Nghiên cứu thiết kế chế tạo dây chuyền tự động xử lý lông vũ và sàn xuất đạm hấp thu

Nghiên cứu thiết kế chế tạo dây chuyền tự động xử lý lông vũ và sàn xuất đạm hấp thu

BỘ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ

CHƯƠNG TRÌNH KHOA HỌC CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG HOÁ KC.03 VIỆN NGHIÊN CỨU ĐIỆN TỬ – TIN HỌC – TỰ ĐỘNG HOÁ

PHÂN VIỆN TP.HCM

Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật đề tài:

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO DÂY CHUYỀN TỰ ĐỘNG

XỬ LÝ LÔNG VŨ

VÀ SẢN XUẤT ĐẠM HẤP THU TỪ LÔNG VŨ PHẾ THẢI

BỘ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ

CHƯƠNG TRÌNH KHOA HỌC CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG HOÁ KC.03 VIỆN NGHIÊN CỨU ĐIỆN TỬ – TIN HỌC – TỰ ĐỘNG HOÁ

PHÂN VIỆN TP.HCM

Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật đề tài:

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO DÂY CHUYỀN TỰ ĐỘNG

XỬ LÝ LÔNG VŨ

VÀ SẢN XUẤT ĐẠM HẤP THU TỪ LÔNG VŨ PHẾ THẢI

Mã số KC.03.15

Chủ nhiệm đề tài : PGS.TS Nguyễn Ngọc Lâm

Bản thảo viết xong ngày 30-05-2005

Tài liệu này được chuẩn bị trên cơ sở kết quả thực hiện đề tài cấp nhà nước mã số KC-03-15

Tp.HCM tháng 05-2005

DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN

1 Nguyễn Ngọc Lâm PGs.Ts., CNĐT Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM 2 Lê Quốc Hà Ks Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM 3 Đỗ Quang Minh Ks Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM 4 Trần Khánh Ninh Ks Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM 5 Vũ Thanh Tùng Ks Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM 6 Phan Hữu Hải Ks Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM 7 Nguyễn Quang Long Ks Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM 8 Phùng văn Xiêm KTV Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM 9 Phan Mạnh Hùng KTV Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM 10 Nguyễn Văn Chiến Thắng KTV Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM 11 Trương Cao Ngộ Ks Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM 12 Ngô Văn Thành Ts Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM 13 Văn Đình Phúc Ks Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM 14 Nguyễn Quốc Hà Ks Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM 15 Hồ Đắc Bằng Ks Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM 16 Nguyễn Chí Lâm Ks Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM 17 Trần Viết Tâm Ks Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM 18 Nguyễn Văn Bình Ks Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM 19 Nguyễn Trọng liêm KTV Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM 20 Trần Vũ Dương KTV Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM 21 Đặng Việt Tiến Ks Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM 22 Lê Thị Thanh Tân KT Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM 23 Lê Thị Thanh Tâm KT Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM 24 Văn Thị Hạnh Ts Viện Sinh Học Nhiệt Đới, Tp.HCM 25 Nguyễn Thị Thu Hằng Ks Viện Sinh Học Nhiệt Đới, Tp.HCM 26 Nguyễn Thị Hồng Vân Ks Viện Sinh Học Nhiệt Đới, Tp.HCM 27 Đặng Hữu Dũng PCN Khoa CK Đại Học Nông Lâm Tp.HCM

28 Trà Nhu Giang GĐ Công ty Công ty TNHH Sơn Hoàng

PHẦN MỞ ĐẦU BÁO CÁO

TÓM TẮT

Đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo dây chuyền tự động xử lý lông vũ và sản xuất đạm hấp thu từ lông vũ phế thải” mã số KC.03.15 có các mục tiêu sau:

• Thiết kế chế tạo dây chuyền tự động để chuyển giao cho các cơ sở sản xuất

• Hệ thống thiết bị xử lý cho phép tạo nguồn đạm chăn nuôi từ lông vũ phế thải với giá thành rẻ, chất lượng cao để thay thế nguồn đạm bột cá không ổn định về số lượng và chất lượng, góp phần đẩy mạnh chăn nuôi và mở rộng sản phẩm đạm cho các lĩnh vực khác Hệ thống SX không có phế thải, góp phần xử lý rác thải môi trường, làm sạch môi trường

Đề tài đã thực hiện các nội dung đăng ký và thu được các kết quả sau:

• Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ và thiết bị xử lý lông vũ phế thải – đã đăng ký bằng sáng chế

• Nghiên cứu thiết kế chế tạo và đưa vào vận hành lần đầu tiên ở Việt nam một dây chuyền tự động hoá sản xuất đạm hấp thu từ lông vũ phế thải:

- Dây chuyền tự động có các vòng điều khiển xử lý sơ bộ, vòng điều khiển chính, điều khiển trung hoà, điều khiển cô đặc và các phần điều khiển liên quan, được thiết kế trên cơ sở công nghệ xử lý lông vũ

