KHẢO NGHIỆM VÀ ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH VẬN HÀNH MÁY ÉP VIÊN PHÂN HỮU CƠ VI SINH – 400 kg/h Tác giả HUỲNH THỊ THU HIỀN Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư ngành cơ khí chế
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
KHẢO NGHIỆM VÀ ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH VẬN HÀNH MÁY ÉP VIÊN PHÂN HỮU CƠ VI SINH – 400 kg/h
Họ và tên sinh viên: HUỲNH THỊ THU HIỀN
Ngành: CƠ KHÍ CHẾ BIẾN BẢO QUẢN NÔNG SẢN THỰC PHẨM Niên khóa: 2005-2009
Tháng 07/2009
Trang 2KHẢO NGHIỆM VÀ ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH VẬN HÀNH MÁY
ÉP VIÊN PHÂN HỮU CƠ VI SINH – 400 kg/h
Tác giả
HUỲNH THỊ THU HIỀN
Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư ngành cơ khí chế biến
bảo quản nông sản thực phẩm
Giáo viên hướng dẫn:
PGS – TS: TRẦN THỊ THANH
Tháng 7 năm 2009
Trang 3CẢM TẠ
Xin gửi đến cha mẹ, anh chị em trong gia đình
Xin gửi đến quý thầy cô đã dạy dỗ
Xin gửi đến thầy Nguyễn Như Nam, cô Trần Thị Thanh đã tận tình hướng dẫn Xin gửi đến toàn thể bạn bè
Xin gửi đến các anh, các chú ở công ty công ty TNHH.Đất Xanh
Lòng biết ơn sâu sắc nhất đã giúp tôi thực hiện, hoàn thành đề tài này
Trang 4TÓM TẮT
Đề tài “Khảo nghiệm và đề xuất quy trình vận hành máy ép viên phân hữu cơ
vi sinh – 400 kg/giờ” được tiến hành tại Xưởng Bộ môn Máy Sau thu họach – Chế biến, khoa Cơ khí – Công nghệ, trường Đại học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh và công
ty TNHH.Đất Xanh, xã Phạm Văn Hai, huyện Bình Chánh Thành phố HồChí Minh,
thời gian từ tháng 3 năm 2009 đến tháng 7 năm 2009 Khảo nghiệm máy ép viên xác định các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của máy Thí nghiệm được bố trí theo kiểu ngẫu nhiên hoàn toàn
Kết quả thu được là tìm ra các thông số làm việc của máy ép viên phân hữu
cơ vi sinh cũng như đề ra quy trình vận hành máy hiệu quả
Trang 52.1.6 Tác dụng của việc sử dụng phân hữu cơ vi sinh 6 2.2 Công nghệ sản xuất phân hữu cơ vi sinh dạng viên 6 2.3 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) 8
2.5 Một số phương pháp đánh giá các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của quá trình tạo
Trang 62.5.2 Phương pháp xác định khối lượng riêng của viên 17
2.8 Giới thiệu quy trình vận hành và bảo dưỡng máy ép viên TAGS 22
CHƯƠNG 3 NỘI DUNG (VẬT LIỆU) VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29
4.2.2 Khảo nghiệm có tải kiểm tra khả năng làm việc của máy ép viên 38 4.2.3 Khảo nghiệm xác định các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật tại cơ sở sản xuất 40
Trang 8DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1: Sơ đồ công nghệ sản xuất phân hữu cơ vi sinh dạng bột và dạng viên 7 Hình 2.2: Độ bền lý thuyết và đặc tính liên kết phụ thuộc vào kích thước các phân
Bảng 4.2: Kết quả khảo nghiệm khả năng làm việc của máy ép viên 40 Bảng 4.3: Kết quả khảo nghiệm máy ép viên tại cơ sở sản xuất 41
Trang 9Chương 1
MỞ ĐẦU
Việt Nam đến nay vẫn là đất nước thuần nông nghiệp, để kích thích sự tăng trưởng phát triển của cây trồng cần đưa vào đồng ruộng một số lượng lớn phân bón Ông bà ta có câu: “Nhất nước, nhì phân…” Vì vậy nhu cầu sử dụng phân trong nông nghiệp là rất cao Do tình trạng sử dụng phân bón hóa học nhiều nên đã gây ô nhiễm môi trường, bạc màu cho đất canh tác và ảnh hưởng đến sức khỏe con người Bên cạnh đó phân hóa học chủ yếu được nhập khẩu từ nước ngoài đã tiêu tốn một số lượng ngoại tệ lớn cho đất nước Xuất phát từ nhu cầu thực tế đó, phân hữu cơ vi sinh
