Khai thác cao su thiên nhiên potx

•Các hạt phân tử cao su trong latex: Chúng được cấu tạo thành 2 lớp: bên trong là các hạt cao su polyizoprene – [-C5H8-] n ;bên ngòai là lớp chất bề mặt protein,…... Đánh đông•Mủ đem vào

1.3 Khai thác cao su thiên nhiên

1.3.2 Điều kiện và cách cạo

Vòng thân > 45 cm, đo ở độ cao 1m.

50% s ố cây đạt tiêu chuẩn (~ 200-250 cây/ha).

T ừ chiều cao 1m cách mặt đất, thực hiện rạch cạo 1

đường nằm ngang.

Tách r ạch 1 vỏ bao bọc mỏng từ 1- 1,5mm bề dày vỏ cây cạo vào khoảng 20cm/năm(cạo nửa vòng) hoặc 15cm/năm(cạo nguyên vòng).

1.3.3 Thành phần latex

oLatex là m ủ cao su ở trạng thái huyền phù chứa các chất phân tán nằm lơ lửng trong dung dịch có nhiều chất hữu cơ và vô cơ.

oNgoài hy đrocacbon cao su ra, latex còn chứa nhiều chất cấu tạo cũng có trong mọi tế bào sống, đó là prôtêin acid béo, sterol, glucid, heterosid enzyme, muối khoáng…

oHàm l ượng những chất cấu tạo nên latex thay đổi tùy theo các điều kiện về khí hậu, họat tính sinh lý và hiện trạng sống của cây.

Phân tích mẫu latex đã đưa ra kết quả như sau:

•Trong quá trình bảo quản latex thường được bổ sung

NH 3 để tránh đông tụ.

• Trong latex có nhiều loại hạt như phân tử cao su, hạt

lutoid…chứa trong dung dịch chất lỏng gọi là “serum”.

• Serum có cấu tạo là nước có hòa tan nhiều chất muối

khoáng, acid, đường, muối hữu cơ, kích thích tố, sắt tố, enzyme có pH = 6,9-7,0 và có điểm đẳng điện thấp ( pH

= 4.7).

•Các hạt phân tử cao su trong latex: Chúng được cấu

tạo thành 2 lớp: bên trong là các hạt cao su polyizoprene – [-C5H8-] n ;bên ngòai là lớp chất bề mặt (protein,…)

Lý tính

•Trong 1ml mủ nước có chứa 35% hàm lượng cao su

khô, có khoảng 200 triệu hạt cao su.

•Đường kính trung bình mỗi hạt là 0,139-0,173 mm mủ

cao su mang tính kiềm yếu nhưng sau một thời gian, các

vi sinh vật phát triển sẽ tiết ra các loại acid làm pH giảm

và mủ bị đông tụ.

•Khối lượng riêng của cao su khô là 0.92-0.96 g/cm 3

•Cao su thiên nhiên là cao su không phân cực nên dễ tan

trong các dung môi không phân cực họ béo, họ thơm, ít tan trong các dung môi

8

Tính chất lý học của cao su thiên nhiên

Hóa tính

•Cấu trúc phân tử cao su thiên nhiên là polyizopren có

công thức (–C 5 H 8 –) n ,n= 20.000 ở dạng izopren cis- 1,4 này chiếm 100% trong dây phân tử cao su của giống Hevea Brasilliensis.

•Chính nhờ cấu trúc đều đặn này làm cho cao su kết tinh

khó bị kéo căng, dẫn đến kết quả là lực kéo đứt cao su sống rất cao tác động tốt đến quy trình cán luyện cũng như tính năng của sản phẩm khi chưa có độn.

10

Hóa tính (tt)

M ỗi 1 đơn vị –C 5 H 8 – của dây phân tử lại có 1 nối đôi (chưa có bão hòa) làm cho cao su lưu hóa dễ dàng, nhất là lưu hóa lưu huỳnh.

