GIA ĐÌNH
VÀ NĂNG LƯỢNG SỬ DỤNG Ở THÁI NGUYÊN
1.1 QUY TRÌNH CHẾ BIẾN CHÈ XANH QUY MÔ GIA ĐÌNH
1.1.1 Đặc tính nguyên liệu của búp chè xanh
Búp chè xanh (tôm) có màu lá xanh vàng mỏng với các thành phần hoá
học được thể hiện trong bảng 1.1 dưới đây. Chè xanh là chè thành phẩm được
chế biến từ búp chè theo công nghệ sao quay thủ công hoặc cơ giới, chè xanh có
hương thơm tự nhiên, vị đậm, màu nước xanh vàng, là loại chè được sử
dụng
phổ biến ở các nước châu Á như Trung Quốc, Nhật Bản, Việt Nam
Bảng 1.1 – Thành phần hoá học của đọt chè
TT Thành phần Đơn vị Hàm lượng
1 Nước % 77,11
2 Tanin
%
12.09
3 Chất hòa tan mg/ g CK 6,92
4 Catesin tổng số mg/ g CK 156,42
5 Caphen
%
3,25
6 Đạm tổng số
%
3,42
7
Hoạt tính men
Số ml KIO
3
0,01
N/g men

không tươi và nước chè có màu đỏ).
* Vò chè: Mục đích của giai đoạn này là phá vỡ tổ chức tế bào của búp
chè để các chất có trong chè dễ hoà tan khi pha. Đồng thời cũng tạo vị đậm cho
nước chè, tạo độ xoăn cho cánh chè (tạo hình thức và mẫu mã cho búp chè).
Th
ời gian vò 30-40 phút và độ dập của tế bào đạt xấp xỉ 40-45%.
* Sấy khô: giúp cho chè ổn định sản phẩm và tạo nên hương thơm đặc
trưng. Nhiệt độ trong buồng sấy từ 95 đến 100
o
C, thời gian sấy 20-25 phút, thủy
phần còn lại 28-32% .
* Phân loại: Chè sau khi sấy khô được chuyển sang phân loại. Trong
điều kiện hái non và sao bằng công nghệ sao quay như ở Thái Nguyên, chè khô
được phân làm 2 loại: chè búp và chè ban cám.
* Lấy hương: Chè thành phẩm sau khi phân loại sẽ chuyển sang sao lăn
để tiếp tục làm khô và tạo hương cho chè. Nhiệt độ sao lăn ≤ 80
o
C, thời gian 30
phút, thủy phần còn lại 3 - 5%, quá trình đánh mốc là do sự va chạm giữa chè
và thành thiết bị làm cho chè bị mài mòn sáng bóng và mốc, tạo nên mùi hương
cốm dễ chịu.
Theo quy định của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn trong
10TCN121 ban hành năm 1989 cho thấy chè xanh thành phẩm được phân loại
và đánh giá theo các tiêu chuẩn được nêu trong bảng 1.2 dưới đây.
DIỆT MEN
VÒ CHÈ
SẤY KHÔ
PHÂN LOẠI LẤY HƯƠNG
CHÈ THÀNH PHẨM
Nghiên cứu ứng dụng KSH trong chế biến chè xanh quy mô gia đình – Báo cáo đề tài

ngọt
Vàng
xanh,
mềm
P Cánh chè ngắn hơn OP,
tương đối xoăn, màu
xanh đen, thoáng cẫng
Vàng, sáng Thơm tự
nhiên
Đậm dịu,
có hậu
Vàng
xanh, hơi
cứng
BP Mặt chè nhỏ, tương đối
đều, màu xanh đen
Vàng, hơi
đậm
Thơm, thoáng
cao lửa
Chát dịu,
hơi đậm
Vàng,
mềm
BPS Chè mảnh nhỏ, tương
đối đều, màu vàng xanh
Vàng đậm Thơm nhẹ
thoáng mùi
chè già
Chát, hơi

t 1100W.
Nghiên cứu ứng dụng KSH trong chế biến chè xanh quy mô gia đình – Báo cáo đề tài

