Nghiên cứu dây chuyền công nghệ sản xuất phân hữu cơ vi sinh năng suất 5 tấnh

Phân bón vi sinh vật gọi tắt là phân vi sinh là sản phẩm chứa một hay nhiềuchủng vi sinh vật sống, đã được tuyển chọn có mật độ đạt theo tiêu chuẩn hiện hành.Thông qua các hoạt động của

Chương 1

MỞ ĐẦU

Một trong những nguyên liệu phục vụ sản xuất nông nghiệp không thế thiếuđược là phân bón Phân bón là vật tư cực kỳ quan trọng đảm bảo sản xuất nông nghiệpđạt hiệu quả và bền vững Theo dự báo của Chính phủ, phải đến năm 2020, nước tamới hoàn toàn chủ động sản xuất phân bón phục vụ sản xuất nông nghiệp Sản xuấtphân bón và sửa dụng phân bón đúng cách sẽ góp phần nâng cao năng suất và chấtlượng nông sản Dự đoán tình hình kinh tế thế giới và trong nước về khả năng cungứng, giá cả phân bón, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn chỉ đạo các địa phươnghướng dẫn, khuyến cáo nông dân sử dụng phân bón hợp lý, tăng sửa dụng phân bóntổng hợp, phân NPK, phân vi sinh và phân hữu cơ, giảm sử dụng phân Đạm, phân Urênhằm giảm chi phí sản xuất tăng hiệu quả đầu tư Như vậy, việc sản xuất phân vi sinh,cùng các loại phân hữu cơ khác có tính cấp thiết cao

Thế kỉ 21 - một thế kỉ của công nghệ sinh học, thế kỉ của sự phát triển nông nghiệp sạch và bền vững Nhưng nguồn phế thải từ sản xuất và sinh hoạt thì ngày cànggia tăng đáng kể, nếu không có biện pháp xử lý đúng và kịp thời thì môi trường sẽ bị ônhiễm, nguồn thực phẩm không sạch làm ảnh hưởng tới sức khoẻ của cộng đồng, con người và hệ thực động vật…Vì vậy áp dụng công nghệ sinh học, phân hữu cơ vi sinh

đã ra đời, đây là sản phẩm quá trình lên men vi sinh của than bùn và các phế thái nông nghiệp nhằm giái quyết vấn đề ô nhiệm môi trường

Phân vi sinh có lợi thế là an toàn, “thân thiện” với môi trường và nguồn nguyênliệu dồi dào có sẵn trong nước,trên đất nên hiện nay phân vi sinh đã được sử dụng phổ biến trong nông nghiệp; và nhu cầu thị trường lên đến hàng triệu tấn/ năm nó thúc đẩy ngành công nghiệp sản xuất phân vi sinh trong nước phát triển với tốc độ cao và đem lại lợi nhuận kinh tế lớn

Phân bón vi sinh vật (gọi tắt là phân vi sinh ) là sản phẩm chứa một hay nhiềuchủng vi sinh vật sống, đã được tuyển chọn có mật độ đạt theo tiêu chuẩn hiện hành.Thông qua các hoạt động của chúng sau quá trình bón vào đất tạo nên các chất dinhdưỡng mà cây trồng sử dụng được ( N, P ,K,…) hay các hoạt chất sinh học, góp phầnnâng cao năng xuất và chất lượng nông sản Phân vi sinh bảo đảm không gấy ảnhhưởng xấu đến người, động thực vật, môi trường sinh thái và chất lượng nông sản.Hiện nay phân vi sinh thường được chia làm 3 loại là:

1 Phân vi sinh cố định đạm là sản phẩm chứa một hay nhiều chủng vi sinh vậtsống, đã được tuyển chọn với mật độ đạt theo tiêu chuẩn hiện hành có khả năng cốđịnh nitơ từ không khí cung cấp các hợp chất chứa nitơ cho đất và cây trồng, tạo điềukiện nâng cao năg suất và chất lượng nông sản, tăng độ màu mỡ của đất Phân vi sinhvật cố định nitơ và các chủng vi sinh vật này không gây ảnh hưởng xấu đến người ,động thực vật, môi trường sinh thái và chất lượng nông sản Vi sinh vật cố định nitơ là

vi sinh vật sống cộng sinh hay hồi sinh với cây trồng, hoặc vi sinh vật sống tự do trongđất, nước, không khí

2 Phân vi sinh phân giải phosphate khó tiêu là sản phẩm chứa một hay nhiềuchủng vi sinh vật sống, đã được tuyển chọn với mật độ đạt theo tiêu chuẩn hiện hành

có khả năng chuyển hoá hợp chất photpho khó tan thành dạng dễ tiêu cung cấp cho đất

và cây trồng, tạo điều kiện nâng cao năng suất và hoặc chất lượng nông sản Phân lân

vi sinh và các chủng vi sinh vật này không ảnh hưởng xấu đến người, động thực vật,môi trường sinh thái và chất lượng nông sản

3 Phân bón vi sinh vật phân gải xenluloza ( tên thường gọi: phân vi sinh phân giải xenluloza) là sản phẩm chứa một hay nhiều chủng vi sinh vật sống, đã được tuyển chọn với mật độ đạt theo tiêu chuẩn hiện hành có khả năng phân giải xenluloza , để cung cấp chất dinh dưỡng cho đất và cây trồng, tạo điều kiện nâng cao năng xuất và chất lượng nông sản, tăng độ màu mỡ của đất Phân vi sinh vật phân giải xenluloza và các chủng vi sinh vật này không ảnh hưởng xấu đến người, động thực vật, môi trường sinh thái và chất lượng nông sản

So với phân hóa học, phân vi sinh không gây ô nhiễm môi trường đất, nước Không gây hiện tượng chai đất, không gây hiện tượng tồn dư nitrit, nitrat trong cây trồng

