dây chuyền sản xuất tinh bột sắn tại nhà máy FOCOCEV Thừa Thiên Huế

Tìm hiểu cấu tạo, nguyên tắc hoạt động, các dạng hư hỏng và đề xuất các biện pháp khắc phục của một số thiết bị chính trong dây chuyền sản xuất tinh bột sắn tại nhà máy FOCOCEV Thừa Thiên Huế

PHẦN 1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Từ cây lương thực “chống đói”, cây sắn Việt Nam đã có khối lượng xuất khẩu đứng hàng thứ 2 Thế giới và trở thành cây xóa đói giảm nghèo cho bà con nông dân

Nhờ áp dụng nhiều giống mới có năng xuất cao và có hàm lượng bột lớn như giống KM60, KM94, Năng xuất sắn bình quân cả nước từ 79,9 tạ/ha năm 1999 đã tăng lên 106,4 tạ/ha năm 2001 và tăng thêm 20 tạ cho mỗi ha vào năm 2002, năm 2006 năng suất đạt 162,5 tạ/ha Diện tích trồng sắn cũng không ngừng mở rộng, từ 220.000 ha năm 1999 lên 263.900 ha năm 2001 và đến tháng 9 năm 2002 đã có 270.000 ha, diện tích năm 2006 là 474.800 ha Hiện nay, khối lượng xuất khẩu sắn của Việt Nam đạt khoảng 200.000 tấn năm, đứng hàng thứ 2 Thế giới, chỉ sau Thái Lan

Nhu cầu của Thế giới đối với tinh bột sắn ngày càng tăng, nhất là tại các thị trường Trung Quốc, Đài Loan, Hàn Quốc và Nhật Bản Bên cạnh các thị trường tiêu thụ sắn khô truyền thống là EU và Mỹ Trong đó, sắn khô chủ yếu làm lương thực (59%) và thức ăn gia súc (28%) Tinh bột sắn nhiều công dụng hơn, ngoài việc làm thực phẩm trực tiếp còn là nguyên liệu không thể thiếu trong nhiều ngành công nghiệp lớn như để làm hồ in, định hình và hoàn tất trong công nghiệp dệt Đồng thời tinh bột sắn còn dùng trong sản xuất cồn, bột nêm, mì chính,

Nhận rõ hiệu quả vấn đề do cây sắn đem lại, một số tỉnh ở miền núi phía Bắc đã xây dựng nhà máy chế biến, cùng một số tỉnh miền Trung như Thanh Hoá, Nghệ An, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế

Các thiết bị trong dây chuyền sản xuất tinh bột sắn hiện nay của chúng ta chủ yếu nhập khẩu từ Thái Lan, Trung Quốc Đặc biệt, hiện nay ở Việt Nam Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp RIAM đã thiết kế, chế tạo thành công dây chuyền thiết bị sản xuất tinh bột sắn và đang áp dụng ở Phú Thọ, Thái Nguyên

Do đó, việc nắm vững cấu tạo, nguyên tắc hoạt động, cũng như xác định được nguyên nhân gây hư hỏng để có biện pháp khắc phục, là rất cần thiết với mỗi nhà máy để đảm bảo hoạt động sản xuất.

Vì thế, dưới sự hướng dẫn của ThS.Võ Văn Quốc Bảo, tôi thực hiện đề

tài: “Tìm hiểu cấu tạo, nguyên tắc hoạt động, các dạng hư hỏng và đề xuất các biện pháp khắc phục của một số thiết bị chính trong dây chuyền sản xuất tinh bột sắn tại nhà máy FOCOCEV Thừa Thiên Huế”.

PHẦN 2 GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY TINH BỘT SẮN

FOCOCEV THỪA THIÊN HUẾ

2.1 Hoàn cảnh ra đời của nhà máy

Nhà máy tinh bột sắn FOCOCEV Thừa Thiên Huế đóng tại Km 802, quốc lộ 1A, xã Phong An, huyện Phong Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế, diện tích mặt bằng sản xuất 2592m2 Được thành lập theo quyết định số 520/CT-

HC ngày 30/04/2004 của tổng giám đốc công ty Thực phẩm và Đầu tư Công nghệ

Máy móc thiết bị của nhà máy được trang bị hiện đại, dây chuyền được nhập từ Thái Lan Công suất thiết kế giai đoạn một của nhà máy là 60 tấn sản phẩm tinh bột /ngày Đội ngũ cán bộ, công nhân có trình độ cao, trong đó 30% là trình độ đại học, 60% là trình độ cao đẳng-trung cấp và 10% là lao phổ thông

Những năm đầu thành lập, nhà máy đã chú trọng xây dựng và quy hoạch vùng nguyên liệu trên 7 huyện (Nam Đông, Phú Lộc, Hương Trà, Phong Điền, Hương thuỷ, A Lưới, Phú Vang) với diện tích hàng nghìn hecta Hiện nay, với việc nâng cấp công suất nhà máy giai đoạn hai với công suất 120 tấn tinh bột/ngày, vùng nguyên liệu ngày càng được mở rộng trên các địa bàng trong tỉnh và các vùng lân cận

Ngoài ra, nhà máy cũng tiếp nhận một phần nguyên liệu nhập từ các tỉnh như Quảng Trị, Quảng Bình

Với sự ra đời của nhà máy tinh bột sắn FOCOCEV trên địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế đã tạo điều kiện thuận lợi về mặt kinh tế và xã hội Nhà máy cũng đã giải quyết việc làm cho một bộ phận người dân, góp phần vào sự chuyển đổi cơ cấu cây trồng trên những vùng đất khô hạn