đã ra đời dần thay thế cho phân hóa học, đây là sản phẩm của quá trình lên men vi sinh của than bùn và các phế phẩm nông nghiệp Phân hữu cơ vi sinh có lợi thế là giá thành rẻ, an toàn, thân thiện với môi trường và nguồn nguyên liệu dồi dào có sẵn trong nước nên hiện nay phân hữu cơ vi sinh đã được sử dụng phổ biến trong nông nghiệp Nhu cầu thị trường phân hữu cơ vi sinh rất lớn đã thúc đẩy ngành sản xuất phân hữu cơ vi sinh dạng viên phát triển với tốc độ cao Áp dụng khoa học kỹ thuật tiến bộ đã cho ra đời máy ép viên phân hữu cơ vi sinh để phục vụ sản xuất Nhờ những ưu điểm vượt trội như chỉ cần sử dụng năng lượng ở dạng điện năng, chi phí vận hành thấp, quá trình sản xuất thân thiện với môi trường, quy trình nén ép tạo viên
có độ linh hoạt cao, dễ thay đổi công suất sản xuất Sản phẩm tạo ra ở dạng viên nén nên khắc phục được tình trạng rửa trôi, bay hơi, thấm xuống đất, viên phân tồn tại lâu trong đất, nhả dinh dưỡng chậm Nhiều loại vật liệu phân bón ở dạng vô định hình rất
Trang 10khó tạo viên theo các phương pháp thông thường nhưng lại có thể tạo viên bằng phương pháp cơ học Với sự gia tăng tiến bộ khoa học - kỹ thuật nhiều vấn đề mới cũng đang được đặt ra Đặc biệt là sự lựa chọn các tham số đặc trưng cho một máy
Trên thực tế, máy ép viên vừa mới được chế tạo thành công đưa vào sản xuất nên chưa có khảo nghiệm nào để tìm ra các thông số làm việc tối ưu cho máy và chưa
có qui trình vận hành máy hiệu quả Xuất phát từ nhu cầu thực tế đó nên việc tiến hành khảo nghiệm và đề ra quy trình vận hành máy ép viên là cần thiết để phục vụ sản xuất Kết quả này sẽ mở đường cho biện pháp bón phân viên nén dúi sâu được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất
Được sự chấp thuận của Ban chủ nhiệm khoa Cơ khí – Công nghệ, dưới sự hướng dẫn của cô Trần Thị Thanh, tôi thực hiện đề tài: “Khảo nghiệm và đề xuất quy trình vận hành máy ép viên”
Mục tiêu nghiên cứu gồm:
Khảo nghiệm đánh giá tính năng kỹ thuật của máy ép viên
Đề xuất quy trình vận hành, bảo dưỡng máy ép viên
Trang 11Chương 2
TỔNG QUAN
2.1 Phân hữu cơ vi sinh
2.1.1 Chất hữu cơ
Chất hữu cơ chứa nhiều mùn và acid humic đóng vai trò quan trọng trong đất
bổ sung các nguyên tố đa vi lượng, giúp cho các vi sinh vật có ích phát triển làm đất tươi xốp, tăng độ phì của đất và ngăn chặn hiện tượng ngộ độc hữu cơ cho cây trồng, kích thích hệ rễ phát triển mạnh, tăng khả năng hấp thu các chất dinh dưỡng, tăng khả năng chống chịu với các điều kiện bất lợi như khô hạn, giá rét, tăng tính đệm của đất, đồng thời giúp cho cây trồng giảm ngộ độc trong vùng đất phèn Chất hữu cơ trong đất được chia làm 5 loại chính như sau:
Chất thải động vật
Phụ phẩm trong nông nghiệp: rơm rạ, xác bã cá…
Phân cây xanh
Rác thải đô thị
Trang 12 Than bùn: chứa nhiều dinh dưỡng cho cây trồng, đặc biệt có axid humic có tác dụng kích thích tăng trưởng của cây Hàm lượng đạm tổng số trong than bùn cao hơn trong phân chuồng gấp 2 – 7 lần nhưng chủ yếu ở dạng hữu cơ Các chất đạm này cần được phân hủy thành đạm vô cơ để cây sử dụng
2.1.2 Vai trò của chất hữu cơ trong đất
Chất hữu cơ được bổ sung vào trong đất sẽ làm tăng lượng mùn trong đất, giúp cải thiện lý tính và hóa tính của đất
Ảnh hưởng đến lý tính của đất:
Cải thiện cấu trúc đất: ảnh hưởng trực tiếp do làm mất độ cứng của đất, chất mùn có tác dụng gắn kết các hạt keo đất lại với nhau, tạo nên cấu trúc bền vững, làm cải thiện độ xốp của đất, hạn chế sự rửa trôi, xói mòn đất và tạo điều kiện cho cây trồng hấp thu các chất dinh dưỡng dễ hơn
Gia tăng khả năng giữ nước của đất thông qua sự liên kết nước với chất hữu cơ
Cải thiện độ thoáng khí của đất, cung cấp oxi cho rễ cây, giúp rễ hô hấp tốt
Ảnh hưởng đến hóa tính của đất:
Cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng: cung cấp chất dinh dưỡng khoáng, đặc biệt là chất đạm, lân, lưu huỳnh và các nguyên tố khác bao gồm cả nguyên tố vi lượng
Tăng độ phì nhiêu của đất: Trong điều kiện nhiệt đới ẩm của nước ta tốc