- Thiết bị điều khiển xây dựng trên cơ sở các PLC, nối mạng với máy tính, cho phép điều khiển theo chương trình quá trình xử lý theo hàm xử lý công nghệ, cho phép xử lý lông vũ phế thải với hiệu suất 100%, không có phế thải, không gây ô nhiễm môi trường, giá thành sản phẩm rẻ so với sản phẩm đạm tương đương (bột cá)

• Hệ thống đã được đưa vào SX thử nghiệm Các sản phẩm đạm hấp thu đã được kiểm định không có độc tố, đạt yêu cầu sử dụng cho chăn nuôi Hệ thống thiết bị xử lý cho phép tạo nguồn đạm chăn nuôi từ lông vũ phế thải với giá thành rẻ, chất lượng cao để thay thế nguồn đạm bột cá không ổn định về số lượng và chất lượng, góp phần đẩy mạnh chăn nuôi và mở rộng sản phẩm đạm cho các lĩnh vực khác Hệ thống SX không có phế thải, góp phần xử lý rác thải môi trường, làm sạch môi trường

• Dây chuyền công nghệ đã được kiểm tra về an toàn, không gây ô nhiễm môi trường, không có phế thải

• Xúc tiến bước đầu chuyển giao cho các cơ sở sản xuất

MỤC LỤC

PHẦN NỘI DUNG CHÍNH BÁO CÁO

1.1 Tổng quan về tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 3

1.2.1 Lựa chọn đối tượng nghiên cứu 4 1.2.2 Phương pháp nghiên cứu và kỹ thuật đã sử dụng 5 1.2.3 Tính mới, tính sáng tạo và những nét độc đáo của đề tài 5

2.1.1 Mô hình hoá quy trình công nghệ xử lý, xác định những vòng điều

2.1.1.1 Quy trình công nghệ xử lý lông vũ phế thải 6 2.1.1.2 Xác định những vòng điều khiển tự động chủ yếu 9 2.1.2 Xây dựng mô hình thiết bị tự động để xử lý lông vũ phế thải 10 2.2 Thiết kế hệ thống thiết bị dây chuyền và hệ điều khiển tự động 12 2.2.1 Tính toán công suất sản xuất và lựa chọn cấu hình thiết bị 12 2.2.2 Thiết kế hệ thống điều khiển 15 2.2.2.1 Xây dựng cấu hình điều khiển 15 2.2.2.2 Vòng điều khiển xử lý sơ bộ 16

2.2.2.4 Vòng điều khiển trung hoà 23 2.2.2.5 Vòng điều khiển cô đặc dịch đạm 26

3.6 Kết quả thực nghiệm và ứng dụng 53 3.7 Kết quả lựa chọn tối ưu công nghệ sản xuất 63 3.7 Các kết quả nghiên cứu phục vụ triển khai ứng dụng 72

Phụ lục hồ sơ

Phụ lục 1HS Hồ sơ xin cấp bằng sáng chế

Phụ lục 2HS Hồ sơ kết quả phân tích - kiểm định sản phẩm Phụ lục 3HS Hồ sơ kiểm tra an toàn – độc hại

Phụ lục kỹ thuật

Phụ lục 1KT Thiết bị thí nghiệm xác định vai trò các vòng điều khiển Phụ lục 2KT Tài liệu thiết kế hệ thống lối vào

Phụ lục 3KT Tài liệu thiết kế hệ thống xử lý chính Phụ lục 4KT Tài liệu thiết kế hệ thống trung hoà Phụ lục 5KT Tài liệu thiết kế hệ thống cô đặc Phụ lục 6KT Tài liệu phần mềm điều khiển

BẢNG CHÚ GIẢI

(Viết tắt, ký hiệu,…)

PLC Programmable Logic Controller Bộ điều khiển logic khả trình PC Personal Computer Máy tính cá nhân

PPI Point to Point Interconnection Kết nối điểm – điểm PROG Programmable Tự động theo chương trình

PHẦN NỘI DUNG CHÍNH BÁO CÁO

MỞ ĐẦU

Đề tài được đặt ra nhằm các mục tiêu sau:

• Thiết kế chế tạo dây chuyền tự động để chuyển giao cho các cơ sở sản xuất

• Hệ thống thiết bị xử lý cho phép tạo nguồn đạm chăn nuôi từ lông vũ phế thải với giá thành rẻ, chất lượng cao để thay thế nguồn đạm bột cá không ổn định về số lượng và chất lượng, góp phần đẩy mạnh chăn nuôi và mở rộng sản phẩm đạm cho các lĩnh vực khác Hệ thống SX không có phế thải, góp phần xử lý rác thải môi trường, làm sạch môi trường

Mục đích và đối tượng sử dụng: sử dụng cho các cơ sở SX đạm cho chăn nuôi Các nội dung nghiên cứu cơ bản

1 Mô hình hoá quy trình công nghệ xử lý, xác định những vòng điều khiển tự động chủ yếu: - Vòng điều khiển xử lý sơ bộ

- Vòng điều khiển chính Xác định hàm điều khiển động

- Các phần điều khiển liên đới: phục vụ tiết kiệm năng lượng, kiểm soát chất lượng sản phẩm, chống ô nhiễm môi trường