2.2 Vùng nguyên liệu của nhà máy

Hiện nay, vùng nguyên liệu chủ yếu của nhà máy là từ nguồn cung cấp ở các huyện trong tỉnh Đặc biệt, các huyện có sản lượng sắn cao nhất là Phong Điền, Hương Trà, A Lưới Và ngoài ra, nhà máy còn nhập nguyên liệu từ các tỉnh khác như Quảng Trị, Quảng Bình với số lượng không nhiều

Bảng 1 Lượng sắn nhập cho nhà máy của các huyện trong tỉnh

ơ

Đơn vị

Diện tích (ha)

Sản lượng (tấn)

Diện tích (ha)

Sản lượng (tấn)

Diện tích (ha)

Sản lượng (tấn)Phong Điền 942,3 12.250 1.130,7 14.700 1.346,2 17.500Hương Trà 538,5 7.000 646,2 8.400 769,2 10.000

(Nguồn thống kê của nhà máy)

Tuỳ giống, điều kiện trồng trọt, đất đai, khí hậu mà hàm lượng tinh bột của nguyên liệu ở các vùng có sự khác nhau

Bảng 2 Hàm lượng tinh bột của các vùng nguyên liệu trong tỉnh

Trong những năm qua nhà máy không ngừng cải tiến kỹ thuật và cung cấp các giống sắn mới như KM 95, KM 95-3 có sản lượng và hàm lượng tinh bột cao để tăng năng suất nhà máy Hiệu suất thu hồi cao, tỷ lệ giữa nguyên liệu tươi và thành phẩm là 4:1.

2.3 Cơ cấu tổ chức nhà máy

Nhà máy tinh bột sắn FOCOCEV là một thành viên của Tổng công ty thực phẩm và đầu tư công nghệ Điều hành nhà máy là giám đốc với sự giúp

- Phòng quản lý chất lượng - môi trường

Mỗi phòng có chức năng và nhiệm vụ cụ thể, chịu sự chỉ đạo trực tiếp của giám đốc Giữa các phòng có sự tương tác qua lại với nhau để đảm bảo cho quá trình sản xuất được nhanh chóng và thuận lợi

Để dễ dàng hình dung tổ chức hoạt động của nhà máy, tôi xin trình bày dưới dạng sơ đồ sau

PHẦN 3 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

3.1 Tổng quan về cây sắn

3.1.1 Nguồn gốc cây sắn

Cây sắn thuộc chi Manihot loài Manihot Esculenta, còn có tên khác:

khoai mì, cassava, tapioca, singkong là cây lương thực ăn củ, thuộc họ thầu dầu Euphrbiaceae

Cây sắn có nguồn gốc từ vùng nhiệt đới của châu Mỹ La tinh và được trồng cách đây khoảng 5.000 năm Trung tâm phát sinh cây sắn được giả thiết tại vùng đông bắc Braxin, thuộc lưu vực sông Amazon, nơi có nhiều chủng loại sắn trồng và hoang dại

Hiện nay, sắn được trồng trên 100 nước ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, tập trung nhiều ở châu Phi, châu Á và Nam Mỹ

Cây sắn du nhập vào Việt Nam khoảng giữa thế kỉ XVIII Sắn được canh tác ở hầu hết ở các tỉnh của nước ta từ Bắc đến Nam

3.1.2 Một số giống sắn được trồng tại Việt Nam

Giống sắn KM-60: Có tên gốc là Rayong – 60, được nhập từ Thái Lan.

Giống sắn này có thân xanh, tán gọn, phân nhánh hẹp Thời gian thu hoạch ở các tỉnh phía Nam là 6-9 tháng và năng suất 27,5 tấn/ha, ở các tỉnh phía Bắc là 9-10 tháng và năng suất thấp hơn khoảng 35 tấn/ha

Giống sắn KM 94: Có tên gốc là MKUC 28-77-3, được nhập từ trung

tâm cây có củ của Thái Lan

Giống có thân cây màu xanh, hơi cong, không phân nhánh Ngọn cây có màu tím Năng suất củ tươi ở các tỉnh phía Nam khoảng 40,6 tấn/ha, các tỉnh phía Bắc khoảng 25-43 tấn/ha Hàm lượng chất khô là 38,6% Hàm lượng tinh bột khá cao 27,4%

Giống sắn KM 95: Tên gốc là OMR 33-17-15.

Giống có thân cây thẳng, màu xám vàng, phân nhánh đến cấp 3 Năng suất củ tươi 40 tấn/ha Tỉ lệ chất khô 36,3% Hàm lượng tinh bột 25,5% Thời gian thu hoạch 5-7 tháng

Giống sắn SM 937-26: Giống được nhập từ Thái Lan.

Giống có thân cây màu đỏ, thẳng, gọn, không phân nhánh Năng suất

củ tươi đạt 40,5 tấn/ha, hàm lượng tinh bột là 27,1% Thời gian thu hoạch 6-10 tháng

Giống HL-23: Giống được tạo từ Trung tâm nghiên cứu nông nghiệp

Hưng Lộc (Đồng Nai)

Giống có thân cây cao 2,0-2,4m, không phân nhánh, tán gọn Thân non

có màu xanh vàng, già có màu trắng mốc Củ thuôn, màu vỏ ngoài nâu nhạt, thịt củ trắng Thời gian thu hoạch 7-9 tháng, năng suất khoảng 18-20 tấn/ha

Giống KM 95-3: Tên gốc là SM-1157-3 Giống do Trung tâm cây có củ

viện khoa học nông nghiệp Việt Nam chọn lọc

Giống có thời gian từ trồng đến thu hoạch là 8-10 tháng Cây cao vừa phải, khỏe, không phân cành Lf loại sắn ngọt, hàm lượng tinh bột 22%, năng suất 25-43 tấn/ha

3.1.3 Cấu tạo giải phẩu của củ sắn

Sắn là loại củ có lõi (tim củ) nối từ thân cây chạy dọc theo củ đến đuôi

củ Cấu tạo: Vỏ gỗ, vỏ cùi, thịt sắn và lõi sắn

Là thành phần chiếm chủ yếu của củ sắn, bao gồm các tế bào có cấu tạo

từ cellulose và pentozan, bên trong là các hạt tinh bột và nguyên sinh chất Hàm lượng tinh bột trong ruột sắn không đều Kích thước hạt tinh bột sắn khoảng 15 - 80µm Sắn để càng già càng có nhiều xơ.