độ khoáng hoá hữu cơ trong đất rất cao nên sẽ làm suy giảm lượng hữu cơ dẫn đến giảm sút độ phì nhiêu của đất Bổ sung Chất hữu cơ vào đất sẽ làm tăng hoạt động sinh khối của Vi sinh vật, góp phần làm tăng độ phì nhiêu của đất thông qua việc khoáng hoá và mùn hoá Chất hữu cơ trong đất
Cung cấp năng lượng cho các sinh vật trong đất hoạt động như vi khuẩn, nấm, giun đất… Sau khi chết, các sinh vật này bị phân huỷ sẽ để lại lượng chất dinh dưỡng đáng kể cho đất trồng Một số hoạt động của sinh vật sống trong đất cũng góp phần cải thiện môi trường đất
Tăng tính đệm pH: tác dụng trung hòa khi điều kiện pH quá chua hoặc quá kiềm nên làm giảm stress cho cây và gia tăng hiệu quả của phân bón hoá học vào đất
Trang 13 Giúp cố định các kim loại như Fe, Al trong đất phèn (điều kiện pH thấp) ngăn ngừa gây độc cho cây
2.1.3 Phân hữu cơ
Phân hữu cơ là tên gọi chung của các loại phân được sản xuất từ các vật liệu hữu cơ như các dư thừa thực vật, rơm rạ, phân chuồng, phân rác và phân xanh Phân hữu cơ được đánh giá dựa vào hàm lượng chất hữu cơ (%) hoặc chất mùn có trong phân
Nền công nghiệp chế tạo phân hoá học trên thế giới ngày càng phát triển nhưng phân hữu cơ vẫn đóng vai trò quan trọng trong gia tăng năng suất cây trồng, tăng hiệu lực của phân hoá học, cải tạo và nâng cao độ phì của đất
Hiện nay có rất nhiều loại phân hữu cơ như phân hữu cơ sinh học, hữu cơ vi sinh, hữu cơ khoáng… có hiệu quả rất ưu việt cho nhiều loại đất trồng cũng như đa dạng trên tất cả các loại cây trồng
2.1.4 Vi sinh vật trong đất
Vi sinh vật sống trong đất và trong nước tham gia tích cực vào quá trình phân giải các xác hữu cơ động vật, thực vật biến chúng thành CO2 và các hợp chất vô cơ khác dùng làm thức ăn cho cây trồng Các vi sinh vật cố định nitơ thực hiện việc biến khí nitơ (N2) trong không khí thành hợp chất nitơ (NH3, NH4) cung cấp cho cây trồng
Vi sinh vật có khả năng phân giải các hợp chất khó tan chứa P, K, S thành những dạng hợp chất cây trồng dễ hấp thu.Vi sinh vật còn tham gia vào quá trình hình thành chất mùn, phân giải các phế phẩm công nghiệp, qua đó đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ môi trường
2.1.5 Phân hữu cơ vi sinh
Phân hữu cơ vi sinh là phân bón trong đó có chứa các loài Vi sinh vật có ích
Có nhiều nhóm Vi sinh vật có ích bao gồm: vi khuẩn, nấm, xạ khuẩn… được sử dụng
để làm phân bón Trong số đó quan trọng là các nhóm vi sinh vật cố định đạm, hoà tan lân, phân giải chất hữu cơ Để chế biến phân hữu cơ vi sinh, các loài Vi sinh vật được nuôi cấy và nhân lên trong phòng thí nghiệm Khi các tế bào vi sinh đạt đến nồng độ thích hợp người ta trộn chung với phân hữu cơ, tùy chủng loại Vi sinh vật sử dụng mà có các sản phẩm phân bón hữu cơ vi sinh khác nhau
Phân hữu cơ bổ sung Vi sinh vật cố định đạm: Nhiều loài Vi sinh vật có khả
Trang 14năng cố định đạm từ không khí như các loài tảo lam (Cyanobacterium), vi khuẩn (Azotobacter, Bradyrhizobium, Rhyzobium); xạ khuẩn (Actinomyces, Klebsiella)…
được trộn chung vào với phân hữu cơ
Phân hữu cơ bổ sung Vi sinh vật hoà tan lân: Cây chỉ có thể hút được lân từ
đất dưới dạng hoà tan trong dung dịch đất Lân ở dạng khó tan trong đất cây không hút được Trong đất thường tồn tại một nhóm vi sinh vật có khả năng hoà tan lân bao
gồm: Aspergillus niger, một số loài thuộc các chi vi khuẩn Pseudomonas, Bacillus, Micrococens Người ta đã đưa trộn sinh khối hoặc bào tử các loại vi sinh vật hoà tan
lân sau khi nuôi cấy và nhân lên trong phòng thí nghiệm, với bột phosphoric hoặc apatit rồi bón cho cây Sử dụng các loại phân hữu cơ có bổ sung các chủng Vi sinh vật này đem lại hiệu quả cao ở những vùng đất cây bị thiếu lân
2.1.6 Tác dụng của việc sử dụng phân hữu cơ vi sinh