2 Xây dựng mô hình thiết bị tự động để xử lý lông vũ phế thải:

Lông vũ phế thải được xay nghiền nhỏ để có thể bơm chuyển trong dây chuyền tự động hoá Lông vũ được xử lý sơ bộ và được trung tâm điều khiển tự động kiểm soát liều lượng hoá chất pha trộn và điều khiển khuấy Sau đó lông vũ được đun sôi và đưa vào bồn xử lý chính với hệ thống điều khiển tự động Các thông số xử lý gồm áp suất, nhiệt độ cần được điều khiển theo một hàm ứng với quy trình công nghệ trong suốt thời gian xử lý Hệ điều khiển tự động luôn theo dõi các thông số này thông qua các cảm biến và bộ kiểm tra trạng thái để điều khiển hệ xử lý

Khi công đoạn xử lý đã hoàn tất, thành phẩm dạng lỏng lối ra sẽ được hệ thống điều khiển kiểm soát độ pH để điều khiển quá trình trung hoà Sản phẩm dịch trung tính được bơm chuyển hệ thống cô đặc Các công đoạn tiếp theo sau cô đặc là phối trộn phụ gia (đảm bảo hàm lượng đạm 50%, cao hơn tỷ lệ đạm trong bột cá), sấy, nghiền, kiểm tra chất lượng và đóng bao

3 Nghiên cứu thiết kế hệ thống thiết bị tự động hoàn chỉnh, tối ưu để tạo sản phẩm chất lượng cao, giá thành rẻ, không phế thải, sản xuất không gây ô nhiễm môi trường

- Vòng điều khiển xử lý sơ bộ : điều khiển định lượng nồng độ pha chế và điều khiển khuấy định thời Xây dựng trên 1 cụm với hệ ĐK logic khả trình (PLC)

- Vòng điều khiển chính điều khiển các thông số mức, áp suất, nhiệt độ theo chương trình Xây dựng trên 1 cụm với hệ ĐK logic khả trình (PLC)

- Vòng điều khiển trung hoà: thực hiện đo kiểm độ pH và điều khiển bơm acid để trung hoà dịch ra từ bồn xử lý chính Xây dựng trên 1 cụm với hệ ĐK logic khả trình (PLC)

- Vòng điều khiển cô đặc: điều khiển hệ thống sấy – bay hơi và cô đặc Xây dựng trên 1 cụm với hệ ĐK logic khả trình (PLC)

4 Trên cơ sở hệ thống tự động, tiến hành nghiên cứu hoàn chỉnh dây chuyền công nghệ để đạt hiệu suất xử lý 100% Bằng cách lập trình trên hệ thống điều khiển, tiến hành thay đổi các thông số công nghệ (áp suất, nhiệt độ, pH, … điều khiển thay đổi thông số động học trong thời gian xử lý), từ đó xác định quy trình xử lý tối ưu Bổ sung các phần tử công nghệ cần thiết để đạt hiệu suất 100%

5 Tổ chức SX tạo sản phẩm trên dây chuyền Cung cấp sản phẩm đạm hấp thu cho các cơ sở chăn nuôi thử nghiệm để khẳng định tính hiệu quả và ổn định của hệ thống

Tổ chức sản xuất 100kg/ngày trong những tháng đầu, sau đó tăng tới 1 tấn/ngày trong 6 tháng tiếp theo

6 Trên cơ sở hệ thống hoạt động ổn định, triển khai từng bước các hoạt động chuyển giao hệ thống thiết bị và công nghệ cho các cơ sở sản xuất Tổ chức cho một số đơn vị đã có quan tâm, hoặc đã sản xuất thử song chưa thành công đến hội thảo, tham quan Tiến tới ký kết hợp đồng chuyển giao hệ thống thiết bị và công nghệ

7 Tạo tiền đề để mở rộng sản phẩm Tiến tới xây dựng những hệ thống thiết bị tự động hoá để từ đạm hấp thu có thể tiến tới SX những sản phẩm có giá trị cao hơn (như các axit amin chứa nhiều trong lông vũ)

CHƯƠNG 1 PHẦN LÝ THUYẾT

1.1 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

Tính cấp thiết của đề tài

Trong lĩnh vực chăn nuôi gia súc, gia cầm, thành phần đạm hiện nay sử dụng bột cá biển (chiếm 10-30% thành phần dinh dưỡng) Do vậy, việc chăn nuôi bị phụ thuộc mạnh vào mùa đánh bắt cá hoặc đòi hỏi phải tích trữ đạm và bảo quản công phu nhằm tránh hư hỏng, nấm, mốc và sinh độc tố Khi thiếu đạm còn phải nhập ngoại Điều này gây khó khăn nghề chăn nuôi và ảnh hưởng không ít đến giá thành sản phẩm Việc tạo nguồn đạm tại chỗ, chất lượng cao, thay cho bột đạm cá biển là hết sức cần thiết