Phân vi sinh dạng viên là loại phân tổng hợp nhằm cung cấp dưỡng chất, nguồn

vi sinh giúp cho sự sinh trướng và phát triển cúa cây trồng Nhờ phân ở dạng viên, nêncây trồng sử dụng các dưỡng chất hợp lý hơn, hạn chế sự thất thoát và gây ô nhiệm cho con người trong quá trình sử dụng

Các loại phân bón bao gồm: phân vô cơ, phân bón rễ, phân bón lá, phân đơn,phân đa yếu tố, phân hữu cơ, phân hữu cơ sinh học, phân hữu cơ truyền thống, phântrung lượng, phân vi lượng, phân đa lượng, phân phức hợp, phân trộn, phân vi sinh,phân hữu cơ vi sinh Ngoài các quy định về khảo nghiệm, thẩm định, đăng ký kinhdoanh thì các tổ chức, cá nhân sản xuất các loại phân bón phải có máy móc, thiết bịphù hợp để sản xuất phân bón đạt tiêu chuẩn chất lượng theo quy định

Xuất phát từ yêu cầu trên việc xây dựng cơ sở vật chất kỹ thuật trong đó lựachọn công nghệ sản xuất, dây chuyền máy móc,nhà xưởng có vai trò quan trọng trongtrong tổ chức sản xuất

Được sự cho phép của khoa cơ khí-công nghệ,dưới sự hướng dẫn của thầyTS.Nguyễn Như Nam chúng tôi thực hiện đề tài :

“Nghiên cứu dây chuyền công nghệ sản xuất phân hữu cơ vi sinh năng suất 5 tấn/h”

Mục tiêu đề tài:

Nghiên cứu thiết kế, chế tạo, lắp đặt dây chuyền sản xuất phân bón hữu cơ visinh dạng viên năng suất 5 T/h để ửng dụng vào sản xuất

Chương 2

TỔNG QUAN

2.1 Đối tượng nghiên cứu

2.1.1 Khái niệm phân hữu cơ vi sinh

Phân bón hữu cơ vi sinh là sản phẩm được sản xuất từ nhiều nguồn nguyên liệuhữu cơ , nhằm cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng, cải tạo đất chứa một hay nhiềuchủng vi sinh vật sống được tuyển chọn với mật độ đạt tiêu chuẩn quy định, góp phầnnâng cao năng suất và chất lượng nông sản

Phân vi sinh là tập hợp một nhóm vi sinh vật, hoặc nhiều nhóm vi sinh vật,chúng được nhân lên từ các chế phẩm vi sinh và tồn tại trong các chất mang không vôtrùng

Phân hữu cơ luôn luôn chứa các nguyên tố dinh dưỡng : đạm, lân, kali, magiê,natri,…, các nguyên tố vi lượng ( đồng, kẽm, mangan, coban, bo, môlipden, ) Nhưng

ở hàm lượng không cao Phân hữu cơ được sản xuất nhờ quá trình lên men phân giảicác nguyên liệu hữu cơ

Phân hữu cơ vi sinh là phân trộn cơ học giữa phân hữu cơ và phân vi sinh Dohàm lượng dinh dưỡng cửa phân hữu cơ không cao, nên phân hữu cơ vi sinh chủ yếudùng để bón lót hoặc dùng làm nguyên liệu để sản xuất phân hợp hữu cơ vi sinh Phân

vi sinh là dạng hỗn hợp ướt, độ ẩm tương đổi cao Khối lượng riêng 500-550 Kg/m3,góc tự chảy 30-35o

Tác dụng của phân hữu cơ vi sinh là: một mặt cung cấp chất dinh dưỡng chocây trồng, mặt khác (quan trọng hơn nhiều) cải thiện đặc tính vật lý của đất, làm tơixốp, thông thoáng, giữ ẩm tốt, nhờ vậy cây trồng hấp thụ chất dinh dưỡng trong đấtđược tốt hơn, cho năng suất cao hơn

Phân hữu cơ hay hữu cơ vi sinh có thể chia thành 3 nhóm như sau:

o Nhóm vi sinh vật có: chế phẩm vi sinh vật, phân vi sinh

o Nhóm hữu cơ có: phân hữu cơ, phân sinh học

o Nhóm hỗn hợp có: phân hữu cơ – vi sinh, phân phức hợp hữu cơ vi sinh

2.1.2 Nguyên liệu dùng đế sản xuất phân hữu cơ vi sinh

Than bùn, phân rác, bùn trong các nhà máy sản xuất đường mía, bã cà phê, chấtthái chăn nuôi và một số chất vô cơ cần thiết cho sự sinh trướng và phát triển của câytrồng

2.1.3 Một số tính chất cơ lý của nguyên liệu than bùn

Than bùn được tạo thành từ xác các loài thực vật khác nhau Xác thực vật đượctích tụ lại, được đất vùi lấp và chịu tác động của điều kiện ngập nước trong nhiều năm.Với điều kiện phân hủy yếm khí các xác thực vật được chuyển thành than bùn

Trong than bùn có hàm lượng chất vô cơ là 18 – 24%, phần còn lại là các chấthữu cơ Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của than bùn được điều tra tại một số

mỏ tại viết nam bao gồm như sau:

Hàm lượng các chất dinh dưỡng trong than bùn thay đổi tùy thuộc vào thànhphần các loài thực vật và quá trình phân hủy các chất hữu cơ Số liệu phân tích thanbùn ở một số địa điểm có than bùn miền Đông Nam Bộ thu được như sau:

Bảng 2.1 Hàm lượng các chất dinh dưỡng trong than bùn ở miền Đông Nam Bộ

Đơn vị %

% chất dinh

dưỡng

Địa điểm lấy than bùn

Nguồn: Số liệu theo Phân viện khoa học Việt Nam, TP Hồ CHÍ MINH.