Sử dụng phân bón hữu cơ vi sinh sẽ thay thế dần việc bón phân hóa học trên đồng ruộng, đất trồng trọt mà vẫn đảm bảo được nâng cao nâng suất thu hoạch, góp phần giảm chi phí sản xuất, giảm thiệt hại do sâu bệnh
Sử dụng phân bón hữu cơ vi sinh về lâu dài sẽ dần dần trả lại độ phì nhiêu cho đất như làm tăng lượng phospho và kali dễ tan trong đất canh tác, cải tạo, giữ độ bền của đất đối với cây trồng nhờ khả năng cung cấp hàng loạt các chuyển hóa chất khác nhau liên tục do nhiều quần thể vi sinh vật khác nhau tạo ra
Việc sử dụng phân bón hữu cơ vi sinh còn có ý nghĩa rất lớn là tăng cường bảo vệ môi trường sống, giảm tính độc hại do hóa chất trong các loại nông sản thực phẩm do lạm dụng phân bón hóa học
Giá thành hạ, nông dân dễ chấp nhận, có thể sản xuất được tại địa phương và giải quyết được việc làm cho một số lao động, ngoài ra cũng giảm được một phần chi
phí ngoại tệ nhập khẩu phân hóa học
2.2 Công nghệ sản xuất phân hữu cơ vi sinh dạng viên
Công nghệ sản xuất phân hữu cơ vi sinh dạng viên gồm những công đoạn chính như sơ đồ sau:
Trang 15Hình 2.1: Sơ đồ công nghệ sản xuất phân hữu cơ vi sinh dạng bột và dạng viên Phân hữu cơ vi sinh dạng viên là loại phân tổng hợp nhằm cung cấp các dưỡng chất, nguồn vi sinh giúp cho sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng Phân ở dạng viên nén lâu tan trong đất, nhả dinh dưỡng chậm Nhờ phân ở dạng viên nên cây trồng sử dụng các chất dinh dưỡng hợp lý hơn, hạn chế sự thất thoát và ô nhiễm cho con người trong quá trình sử dụng
Quy trình sản xuất phân hữu cơ vi sinh được tiến hành theo các bước sau: lấy nguyên liệu đem nghiền nhỏ, sau đó phối trộn khô và phối trộn ướt Trộn xong, cho
Nguyêu liệu
Lưu kho hoặc chuyển giao
Trộn
Định lượng thêm những thành phần vô cơ
Tạo hình (ép viên) Sản phẩm rời
Ủ vi sinh
Nghiền (đánh tơi)
Cân định lượng, vô
bao Nghiền
Trang 16nguyên liệu vào ủ kị khí không hoàn toàn Trong quá trình ủ, luôn giữ cho nhiệt độ ở dưới 500C và đảo đều liên tục Các nguyên liệu sau khi ủ và các thành phần không qua ủ được nghiền nhỏ, trộn với nhau theo một tỷ lệ nhất định được đem đi nén ép tạo viên làm khô Phân khô được đóng thành bao để lưu kho hay xuất xưởng
Phương pháp ép tạo viên có những ưu điểm vượt trội như: Kết hợp tất cả các thành phần nguyên liệu vào viên phân bón để tạo ra sản phẩm phân bón với thành phần dinh dưỡng mong muốn Không cần công đoạn sấy và chỉ sử dụng năng lượng ở dạng điện năng Các thiết bị sản xuất ít bị mòn, có chi phí vận hành thấp, thân thiện với môi trường do ít tạo ra bụi Chi phí đầu tư thấp do không cần các thiết bị sấy Qui trình ép tạo viên có độ linh hoạt cao, dễ thay đổi công suất sản xuất Việc thay đổi các chế độ hoạt động để sản xuất một chủng loại phân bón mới cũng được thực hiện rất
nhanh Do đó việc vận hành cũng đơn giản hơn
2.3 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 sản phẩm nhằm cải tiến điều kiện vận chuyển, nó còn làm cho sản phẩm có hình dạng nhất định
2.3.2 Các phương pháp nén ép
Quá trình nén ép tạo hình có các phương pháp sau: nén, xoắn, rung, ép trào, cán lăn
Theo trị số áp suất nén ép mà người ta phân chia thành:
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
Trang 17Phương pháp tạo thành viên nhỏ cho phép thu được sản phẩm có chỉ số ép cao nhất
2.3.3 Cơ sở hóa lý của quá trình ép vật liệu
Bản chất vật lý của ép là sự xích lại gần nhau của các phần tử, tạo mối liên kết giữa chúng nhằm hình thành nên pha rắn Do đó, khối lượng sản phẩm tơi, xốp dưới áp lực cơ học được dồn nén cứng lại
a/ Lý thuyết phân tử
Hiện nay có một số thuyết (mao dẫn, keo, phân tử và các thuyết khác) được