Trung tâm Năng lượng tái tạo và CDM
6Hình 1.2 – Trống quay
Hình 1.3 – Máy vò chè
1.2.2 Nhiên liệu sử dụng trong chế biến chè
a) Loại nhiên liệu
Ở quy mô gia đình cơ cấu sử dụng nhiên liệu trong sấy chè chủ yếu là củi
gỗ (chiếm 93%), hỗn hợp cả củi và các loại cây thân thảo có tỷ lệ sử dụng thấp
(6%), than được dùng rất ít (chỉ chiếm 1%) (Hình 1.4). Củi gỗ được cung cấp
bởi thị trường tự do, một phần nhỏ
khai thác từ việc chặt tỉa cành và nhánh cây
trong vườn nhà và rừng trồng. Nhiên liệu củi gỗ có chất lượng tốt. Theo kết quả
nghiên cứu của nhóm tư vấn Viện Năng lượng và kết quả đo đạc tại hiện trường
của nhóm nghiên cứu Đại Học Thái Nguyên cho thấy thành phần và đặc tính của
củi gỗ và các loại cây thân thảo được nêu ở bảng 1.3, thành phần hoá học của
các nhiên liệ
u này được thể hiện trong bảng 1.4.

Biểu đồ 1.4 - Cơ cấu sử dụng nhiên liệu
Củi, 93%
Củi + cây
thân thảo,

khoảng 8-9 lứa chè búp và chế biế
n được trung bình 1 tấn chè khô.
Bảng 1.5 – Yêu cầu kỹ thuật và năng lượng tiêu thụ trung bình cho chu
trình chế biến 1 kg chè khô
Mức tiêu thụ năng lượng
Các giai đoạn
Yêu cầu thời
gian (phút)
Yêu cầu nhiệt
độ (
o
C)
Điện (kWh) Củi (kg)
Diệt men 4 250-300 0.05 2,0
Vò 30 0.55
Sấy khô 12 80-100 0.08 1,5
Lấy hương 14 ≤ 80 0.09 1,0
Tổng tiêu thụ năng lượng 0,77 4,5
Nghiên cứu ứng dụng KSH trong chế biến chè xanh quy mô gia đình – Báo cáo đề tài

Trung tâm Năng lượng tái tạo và CDM
8
Bảng 1.5 cho thấy mức tiêu thụ năng lượng trung bình cho chế biến 1kg
chè khô thành phẩm xấp xỉ 1kWh điện và 4,5kg củi gỗ. Trong đó giai đoạn diệt
men có thời gian ngắn nhất (4 phút) nhưng tiêu thụ năng lượng lớn nhất (2kg).
1.2.3 Tình hình phát triển khí sinh học (KSH) ở Thái Nguyên và khả năng
ứng dụng KSH cho sấy chè
a) Tình hình phát triển KSH
Thái Nguyên là một tỉnh miền núi có phong trào khí sinh học phát triển
mạnh từ những năm 1990 vớ

2338 3542 5880
Nguồn: Báo cáo của Văn phòng dự án KSH Thái Nguyên – Trung Tâm
Khuyến nông tỉnh Thái Nguyên, 2009
Bảng 1.6 cho thấy số lượng các công trình quy mô trên 15m
3
chiếm
khoảng 65%. Khí sinh ra hiện tại được sử dụng cho nhiều mục đích chủ yếu là
nấu ăn và thắp sáng, sử dụng cho phát điện và đun nước nóng mới phát triển từ
Nghiên cứu ứng dụng KSH trong chế biến chè xanh quy mô gia đình – Báo cáo đề tài