• Thời hạn bảo hành phân HC và HCVS : 09 tháng trong điều kiện bảo

quản bình thường (nhiệt độ kho chứa)

2.1.4 Quy trình công nghệ và máy móc thiết bị sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh 2.1.4.1 Công nghệ sản xuất phân hữu cơ vi sinh dạng viên

Quá trình chế biến phân hữu cơ vi sinh thực chất là quá trình biến đổi sinh hóacác nguyên liệu hữu cơ dưới tác động của vi sinh vật trong điều kiện hiếm khí Kết quảcủa quá trình này là nguyên liệu ban đầu được chuyển hóa thành mùn hữu cơ vi sinh(MHCVS) Quá trình biến đổi hóa sinh nguyên liệu hữu cơ được giới thiệu hình 2.1

Chất hữu cơ (than bùn,bã bùn)

Phân hủy

CO

2 , H

2OTổng hợp MHCVS

Quy trình công nghệ sản xuất phân vi sinh trình bày như hình 2.2

Để sản xuất phân bón vi sinh cần thực hiện các bước sau:

 Bước 1: - Phân lập và tuyển chọn vi sinh vật

 Bước 2: - Xác định đặc tính sinh ly, sinh hóa, xác định xem chủng

vi sinh vật phân lập được có an toàn với người, động thực vật và môi trường sinh thái không

 Bước 3: - Lên men thu sinh khối vi sinh vật

 Bước 4: - Chuẩn bị chất mang: Chất mang ở đây có thể là than bùn hoặc là mùn hữu cơ của nhà máy xử lý rác thải Chất mang được đóng bao, có thể thanh trùng hoặc không

 Bước 5: - Phối trộn các vi sinh vật sau đó tiêm vi sinh vật vào các bao chất mang

 Bước 6: - Ủ sinh trưởng: tùy thuộc vào đặc điểm của các chủng visinh vật mà có chế độ ủ khác nhau, nhưng thường là trong từ 3-5 ngày ở nhiệt độ xác định khoảng 30 độ C

 Bước 7: - Kiểm tra mật độ vi sinh vật xem có đạt yêu

cầu không rồi bán ra ngoài thị trường.

Bùn cặn hữu cơ, than bùn, phế liệu hữu cơ thực vật là các thành phần chínhtrong nguyên liệu sản xuất phân hữu cơ vi sinh được xử lý sơ bộ như phơi, nghiền,sàng, khử mùi (bằng chế phẩm vi sinh vật) nhằm khử bớt bitum (có trong than bùn),loại bỏ đá, thủy tinh, nhựa (có trong bùn cặn) và làm cho các nguyên liệu có độ mịntương ứng, phù hợp cho trộn và ủ phân Sau đó chuyển qua công đoạn phối trộn

nguyên liệu, ở đây các nguyên liệu được điều chỉnh để đạt được tỷ lệ : = 30 − 40

nghiền, định lượng tạo hỗn hợp, tạo viên Vấn đề chủ yếu ở mức độ

cơ giới hĩa (tự động hĩa) và chế phẩm vi sinh vật gốc dùng ủ phân

Hình 2.2 Quy trình sản xuất phân hữu cơ vi sinh

2.1.4.2 Các máy mĩc, thiết bị dùng trong sản xuất phân vi sinh hữu cơ

Các máy mĩc, thiết bị chủ yếu dùng trong sản xuất phân vi sinh hữu cơ gồm:

+ Hệ thống ủ

+ Thiết bị nghiền

+ Thiết bị phân loại+ Thiết bị định lượng

Nước thải rửa

Nước xử lý khí, bụi

Bùn cặn hữu cơ, thanbùn đem khử mùi,phơi khơ,nghiền,sàngtách tạp chất

-Giống vi sinh vật gốc

-mơi trường dinh dưỡng

-NPK, vi lượng, chấtkích thích sinh trướng

Phối trộn nguyên liệu

Ủ hảo khí(cưỡng bức)đảo trộn định kỳ

Nghiền,sàng phân loại

Đĩng bao phânviên

+ Thiết bị trộn.

+Thiết bị tạo viên

+Thiết bị sấy khô

+ Các thiết bị phụ trợ khác như băng tải, xe nâng…

2.1.5 Hệ thống ủ

Than bùn sau khi được xử lý bao gồm tách tạp chất, khử mùi, nghiền, phơiđược chuyển sang băng tải ở đây than bùn được tiến hành phun vi sinh vật tiếp theođược chất thành đống để ủ, lên men

Trong quả trình ủ vi sinh vật giữ vai trò quyết định trong quá trình ủ phân.Không có sự tham gia của vi sinh vật, phế liệu không chuyển được thành mùn để nuôicây và cải tạo đất Các vi sinh vật này có khả năng phân giải chất xơ thành đường, đạmhữu cơ thành các axit min, quặng thành lân dễ tiêu

Trong đất, trong rác có hai loại vi sinh vật: vi sinh vật yếm khí (kị khí) và visinh vật hiếu khí (thoáng khí) Phụ thuộc vào điều kiện ủ phân (cách ủ phân) mà visinh vật này hay vi sinh vật kia hoạt động

Trong điều kiện ủ phân yếm khí là sau khi trộn các thành phần để ủ phân, đốngphân được trát kín không cho không khí lọt qua Trong điều kiện này các vi sinh vậtyếm khí sẽ hoạt động Ngược lại nếu đống phân chỉ được che đậy sơ sơ bằng rơm rạhoặc lá chuối để chống mưa nắng, không khí sẽ dễ dàng lọt qua Ngoài ra đống phâncòn được đảo trộn để bổ sung không khí Trong điều kiện này các vi sinh vật hiếu khí

sẽ hoạt động Trong quá trình ủ thoáng khí, nhiệt độ lên men có thể lên đến 50 - 60o C

và thậm chí lên đến 70o C, tùy loại và điều kiện của chất liệu thô Quá trình lên menthoáng khí tạo ra nhiều chất như glucô, cồn, axit min và các hợp chất khác Phân ủ lênmen thoáng khí là phân ủ chất lượng cao