sử dụng để mô tả kết cấu bên trong sản phẩm ép và làm rõ các nguyên nhân tạo ra hiệu lực liên kết giữa các phần tử trong khối sản phẩm đã được nén chặt Trong các thuyết ấy, thuyết phân tử dựa trên cơ sở nhiệt động lực học do V.M.Naumovich phát minh được sử dụng rộng rãi hơn cả Theo thuyết phân tử thì nguyên nhân cơ bản tạo
ra liên kết các phần tử rắn lại với nhau là sự bám dính Cũng theo thuyết này thì sự hiện diện của lực hút phân tử giữa các phân tử sẽ dẫn đến sự xuất hiện lực hút tương
tự như lực bám dính
Sự nâng cao áp suất góp phần làm chắc thêm khối sản phẩm do đã san lấp được các rỗ khí, các hốc rỗng và tăng thêm diện tích tiếp xúc giữa các phần tử Chính những nguyên nhân này đã làm cho lực dính kết các phần tăng lên Khi khối sản phẩm đạt đến trạng thái không xốp (bên trong không có lỗ rỗng) thì việc tăng thêm áp suất sẽ mất ý nghĩa
Trang 18Hình 2.2: Độ bền lý thuyết và đặc tính liên kết phụ thuộc vào kích thước các phần tử
(Theo G Rumppho) Theo hình 2.3, giới thiệu sơ đồ của G Rumppho mô tả đặc trưng tác dụng các kiểu liên kết khác nhau giữa các phần tử phụ thuộc và kích thước của chúng Miền I biểu thị điều kiện ép khi đóng bánh và tạo viên Miền này giới thiệu các liên kết xuất hiện khi các bề mặt tiếp xúc hoặc khi có sự hiện hữu của các chất dính kết Độ bền của vật liệu phụ thuộc chủ yếu vào áp suất mà không phụ thuộc vào kích thước các phần tử
Ở miền II biểu thị các liên kết yếu hơn giữa các phần tử rắn trong sự liên kết tinh muối từ dung dịch Độ bền liên kết sẽ tăng với một trị số nào đó, khi kích thước các phần tử giảm Phần này của biểu đồ còn biểu thị điều kiện quan trọng quá trình tạo viên bằng phương pháp cán lăn Tại đây sau khi sấy khô trong khối sản phẩm xuất hiện bền vững bởi có sự kết tinh muối xảy ra trong đó
Với các phần tử có đường kính nhỏ hơn 1 µm, trên đoạn A độ bền các liên kết được xác định bởi lực Vandeval Khoảng hẹp B có tác dụng của lực Vandeval và liên kết từ các màng hút ẩm Khoảng hẹp B đặc trưng cho độ bền liên kết từ các lực mao dẫn tác dụng trong các siêu ống mao dẫn có bán kính 10-3µm hoặc nhỏ hơn Trên khoảng C và cao hơn nó là các liên kết có thể có xuất hiện từ sự liên kết hay từ tác dụng của các chất kết dính có độ nhớt (ví dụ: mỡ, chất béo…)
Trang 19b/ Các hình thái liên kết ẩm với vật rắn
Sự hiện hữu các chất keo, các chất dẻo polyme, độ xốp cao trong các nguyên liệu có nguồn gốc thực vật làm chúng rất nhạy với sự có mặt của nước trong hệ thống Ở đây ý nghĩa quan trọng nhất không chỉ là số lượng tuyệt đối (độ ẩm) mà là trạng thái của nó Công trình nghiên cứu phân loại các hìn thái liên kết nước với các chất trong nguyên liệu có nguồn gốc thực vật đầu tiên là của P.A.Rebinder Công trình đã xác định được năng lượng cần thiết dể khử nước trong sản phẩm
Các hình thái liên kết cơ bản nước trong các hạt và vật liệu hữu cơ khác có nguồn gốc thực vật là: liên kết hóa học, liên kết lý hóa và liên kết cơ học
Liên kết cơ học của nước là liên kết kém bền nhất Nó được đặc trưng bởi tỷ
lệ số lượng không xác định bao gồm: lượng ẩm mao dẫn và lượng ẩm thấm có tính chất của nước bình thường
Khả năng các vật xốp có ống mao dẫn thu gom lượng ẩm được đặc trưng bằng độ ẩm háo nước cực đại Độ ẩm háo nước cực đại là khối lượng nước mà nguyên liệu hút trong khí quyển đã bão hòa ẩm
Khối lượng riêng ban đầu của vật liệu như nhau trong toàn thể buồng ép
Khối lượng riêng vật liệu trong quá trình nén tăng lên liên tục
Ứng lực khi nén tĩnh không phụ thuộc vào vận tốc biến dạng
Ứng suất pháp trên mặt cắt ngang bất kỳ của buồng nén được phân bố đều Dựa vào những tiên đề trên cho phép coi đạo hàm của áp lực theo khối lượng riêng là hàm liên tục của áp lực đặt:
Kết quả nghiên cứu quá trình ép chứng tỏ hàm f(p) là tuyến tính Nghĩa là:
Trang 20Giải phương trình (2.1) cho nghiệm:
Các mối quan hệ lưu biến phụ thuộc nói lên rằng, để mô tả trạng thái vật thể đàn hồi, nhớt dẻo, không được coi việc nghiên cứu một mối quan hệ đã là xong vì tính đa dạng của các tính chất kết cấu – cơ học sẽ làm quá trình biến dạng trở nên phức tạp Do đó cùng với sự phụ thuộc p = f(ρ) biểu diễn theo phương trình (2.2) thì định luật ép cơ bản có thể được thể hiện qua mối liên hệ tương tự giữa áp suất và biến dạng, nghĩa là:
Hình 2.3: Sơ đồ ép vật liệu trong buồng kín
Trang 21Để có mối quan hệ như vậy, người ta phải nghiên cứu quá trình lèn ép vật liệu (hình 2.3) trong buồng kín có chiều dài L và diện tích mặt cắt ngang S Giả thiết rằng trước khi nén trong buồng 1 nạp đầy nguyên liệu H với khối lượng riêng ban đầu
ρ0 Ở đây ρ0 = M/(LxS), trong đó M là khối lượng của khối nguyên liệu
Theo trị số chuyển động tịnh tiến của pittông 3 dọc theo hướng trục buồng
ép, nguyên liệu bị ép lại (bị biến dạng) và khối lượng riêng của nó tăng lên Khi pittông dịch chuyển được giá trị H (cũng là độ biến dạng tuyệt đối của khối nguyên liệu) thì:
ρ =
S H L
1)(
p = c
1
2.3.5 Quá trình hình thành sản phẩm trong rãnh hở
Trang 22Hình 2.4: Sơ đồ tạo hình trong rãnh hở của cánh gạt 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 trong khuôn Nguyên liệu được đưa vào vùng 4 Trước tiên vật liệu bị lèn chặt, kế theo đó bị nén 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 đoạn nén
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 nằm trong rãnh thì khối vật liệu trong rãnh dời chỗ - bắt đầu giai đoạn dồn đẩy và khối nguyên 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 giảm xuống và vật liệu từ khe (từ đường sinh F) “chảy tự do” xuống rãnh nén Việc
ấn nguyên liệu xuống rãnh và sự dồn đẩy nó theo rãnh được tiếp diễn cho đến khi khe
hở giữa cánh gạt và mặt trong của khuôn chưa đạt tới trị số cho phép cực tiểu
Trang 23Ở các máy ép viên khe hở lấy bằng 0,3 – 0,5 mm Khe hở lớn là điều không mong muốn vì như vậy sẽ làm cho hao phí năng lượng một cách vô ích để nén lặp lại lớp vật liệu nằm trên bề mặt trong khuôn ở các chu trình nén tiếp theo
2.4 Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình biến dạng khi ép sản phẩm
2.4.1 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 ảnh hưởng 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
ép tác dụng thẳng đứng
Độ ẩm, nhiệt độ và thành phần cỡ hạt sản phẩm
2.4.2 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 sản phẩm 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
2.5 Một số phương pháp đánh giá các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của quá trình tạo viên
2.5.1 Phương pháp xác định độ bền viên
a Khái niệm về độ bền viên phân
Độ bền viên phân chính là khả năng thắng được tác động của ngoại lực hoặc môi trường của viên phân mà nó vẫn giữ nguyên hình dạng không bị phá hủy Sự tác động của ngoại lực dưới tác dạng các lực cơ học như do va chạm, đè, nén,… còn tác động của môi trường như ngâm nước, kéo dài thời gian bảo quản…
Để xác định độ bền viên phân, người ta dùng một số phương pháp như sau:
Đo độ bền của viên phân bằng dụng cụ đo độ cứng chuyên dùng Độ bền
Trang 24viên phân trong trường hợp này chính là lực nén lớn nhất để phá hủy viên phân Để
đo trực tiếp độ bền viên phân có thể dùng thiết bị đo trực tiếp dộ bền viên phân bằng phương pháp xác định ứng suất bền nén (như đo ứng suất bền nén của kim loại) Tuy nhiên độ bền của viên phân chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố mang tính ngẫu nhên về phân bố kết quả đo, nên kết quả đo bằng dụng cụ này chỉ mang tính tham khảo
Đo độ bền viên phân bằng thiết bị chuyên dùng: Độ bền biên phân chính là
tỉ lệ viên phân không bị phá hủy sau khi chịu tác động cơ học trong một thiết bị đo dùng là sàng lưới hay máy đảo trộn có gắn cánh đặc biệt