3.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ sắn trên Thế giới

Năm 2006 toàn Thế giới có 100 nước trồng sắn (FAO 2008) với tổng diện tích 18,61 triệu ha, năng suất 12,16 tấn/ha, sản lượng 226,33 triệu tấn Sắn được trồng nhiều nhất tại Châu Phi 11,82 triệu ha (57% diện tích toàn cầu), kế đến là châu Á 3,78 triệu ha (25%), và châu Mỹ La Tinh 2,7 triệu ha (18%) Nước có sản lượng sắn nhiều nhất Thế giới là Nigieria (45,72 triệu tấn), kế đến

là Indonesia (19,92 triệu tấn) và Thái Lan (22,58 triệu tấn) Nước có năng suất sắn cao nhất hiện nay là Ấn Độ (31,43 tấn/ha), Thái Lan (21,09 tấn/ha), so với năng suất sắn bình quân của Thế giới là 12,16 tấn/ha (FAO 2008)

Mức tiêu thụ sắn bình quân toàn Thế giới khoảng 18 kg/người/năm Sản lượng sắn của Thế giới được tiêu dùng trong nước khoảng 85% (lương thực 58%, thức ăn gia súc 28%, chế biến công nghiệp 3%, hao hụt 11%), còn lại 15% (gần

30 triệu tấn) được xuất khẩu dưới dạng sắn lát khô, sắn viên và tinh bột

Buôn bán sắn trên Thế giới năm 2006 ước đạt 6,9 triệu tấn sản phẩm, tăng 11% so với năm 2005 (6,2 triệu tấn) Trong đó, tinh bột sắn và bột sắn chiếm khoảng 3,5 triệu tấn, sắn lát và sắn viên 3,4 triệu tấn

Trung Quốc hiện là nước nhập khẩu sắn nhiều nhất Thế giới để làm cồn sinh học, tinh bột biến tính, thức ăn gia súc và dùng trong công nghiệp thực phẩm dược liệu Năm 2006 Trung Quốc nhập khẩu 1,15 triệu tấn tinh bột, bột sắn và 3,40 triệu tấn sắn lát và sắn viên

Thái Lan là nước suất khẩu sắn lớn nhất Thế giới, chiếm koảng 85% lượng suất khẩu toàn cầu, kế đến là Indonesia và Việt Nam Thị trường xuất khẩu chủ yếu của Thái Lan là Trung Quốc, Đài Loan, Nhật Bản và cộng đồng châu Âu với tỷ trọng xuất khẩu sắn khoảng 40% bột và tinh bột sắn, 25% là sắn lát và sắn viên (TTTA 2006, FAO 2007 )

Viện Nghiên cứu Chính sách lương thực Thế giới (IFRRI) đã tính toán và

dự báo tình hình sản xuất và tiêu thụ sắn toàn cầu với tầm nhìn đến năm 2020, thì sản lượng sắn toàn cầu ước đạt 275,10 triệu tấn, trong đó chủ yếu sản xuất ở các nước đang phát triển là 274,7 triệu tấn, các nước đã phát triển 0,04 triệu tấn Mức tiêu thụ sắn ở các nước đang phát triển dự báo đạt 254,60 triệu tấn so với các nước đã phát triển 20,5 triệu tấn Và châu Phi được dự báo vẫn là khu vực dẫn đầu sản lượng sắn toàn cầu, năm 2020 sẽ đạt 168,6 triệu tấn

3.3 Tình hình sản xuất và tiêu thụ sắn trong nước

Những năm gần đây, Việt Nam đứng thứ 10 trên Thế giới về sản lượng sắn (7,71 triệu tấn), là nước xuất khẩu tinh bột sắn đứng thứ 2 trên Thế giới sau Thái Lan Điều này chứng tỏ cây sắn đang chuyển đổi nhanh chóng từ vai trò là cây lương thực truyền thống sang cây công nghiệp Sự hội nhập đang mở rộng thị trường sắn, tạo nên những cơ hội chế biến tinh bột, tinh bột biến tính, sản xuất sắn lát, sắn viên để xuất khẩu, góp phần vào sự phát triển của đất nước

Trong những năm qua, cùng với sự phát triển của công nghệ sản xuất tinh bột thì cây sắn được trồng ngày càng nhiều, đặc biệt là các tỉnh ở Đông Nam

Bộ, Duyên Hải Nam Trung Bộ, Bắc Trung Bộ làm nguyên liệu cho các nhà máy chế biến, thức ăn gia súc

Bảng 3 Diện tích, năng suất và sản lượng của Việt Nam.(2000 - 2006)

Tầm nhìn đến năm 2020, diện tích sắn của Việt Nam dự kiến ổn định khoảng 450 nghìn ha, nhưng sẽ tăng năng suất và sản lượng sắn bằng cách chọn tạo và phát triển các giống sắn tốt có năng suất củ tươi và hàm lượng tinh bột cao.