Điều này cũng làm cho cao su dễ bị oxi hóa, ozone tác kích dẫn đến tình trạng lão hóa (đứt mạch), do đó tính chịu nhiệt của cao su kém.

Cao su thiên nhiên d ễ dàng bị phân hủy ở nhiệt độ 1920C Ngoài ra cao su thiên nhiên có phân tử không phân cực nên dễ bị hòa tan trong môi trường không phân cực và không hòa tan trong môi trường phân cực như: acetone, rượi…

•1.3.4 Sự đông tụ latex

•Đông đặc tự nhiên: pH giảm do enzym hay vi khuẩn biến

đổi hóa học; enzyme dehydrate hóa các lipid phức hợp (phosphatid, lecithid) => savon không tan (alcalinoterreuz), thay thế protein bề mặt hạt cao su => đông đặc

•Đông đặc bằng acid: axit formic 0.5% khối lượng latex,

acid acetic 1%.

•Đông đặc bằng muối hay chất điện giải: phần tử mang

điện trong huyền phù sẽ sẽ bị khử điện tích do sự hấp thụ của ion điện tích đối nghịch và xảy ra sự đông kết Tăng theo hoá trị của ion Vd: Ca(NO 3 ) 2 ; CaCl 2 ; MgCl 2 ,

1.3.4 Sự đông tụ latex (tt)

•Đông đặcbằng cồn/aceton: do tác động khử nước các

protein bề mặt hạt cao su.

•Đông đặc bằng cách khuấytrộn: dưới tác động cơ

học => động năng của hạt cao su tăng nhanh => khống chế lực đẩy tĩnh điện và vô hiệu hóa lớp protein hút nước.

•Đông đặc bởi nhiệt: -15 C => phá vỡ hệ thống hấp thu

nước của protein, nhiệt độ cao sẽ là điều kiện xúc tác cho các chất gây đông đặc: Zn2+, NH4 –.

1.3.5 Các loại sản phẩm cao su thiên nhiên

•Cao su tờ RSS (Ribbed smoked sheet): dày từ

2.5→3.5mm, màu hổ phách, trên bề mặt có vân sọc, xông hơi bằng khói bụi Có 5 hạng: RSS1, RSS2, RSS3, RSS4, RSS5.

•Cao su tờ ICR (Initial concentration rubber) : đánh đông

ở nồng độ nguyên thủy DRC ~ 33%; xông khói hoặc hơi nóng Có 4 hạng: ICR1, ICR2, ICR3, ICR4.

•Cao su tờ ADS (Air Dried Sheet): không xông khói hoặc

hơi nóng (bằng khí ngoài trời).

14

1.3.5 Các loại sản phẩm cao su thiên nhiên (tt)

•Cao su Crêpe: Được xông hơi, bề mặt gồ ghề; Crepe

màu nhạt: SX từ mủ nước, chống hóa nâu bằng sodium bisulfite, tẩy trắng bằng 0.1%xylyl mercaptan Cao su cao cấp nhất (dụng cụ y tế, núm vú trẻ con, dụng cụ tắm…) Crêpe nâu: SX từ mủ phụ.

•Cao su cốm bún SVR: dạng khối, được ép lại từ Cao su

cốm hoặc Cao su bún Có 6 hạng: VR3L, SVR5, SVR CV50, SVR CV60, SVR10, SVR20 (Standardized Vietnamese Rubber)

•Mủ cô đặc: dạng lỏng có DRC> 60%.

(DRC: Dry Rubber Content): Hàm lượng cao su khô.