Trung tâm Năng lượng tái tạo và CDM
9
năm 2007 đến nay, đặc biệt năm 2008 và 2009 có 2 dự án về KSH phát điện tại
Thái Nguyên là i) dự án “Hỗ trợ phát triển KSH phát điện” của Sở Khoa học và
Công nghệ Thái Nguyên với nguồn vốn từ ngân sách KHKT của Tỉnh và chuyển
giao KHKT của Trường Đại học Đà Nẵng; mục tiêu của dự án là hỗ trợ xây
dựng 15 mô hình phát điện quy mô nhỏ 1- 2,5kW; và ii) dự án “ Phát triển thị
trường máy phát điệ
n sử dụng khí sinh học tại các vùng nông thôn Việt Nam” do
quỹ môi trường TOYOTA tài trợ với mục tiêu phát triển khoảng 100 công trình
KSH phát điện tại Thái Nguyên trong 2 năm 2009-2010.
Do lợi ích từ công nghệ mang lại, nhiều hộ trồng chè đã xây dựng các
công trình lớn từ 17 đến trên 40m
3
để:
- Sử dụng khí sấy chè và nấu ăn
- Sử dụng phụ phẩm khí sinh học để tưới chè
Việc ứng dụng khí sinh học sấy chè đã được nhiều hộ gia đình thử nghiệm
trong 5 năm qua nhưng đều thất bại với các lý do được giải thích như sau:
i) Chưa được tư vấn kỹ thuật và hướng dẫn của các nhà chuyên môn mà

+ Thiết kế chuẩn một công trình KSH quy mô nhỏ (theo quy định của
10TCN do Bộ Nông nghiệp và PT Nông thôn ban hành năm 2005) có hệ số tích
khí k=0,4 chỉ phù hợp cho nhu cầu đun nấu, nhưng không đáp ứng được nhu cầu
sử dụng cấp tập để sấy chè trong một thời gian ngắn. Vì thế phải có bộ phận trữ
khí trong những thời gian sử dụng không hết nếu công trình có thể tích phù hợp
thoặc tích khí lại (không đun nấ
u mà ưu tiên cho sấy chè) đối với công trình có
thể tích nhỏ hơn yêu cầu trong các ngày chế biến chè. Cũng có thể phối hợp các
hộ gia đình có công trình liền kề để đủ khí cho những ngày chế biến và các hộ
gia đình có thể chế biến xen kẽ nhau.
+ Bộ phận gia nhiệt và cấp nhiệt bằng khí sinh học được thiết kế phù hợp
với nhu cầu nhiệt cho từng giai đoạn chế biế
n, phù hợp với dung tích buồng đốt
và thùng sấy quay của công nghệ sao quay như Thái Nguyên. Công suất của bộ
gia nhiệt phụ thuộc rất lớn vào nhu cầu nhiệt của giai đoạn diệt men.
+ KSH là một hỗn hợp khí bão hòa hơi nước và có chứa một tỷ lệ H
2
S.
Khí này khi bị đốt cháy sẽ giải phóng SO
2
gặp môi trường ẩm thì tạo thành
H
2
SO
4
, rất có hại cho các bộ phận được chế tạo bằng sắt và tôn, vì thế để bảo vệ
các bộ phận cơ khí của lò sấy, KSH phải được lọc sạch các loại khí tạp và hơi
nước trước khi đi vào bộ đốt (sử dụng bộ lọc chuyên dụng khử H
2
S, hơi nước và

- Lượng củi tiêu thụ: 113 – 115 kg
- Hiệu suất của lò sấy củi: 20%
- Thời gian chế biến: 12 - 13 giờ
Sử dụng KSH thay thế củi thì công trình KSH phải có công suất khí đáp
ứng các yêu cầu trên cho một lần chế biến trong khoảng 1-2 ngày. Giả thiết nhiệt
trị của 1m
3
KSH với hàm lượng mê tan là 60% có giá trị 5500 kcal/m
3
, hiệu suất
của bộ đốt thông thường nằm trong giải 50-70%, ở đây ta lấy 50%. Như vậy từ
nhu cầu năng lượng cho một lần hái và chế biến chè nêu trên ước lượng qui mô
công trình như sau:
- Nhu cầu khí cho chế biến chè búp một lần hái: 23m
3
KSH
- Công suất khí: 11,5m
3
KSH/ngày
- Nhu cầu nguyên liệu nạp: 190kg/ ngày
- Tốc độ nạp: 10kg/m
3
phân hủy
- Quy mô công trình: 18-19m
3Nghiên cứu ứng dụng KSH trong chế biến chè xanh quy mô gia đình – Báo cáo đề tài