3.4 Một số phương pháp chế biến sắn

3.4.1 Chế biến sắn khô

Sắn sau khi làm sạch được cắt thành các lát mỏng Sau đó tiến hành phơi khô Phần lớn các trường hợp người ta sử dụng năng lượng mặt trời để làm khô sắn Các lát sắn được rải đều trên sân ximăng hoặc sân gạch để phơi Quá trình phơi khô lát sắn được tiến hành trong 2-4 ngày, tuỳ theo kích thước lát sắn, bề dày lớp phơi, cường độ nắng Dùng các dạng năng lượng để sấy khô lát sắn thường ít được áp dụng bởi vì trong lát sắn hàm lượng nước rất cao, nếu dùng năng lượng sấy sẽ rất tốn kém

Sắn lát thường được phơi khô cho đến khi đạt độ ẩm dưới 14% thì có thể đem bảo quản

Nguyên liệu

Rửa

Phơi khô Bóc vỏ

Cắt thành miếng

3.4.2 Chế biến sắn hạt

Sắn sau khi phơi khô sẽ được tách các chất lẫn tạp như đất cát ra khỏi các lát sắn Các lát sắn có kích thước lớn được đưa vào máy nghiền cho nhỏ lại Tuỳ thuộc vào hàm lượng nước trong sắn, người ta tiến hành phun nước

để đưa khối sắn vào bảo quản ở hàm lượng nước 14%

Người ta tiến hành tạo hạt bằng cách ép các khối sắn trong các rỗ sắt và

có lỗ đường kính khoảng 8-10mm Trong quá trình ép làm nhiệt trong khối sắn tăng lên và có thể đạt 820C và gây ra gen hoá từng phần tinh bột Điều này cho phép các hạt kết dính tốt Sau đó cho các hạt sắn đi qua ống khí thẳng đứng hoặc nằm ngang và được thổi gió qua làm nguội để đóng bao

Sắn khô

Nghiền Làm sạch

Ép tạo hạt

Làm nguội

Đóng bao

PHẦN 4 NỘI DUNG CHÍNH 4.1 Quy trình chế biến tinh bột sắn từ củ sắn

* Sơ đồ hình vẽ quy trình công nghệ

Phân ly 1&2 10-12 0 Be

Phân ly 3 18-20 0 Be

Ly tâm 32-35%

Sấy 210-220 0 C

Làm nguội

Đóng bao

4.2 Thuyết minh quy trình sản xuất

Quy trình sản xuất bao gồm các công đoạn chính sau:

đá và tỉ lệ sắn bị hư hỏng Tại bãi xe xúc lật đưa sắn vào phễu nạp liệu, với mỗi lần xúc khoảng 4,5m3

Thời gian bảo quản sắn nguyên liệu phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố,

trong đó yếu tố thời tiết là rất quan trọng Trường hợp thời tiết khô ráo, mát

mẽ sắn có thể bảo quản khoảng 7-10 ngày Nếu thời tiết không thuận lợi sắn

có thể hư hỏng rất nhanh Vì vậy theo nguyên tắc nguyên liệu nhập trước đưa vào sản xuất trước Tuy nhiên, trong một số trường hợp, lượng sắn nhập về quá nhiều, không kịp đưa vào sản xuất, cần phải điều tiết, có thể trộn nguyên liệu mới và củ để đảm bảo các chỉ tiêu công nghệ của sản phẩm

Từ phễu nạp liệu, sắn được đổ xuống băng tải 1 theo nguyên tắc tự chảy

và đưa lên lồng bóc vỏ Để khắc phục hiện tượng bị nghẽn sắn, tại phễu cấp liệu có bố trí búa rung Trên đường đi của băng tải 1 có công nhân nhặt đá, tạp chất và chặt các gốc sắn còn sót khi thu hoạch

Ở lồng bóc vỏ dưới tác dụng của lực ma sát giữa nguyên liệu với nguyên liệu, nguyên liệu với thành thiết bị, đồng thời có nước từ máy phân ly phun vào để tăng cường khả năng làm sạch thì vỏ lụa được tách ra khoảng 40-45% Trong quá trình nguyên liệu bị xáo trộn và di chuyển liên tục trong lồng bóc

vỏ thì các tạp chất khác như đất, đá, cát bám trên củ sắn cũng được tách ra

Ra khỏi lồng, sắn được xả xuống bể rửa nước tiếp tục tách vỏ Còn nước và tạp chất theo máng chảy ra ngoài đến lồng tách vỏ

Bể rửa nước được chia làm 4 ngăn, ngăn số 1 và 3 chứa nước, ngăn số 2, ngăn số 4 khô Nước rửa cũng được lấy từ nước thải của máy phân ly Tại đây dưới tác dụng của cánh khuấy làm cho sắn bị đảo trộn, tăng ma sát giữa sắn với sắn, sắn với cánh khuấy và thân thiết bị Nên vỏ gỗ tiếp tục bị tách ra Cuối công đoạn rữa có phun nước sạch để rửa trước khi vào máy chặt Tạp chất theo ống dẫn ra ngoài hệ thống sử lý nước thải

Sau đó, sắn được băng tải 2 đưa lên máy băm Trên đường đi có bố trí công nhân làm sạch một lần nữa, nhằm loại bỏ các tạp chất như kim loại, đá sót lại tạo điều kiện cho máy băm và máy mài hoạt động tốt Sắn được đổ vào họng của máy băm, tại đây sắn được băm nhỏ với kích thước khoảng 1-2cm bởi hệ thống các dao động và dao tĩnh Băm xong, sắn được đưa xuống thùng phân phối Thùng này có nhiệm vụ đều tiết lượng sắn xuống máy mài, thông qua các cánh gạt và vít định lượng được đều chỉnh bằng bộ biến tần Khi vào máy mài, các lưỡi dao hình răng cưa gắn trên một rôto và có bổ sung thêm dịch sữa từ máy trích ly thô có tác dụng bào làm mịn sắn, giúp cho tinh bột trong sắn thoát ra triệt để

4.2.2 Trích ly

Hỗn hợp sau khi mài sẽ được bơm hút qua bộ phận trích ly thô gồm 6 máy trích ly chia làm 3 cụm Ban đầu, hỗn hợp sẽ được đưa vào máy trích ly