1.4 Công nghệ chế biến cao su thiên nhiên 1.4.1 Nguyên lý chung

16

1.4.2 Quy trình sản xuất cao su khối (cốm bún)

Chi ̉ tiêu nguyên liệu

18

Tạp chất Rất ít Có lẫn vỏ, lá cây Nhiều vỏ, lá cây Màu sắc Trắng sữa Hơi vàng Hơi vàng

Trạng thái Lỏng tự nhiên Chấm đông li ti Hơi sệt, lợn cợn

%NH 3

0,01-0,03%/trọng lượng mủ

<0,01%/trọng lượng mủ

Mủ nước sau khi cạo, sẽ được bảo quản trong khi vận chuyển từ vườn cây về nhà máy bằng dung dịch NH 3 với nồng độ, và số lượng

theo theo tính toán.

Tiếp nhận mủ vườn cây

•Khi tiếp nhận mủ của xe mủ chở về từ vườn cây, mủ

nước sẽ được phân loại rồi lọc qua lưới lọc 60 mesh, sau đó cho vào hồ chứa.

•Một số thông số kỹ thuật sẽ được xác định trước khi

sản xuất Tùy theo mỗi loại sản phẩm mà các thông số kỹ thuật cụ thể để xác định.

Tổng hàm lượng chất khô (TSC)

•Hàm lượng chất khô biểu thị tầm quan trọng của phần

rắn (cao su và các thành phần phi cao su) Xác định TSC làm nước bay hơi và các yếu tố bay hơi ở 70 o C.

•Các thành phần phi cao su là: protein, acid amin, muối

khoáng, phenol, enzym, kim loại (Mg, Zn, Mn, Cu…) muối vô

cơ và các chất bẩn (đất, cát, sạn…)

•Trong đó đồng và mangan tự do trong cao su là hai tác

nhân kích thích mạnh sự lão hóa của cao su bởi nó xúc tác cho phản ứng oxy hóa, người ta quy định hàm lượng đồng và mangan trong cao su sơ chết không vượt quá 8ppm.

20

Hàm lượng cao su khô (DRC)

•Phần hữu ích của mủ nước là cao su khô Điều này

quan trọng về mặt kỹ thuật và thương mại.

•DRC được xác định bằng phương pháp đánh đông và

sấy ở 70 0 C.

m 1

m 0

m 0 : là khối lượng của mẫu thử, tính bằng gam.

M 1 : là khối lượng của tờ cau su khô, tính bằng gam.

Pha loãng mủ

•Thông thường mủ từ vườn cây về nhà máy có DRC thay

đổi từ 25-35% nên mủ trước khi đánh đông phải được pha loãng sao cho DRC đạt khoảng 25% Trong quá trình khuấy trộn mủ trong hỗn hợp thì cũng đồng thời tiến hành pha loãng.

22

25

) 25

 V DRC

Vn m

Làm đồng đều mủ

Đánh đông

•Mủ đem vào chế biến sẽ được đánh đông thành khối

trong các mương mủ bằng acid acetic nồng độ khoảng 2% Độ pH để đánh đông là 5,2-5,6 là môi trường thuận lợi để đông tụ hoàn toàn mủ cao su trong thời gian 6-8 giờ.

•Các nhà máy sàn xuất mủ cốm hiện nay đều chọn

phương pháp đánh đông 2 dòng chảy nhằm tăng hiệu suất của quá trình đánh đông, đồng thời lam tăng giá trị kinh tế cho sản phẩm và hạ giá thành sản xuất.

24

Đánh đông (tt)

•Phương pháp 2 dòng chảy: Cho dòng mủ chảy xuống

mương đánh đông cùng lúc với dòng acid, cả 2 dòng sẽ cho vào mương phân phối, trong quá trình tạo chảy rối chúng sẽ tự trộn lẫn nhau.

•Ưu điểm: Giảm lao động trong công đoạn đánh đông.

Giảm giá thành sản xuất.

•Khuyết điểm: Khó kiểm soát dòng chảy của 2 chất lỏng

để đạt sự đồng bộ trong suốt quá trình đánh đông

Đánh đông (tt)

•Phương pháp dùng dầm quay thủ công: Sau khi cho mủ

chảy xuống mương thì dùng gạn để gạn bớt bọt trên bề mặt lớp mủ, dùng các can chứa acid đổ vào đồng thời dùng dầm đẩy mủ để mủ và acid trộn lẫn nhau.