Các phế thải dạng móng, lông, tóc,… của động vật ở các cơ sở SX thực phẩm ở Tp.HCM hiện nay khoảng 250 tấn/ngày Riêng lông vũ, theo báo cáo của XN Lông vũ Xuất khẩu TP.HCM, khu vực Tp.HCM và các tỉnh phía Nam hàng năm loại ra hàng nghìn tấn lông vũ phế thải Các phế thải nói trên tuy thực chất là nguồn đạm to lớn, song không thể dùng trực tiếp cho bất cứ việc gì, kể cả làm phân bón Đó là vì chúng rất khó phân huỷ và có thể tồn tại trong thực tế ở dạng tích tụ, nếu không được xử lý kịp thời sẽ gây ô nhiễm môi trường và ngày càng ảnh hưởng đến quá trình SX và đời sống

Lông vũ phế thải có chứa hàm lượng protein tổng số rất cao (70-80%) /1/ song tồn tại ở dạng keratine rất bền vững và không tan trong nước, vì vậy không thể sử dụng chúng trực tiếp như nguồn đạm hấp thu

Việc nghiên cứu và đưa ra mô hình thiết bị tự động sản xuất nhằm biến lông vũ phế thải thành nguồn đạm hấp thu có một ý nghĩa khoa học và thực tiễn lớn Việc xử lý thành công lông vũ sẽ tận dụng nguồn phế thải, tạo nguồn đạm cho chăn nuôi, làm sạch môi trường Ngoài ra, trong đạm từ lông vũ có chứa hàm lượng đáng kể của nhiều loại axit amin mà hiện nay vẫn phải nhập ngoại Nếu tiếp tục phát triển công trình này có thể đem lại hiệu quả kinh

tế to lớn Ngoài nước:

Ở nhiều nước trên thế giới, việc đẩy mạnh xử lý phế thải để tạo nguồn nguyên liệu cho SX và đời sống rất được chú trọng Đối với những phế thải dạng tích tụ như lông vũ, xử lý chúng còn là yêu cầu cấp thiết để làm sạch môi trường Tuy nhiên công nghệ xử lý thường không được phổ biến Nhiều nước phải tốn kinh phí đem chôn các phế thải này

Keratin có thể thuỷ phân bằng enzyme đặc hiệu sau khi làm nhạy hoá bằng dimethyl formamide cho hiệu suất ~ 38% /2/ Các phương pháp xử lý bằng phương tiện vật lýù như chiếu xạ gamma làm đứt gẫy liên kết của keratine có thể đạt hiệu suất cao (~90% ở liều chiếu 50Mrad) /3-4/ Tuy nhiên giá thành các sản phẩm của các công nghệ này cao, không thích hợp với điều kiện kinh tế của đất nước Ở Nhật Bản, người ta sử dụng công nghệ xử lý giá thành cao để tạo ra sản phẩm cao cấp là các axit amin Công nghệ này đã được bán cho Ấn Độ thông qua xây dựng nhà máy SX 2000 tấn/năm

Trong nước:

Vấn đề xử lý các phế thải môi trường thành nguyên liệu tái sử dụng đã được các cấp lãnh đạo, các nhà khoa học, SX và môi trường trong nước quan tâm Đối với vấn đề xử lý lông vũ phế thải cho đến nay vẫn chưa có giải pháp hữu hiệu nào được đưa vào áp dụng Việc xây dựng một công nghệ xử lý các lông vũ phế thải thành nguồn nguyên liệu đạm chăn nuôi giá rẻ, chất lượng tốt có ý nghĩa thực tiễn to lớn, làm tăng của cải xã hội đồng thời góp phần cải thiện môi trường

Từ trước 1975, tại Xý nghiệp Xuất Khẩu Lông Vũ Q.8 Tp.HCM đã lắp đặt 1 dây chuyền của Mỹ để xay nghiền có xử lý nhiệt, đóng bao bột lông vũ phế thải Các sản phẩm này đã được thử nghiệm làm phân bón và pha trộn thức ăn gia súc, song không thu được kết quả thực tế vì sản phẩm chưa xử lý, còn ở dạng không tan, không hấp thu ở dạng thức ăn hoặc phân bón Số bột lông vũ do vậy tồn đọng trong quá trình SX ngày càng tăng Năm 1997 đã

được xuất thành dạng nguyên liệu sang Nhật

Năm 1993, UB KHKT Tp.HCM cũng tổ chức triển khai 1 đề tài xử lý lông vũ thành đạm hấp thu (do GS.TS Nguyễn Văn Huyên chủ nhiệm) Đề tài này đã được nghiệm thu với kết quả âm – cho kết luận không thể xử lý lông vũ thành dạng hấp thu, vì sản phẩm cô đặc có dạng keo nhựa đường không hoà tan do kết quả của quá trình polimer hoá ngược

Từ năm 1991 một số nhà nghiên cứu sinh học đã tiến hành xử lý lông vũ, trong đó thực hiện công nghệ chiếu xạ gamma kết hợp với thuỷ phân trên các thiết bị thủ công hiệu suất chỉ đạt 30-40% /5/ Tuy nhiên, việc ứng dụng nguồn Gamma có tại Trung tâm Chiếu Xạ Tp.HCM hiện nay để chiếu xạ phải chịu giá thành cao (~700.000 Đ/ m3 chiếu xạ) nên không thể triển khai thực tế được Các nghiên cứu tiếp theo tiến hành theo phương án thuỷ phân đặc biệt kết hợp xử lý bằng các phương tiện vật lý