1 và 2, với kích thước lỗ lưới 125µm Máy trích ly hoạt động theo nguyên tắc

ly tâm Dịch sữa dưới tác dụng của lực ly tâm, phần dịch có kích thước nhỏ hơn lỗ lưới sẽ lọt qua lưới theo đường ống xuống các thùng chứa sữa Dịch sữa của máy trích ly 1 được chứa ở thùng sữa 3, của máy trích ly 2 chứa ở

thùng sữa 1 Phần bã có kích thước lớn nằm trên lưới và thoát ra ngoài theo máng xuống thùng chứa bã 1 Phần bã này có hàm lượng tinh bột tương đối lớn, lại làm dịch sữa bơm lên cho máy trích ly 3 và 4 có kích thước lỗ lưới

400µ m Với nguyên tắc trích ly như trên dịch sữa của 2 máy sẽ được chứa ở thùng sữa 2 Bã sẽ được chứa ở thùng chứa bã 2, rồi cấp cho trích ly 5 và 6 có

kích thước lỗ lưới 800µm Phần dịch sữa của trích ly 5 và 6 chứa ở thùng

sữa 2, còn bã đưa ra ngoài

Dịch sữa ở thùng 2 được bơm cấp cho máy mài và một phần cho các máy trích ly tinh 7, 8 Dịch sữa ở thùng sữa 1 được bơm qua máy trích ly tinh Trước hết, dịch sữa sẽ qua máy trích ly tinh 7 và 8 với kích thước lỗ lưới 100

µm Phần dịch sữa nhỏ lọt qua lưới của máy trích ly 7 được chứa ở thùng sữa

3, dịch sữa lọt qua lưới của máy 8 sẽ chứa ở thùng sữa 4 Phần bã không lọt lưới của máy 7 và 8 sẽ đưa về thùng chứa bã 1 làm dịch sữa cho máy trích ly

3, 4 Dịch sữa ở thùng sữa 3 nhờ bơm đưa vào máy trích ly tinh 9 và 10 có kích thước lỗ lưới 75µm Dịch sữa của máy trích ly 9 và 10 có nồng độ

Bolme từ 2 - 40 được chứa ở thùng sữa 4 Còn phần bã không lọt qua lưới sẽ trở về thùng sữa 1 Sữa ở thùng 4 được máy bơm đưa đến máy phân ly thực hiện tách các chất còn sót lại

Tốc độ quay của máy trích ly thô là 1200 vòng/phút, 980 vòng/phút đối với máy trích ly tinh

Như vậy quá trình trích ly là nhằm loại bỏ hầu hết các tạp chất có kích thước lớn, thu được dịch sữa bột có Bolme từ 2 – 40 Tuy nhiên, các chất có kích thước bằng và nhỏ hơn tinh bột như dịch bào, protein vẫn chưa được loại

ra, do đó mà độ tinh khiết của tinh bột giai đoạn này vẫn còn thấp Quá trình trích ly đạt hiệu quả cao bao nhiêu càng tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phân ly được tốt bấy nhiêu

4.2.3 Phân ly

Mục đích của quá trình phân ly là tách các thành phần như protein, dịch bào, xơ không thể tách ở quá trình trích ly, nâng cao độ tinh khiết của bột sắn Đầu tiên dịch sữa ở thùng 4 được bơm cấp vào máy phân ly 1 và 2 Trước khi vào máy phân ly 1 và 2 thì dịch sữa được đi qua hệ thống lắng bằng cyclone để tách các tạp chất như cát, sỏi Rồi tiếp tục qua bình lọc để loại bỏ các thành phần xơ còn sót trong quá trình trích ly Khi dịch sữa vào máy phân

ly, dưới tốc độ quay rất lớn của hệ thống đĩa vào khoảng 4.500 - 5.000 vòng/phút Thì do sự chênh lệch về khối lượng, các hạt tinh bột có khối lượng lớn hơn nhận lực ly tâm văng ra thành máy và theo các pét phun ra ngoài Các

thành phần có khối lượng nhỏ như dịch bào, protein di chuyển vào trong trục theo đường ống đi ra ngoài

Để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phân ly, người ta có bổ sung thêm nước và đồng thời giúp cho máy được mát trong trường hợp hụt sữa cấp vào máy Nồng độ dịch sữa của quá trình phân ly ở máy 1 và 2 đạt khoảng

10 -120 Bolme Sản phẩm này được chứa ở thùng sữa 5 để đưa qua máy phân

ly 3 Cũng với nguyên tắc hoạt động như trên, dịch sữa sau khi qua máy phân

ly 3 sẽ được chứa ở thùng 6, có nồng độ khoảng 18-200 Bolme Thành phần chủ yếu của dịch sữa cuối này là tinh bột, nước và một phần rất nhỏ là dịch bào, protein còn sót lại

Hiệu quả của quá trình phân ly thể hiện ở các chỉ tiêu như: Độ trắng, sơ,

độ sót bột qua nước thải

4.2.4 Ly tâm tách nước

Sản phẩm của quá trình phân ly là sữa bột có nồng độ từ 18-200 Bolme, được bơm cấp cho hệ thống máy ly tâm nhằm tách một phần nước tự do, hạn chế năng lượng cho quá trình sấy

Do nồng độ dịch sữa có lượng tinh bột lớn nên rất dễ lắng Do đó, bơm cấp sữa cho máy ly tâm phải hoạt động liên tục để tránh hiện tượng sa lắng bột gây tắt đường ống Hệ thống ống dẫn dịch sữa của bơm là hệ thống ống tuần hoàn