•Ưu điểm: Dễ thực hiện việc kiểm soát được chất

lượng và kỹ thuật đánh đông.

•Khuyết điểm: Cần nhiều lao động thủ công trong quá

trình đánh đông nhất là khi số lượng mương đánh đông nhiều Tăng chi phí lao động, tăng giá thành sản xuất.

26

Mương đánh đông

•Mương đánh đông được lót bên trong bằng gạch men,

có các bức thành ngăn cách các mương.

•Mương có dạng hình thang, và có độ dốc, có lỗ xả thoát

nước khi vệ sinh mương.

Cán kéo (Crusher)

•Thêm nước vào mương để khối mủ nổi lên.

•Khe hở trục máy cán kéo là 50mm, rãnh sâu 25mm, bề

Cán crep (Creper)

•Cán 1,2,3 có kích thước khe hở nhỏ dần 5mm- 0.5mm

•Trong khi cán phải có hệ thống nước rửa cung cấp giữa

2 trục

•Tờ mủ sau khi cán phải đồng đều, không lẫn đốm đen.

•Hệ thống máy cán rửa có vai trò xé tơi, rửa sạch và làm

giảm bề dày khối mủ từ 60÷70 mm xuống còn 10÷12 mm (máy 1), 7,5÷10 mm (máy 2), 4÷7,5 mm (máy 3).

Máy cán cắt (tạo cốm)

•Tờ mủ được băng tải dẫn đến trục tiếp liệu tự động

nạp nguyên liệu cho trục cắt.

•Điều chỉnh dao của máy băm tinh sao cho máy băm cắt

kích thước hạt cốm đạt yêu cầu.

•Các hạt cốm sau khi băm rơi vào hồ rửa mủ, hạt cốm

phải tơi, đều…

•Những hạt cốm tạo thành rơi xuống hồ chứa và sẽ

được dòng nước đẩy hạt cốm đến miệng phễu của máy bơm cốm.

•Bơm cốm đưa hỗn hợp lên sàn rung để tách nước.

30

Sàng rung và xếp vào xe goong

•Bơm cốm sẽ hút dòng nước có lẫn hạt cốm vào và đưa

chúng xuống sàn rung.

•Ssàn rung sẽ chuyển động rung nhẹ để phân riêng hạt

cốm và nước, các hạt cốm sẽ rơi xuống phễu và được khỏa tự do vào thùng chứa Trolley để chuẩn bị đưa vào

hệ thống sấy.

•Nước đã được tách riêng sẽ qua hệ thống ống để

đưa trở lại hồ chứa, chính dòng nước hồi lưu này tạo dòng nước có áp lực mạnh để đẩy hạt cốm đến miệng bơm.

Sàng rung và xếp vào xe goong

•Để mủ rơi tự nhiên từ phểu sàn rung xuống các hộc,

dùng tay phả nhẹ để đảm bảo mủ tơi xốp, bằng mặt và phân phối đều trong các hộc của thùng sấy Khối lượng phải mỗi hộc phải phù hợp với yêu cầu kĩ thuật.

32

Băng Tải

1.4.3 Quy trình sản xuất cao su ly tâm

(latex đậm đặc)

Mục đích sản xuất latex đậm đặc

Nâng hàm lượng cao su khô (DRC) trong latex với mục đích giảm chi phí vận chuyển sản phẩm và sử dụng một số

sản phẩm đi từ late:

Cao su xốp: gối, nệm, thảm…

Sản phẩm nhúng: Bao cao su, dụng cụ y tế, giải phẩu.

Nhóm khác: dụng cụ nhà bếp, đồ chơi trẻ em, keo, nhựa,

hồ, dán.

1.4.3 Quy trình sản xuất cao su ly tâm

(HA: high amoniac: latex có hàm lượng amoniac cao.