Quá trình lên men xảy ra ngay sau lúc đánh đống thường là thoáng khí, lượngôxi trong đống ủ được sử dụng một cách nhanh chóng và khí cacbonic tích tụ dần Quátrình phân hủy các chất hữu cơ xảy ra nhanh cùng với quá trình tích tụ nhiệt Nhưngsau một thời gian sẽ xảy ra hiện tượng thiếu ôxi và quá trình lên men sẽ chuyển từthoáng khí sang yếm khí Đống phân ủ cần phải được đảo để giải phóng lượngcacbonic tích tụ bên trong, đồng thời để đưa ôxi vào trong đống ủ Ngoài ra trong quátrình đảo cũng nên chú ý cân bằng độ ẩm, để làm cho quá trình lên men được đồng

nhất Đảo đống ủ là một việc quan trọng để tạo ra phân ủ chất lượng tốt và việc nàycần phải làm tùy theo đặc tính của các chất liệu thô được ủ.

Có rất nhiều cách đánh đống phân: đánh đống theo hình chóp núi, đánh đốngtrong hộp, đánh đống trong hố và nhiều cách khác Điểm mấu chốt ở đây là cần phải

có một lượng không khí phù hợp lưu chuyển qua đống phân ủ, đồng thời vẫn phải tíchlũy được nhiệt độ lên men cần thiết

2.1.6 Máy nghiền

2.1.6.1 Khái niệm nghiền

Nghiền là quá trình phá hủy vật thể rắn bằng lực cơ học thành các phần tử,nghĩa là bằng cách đặt vào vật thể rắn các ngoại lực mà các lực này lớn hơn lực hútphân tử của vật thể rắn đó

Kết quả của quá trình nghiền là tạo nên nhiều phần tử cũng như hình thành nênnhiều bề mặt mới

2.1.6.2 Nguyên tắc làm việc của máy nghiền

a - Nguyên tắc va đập tự do (máy nghiền búa)

-Cấu tạo: hình vẽ ( hình 2.3)

-Nguyên tắc hoạt động: Quá trình nghiền nhỏ vật liệu trong máy nghiền búa là

do sự va đập của các búa vào vật liệu, sự chà xát của vật liệu với búa và vởi thànhtrong của vỏ máy Các hạt vật liệu lọt qua các tấm lưới phân loại được quạt hút ra khóimáy, còn các hạt to chưa lọt qua lưới lại được tiếp tục nghiền nhỏ Để nghiền đượcđộng năng của búa khi quay phái lớn hơn công làm biến dạng đế phá vỡ vật liệu Dovậy khi nghiền vật liệu to cần có trọng lượng búa lớn , còn khi nghiền vật liệu nhỏ cầnbúa nhẹ hơn

Các máy nghiền búa có số búa ít , trọng lượng mỗi búa G = 200-700 N, rô toquay chậm vởi tốc độ vòng khoáng 15- 25 m/s thì thường dùng đế nghiền thô và vừa

để được hạt sản phẩm có kích thước d ≥20 mm

Các máy nghiền búa có trọng lượng mỗi búa G = 30-50 N, vận tốc vòng khoảng25- 60 m/s dùng nghiền nhỏ để được sản phẩm có kích thước d = 1-5 mm

Với máy nghiền có nhiều búa, trọng lượng mỗi búa G = 5- 10 N và vận tốcvòng rất lớn , tới 100 m/s dùng để nghiền mịn hạt sản phẩm.

Tùy theo cỡ vật liệu đem nghiền, cỡ sản phẩm yêu cầu và căn cứ vào độ cứngcủa vật liệu , vào yêu cầu thảo và vận chuyển sản phẩm …để chọn loại máy thích hợp ,

sao cho đạt năng suất cao nhất mà chi phí năng lượng lại thấp

Hình 2.3 Nguyên tắc va đập tự do 1-Thân máy; 2-Rô to; 3-Chốt treo búa;

4-Má đập phụ; 5-Búa nghiền; 6- Lưới sàng

-Ưu điểm của loại máy này là: Máy có năng suất cao, vạn năng, nghiền đượcnhiều loại vật liệu theo nhiều độ nghiền khác nhau Cấu tạo đơn giản, dễ sửa dụng, dễchăm sóc, bảo trì máy, loại máy này được sửa dụng rộng rãi

b Nguyên tắc cắt nghiền vỡ

- Cấu tạo: hình vẽ hinh 2.4

- Nguyên tắc làm việc: Bộ phận làm việc chính gồm hai trục rulô ,trên bề mặt

trục người ta tạo ra các rãnh khía dọc theo đường sinh, hai rulô quay với vận tốc khácnhau và ngược chiều nhau Khi quay như vậy thì nguyên liệu vào giữa khe hở của haiquả rulô, các răng khía sẽ nghiến lại để phá vỡ hạt ra

Hình 2.4 Nguyên tắc cắt nghiền vỡ1-Máng cấp liệu; 2-Trục nghiền; 3-Sản phẩm.

C Nguyên tắc chà xát vỡ

-Cấu tạo: Gồm hai đĩa, một đĩa đứng yên, còn đĩa kia quay Đĩa được làm bằng

đá hoặc bằng gang Bề mặt làm việc của thớt có gân nhằm gia tăng ma sát giữa vật liệunghiền với đĩa (hình 2.5)

Hình 2.5 Nguyên tắc chà xát vỡ

1-Hạt nguyên; 2-Đĩa quay;3-Bột nghiền; 4-Đĩa cố định

-Nguyên tắc hoạt động: Khi cho vật liệu vào giữa các khe đĩa được chà xát bởi

sự ma sát giữa đĩa nghiền với vật liệu Vật liệu được nghiền nhỏ dưới tác dụng đồngthời của lực ép và lực kéo

d Nguyên tắc ép dập vỡ

-Cấu tạo: hình vẽ (hình 2.6)

-Nguyên tắc làm việc: Gồm một hoặc nhiều cặp trục trơn, hai trục trong cùngmột cặp quay ngược chiều nhau với vận tốc dài không bằng nhau.Vật nghiền từ mángcung cấp sẽ đi qua khe hở giữa các cặp trục và được ép vỡ.