Trung tâm Năng lượng tái tạo và CDM

ng mê tan (CH
4
) khá cao từ 60-70%. Khi sử dụng mê tan làm
nhiên liệu đốt phản ứng cháy xảy ra như sau:
CH
4
+ 2O
2
→ CO
2
+ 2H
2
O + Q (kcal)
Một mét khối CH
4
khi đốt cháy hoàn toàn cần 2m
3
oxy. Trong không khí
ôxy chiếm khoảng 21%, vì thế lượng không khí cần thiết để đốt cháy hoàn toàn
1m
3
KSH (60% CH
4
) sẽ là :
Nghiên cứu ứng dụng KSH trong chế biến chè xanh quy mô gia đình – Báo cáo đề tài

Trung tâm Năng lượng tái tạo và CDM
13
M =
37,5

TT Thông số Đơn vị Giá trị
1 Nhiệt độ cần để diệt men
o
C 250-300
2 Thời gian diệt men phút 8
3 Khối lượng củi sử dụng kg 2
4 Hiệu suất của lò sấy % 20
5 Nhiệt lượng tổng kcal/giờ 45.000
Nghiên cứu ứng dụng KSH trong chế biến chè xanh quy mô gia đình – Báo cáo đề tài

Trung tâm Năng lượng tái tạo và CDM
14
6 Nhiệt lượng hữu ích kcal/giờ 9.000
2.2.2 Các thông số tính toán và kết quả tính toán
Các kết quả nghiên cứu đã công bố của Trung Quốc và Ấn Độ cho thấy
một bộ đốt áp dụng cho các lò sấy chè bán thủ công khác cơ bản với một bếp
đun KSH thông thường ở chỗ: áp suất khí cho các bộ đốt công nghiệp phải ổn
định, không được thay đổi liên tục vì thế khí được tích riêng tại một bình dự trữ
khí, như vậy áp suất khí thuận tiệ
n cho các bộ đốt hoạt động cũng không cần cao
lắm, giá trị của áp suất khí thông thường nằm trong dải từ 15-20cm cột nước là
tối ưu. Thông số tính toán và kết quả tính toán được nêu trong bảng 2.4
Bảng 2.4 – Các thông số đầu vào để tính toán và kết quả các thông số đầu ra
TT Các thông số đã biết Ký hiệu Đơn vị Giá trị
1 Lưu lượng khí
Q
m
3
/h 2.12
2 Áp suất khí trước vòi phun