Phương pháp bốc hơi

Đậm đặc hóa latex với các chất ổn định thích hợp để đạt được một thể đậm đặc hầu như gần khô (dùng nhiệt bốc hơi nước), có thể khuyếch tán trở lại nhanh trong nước và đổi thành một latex đậm đặc ở mức độ mong muốn.

Ưu điểm: latex đậm đặc có hàm lượng cao su cao có thể đạt tới 80%.

Khuyết điểm: latex đậm đặc có tính chất không ổn định, chất bẩn còn lại nhiều, hàm lượng phi cao su rất cao (5 – 8%) có độ trong kém.

Phương pháp điện phân

Dùng dòng điện chạy giữa 2 điện cực dọc đặt trong một thùng chứa.

Để tránh các phân tử latex bám vào điện cực, ta cần phải tách riêng bằng một màng bán thấm ngâm giữa 2 điện cực để tách rời 2 phần.

Như vậy thùng điện giải sẽ có 3 ngăn, 2 ngăn bìa chứa điện cực và chất điện giải như dung dịch amoniac, ngăn giữa chứa latex, các phân tử latex có xu hướng bám vào màng chắn và đông lại tạo thành một lớp cách điện không cho dòng điện đi qua.

36

Phương pháp điện phân (tt)

Để tránh hiện tượng này, ta đảo nghịch chiều dòng điện trong thời kỳ cực ngắn để các phân tử cao su tróc ra và phụ trợ cho hiện tượng nổi trên bề mặt của chúng.

Ưu điểm: Năng suất cao, mủ có chất lượng tốt, sản xuất có thể sử dụng liên tục.

Khuyết điểm: Điện năng tiêu thụ cao, cơ sở phải được điều khiển bởi một chuyên viên có năng lực, tay nghề cao.

Phương pháp kem hóa

Cho vào latex tươi một chất giúp hiện tượng tách kem của latex loãng xảy ra nhanh chóng latex loãng phân thành

2 phần: phần dưới là serum, phần trên là latex đậm đặc như kem Sau đó chỉnh nồng độ amoniac lại cho thích hợp.

Ưu điểm: Năng suất cao, dụng cụ đơn giản, có thể thực hiện tại đồn điền.

Chi phí năng lượng, công thấp.

Có phẩm chất tương đương với mủ kem có được ở những phương pháp khác.

38

Phương pháp ly tâm

Là một phương pháp loại trừ một phần nước ra khỏi latex, phương pháp này dựa vào sự khác biệt giữa tỷ trọng của các phân tử cao su và tỷ trọng của serum.

Sử dụng máy ly tâm có tốc độ cao, dựa vào lực ly tâm sẽ tách được các hạt có tỷ trọng khác nhau, hạt cao su có tỷ trọng thấp hơn nước và serum.

Phương pháp ly tâm (tt)

Ưu điểm: Chất lượng mủ ly tâm tốt và đều, ít làm thay đổi thành phần tính chất của latex, loại bỏ những chất phi cao su.

Sản phẩm được ứng dụng rộng rãi, thị trường ưu chuộng, làm ra được nhiều sản phẩm Về phương diện sản xuất có lợi.

Khuyết điểm: Năng suất thấp, thiết bị đắt tiền, chi phí cao, có thêm bộ phận chế biến mủ skim.

40

Nguyên lý hoạt động của máy ly tâm

Mủ latex thô chảy qua ống tube vào trong thiết bị ly tâm, ở

đó mủ được phân tách ra trong bộ dĩa thành mủ kem và

mủ skim dưới tác dụng của lực ly tâm do máy tạo ra.

Mủ skim chảy ra xung quanh chu vi của nồi, dâng lên theo mép ngoài của bộ đĩa và được đưa ra ngoài qua các lỗ béc vào bên trong mâm.

Mủ kem chảy vào phía trung tâm của thiết bị và thoát ra qua các lỗ trên phần trên của thiết bị vào trong mâm.