Hình 2.6 Nguyên tắc nghiền ép dập vỡ

1- Máng cấp liệu; 2-Hạt chưa nghiền; 3-Trục nghiền; 4-Bột nghiền

2.1.7 Máy phân loại sàng rung

2.1.7.1 Cấu tạo

Hình 2.7 cấu tạo sàng rung

1-Cửa ra sản phẩm lớn; 2-Lưới sàng; 3-Khung sàng

4-Cụm lệch tâm; 5-Mô tơ; 6-Khung bệ; 7-Lò xo; 8-Cửu sản phẩm nhỏ

Máy gồm có khung sàng được đỡ bằng hệ lò xo gắn trên bệ máy Trên khungsàng còn gắn ổ đỡ của trục lệch tâm, trên trục này có gắn hai đối trọng Trục lệch tâm

nhận truyền động quay từ động cơ vào Trên khung sàng có thể đặt 1,2 hay nhiều lướisàng tùy theo yêu cầu phân loại.

Khung sàng được chế tạo từ tấm thép góc và thép tấm hàn lại với nhau,các lò

xo có dạng hình trụ Bộ phận gây dao động có phần khối lượng lệch tâm của trục lệchtâm, các đối trọng gây rung

2.1.7.2 Nguyên lí hoạt động:

Khi trục quay thì đối trọng gây rung quay theo sinh ra lực ly tâm quán tínhhướng thẳng góc với chiều quay Lực ly tâm này sinh ra hai thành phần song song vàvuông góc với bề mặt sàng Thành phần vuông góc với bề mặt sàng sẽ tác dụng theođường trục của các lò xo đỡ và gây ra dao động rung của sàng Còn thành phần songsong với bề mặt sàng sẽ tác dụng vuông góc với trục của các lò xo đỡ và gây ra daođộng ngang của khung sàng Do độ cứng của lò xo theo hai hướng khác nhau nên kếtquả khung sàng sẽ rung theo quỹ đạo hình elip

2.1.8 Máy định lượng

2.1.8.1 Nguyên tắc làm việc của máy định lượng

Định lượng là phương pháp đo lường vật liệu với độ chính xác theo yêu cầu Mức độ chính xác được xác định theo yêu cầu công nghệ

Có hai phương pháp định lượng vật liệu là phương pháp thể tích và phươngpháp khối lượng Phương pháp định lượng thể tích có sai số từ 2 ÷ 3 % nên chỉ ápdụng khi đo lường sơ bộ Phương pháp định lượng theo khối lượng có thể đạt sai sốđịnh lượng thấp khoảng 0,1 % nên được áp dụng khi cần đo lường chính xác các cấu

Việc lựa chọn phương pháp định lượng, dạng máy định lượng phụ thuộc vàocác tính chất cơ lí và cỡ hạt của sản phẩm định lượng: sản phẩm rời, sản phẩm lỏng,sản phẩm bột nhão, kích thước cấu tử khối lượng thế tích, độ ẩm, sự dính kết , sự vón

cục ,khá năng kết thành tảng lớn và tính phân tán của sản phẩm rời Khối lượng riêng ,

độ nhớt , độ dính

Các máy định lượng phải dễ điều chỉnh khi thay đổi hay bố trí lại lượng nguyênliệu cần định lượng mà vẫn đảm bảo độ tin cậy, độ chính xác theo yêu cầu công nghệ

2.1.8.2 Các máy định lượng sản phẩm hạt rời

Để định lượng sản phẩm hạt rời, người ta dùng các máy định lượng thể tích vàkhối lượng, định lượng liên tục và từng phần

Trong nhiều ngành sản xuất thực phẩm, phân bón,…, máy định lượng thể tíchlàm việc liên tục cũng được dùng như cơ cấu cấp liệu để cấp sản phẩm hay vật liệu vàomáy Máy định lượng thể tích làm việc liên tục cấp sản phẩm thành dòng đồng đều,trong đó thể tích sản phẩm đưa vào theo đơn vị thời gian được xác định bằng tốc độcấp liệu hay bằng tiết diện ngang của dòng sản phẩm Trường hợp thứ nhất thì tiết diệnngang của dòng là hằng số, trường hợp thứ hai thì tốc độ cấp liệu là hằng số

Khi tiết diện của dòng không đổi, người ta đặt vào các trang bị định lượngnhững cơ cấu dẫn động đặc biệt để điều chỉnh tốc độ cấp liệu trong phạm vi rộng.Trường hợp thứ hai các trang bị định lượng cần có những cơ cấu để thay đổi tiết diệncủa dòng sản phẩm cung cấp vào

Những máy định lượng cấp liệu tác dụng liên tục thường gặp là loại thùng, đĩa,vít tải, băng tải, máng lắc, piston, rung lắc và dao động cũng như loại trọng lượng làmviệc tự động và bán tự động