1.2 LỰA CHỌN ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 1.2.1 LỰA CHỌN ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

• Xử lý lông vũ các loại (đạm không tan) thành đạm hấp thu • Sử dụng quy trình thuỷ phân đặc biệt

Quy trình công nghệ xử lý lông vũ trên nguyên tắc thuỷ phân đã được Nhóm công nghệ sinh học nghiên cứu với kết quả như sau:

- Xử lý sơ bộ lông vũ bằng cách ngâm với xút loãng trong thời gian 48 giờ, có khuấy đảo Tỷ lệ 1kg lông vũ – 7 kg nước

- Xử lý chính bằng áp suất trong khoảng 2-3 at và nhiệt độ theo một quy trình có điều chỉnh trong 4 giờ nhằm cắt mạch keratin và chống polimer hoá ngược Trong công đoạn này, đạm không tan trong lông vũ chuyển thành đạm hấp thu

- Trung hoà dịch lối ra từ xử lý chính bằng acid - Tách phần nước trong dịch bằng sấy cô

- Để có thể sử dụng trực tiếp cho chăn nuôi - tương đương bột cá (40-50% đạm), sản phẩm được bổ sung phụ gia để đạt hàm lượng đạm 50% Theo khuyến cáo của các nhà chăn nuôi thì cao lanh là tốt nhất, giúp cho hệ tiêu hoá, chống bệnh tiêu chảy của gia súc gia cầm

• Xây dựng dây chuyền công nghệ xử lý dạng SX công nghiệp

Các kết quả thí nghiệm cho thấy để có thể xử lý tối ưu cần phải tự động hoá các công đoạn xử lý Việc sử dụng ban đầu một số thiết bị tự động với sự tham gia của Viện Điện tử – Tin học – Tự động hoá cho thấy hiệu suất xử lý đạt đến 70%

Các sản phẩm đạm hấp thu từ các nghiên cứu trên có nguồn gốc từ động vật, không chứa những chất nguy hại cho vật nuôi và môi trường Các kết quả kiểm định phòng thí nghiệm và ứng dụng chăn nuôi ban đầu cũng đã xác nhận điều đó

Dựa trên các kết quả nghiên cứu và thử nghiệm này có thể rút ra những kết luận: - Có thể ứng dụng quy trình công nghệ xử lý lông vũ của các nghiên cứu nói trên để xây

dựng một hệ thống thiết bị công nghệ hoàn chỉnh đưa vào sản xuất

- Qua nghiên cứu và sản xuất thử nghiệm cho thấy nếu không xây dựng thiết bị tự động hoá thì không thể đảm bảo chất lượng và hiệu suất xử lý Đó chính là nguyên nhân không thành công của một số đề tài đã thực hiện Nếu xây dựng được 1 hệ thống tự động cho phép điều khiển xử lý theo chương trình, cho phép lựa chọn tối ưu các thông số xử lý thì sẽ đạt hiệu suất xử lý 100% và không có phế thải

1.2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ KỸ THUẬT ĐÃ SỬ DỤNG

Đề án được xây dựng trên cơ sở áp dụng các thành tựu khoa học công nghệ về tự động hoá và công nghệ sinh học vào xử lý phế thải thành sản phẩm có giá trị cung cấp cho sản xuất nông nghiệp

• Sử dụng những kết quả nghiên cứu bước đầu và quy trình xử lý ở hiệu suất 70% đã tiến hành trong phòng thí nghiệm sinh học và sản xuất pilot

• Xác định những công đoạn xử lý quan trọng cần điều khiển tự động • Tham khảo cấu trúc của các dây chuyền thuỷ phân hiện có

• Xây dựng hệ thống tự động hoá quá trình SX

• Trên cơ sở hệ thống tự động đã được xây dựng, tiến hành lựa chọn chế độ xử lý tối ưu để hoàn thiện công nghệ xử lý đạt hiệu suất 100%

• Liên kết với một số đơn vị có khả năng để triển khai đề tài Liên kết với cơ sở đã cung cấp quy trình ban đầu và thuê khoán chuyên môn để tham gia hoàn thiện công nghệ trên cơ sở thiết bị tự động hoá

• Tổ chức hội nghị, hội thảo khách hàng để hợp đồng chuyển giao thiết bị & công nghệ

1.2.3 TÍNH MỚI, TÍNH SÁNG TẠO VÀ NHỮNG NÉT ĐỘC ĐÁO CỦA ĐỀ TÀI

Lần đầu tiên ở Việt Nam đưa ra được một hệ thống thiết bị tự động theo quy trình công nghệ sản xuất đạm hấp thu từ lông vũ phế thải với giá thành sản phẩm rẻ phục vụ chăn nuôi Sản phẩm có khả năng phát triển để có giá trị cao