Sữa cấp vào máy ly tâm qua vòi phun Dịch sữa vào máy sẽ được tách nước qua hai giai đoạn Giai đoạn đầu, khi lớp tinh bột còn mỏng dưới tác dụng của lực ly tâm, nước sẽ vang ra thoát qua lưới lọc, còn bột được giữ lại trên vải Giai đoạn hai, khi mà lớp tinh bột trên lưới đã dày, nước không thể xuyên qua được Lúc này nước sẽ dâng lên trên mặt tinh bột và tràn ra ngoài Nước được tách ra có Bolme thấp sẽ chứa ở thùng 7 và được bơm về thùng sữa 4 và 5 Độ ẩm của bột sau khi tách nước khoảng 32-35% Quá trình tách nước càng tốt, độ ẩm càng thấp thì quá trình sấy càng nhanh và tiết kiệm năng lượng

4.2.5 Sấy

Bột sau khi cào ở máy ly tâm có độ ẩm 32-35% được băng tải chuyển đến thùng phân phối bột ẩm Thùng này có nhiệm vụ chứa và phân phối định

lượng bột ẩm cho quá trình sấy Mặc dù đã được tách một lượng nước khá lớn nhưng bột vẫn có độ ẩm lớn Nếu ở trạng thái tĩnh sẽ rất dễ vón cục Vì thế để chống hiện tượng trên, ở thùng phân phối có lắp một vít đánh tơi bột hoạt động liên tục Và một vít định lượng: Xác định lượng bột đưa vào sấy Vít được điều chỉnh bằng thiết bị biến tần Sau khi được vít định lượng cấp vào, vít phân tán bột sẽ đánh tơi bột thành các hạt nhỏ, giúp cho quá trình sấy khô diễn ra hiệu quả và tránh sự vón cục các hạt bột Không khí được quạt hút qua máy lọc không khí, không khí sạch qua hệ thống gia nhiệt caloriphe, tại đây không khí lấy nhiệt của dầu truyền nhiệt Dầu này được đốt nóng bằng than

đá, nhiệt độ của dầu khoảng 2600C, qua hệ thống caloriphe nâng từ nhiệt độ không khí từ nhiệt độ môi trường lên khoảng từ 210-220 0C

Lúc này không khí nóng trên đường đi cuốn theo lượng bột ẩm đã được đánh nhỏ Tại đây diễn ra quá trình trao đổi nhiệt, các phần tử nước có trong bột ẩm sẽ thu nhiệt rồi bốc hơi, lượng nước còn lại trong bột chỉ còn là nước liên kết Quá trình trao đổi nhiệt diễn ra suốt chiều cao của tháp sấy Bột càng

đi lên càng khô và được làm nguội

Bột sau khi sấy đi vào 2 cyclone mắc song song Dưới tác dụng của lực ly tâm, các phần tử bột nặng sẽ lắng trên thành rồi rơi xuống đáy nón của cyclone Phần không khí sau khi sấy bao gồm một số cấu tử nhẹ như

xơ, bột mịn với khối lượng không đáng kể và hơi nước đi qua ống tâm cyclone ra ngoài

Bột sau khi sấy có độ ẩm khoảng 12-13% Trên đường ống qua bộ phận đóng bao có công nhân kiểm tra độ ẩm bột bằng cảm quan Người công nhân cho tay vào ống để kiểm tra độ ẩm của bột Bằng kinh nghiệm về giác quan cảm nhận nhiệt độ và lượng bột tải xuống Nếu lượng bột xuống nhiều và độ

ẩm lớn, công nhân sẽ điều chỉnh giảm tốc độ quay của vít định lượng cấp bột vào máy sấy bằng bộ biến tần và ngược lại

Rồi được 2 khoá khí tải xuống máy rây Tại đây máy rây sẽ loại bỏ các hạt thô, các hạt không đúng kích thước đưa ra ngoài.

Bước 2, gồm 1 cái mắc nối tiếp với đầu ra của cyclone 2 ở bước 1 Các phần tử bột nhẹ, chủ yếu là dịch bào, xơ theo ống tâm của cyclone bước 1 qua cyclone bước 2 Ở đây, chúng được tách một lần nữa Sau đó được khoá khí tải xuống đóng bao Phần bột này có giá trị tinh bột thấp, khoảng từ 60 - 65% hàm lượng tinh bột

Bột sau khi qua máy rây ở bước 1 rơi xuống thùng chứa Dưới thùng có lắp vít phân phối để cung cấp cho các máy đóng bao khác nhau Có hai máy

đóng bao Máy đóng bao tự động với khối lượng mỗi bao là 50Kg Và máy

đóng bao thủ công với khối lượng mỗi bao là 100Kg

4.3 Một số thiết bị chính trong quy trình sản xuất

4.3.1 Lồng bóc vỏ

* Cấu tạo

Hình 2: Cấu tạo của lồng bóc vỏ

1 Môtơ 2 Lồng bóc vỏ 3 Vỏ máy 4 Thanh thép 5 Cánh xoắn

6 Bánh chủ động 7 Bể chất thải Thân: Hình trụ, hai đầu được làm bằng thép tấm, phần công tác ở giữa

làm bằng thép trơn, d = 12mm, xoắn từ đầu đến cuối với khe hở giữa các thanh là 12mm Khe hở này có tác dụng để đất, cát rơi xuống và tăng ma sát khi xáo trộn Nếu hiệu quả bóc không cao, có thể hàn tăng thêm các thanh bằng sắt rằn để tăng ma sát

Cánh dẫn hướng: Hai cánh xoắn ốc chạy bên trong từ đầu đến cuối lồng,

có tác dụng dẫn hướng để đưa nguyên liệu di chuyển từ đầu đến cuối lồng Bước xoắn đã được tính toán để thời gian lưu củ sắn trong lồng không quá lâu gây nên quá tải, cũng không lưu củ sắn quá nhanh để chưa kịp bóc Căn cứ tốc độ quay của lồng, kích thước lồng để tính chọn bước xoắn