2.1.8.3 Phân loại máy định lượng sản phẩm hạt rời

a - Máy định lượng theo thể tích

+ Máy định lượng kiểu tang

+ Máy định lượng kiểu đĩa

+ Máy định lượng kiểu vít tải

+ Máy định lượng kiểu băng tải

b - Máy định lượng theo trọng lượng

+ Cân tự động có gàu đổ

+ Cân tự động xả đáy

+ Cân học bán tự động

+ Cân tự động liên tục

c – Băng tải định lượng

Băng tải định lượng để cung cấp và định lượng vật liệu cục nhỏ cũng như vậtliệu ẩm kết dính Với vật liệu ẩm, kết dính dùng thanh gạt làm sạch bộ phận chịu tải vàbăng tải bông tẩm cao su.Băng tải định lượng có thế đặt nằm ngang hay nằm nghiêng.Nhánh băng phía trên đặt bằng những con lăn , dọc theo băng có đặt thanh chắn tạothành máng nhỏ dẫn sản phẩm cấp liệu Vật liệu từ thùng chứa được cấp vào băng mộtcách đều đặn và có thế điều chính theo chiều cao của tấm chắn Tốc độ của băng lấy từ0,1 – 0,5 m/s Ðể có thể tự động hoá quá trình định lượng, một hệ thống cảm biếnthường được lắp để nhận biết sự thay đổi trọng lượng hoặc thể tích vật liệu trên băng.Khi trọng lượng vật liệu trên băng thay đổi, hệ thống cảm biến sẽ làm thay đổi tần sốrung của một máy rung cấp liệu đặt ở cửa ra của phễu nạp liệu làm thay đổi tương ứnglượng cung cấp hoặc làm thay đổi số vòng quay của puli băng tải

Hình 2.8 Băng định lượng 2.1.8 Máy trộn vật liệu rời

2.1.8.1 Khái niệm

Trộn là quá trình kết hợp các khối lượng của các vật liệu khác nhau với mụcđích nhận được một hỗn hợp đồng nhất, nghĩa là tạo thành sự phân bố đồng nhất củacác phần tử ở mỗi cấu tử trong tất cả khối lượng hỗn hợp, bằng cách sắp xếp lại chúngdưới tác dụng của ngoại lực Hỗn hợp tạo ra như thế để tăng cường quá trình trao đổinhiệt và trao đổi năng lượng

2.1.8.2 Phân loại máy trộn vật liệu rời

a Phân loại theo phương pháp làm việc

Theo phương pháp làm việc các máy trộn hỗn hợp rời hoạt động theo 3 phươngpháp cơ học sau:

+ Sự chuyển động của các cánh trộn

+ Sự quay của thùng có chứa hỗn hợp trộn

+ Cho hỗn hợp cần trộn đi qua một lỗ phun

b Phân loại theo nguyên tắc làm việc

Theo nguyên tắc làm việc người ta chia máy trộn làm hai loại: liên tục và giánđoạn

Thuộc về máy trộn làm việc gián đoạn gồm những loại sau:

+ Máy trộn thùng quay

+ Máy trộn cánh nằm ngang, thẳng đứng

+ Máy trộn vít tải đứng

+ Máy trộn lớp sôi có cánh đảo

Thuộc về máy trộn làm việc liên tục gồm những loại sau:

+ Máy trộn vít tải ngang

+ Máy trộn ly tâm

c - Phân loại theo nguyên tắc cấu tạo

Về cấu tạo máy trộn gồm hai loại chính sau đây:

-Máy trộn có bộ phận trộn quay:

Loại này được dùng phổ biến trong nông nghiệp gồm các kiểu: vít tải, cánh gạt,hành tinh, cánh quạt…, ưu điểm chủ yếu của loại này là chất lượng cao, dễ nạp và xảliệu, dễ sử dụng, làm việc liên tục được, có thể trộn vật liệu ở trạng thái khô, ẩm, lỏng.Nhược điểm là khó làm sạch nhất khi trộn ẩm, mức tiêu thụ điện năng cao

- Máy trộn thùng quay:

Loại này gồm kiểu trống, lập thể, côn…được dùng rộng rãi trong công nghiệp

Ưu điểm của loại này là có cấu tạo đơn giản, dễ làm sạch, công suất thấp Nhược điểm

là tốc độ trộn thấp, làm việc gián đoạn, thể tích hữu ích thấp, không thể trộn nguyênliệu dính

+Cấu tạo máy trộn thùng quay

Máy trộn thùng quay được dùng rộng rãi trong các ngành công nghiệp Trongcông nghiệp hóa học sử dụng để trộn các phối liệu, trong công nghiệp thực phẩm đểtrộn các loại hạt liệu rời…

Yêu cầu của vật liệu đưa vào trộn phải rời xốp, độ kết dính nhỏ và cho phéplàm dập nát Máy trộn loại này chủ yếu làm việc gián đoạn, nhưng đối với loại thùngnằm ngang cũng có thể làm việc liên tục Cấu tạo của máy gồm: thùng trộn, bộ phậndẫn động và bộ phận đỡ

Thùng trộn có nhiều cách bố trí và có nhiều hình dạng khác nhau để tạo ra dòngvật liệu chuyển động khác theo yêu cầu công nghệ Thông thường là hình trụ nằmngang (hình 2.9a) hoặc thẳng đứng (hình 2.9b) Loại này dễ chế tạo, dễ lắp ráp, dễ điềuchỉnh Để trộn sản phẩm thật mãnh liệt và khi trộn cho phép nghiền, người ta dùngthùng quay lục giác nằm ngang (hình 2.9c) Loại thùng quay hình trụ chéo (hình 2.9f)bảo đảm trộn nhanh chóng và chất lượng cao vì ở đây thực hiện đồng thời cả trộnchiều trục lẫn trộn hướng kính, cả trộn khuếch tán lẫn trộn đối lưu, va đập và nghiền

Loại thùng hình trụ kép chữ V (hình 2.9g) dùng khi cần trộn hiệu quả cao Máydùng để trộn các hỗn hợp có yêu cầu độ trộn đều cao như premix, thuốc thú y dạngbột,… Ở loại máy trộn này có đầy đủ cả năm quá trình trộn đã nêu

Máy trộn hình nón gồm hai hình nón cụt nối với ống hình trụ, trục quay thường

đi qua theo đường kính ống (hình trụ), hay trong những trường hợp riêng có thể trùngvới đường tâm của hình trụ Trong loại máy trộn này, hiệu quả trộn được tăng lên nhờtrộn được vật liệu rời dọc theo bề mặt thay đổi của hình nón Trên hình 2.9d và 2.9etrình bày cấu tạo máy trộn hình côn đứng và máy trộn hình côn ngang