Đo bằng thời gian ngâm nước cho đến khi viên phân bị phân hủy( tan rã trong môi trường nước)
b Phương pháp xác định
1 Đo độ bền viên phân bằng thiết bị chuyên dùng
Viên phân có dạng trụ Độ bền của viên phân dạng tròn hay dạng viên được thử bằng phương pháp thống kê bằng thiết bị
Thiết bị là một hình hộp chữ nhật kín, nắp mở phía trên có tiết diện vuông 12
in x 12 in, kích thước còn lại của hộp bằng 5 in Phía trong hộp theo đường chéo của mặt bên hộp (12 in x 12 in) có đặt 1 tấm phẳng kích thước 2 in x 9 in Hộp bố trí 2 cửa theo các mặt 5 in x 12 in Truyền động cho hộp quay bằng động cơ điện giảm tốc với đầu ra của hộp giảm tốc là 50 vòng/phút Các góc của hộp phải không được gồ ghề để hạn chế sai số đo
Tiến hành đánh giá độ bền của viên phân bằng cách cho 500 gam viên phân cần kiểm tra độ bền vào hộp, đóng các nắp và cho quay trong thời gian 10 phút Sau
đó lấy viên phân ra và tiến hành sàng để loại các thành phần có kích thước nhỏ
Độ bền của viên phân được đánh giá theo công thức:
W1 – khối lượng của viên phân nằm ở trên sàng sau khi sàng, gam;
W2 – khối lượng của viên phân trước khi sàng, W2 = 500 gam
Kết quả cuối cùng ta lấy trung bình cân của 3 lần thí nghiệm
2 Đo độ bền viên phân bằng phương pháp ngâm nước
Trang 25Độ bền viên được đặc trưng bởi thời gian ngâm trong nước mà viên không bị phá hủy hay tan rã
a Dụng cụ đo
Cốc thủy tinh dung tích 1000 ml
Đũa thủy tinh
Đồng hồ điện tử bấm giây đo thời gian
b Phương pháp đo
Lấy khoảng 100g viên phân cho vào cốc thủy tinh có chứa nước trong để yên trong vài phút Sau đó cứ khoảng 15 phút dùng đũa thủy tinh khuấy nhẹ một vòng rồi quan sát Nếu hầu hết các viên phân vẫn còn giữ nguyên hình dạng và có thể cầm nhẹ lên mà không bị vỡ nát là viên phân chưa bị rã
Độ bền của viên phân được tính bằng số phút quan sát
2.5.2 Phương pháp xác định khối lượng riêng của viên
Khối lượng thể tích γh của viên phân là khối lượng của một đơn vị thể tích viên bao gồm cả không gian giữa các hạt Đại lượng này phải phụ thuộc vào thành phần nguyên liệu, lực ép của máy tạo viên Trong trường hợp những yếu tố này ổn định thì γh là hàm số của mật độ M và kích thước viên Dh
Phương pháp xác định γh như sau: cho viên phân có độ ẩm M và đường kính hạt Dh vào cốc có định mức có dung tích 500ml Dùng một miếng bìa mỏng hình tròn đường kính gần bằng đường kính trong của cốc đặt lên trên bề mặt viên phân trong cốc, lắc nhẹ rồi mức thể tích chỉ thị bởi mặt bên của cột phân (tức mặt dưới miếng bìa) Sau đó cân lượng phân hữu cơ vi sinh chứa trong cốc, ta tính được khối lượng thể tích của phân tính theo g/lít, hay kg/m3 Thí nghiệm lặp lại 3 lần rồi lấy giá trị trung bình cộng ba lần thí nghiệm
Khối lượng riêng (ρh) của viên phân được xác định bằng phương pháp thủy tĩnh Archimedes: Đổ 200 ml vào cốc định mức (loại 500 ml) Cân 100 gam viên phân, đổ lượng viên phân này vào cốc Từ giá trị trên lệch về thể tích chiếm chỗ của nước trước và sau khi cho lượng viên phân trên vào cốc ta xác định khối lượng riêng của viên phân (g/lít hay kh/m3) Để hạn chế sai số do lượng nước ngấm vào viên phân, cần đọc giá trị tăng mức thể tích ngay sau khi chi thức ăn vào cốc và thực hiện thí nghiệm vời 3 lần lập lại để lấy giá trị trung bình
Trang 26Khối lượng riêng vừa là chỉ tiêu đánh giá chất lượng cơ học viên phân, vừa là thông số ảnh hưởng đến độ bề viên phân Viên phân càng có khối lượng riêng lớn thì
độ bền càng cao Khối lượng riêng viên phân được quyết định bởi công nghệ sản xuất
và kết cấu khuôn ép
2.5.3 Độ ẩm viên
Cũng như khối lượng riêng, độ ẩm viên phân vừa là chỉ tiêu vừa là thông số ảnh hưởng đến độ bền viên phân Độ ẩm là chỉ số quan trọng, độ ẩm cao áp suất ép nhỏ, dễ tạo hình, bề mặt sản phẩm nhẵn nhưng dễ đứt Độ ẩm thấp khó tạo hình, lực