2 Vận tốc của khí trong miệng vòi phun
V
o

m/s 46.42
3 Đường kính ống hoà trộn
d
t

mm 24
4 Diện tích cắt ngang ống hoà trộn
A
t

mm
2
452.16
5 Độ dài ống hoà trộn
L
m

mm 240
6 Lưu lượng khí đi qua ống hoà trộn
Q
m

m
3
/s 0.0038
7 Số Reynolds


Trung tâm Năng lượng tái tạo và CDM
15
2.3 GIA CÔNG CHẾ TẠO VÀ HIỆU CHỈNH
2.3.1 Cấu tạo bộ đốt KSH cho sấy chè
Giống như một bếp KSH công nghiệp bộ đốt khí sinh học dùng để sấy chè
có các bộ phận chính như sau: ống dẫn KSH vào buồng pha trộn, cửa cấp không
khí sơ cấp, van đóng mở khí, buồng pha trộn khí và bộ phân phối khí.
- Ống dẫn KSH vào buồng pha trộn được chế tạo bằng thép hoặc gang đúc
đường kính theo tính toán là 14mm. Vòi phun lắp ở cuối ống dẫn khí chế tạo
bằng đồng hoặc thép,
đường kính kim phun 4mm phụ thuộc vào lưu lượng khí
và áp suất khí trước vòi phun.
- Cửa lấy khí sơ cấp: là bốn lỗ φ6 được khoan trực tiếp trên ống hoà trộn
ngay trước miệng vòi phun. Một bạc tròn lắp bên ngoài phần ống hoà trộn (xem
hình 2.1) có khoan bốn lỗ φ6 và có cần gạt gắn đã được định cữ và cố định lên
bạc để có thể xoay bạc, vì thế có thể điều chỉnh l
ượng không khí sơ cấp đi vào
buồng pha trộn khí.
- Buồng pha trộn khí và phân phối khí: được chế tạo bằng thép hoặc gang
đúc, chiều dài khoảng 240mm và đường kính φ24mm. Buồng pha trộn khí có
chức năng hoà trộn khí và áp suất khí trong buồng pha trộn thành một hỗn hợp
khí đồng nhất với tỷ lệ thích hợp và phân phối đều vận tốc của dòng hỗn hợp lên
mặt đốt.
Hình 2.1 – Cấu tạo bộ
đốt KSH trong các lò sấy chè bán thủ công
- Bộ phân phối khí: gồm buồng đốt và các lỗ đốt. Từ thông số lưu lượng
khí đi qua ống hoà trộn ta xác đinh được tổng diện tích các lỗ đốt và từ đó xác
định được diện tích mặt đốt. Nhiệm vụ của bộ phân phối khí là phân phối đều
Ø6

ại một gia đình cạnh xưởng chế tạo trước khi áp dụng thực tế trong lò
sấy. Thiết bị KSH để thử nghiệm bộ đốt có thể tích 15m
3
, hoạt động ổn định,
nguyên liệu nạp là phân lợn, áp suất khí trong bể theo thiết kế là 75cm, áp suất
khi thử nghiệm là 30-50cm cột nước. Lưu lượng khí tiêu thụ được đo bằng một
công tơ đo khí. Các thông số tối ưu là thông số tương ứng với với chế độ cháy
ổn định và cho hiệu suất cao nhất. Các số liệu ghi chép là áp suất khí ban đầu và
cuối thí nghiệm, nhiệt độ n
ước trước khi đun và nhiệt độ nước sôi, lượng khí
tiêu thụ và thời gian đun sôi nước.
Hiệu suất của bộ đốt được tính toán theo công thức dưới đây, nếu một bộ
đốt tốt với thiết kế tiêu chuẩn có thể đạt hiệu suất từ 60-70% (theo tài liệu của
OEKOTOP-GTZ). Hiệu suất giả thiết để thiết kế là 60%. Ở điều kiện đốt thử
nghiệm với việc đun sôi một nồi nước 20lít từ nhiệt độ ban đầu là 23
o
C, hiệu
suất nhiệt thực tế của thiết bị đạt 54,5%, chế độ cháy ổn định, lượng khí tiêu thụ
2m
3
/giờ. Tốc độ bắt lửa và tốc độ lan truyền ngọn lửa nhanh, ngọn lửa cháy đều
không bị tách khỏi lỗ đốt, không có lỗ đốt nào không có ngọn lửa hoặc ngọn lửa
cháy yếu. Về lý thuyết thiết bị đạt yêu cầu thiết kế.
η =
Mkshxq
xRTTMn )21(
−