Toàn bộ lồng được đặt trên 4 con lăn là 4 bánh cao su có kích thước giống nhau Những bánh cao su này để giữ cân bằng và khử những rung động khi quay Để không cho lồng trượt dọc, dùng hai bánh cao su chặn để lắp trên khung tựa vào gân của lồng để hãm 2 hướng tới và lui

Trong 4 con lăn, chỉ có 2 bánh cao su đầu là có tác dụng truyền động quay cho lồng Khi bánh cao su chủ động quay, truyền chuyển động quay cho lồng

Khi 2 bánh cao su truyền động đồng thời, yêu cầu vận tốc truyền phải đồng bộ, nếu vận tốc truyền không đồng bộ, 2 bánh cao su sẽ kìm hãm lẫn nhau, sẽ tạo nên trượt ở bánh cao su nào có lực ma sát bề mặt nhỏ hơn Để giải quyết vấn đề này, người ta chế tạo bộ truyền động với yêu cầu:

Cả 2 bánh cao su nhận lực từ 2 động cơ môtơ nhưng có số công suất giống nhau, đảm bảo không có sự lệch vận tốc

Bánh cao su, bánh răng, xích dẫn động về 2 phía chế tạo giống nhau, đảm bảo sai số vận tốc do 2 bên phải giống nhau

Các điều kiện về ma sát, mài mòn của 2 phía phải như nhau để đảm bảo sai số tạo ra theo thời gian phải đều cho 2 phía

Ngoài ra, trong lồng có bố trí ống nước phun vào để tăng cường khả năng bóc vỏ, đồng thời có tác dụng rửa một phần các tạp chất bám trên nguyên liệu.

* Nguyên tắc hoạt động

Lồng được dẫn động bởi 2 môtơ, mỗi môtơ 4kW, qua hệ thống truyền động trục và khớp nối, sẽ tạo nên sự xáo trộn trong lồng, sự xáo trộn này sẽ tạo nên sự mài xát và va đập giữa củ - củ, củ - lồng làm cho đất, cát và vỏ lụa

từ củ được tróc ra và theo khe hở của lồng để rơi xuống máng hứng bên dưới

Có bổ sung thêm nước, sẽ tăng cường làm sạch sơ bộ cho củ, tăng hiệu quả bóc vỏ, tất cả đất, cát và vỏ lụa đều theo khe hở của lồng rơi xuống máng hứng, theo nước đến lồng tách rác và đi đến hệ thống xử lý nước thải Trong quá trình mài xát và va đập đó một phần vỏ được tách ra khoảng 40-45%, phần vỏ còn lại sẽ được sẽ được tách ra ở công đoạn sau

- Lồng không quay hay bị rung, do các cơ cấu giữ bị mòn: Ổ bi, bánh cao su

Khắc phục bằng cách kiểm tra lại hệ thống các bánh cao su, nếu bị hỏng hoặc bị mòn thì phải thay thế

- Gãy trục dẫn động do không đồng tâm giữa các khớp nối

Khắc phục bằng cách điều chỉnh lại vị trí khớp nối và hàn lại trục

- Gãy cánh xoắn dẫn hướng do quá tải, lâu ngày bị mòn, các vít bị rơ Khắc phục: Điều chỉnh lượng nguyên liệu vào, gia công lại: hàn, bắt vít

4.3.2 Bể rửa nước

* Cấu tạo

Hình 3 : Cấu tạo của bể rửa

1 Môtơ 2 Vỏ máy 3 Cánh chèo 4 Trục máy 5 Ổ bi

Bể rửa được chia làm 4 ngăn riêng biệt, gồm 2 ngăn ướt và 2 ngăn khô Cấu tạo của các ngăn giống nhau

Mỗi ngăn gồm nửa hình trụ ngăn cách bộ phận công tác phía trên và khoang chứa phía dưới Toàn bộ máy được chế tạo bằng thép không gỉ và đặt trên khung thép Thân trụ được xẻ rãnh để thoát nước bẩn và chất rắn nhỏ Đáy hầm nghiêng ra bên ngoài thông với cửa xả có thể điều chỉnh được Cửa

xả được điều chỉnh bằng trục vít me, tay quay

Cánh chèo: Được làm bằng thép không gỉ, dập tiết diện có hình ô van

Cánh được lắp trên trục thép cứng hình vuông, 2 cánh chèo sát nhau được đặt lệch nhau 450 theo phương đứng để khi quay, các cánh chèo đẩy sắn đi từ đầu máy đến cuối máy Tại cửa ra của mỗi ngăn, cánh chèo không dập ô van mà hàn với tấm gạt hướng theo chiều ra của sắn

Trục máy được dẫn động bởi 4 môtơ, công suất mỗi máy là 5,5kW Mỗi trục được dẫn động bởi 1 môtơ

Môtơ truyền động làm cho trục quay, các cánh chèo bố trí theo dạng cánh xoắn có tác dụng vừa vận chuyển củ sắn từ đầu đến cuối máy, vừa có tác dụng xáo trộn để bóc vỏ và rửa củ Ma sát tạo trong quá trình di chuyển giữa

củ sắn - củ sắn, củ sắn - mái chèo và củ sắn - thân máy sẽ làm sạch củ sắn

Để tăng khả năng tách vỏ, ở các ngăn ướt người ta cấp thêm nước Nước rửa cho quá trình này chính là nước thải từ hệ thống phân ly, nước này mang theo dịch bào và bột sót Do đó ở ngăn cuối, có bố trí nước sạch để rửa không cho dịch bào đã được tách không đi vào lại dây chuyền, làm giảm hiệu quả công nghệ

Vỏ, đất cát mịn, lọt xuống hầm máy, theo nước ra ngoài

Công đoạn này yêu cầu củ sắn phải được bóc sạch hầu hết vỏ gỗ, đất cát

và các tạp chất thô nhỏ Hiệu suất bóc vỏ cuối công đoạn đạt khoảng 95-98%

* Sự cố và cách khắc phục

- Các mái chèo bị gãy do lượng nguyên liệu vào quá nhiều hoặc do bị tạp chất nặng vào như đá to hoặc kim loại lớn, do bị mài mòn