ép đòi hỏi phải lớn, chi phí năng lượng riêng cao Trong sản xuất, độ ẩm viên phân được qui định bởi yêu cầu chất lượng để đảm bảo quá trình vận chuyển, lưu kho
2.6 Nội dung khảo nghiệm ( Theo Phan Hiếu Hiền,2001 Phương pháp bố trí thí
nghiệm và sử lý số liệu (thống kê thực nghiệm) NXB Nông nghiệp)
2.6.1 Bố trí thí nghiệm
Bố trí thí nghiệm là lập kế hoạch về các bước cần tiến hành để thu thập số liệu (chưa có dưới dạng cần biết) cho vấn đề đang nghiên cứu Mục đích để có nhiều kết luận chính xác với chi phí tối thiểu Hai nguyên tắc cơ bản của bố trí thí nghiệm là:
Nguyên tắc 1: Lặp lại
Thí nghiệm phải được lặp lại nhiều lần Lần lặp lại có nghĩa về thời gian hoặc không gian Lý do là một con số quan sát đơn độc không có ý nghĩa gì về mặt thống
kê cả
Nguyên tắc 2: Ngẫu nhiên hóa
Chọn mẫu ngẫu nhiên để tránh thành kiến của người làm thí nghiệm, để các tính toán có giá trị, vì bản chất của xác suất là sự ngẫu nhiên
Cách chính qui là đánh số và bốc thăm Hoặc đánh số và chọn từ bảng số ngẫu nhiên Một số máy tính bấm tay cũng có phím tạo số ngẫu nhiên
Bố trí ngẫu nhiên hoàn toàn:
Bố trí ngẫu nhiên hoàn toàn là thí nghiệm mà các nghiệm thức được bố trí một cách ngẫu nhiên vào các đơn vị nghiệm thức Tiến hành bố trí ngẫu nhiên máy ép viên phân hữu cơ vi sinh như sau:
Cách 1: làm 7 lá phiếu ghi số ngày sản xuất trong một tuần Bỏ chung trong
Trang 27một cái hộp và trộn đều rồi bốc phiếu
Cách 2: Tra bảng ngẫu nhiên thay cho bốc phiếu, hoặc bấm phím máy tính lấy số ngẫu nhiên
2.6.2 Tính kích cỡ mẫu để ước lượng số trung bình
Vì là phân bố chuẩn nên:
Vậy: L = Zα *
n
hay n = Z
α 2
* 22
2.6.3 Ước lượng khoảng tin cậy cho số trung bình của dân số
Qui ước viết khoảng tin cậy như sau:
tα; ν – giá trị tra theo bảng phân bố Student
α – mức ý nghĩa, α = 0,05
ν – số bậc tự do, ν = n - 1
s – độ lệch chuẩn
n – cỡ mẫu
2.7 Nội dung bảo dưỡng vận hành máy
Trang thiết bị sản xuất là thành phần quan trọng, là tài sản cố định của xí nghiệp Tổ chức bảo dưỡng kỹ thuật và sửa chữa tốt sẽ nâng cao được tuổi thọ, khả năng làm việc của máy móc Với việc sử dụng trang thiết bị một cách hợp lý, không phải dừng máy để sửa chữa sẽ góp phần tăng năng suất lao động
Trong quá trình vận hành máy và thiết bị sẽ xảy ra sự hao mòn và phá hủy
Trang 28các chi tiết vì vậy cần phải thực hiện các biện pháp kỹ thuật nhằm duy trì và phục hồi khả năng làm việc của máy móc như định ra điều kiện vận hành, chu kỳ sữa chữa thích hợp
2.7.1 Các khái niệm chung
Hệ thống bảo dưỡng kỹ thuật là tập hợp các công cụ có liên hệ với công việc thực hiện các quy định về bảo dưỡng máy
Nghiệm thu trang thiết bị trong vận hành dự định theo các bước sau:
Kiểm tra việc thực hiện lắp ráp và tiến hành những khảo nghiệm cần thiết (thiết bị nối đất, chất lượng cách điện v.v…)
Chạy thử không tải
Quy tắc khởi động thiết bị trong quá trình sử dụng được trình bày trong bản hướng dẫn cho người vận hành Trong lý lịch máy có ghi thời hạn bảo hành, công việc hoàn thiện máy
Sử dụng trang thiết bị đúng kỹ thuật đòi hỏi phải có quy định cụ thể như chức trách của tổ trưởng hay nhóm trưởng trong tổ sản xuất và từng tổ viên bảo dưỡng đơn
lẻ
Khả năng làm việc lâu bền của trang thiết bị cũng như chất lượng sản phẩm được gia công phụ thuộc rất nhiều vào trình độ người vận hành thiết bị, máy móc hay
hệ thống thiết bị
2.7.2 Bảo dưỡng kỹ thuật
Bảo dưỡng kỹ thuật là tổ hợp các nguyên công nhằm duy trì khả năng làm việc ổn định của trang thiết bị, khi vận hành cũng như khi bảo quản, vận chuyển trong thời kỳ giữa hai lần sửa chữa thời kỳ giữa hai lần sửa chữa là thời gian giữa hai lần sửa chữa trang thiết bị kế tiếp nhau