Trong đó: - η là hiệu suất của thiết bị (%)
- M


Nghiên cứu ứng dụng KSH trong chế biến chè xanh quy mô gia đình – Báo cáo đề tài

Trung tâm Năng lượng tái tạo và CDM
18
CHƯƠNG III
THỬ NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM
3.1 ĐỊA ĐIỂM VÀ PHƯƠNG PHÁP THỬ NGHIỆM
3.1.1 Địa điểm thử nghiệm
Thái Nguyên có nhiều vùng chè nổi tiếng như Thành phố Thái Nguyên,
huyện Đồng Hỷ, Phú Lương, Đại Từ…với các giống chè quý như chè bản địa,
LDP1, TRI777, chè Shan và một số giống chè nội nhập như Kim Tuyên, Bát
Tiên, Phúc Vân Tiên Vì thế sau khi khảo sát thực địa nhóm nghiên cứu lựa
ch
ọn địa điểm thử nghiệm tại gia đình anh Dương Văn Hữu ở Xóm Soi Mít – xã
Phúc Trìu – TP Thái Nguyên - Tỉnh Thái Nguyên. Địa điểm này cách trung tâm
thành phố khoảng 10km về phía Bắc, gần chân hồ núi Cốc, đường giao thông đi
lại khá thuận tiện.
Công trình KSH nhà anh Hữu xây năm 2005 theo công nghệ KT1 thể tích
17m
3
, hệ số tích khí 0,4, quy mô chăn nuôi thường xuyên là 30 lợn thịt và 2 nái.
Theo ý kiến của gia đình khí thừa vào mùa hè và đủ vào mùa đông cho gia đình
nấu ăn, thắp sáng và đun cám lợn. Công trình vận hành ổn định chưa có trục trặc
gì kể từ khi đưa vào sử dụng đến nay. Trước khi thí nghiệm 1 tháng công trình
được làm vệ sinh và nạp mới hoàn toàn nguyên liệu.
Giống chè gia đình trồng là chè cành (giống bản địa) và chè hạt (giống
chè Shan). Tổng diện tích chè củ
a gia đình 9 sào Bắc bộ, sản lượng búp tươi
trung bình 360kg/sào hay 10tấn/ha, tổng sản lượng búp tươi cả năm vào khoảng


Sơ đồ 3.1 – Sơ đồ hệ thống dẫn khí và sử dụng khí
Chè búp giống Shan được hái vào sáng sớm (như thường lệ), khối lượng
chè tươi để thí nghiệm là 100kg/1 lần thí nghiệm, độ ẩm của nguyên liệu là 70-
80%, nhiệt độ không khí tại địa điểm thí nghiệm từ 26-30
o
C, độ ẩm không khí
75-85% (đo trực tiếp), trời nắng nhẹ.
Mẫu thí nghiệm được chia thành 2 mẫu:
- Mẫu 1: 50kg gọi là mẫu đối chứng, sử dụng củi gỗ chế biến theo
phương pháp thông thường
- Mẫu 2: 50kg gọi là mẫu thí nghiệm sử dụng khí sinh học chế biến theo
trình tự như sử dụng củi gỗ

Các mẫu sấy được thực hiện hoàn chỉnh từ diệt men đến sấy khô và lấy
hương (chè thành phẩm) lần lượt ở cả mẫu thí nghiệm và đối chứng.
- Sáng từ 8 giờ đến 11giờ
- Chiều từ 14 giờ đến 18 giờ
-
Đêm từ 20 giờ 30 đến 23 giờ
TB KSH
Lọc khí
chứa khí
Lò sấy
Nghiên cứu ứng dụng KSH trong chế biến chè xanh quy mô gia đình – Báo cáo đề tài

Trung tâm Năng lượng tái tạo và CDM
20
Chè sau khi chế biến được phân loại thành chè búp thành phẩm và chè ban
cám, chè ban cám được loại ra và chè búp thành phẩm được tiếp tục lấy hương

(phút)
Nhiên
liệu
Diệt men 80 64 29 170 90 10 420
Sấy khô 64 5 120 95 20 600
Lấy hương 5 3 103 67 30 900
Nhiên liệu: củi gỗ (kg)
Diệt men 80 59 27,5 198 100 8 4.2
Sấy khô 59 5 130 95 17 2.3
Lấy hương 5 4 105 58 32 3.5
Kết quả ở bảng 3.1 cho thấy tổng thời gian cho một mẻ chế biến ở mẫu thí
nghiệm là 60 phút, còn mẫu đối chứng là 57 phút. Về nhiệt độ sự khác nhau lớn
nhất giữa các mẫu là ở giai đoạn diệt men kể cả khi đo tại vỏ thùng quay và ở
khối nguyên liệu (không gian buồng sấy). Một sự khác biệt nữa giữa mẫu thí
nghiệm và mẫu đối ch
ứng là thời gian nhóm lò và đun nóng thùng quay, nếu ở
mẫu thí nghiệm thời gian này là một phút thì ở mẫu đối chứng phải mất 5 phút.