Hình 2.9: Các dạng máy trộn thùng quay

a Kiểu trục nằm ngang, b Kiểu hình trụ thẳng đứng, c Kiểu lục giác nằm ngang

d Kiểu hình côn đứng, e Kiểu hình côn nằm ngang, f Kiểu hình trụ chéo

g Kiểu chữ V, h Kiểu nồi

Máy trộn dạng nồi quay (hình 2.9h) gồm chủ yếu có bình chứa dạng lậpphương quay trên trục nằm ngang với đường tâm quay của bình chứa trùng với đườngchéo chính của nó Việc sử dụng hình dạng lập phương thay cho dạng hình trụ là do ởtrong những hình trụ dài khó đảm bảo việc trộn đều và tháo sản phẩm nhanh chóng.Trộn trong nồi quay rất có hiệu quả và còn có thể tăng thêm hiệu quả mạnh hơn nhờlắp thêm những cánh đảo quay theo hướng ngược chiều quay của nồi

+Cấu tạo máy trộn có bộ phận trộn quay

Cấu tạo máy trộn có bộ phận trộn quay bao gồm các cơ cấu trộn, thùng trộn và

bộ phận dẫn động

Máy trộn dải băng xoắn (hình 2.10a) thuộc loại máy trộn vận chuyển Việc trộnđược tiến hành bằng băng xoắn Băng xoắn ngoài việc trộn vật liệu còn có tác dụnglàm dịch chuyển vật liệu trộn Thùng trộn của máy trộn dải băng thường có dạng mánghay bình kín Để chuyển chỗ sản phẩm khi trộn ở hai hướng ngược chiều nhau, trongmột vài cấu tạo của máy trộn dùng băng xoắn người ta lắp hai dải băng có đường víttrái và vít phải Dải băng được cố định trên trục Trong trường hợp trộn sản phẩm rờirắn và đồng thời làm ẩm vật liệu thì trục máy trộn phải có những cào đặc biệt Để làmsạch thành máng, băng phải quay với khe hở thành thùng khoảng vài milimet

1 2

5

Hình 2.10a- Máy trộn siêu đềuMáy trộn dạng cánh đảo (hình 2.10b) cũng thuộc loại máy trộn vận chuyển Việc khuấy trộn được tiến hành bằng cánh đảo, thông thường thì các cánh này đượclắp chặt trên trục nằm ngang Các máy trộn loại này có thể làm việc liên tục hay giánđoạn

Máy trộn kiểu vít tải có thể làm việc gián đoạn hay liên tục Ở máy trộn vít tảicánh đứt thực hiện trộn vật liệu bằng cả năm quá trình trộn Nó được sử dụng khi vừatrộn vừa vận chuyển vật liệu Để đảo trộn mãnh liệt hơn ta sử dụng máy trộn vít tải haitrục Các bộ phận của loại máy này tương tự như ở máy trộn cánh nhưng trục trộn ởđây dài hơn và cánh phải nằm trên bề mặt vít hoặc cánh liền thành bề mặt vít Như vậymáy trộn vít tải cánh đứt là trường hợp riêng của máy trộn cánh Máy trộn vít tải thẳngđứng làm việc gián đoạn gồm có cơ cấu trộn dạng vít tải đứng nằm trong ống khuếchtán Ở máy trộn này vật liệu được tuần hoàn nhiều lần và đảo trộn khá mạnh nên đượcdùng để trộn những sản phẩm dạng bột

Cũng thuộc loại máy trộn vít tải làm việc gián đoạn còn có máy trộn vít xoắnnghiêng còn gọi là máy trộn hành tinh Máy gồm thùng trộn hình nón bên trong đặt vítxoắn nghiêng, vít xoắn đặt nghiêng theo độ nghiêng của đường sinh vỏ thùng Ngoài

ra ở trên vít còn được nối với cơ cấu quay vít do động cơ quay để quay vít theo trụcthẳng đứng của thùng Vít xoắn được truyền động từ động cơ qua hộp giảm tốc tớikhớp các đăng Sau thời gian đảo trộn đạt yêu cầu, mở van chắn của ống tháo sảnphẩm để thu hồi sản phẩm bột hỗn hợp

Để trộn vật liệu dạng bột khô, người ta còn dùng máy trộn ly tâm Cấu tạo củamáy gồm vỏ cố định, rôto hình nón cụt có gắn các cánh trộn và có các lỗ vào cửathông liệu Quá trình cứ tiếp tục như thế cho tới khi đạt yêu cầu

2.10c Máy trộn vít đứng

2.1.9 Máy tạo viên phân vi sinh

2.1.9.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình nén ép vật thể (Theo Nguyễn Như Nam,

Trần Thị Thanh, 2000 Máy gia công cơ học Nông sản thực phẩm NXB Giáo dục)

Mục đích của quá trình nén ép là ngoài công việc tách pha lỏng, lèn chặt sảnphẩm nhằm cải tiến điều kiện vận chuyển, nó còn làm cho sản phẩm có hình dạng nhấtđịnh

− Ép không có chất phụ gia dính kết ở áp suất nhỏ (150 ÷ 200 kG/cm2).