Khắc phục bằng cách ngừng chạy để kiểm tra và thay thế hoặc gia công

- Nước rửa không thoát ra được do các khe bị tạp chất làm kín và nước thoát ra khó khăn

Thân trên: Có tiết diện hình chữ nhật, có tác dụng là một ống dẫn để

định hướng cho củ sắn từ băng tải, hướng dòng nguyên liệu xuống phần công tác phía dưới và ngăn những mẩu sắn bắn ra ngoài trong lúc chặt Phía dưới tiếp với đầu thân dưới bằng bản lề, có thể mở thân trên theo chiều quay bản lề

để lộ ra thân dưới và bộ phận công tác để vệ sinh, sửa chữa

Thân dưới: Là một khung đỡ các ổ bi và toàn bộ trọng lượng của máy.

Bộ phận công tác: Bao gồm dao tĩnh và dao động được đặt xen kẽ

nhau, làm bằng thép chịu kéo cao, cạnh của các lưỡi dao được mạ bằng

Crôm - coban để tăng cường khả năng chịu mài mòn Dao tĩnh được làm từ thanh thép tấm thẳng, dày 10mm, đặt cách nhau 30mm, hai đầu được hàn tăng vào khung.

Hình 4 : Cấu tạo máy chặt

1 Thân trên 2 Trục máy 3 Thùng phân phối 4 Cánh gạt phân phối

5 Vít định lượng 6 Môtơ cánh gạt 7 Họng máy băm

Dao động được hàn trực tiếp vào trục, dao có hình hoa 3 cạnh đối xứng, đường kính 500mm, chiều dài dao 750mm, các lưỡi dao động được tổ hợp theo hướng xoắn

Dao động được dẫn động bởi môtơ 22kW và qua hệ thống puly và dây đai, tốc độ của dao động khoảng 400 vòng/phút

Hình 5 : Cấu tạo thân dưới máy băm

1 Vỏ máy 2 Trục máy 3 Dao động 4 Dao tĩnh 5 Pully

* Nguyên tắc hoạt động

Củ sắn sau khi được làm sạch, cấp vào máy chặt bằng băng tải Lúc này dao tĩnh đóng vai trò như là tấm kê, dao động quay băm nhỏ củ sắn thành những mẫu nhỏ khoảng 1-2cm, các mẩu sắn nhỏ rơi xuống thùng phân phối Dao chặt có tác dụng làm giảm kích thước mẫu sắn, giảm tải cho máy mài

* Sự cố và cách khắc phục

- Dao mòn, công vênh hoặc gãy do bị kim loại, đá cứng vào

Khắc phục bằng cách dừng máy để kiểm tra, nếu bị gãy hay công vênh tiến hành hàn lại và gia công lại

- Ổ bi bị mòn và hỏng, khắc phục bằng cách bôi trơn thêm dầu hoặc thay thế

- Dao không quay được do quá tải, lượng sắn vào quá nhiều Khắc phục bằng cách dừng máy, mở thân trên lấy bớt sắn ra và để dây chuyền hoạt động liên tục, ổn định người ta lắp hệ thống cảnh báo quá tải ở tủ vận hành giúp công nhân nhận biết để điều chỉnh lượng sắn vào máy băm

4.3.4 Máy mài

* Cấu tạo

Hình 6 : Cấu tạo máy mài

1 Đế máy 2 Rôto 3 Vỏ máy 4 Môtơ

5 Hộp che dây đai 6 Trục máy 7 Khe lắp dao 8 Tấm kê 9 Tấm sàng

Toàn bộ vỏ bọc và khung được làm bằng thép không gỉ AISI 304 Rôto được làm từ một khối Inox đồng nhất đã qua tôi luyện, đường kính 810mm, chiều rộng 400mm Rôto được tạo 100 rãnh côn để lắp dao Lưỡi dao mài có

răng 2 phía, được tôi luyện chống mòn, được lắp vào rôto trong khe hẹp và được kẹp chặt giữa 2 thanh có chốt giữ Sau khi một phía bị mòn sẽ trở lại sử

dụng phía kia Ở dưới rôto có lắp một chiếc rây bằng thép không gỉ, không cho phần thô lọt xuống Vỏ máy có các nắp đậy để dễ dàng tháo - lắp Rôto được dẫn động bởi môtơ 150HP qua hệ thống dây đai

Hình 7 : Cấu tạo dao và thanh dao Tấm kê: Có tác dụng giữ cho nguyên liệu nằm trên bề mặt công tác để

có thể mài Để tăng khả năng mài, trên bề mặt tấm kê có các rãnh ngang tăng

ma sát

Tốc độ quay của rôto: 2100 vòng/phút Có thể đảo chiều quay của rôto

thông qua mạch khởi động từ kép để tăng tuổi thọ của dao mài.

* Nguyên tắc hoạt động

Sắn sau khi được chặt nhỏ nhằm giảm tải cho mài thì được các cánh gạt của thùng phân phối đưa xuống các họng của vít tải định lượng Lượng nguyên liệu xuống máy nhiều hay ít tuỳ thuộc vào tốc độ của vít tải Tốc độ của vít tải được điều chỉnh bằng bộ biến tần Phía trên họng máy có bố trí vòi nước vào, nước này chính là dịch sữa của máy trích ly 3, 4, 5, 6 Khi rôto quay thì làm cho các lưỡi cưa gắn trên trục quay, sắn sẽ bị chà sát giữa dao và tấm kê Khi sắn được bào ra thì nhờ nước rửa trôi tinh bột thành một hỗn hợp