Đề tài có giá trị về mặt công nghệ đã đăng ký và được chấp nhận hồ sơ và đã đăng công báo (xem Phụ lục 1)

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ MÔ HÌNH

2.1 XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG

2.1.1 Mô hình hoá quy trình công nghệ xử lý, xác định những vòng điều khiển tự động chủ yếu:

2.1.1.1 Quy trình công nghệ xử lý lông vũ phế thải:

Lông vũ phế thải gồm lông vịt, gà, ngan, ngỗng,chim… có chứa hàm lượng protein rất cao (70 – 80%) tồn tại ở dạng keratine rất bền vững và không tan trong nước, vì vậy không thể sử dụng trực tiếp như nguồn đạm mà gia súc, gia cầm có thể hấp thu được Ngoài ra trong đạm từ lông vũ có chứa hàm lượng đáng kể của nhiều loại axit amin rất cần thiết cho gia súc, gia cầm

Chất keratine có thể thủy phân bằng enzim đặc hiệu sau khi làm nhạy hóa bằng dimetyl – formamit, hiệu suất đạm thu được thấp (38%) Bên cạnh đó, chưa có công trình nào giải quyết thành công việc xử lý lông vũ phế thải thành đạm hấp thu với hiệu suất cao, trong số đó có 2 phương pháp mà trước đây chúng tôi đã tiến hành nhưng không đạt hiệu quả cao:

Phương pháp 1: xử lý lông vũ bằng cách chiếu xạ gamma kết hợp xử lý bằng kiềm có thể làm

hiệu suất đạm thu được cao (~ 90% ở liều chiếu 3 – 5 Mrad) nhưng giá thành rất cao do sử dụng nguồn gamma để chiếu xạ (~ 700.000 đồng/m3 chiếu xạ) (theo quy trình 1 ở hình 2.1)

Phương pháp 2: xử lý lông vũ bằng cách xử lý kiềm kết hợp với thủy phân enzim (theo quy

trình 2 ở hình 2.1) Nhược điểm: Quy trình xử lý này cho hiệu suất thấp (30 – 40%) và tốn một khoản chi phí cho việc xử lý lượng chất thải nhằm tránh ô nhiễm môi trường, nên giá thành cao /5/

Các nghiên cứu tiếp tục nhằm đưa ra phương pháp xử lý lông vũ phế thải thành đạm hấp thu trên dây chuyền công nghệ tự động cho phép đạt hiệu suất đạm thu được tuyệt đối (~ 100%) mà chi phí sản xuất thấp, giá thành sản phẩm rẻ và có thể ứng dụng triển khai trong thực tế

Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm của nhóm Công nghệ sinh học tiến hành về bản chất và cấu trúc của keratine lông vũ phế thải, kết quả cho thấy lông vũ phế thải có chứa nhiều liên kết lưu huỳnh dễ bị phá hủy bằng xút do đó phương pháp xử lý lông vũ theo sáng chế khác biệt với phương pháp đã biết ở chỗ được thực hiện bằng cách xử lý lông vũ (bột lông vũ) trong dung dịch kiềm trước, sau đó sẽ thực hiện trung hòa bằng axit

Trên hình 2.2 trình bày phương pháp và quy trình xử lý lông vũ thành đạm hấp thu là kết quả nghiên cứu và được sử dụng trong đề tài này

Phương pháp 1: xử lý lông vũ bằng cách Phương pháp 2: xử lý lông vũ bằng cách chiếu xạ gamma kết hợp xử lý bằng kiềm xử lý kiềm kết hợp với thủy phân enzim

Hình 2.1 Các phương pháp xử lý lông vũ phế thải đã nghiên cứu Lông vũ phế thải

(dạng bột)

Chiếu xạ 3 – 5 Mrad Xử lý kiềm dd 0,2N 1 at, 8 h

Xử lý kiềm dd 0,2N 1 at, 8 h

Trung hòa

Trung hòa lọc Thủy phân enzim60°C, 4 h

Sấy khô nghiền nhỏ Lọc, sấy khô nghiền nhỏ

Đóng gói thành phẩm Đóng gói thành phẩm

Nghiền xayLông vũ phế thải (1)

Không khí/ hơi nóng ở

Xử lý chính

Trung hòa bằng axit

Cô đặc(tách nước)

Phối trộn phụ gia

Sấy bột ướt

Xay thành bột mịnĐun sôi

Hình 2.2 Phương pháp và quy trình xử lý lông vũ phế thải được sử dụng cho đề tài • Phương pháp xử lý lông vũ thành đạm hấp thu được thực hiện theo trình tự gồm các bước: - Nghiền – xay lông vũ phế thải thành bột lông vũ có kích thước khoảng 4 – 6 mm;

- Xử lý sơ bộ (ngâm, khuấy đảo) bột lông vũ bằng dung dịch xút loãng (NaOH 0,8%) trong 48 giờ, thu được hỗn hợp 1;

- Đun sôi hỗn hợp 1;