− Ép dưới áp suất cao (300 ÷ 350 kG/cm2)

− Ép dưới áp suất nhỏ (500 ÷ 100 kG/cm2) có chất phụ gia dính kết

Phương pháp tạo thành viên nhỏ cho phép thu được sản phẩm có chỉ số ép caonhất

2.1.9.2 Quá trình hình thành sản phẩm trong rãnh hở

Khuôn 3 cùng các rãnh phân bố theo hướng kính 2 được giữ cố định Cánh gạt

1 quay ngược chiều kim đồng hồ, gần như tiếp xúc với các đường sinh của mặt trongkhuôn Nguyên liệu được đưa vào vùng 4 Trước tiên vật liệu bị lèn chặt, kế theo đó bịnén ép trong rãnh 2 rồi bị đẩy lọt qua nó

Như vậy giai đoạn đẩy nguyên liệu từ diện tích các vách xảy ra trước giai đoạnnén.Trong buồng ép phần vật liệu abcd nằm trên rãnh ngẫu nhiên trở thành “chày”.Khi ứng lực tác dụng từ phần vật liệu này lớn hơn phần áp lực của khối vật liệu nằmtrong rãnh thì khối vật liệu trong rãnh dời chỗ - bắt đầu giai đoạn dồn đẩy và khốinguyên liệu abcd từ buồng nén chuyển xuống rãnh Ở đây khi phản áp lực giảm xuống(ma sát tĩnh được thay thế bằng ma sát động), ứng suất trong buồng nén cũng giảmxuống và vật liệu từ khe (từ đường sinh F) “chảy tự do” xuống rãnh nén Việc ấnnguyên liệu xuống rãnh và sự dồn đẩy nó theo rãnh được tiếp diễn cho đến khi khe hởgiữa cánh gạt và mặt trong của khuôn chưa đạt tới trị số cho phép cực tiểu

Ở các máy ép viên khe hở lấy bằng 0,3 – 0,5 mm Khe hở lớn là điều khôngmong muốn vì như vậy sẽ làm cho hao phí năng lượng một cách vô ích để nén lặp lạilớp vật liệu nằm trên bề mặt trong khuôn ở các chu trình nén tiếp theo

Hình 2.11 Sơ đồ tạo hình trong rãnh hở của cánh gạt

2.1.9.3 Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình biến dạng khi ép sản phẩm

a- Những yếu tố đặc trưng cho tính chất cơ lý của sản phẩm

Môđun ép: đặc trưng cho khả năng của sản phẩm khi bị lèn chặt dưới ảnhhưởng của áp suất ngoại, bỏ qua tổn thất áp suất do ma sát, yếu tố này ở trong khoảng

áp suất nào đó là đại lượng không đổi và phụ thuộc vào loại sản phẩm, cấu trúc của nó

và kích thước thành phần hạt của nó

Hệ số áp suất bên: là tỷ số áp suất bên từ mặt bên của vật liệu ép với áp suất éptác dụng thẳng đứng

Độ ẩm, nhiệt độ và thành phần cỡ hạt sản phẩm

b- Những yếu tố đặc trưng cho điều kiện ép

Những yếu tố đặc trưng cho điều kiện ép bao gồm:

− Áp suất ép riêng

− Ma sát của sản phẩm với dụng cụ ép, đại lượng đó phụ thuộc tính chất sảnphẩm và trạng thái bề mặt của dụng cụ ép.

− Hình dáng viên ép và tương quan kích thước của nó

− Chế độ ép: chu kỳ hay liên tục

− Số bề mặt của bánh ép trực tiếp chịu áp suất ép

− Quá trình ép viên và đóng bánh được đặc trưng bởi độ nén ép

2.1.9.4 Các phương pháp tạo viên phân vi sinh

Tạo viên là công đoạn sản xuất các loại sản phẩm dạng hạt Trong công nghệsản xuất phân vi sinh, công đoạn này được thực hiện trên các thiết bị chảo quay để tạoviên dạng hình cầu vởi đường kính 3- 5 mm; hoặc dùng máy nén ép

a-Phương pháp vo viên

Hỗn hợp phân vi sinh đưa vào vo viên có kích thước hạt đạt yêu cầu và đã đượcphối trộn cũng như trộn đều Hỗn hợp được cung cấp tự động liên tục vào máy bằng băng tải hay thủ công Khi chảo quay, nhờ ma sát mà hổn hợp được nâng lên theo chiều quay chảo tới độ cao nhất định, rồi chuyển động lăn xuống phía dưới

Trong quá trình này, các phân tử được làm ẩm bằng phun nước, khi chuyển động lăn xuống dưới sẽ liên kết cới nhau như lăn bột, làm cho các phần tử có dạng hình cầu và tăng dần kích thước Khi đạt đến kích thước nhất định, quá trình chảo quay sẽ giúp cho các phần tử có đủ động năng vượt qua thành chảo để rơi sang tầng khác của chảo vo viên Nhờ thiết kế thêm tầng ngoài, nên quá trình vo viên làm việc liên tục

b- Phương pháp ép viên phân vi sinh

Phương pháp ép tạo viên có những ưu điểm vượt trội như: Kết hợp tất cả cácthành phần nguyên liệu vào viên phân bón để tạo ra sản phẩm phân bón với thànhphần dinh dưỡng mong muốn Không cần công đoạn sấy và chỉ sử dụng năng lượng ởdạng điện năng Các thiết bị sản xuất ít bị mòn, có chi phí vận hành thấp, thân thiệnvới môi trường do ít tạo ra bụi Chi phí đầu tư thấp do không cần các thiết bị sấy Quitrình ép tạo viên có độ linh hoạt cao, dễ thay đổi công suất sản xuất Việc thay đổi cácchế độ hoạt động để sản xuất một chủng loại phân bón mới cũng được thực hiện rấtnhanh, do đó việc vận hành cũng đơn giản hơn

Hình 2.13 Cấu tạo máy ép viên

NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Nội dung nghiên cứu

Nội dung nghiên cứu của đề tài gồm:

+ Xác định các nguyên liệu dùng để sản xuất phân hữu cơ vi sinh

+ Các dữ liệu công nghệ, máy và thiết bị phục vụ thiết kế

+ Lựa chọn công nghệ sản xuất phân hữu cơ vi sinh cho nhà máy thiết kế.+ Tính toán quá trình và lựa chọn hệ thống ủ