- Xử lý chính hỗn hợp 1 ở áp suất 2 – 3 at trong thời gian 3 giờ thu dung dịch đạm lỏng 1; - Trung hòa dung dịch đạm lỏng 1 bằng axit HCl có nồng độ 5 N, thu được dung dịch đạm

lỏng 2 nồng độ đạm 10 – 15%, độ pH = 7;

- Cô đặc (tách nước) dung dịch đạm bằng cách phun dung dịch này ngược chiều của hơi nóng ở nhiệt độ 100°C trong thời gian 3 giờ thu được sản phẩm cô lỏng, sau đó tiếp tục được cô đặc để tạo thành dung dịch sệt;

- Phối trộn dung dịch sệt với phụ gia cao lanh theo tỷ lệ 30-50% so với nguyên liệu ban đầu thu được bột ướt ; Chú ý tỷ lệ phụ gia tuỳ thuộc vào hàm lượng đạm sản phẩm cần có - Sấy khô bột ướt bằng khí nóng ở nhiệt độ 100°C trong thời gian 5 giờ thu được bột khôâ; - Xay bột khô thành bột mịn;

- Đóng gói thành phẩm

Sản phẩm cuối cùng thu được có dạng bột mịn, màu hổ phách, có mùi đặc trưng của keratine, có hàm lượng đạm ≈50-70%

Từ quy trình công nghệ nêu trên, hệ thống thiết bị xử lý có thể chọn theo sơ đồ khối hình 2.3

Hình 2.3 Mô hình cơ sở dây chuyền xử lý lông vũ phế thải thành đạm hấp thu

2.1.1.2 Xác định những vòng điều khiển tự động chủ yếu:

Để xác định vai trò của các vòng điều khiển, chúng tôi đã tiến hành thí nghiệm trên các thiết bị nhỏ (xem Phụ lục 2/ hình PL2.1-2.2), gồm các bồn ngâm inox có khuấy 300 lít, bồn áp lực 300 lít với điều khiển không tự động theo quy trình công nghệ xử lý đã được nghiên cứu trước đây

- Không xử lý sơ bộ Chỉ xử lý chính - Có xử lý sơ bộ và xử lý chính

XỬ LÝ CHÍNHXỬ LÝ

SƠ BỘLông vũ

phế thải

Đạm hấp thuCÔ

HOÀ

- Tiến hành cân dư lượng nguyên liệu còn lại sau khi xử lý

- Vòng điều khiển xử lý sơ bộ có ảnh hưởng ~ 15% đến hiệu suất xử lý - Vòng điều khiển chính có ảnh hưởng ~ 85% đến hiệu suất xử lý

- Các phần điều khiển liên đới: kiểm soát chất lượng sản phẩm, phục vụ tiết kiệm năng lượng, chống ô nhiễm môi trường

2.1.2 Xây dựng mô hình thiết bị tự động để xử lý lông vũ phế thải

Trên cơ sở quy trình công nghệ xử lý (mục 2.1.1.1/ hình 2.2), mô hình thiết bị cơ sở (hình 2.2) và vai trò các vòng điều khiển (mục 2.1.1.2), mô hình hệ thống công nghệ xử lý lông vũ phế thải được xây dựng như hình 2.4

Hình 2.4 Mô hình hệ thống công nghệ xử lý lông vũ phế thải • Xử lý sơ bộ được thực hiện trong các bồn kín bằng inox:

- Mức nước và lượng kiềm xử lý được điều khiển định lượng theo công nghệ tương ứng với lượng nguyên liệu cần xử lý

- Cơ cấu khuấy trộn, hoạt động định kỳ theo chương trình • Xử lý chính được thực hiện trong các bồn áp lực kín bằng inox:

- Thiết bị đốt nóng điều khiển tự động Áp suất, nhiệt độ trong bồn được kiểm tra bằng các cảm biến và điều khiển tự động nhờ bộ điều khiển lập trình

- Sau khi xử lý chính thu được dung dịch đạm lỏng và không phế thải • Công đoạn trung hoàđược thực hiện trong các bồn inox:

- Lượng acid để trung hoà được điều khiển định lượng theo giá trị xác lập của thiết bị đo pH - Cơ cấu khuấy trộn, đảm bảo cho quá trình trung hoà nhanh

• Công đoạn cô làm mất nước để nhận sản phẩm đạm cô đặc

XỬ LÝ LỐI VÀO(xay, nghiền,ủ, khuấy)

XỬ LÝ CHÍNH(P, T)

Lông vũ phế thảiKiềm

HOÀĐIỀU KHIỂN

TỰ ĐỘNG

Kiểm traChất lượng(KCS)PHỤ GIA

PHƠI SẤYXAY,ĐÓNG BAO NHÃNCÔ

ĐẶC

Dây chuyền thực hiện xử lý đạm chứa trong lông vũ không tan thành đạm hoà tan Đạm sinh ra trong suốt quá trình xử lý và sự tích tụ dư lượng đạm trong thiết bị lâu ngày có thể bị phân huỷ và sinh mùi hôi thối Ngoài ra, trong quá trình xử lý, do đặc điểm nguyên liệu lông vũ sinh khí chứa lưu huỳnh có mùi hôi Vì vậy dây chuyền cần được thiết kế theo chu trình kín, tự động, có thu khí thải và xử lý trong quá trình vận hành và có khả năng cọ rửa thường xuyên

Để có thể vận hành trong dây chuyền kín, lông vũ phế thải được xay nghiền nhỏ (kích thước 4-6 mm) để có thể bơm chuyển trong dây chuyền tự động hoá Việc thiết kế máy xay nghiền lông vũ ở nhiệt độ bình thường cũng là một vấn đề cần được nghiên cứu thí nghiệm do đặc điểm lông vũ mềm, dai, rất khó băm cắt theo cách thông thường

2.2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT BỊ DÂY CHUYỀN VÀ HỆ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

2.2.1 Tính toán công suất sản xuất và lựa chọn cấu hình thiết bị

Với mục tiêu - đề tài nghiên cứu tạo sản phẩm dây chuyền tự động – có thể chuyển giao cho đơn vị sản xuất, cấu hình được xây dựng theo kiểu các module công nghệ, cho phép có thể tăng hoặc giảm module để đảm bảo công suất thiết kế

Trong điều kiện sản xuất nhỏ ở nước ta, lượng lông vũ phế thải thu gom tại các đô thị không ổn định và không lớn Việc chọn công suất cho hệ thống ~ 1 tấn sản phẩm/ ngày là hợp lý Trong điều kiện sử dụng lông vũ phế thải từ các công ty xuất khẩu lông vũ hoặc khuynh hướng giết mổ tập trung, lượng nguyên liệu đầu vào sẽ ổn định và nhiều hơn

Theo những nguyên nhân trên, cấu hình thiết bị đề tài được chọn với công suất thiết kế là 1 tấn sản phẩm đạm 50% / ngày

Theo quy trình công nghệ đã trình bày ở trên, số lượng nguyên liệu sử dụng để tạo 1 tấn sản phẩm đạm 50% / ngày như sau (bảng 2.1):

Như vậy, để xử lý cần có các thiết bị theo dung tích như trong bảng 2.2: Bảng 2.2

1 Bồn xử lý sơ bộ (cho cả thời gian ủ x 3) m3 12.6

Việc xây dựng các bồn lớn duy nhất cho mỗi công đoạn làm đơn giản hệ thống, song sẽ cần kinh phí đầu tư lớn, đặc biệt là các bồn áp lực

Thiết kế đề tài thực hiện chia nhỏ các bồn công nghệ thành các module nhỏ, với quá trình xử lý theo mẻ gối đầu, cho phép giảm mạnh giá thành thiết bị xuống còn 50% so với cấu hình sử dụng bồn duy nhất

Thiết kế lựa chọn cho các bồn xử lý được trình bày trong bảng 2.3

Bảng 2.3 Tính toán thiết kế các bồn xử lý

xử lý

Kích thước thiết kế

cấp

3 Bồn hoá chất 8g S1 khô /lít 4kg ->

0.5m3.C30 Có hút thông khí khi pha chế

0.5 m3 0.7 m3 Cái 2 4 Bể xử lý lối vào 1 bồn/267kg lông vũ, Miệng

rộng, có nắp, ống thu khí, chống ăn mòn,báo mức trên

1.44 m3 2 m3 Cái 9 5 Bồn đun sôi

nguyên liệu

Miệng rộng, có nắp, ống thu khí, chống ăn mòn,báo mức trên, báo sôi

0.75 m3 1 m3 Cái 2 6 Bồn xử lý chính Inox, 4at, có van bảo vệ, báo

mức trên-dưới,đo nhiệt-áp suất,đun điện

0.75 m3 1 m3 Cái 2 7 Bồn xử lý khí thải,

thép không rỉ

8 Bồn trung hoà Thép không gỉ 1.44 m3 2 m3 Cái 2 9 Thiết bị cô Chạy điện 1 m3 1 m3 Cái 3

Sơ đồ cấu hình cho mô hình thiết kế được trình bày trên hình 2.5

Xử lý sơ bộ được thực hiện trong 9 bồn kín bằng inox dung tích xử lý 1,44 m³ (1 tấn sản phẩm sử dụng 3 bồn/ngày, 6 bồn còn lại để gối đầu xử lý 48 giờ) có trang bị cơ cấu khuấy trộn, hoạt động định kỳ theo chương trình ( 5 phút khuấy, 25 phút nghỉ) Hỗn hợp được đun sôi trong các bồn đun sôi trước khi đưa vào xử lý chính Mỗi bồn xử lý có dung tích xử lý bằng 2 lần dung tích bồn đun sôi Mỗi ngày cần đun sôi 6 lần sử dụng 2 bồn đun

Xử lý chính được thực hiện trong 3 bồn áp lực kín bằng inox dung tích 1 m³, có thiết bị đốt nóng điều khiển tự động Áp suất, nhiệt độ trong bồn được kiểm tra bằng các cảm biến và điều khiển tự động nhờ bộ điều khiển lập trình Công đoạn xử lý chính được thực hiện trong thời gian 3 giờ (180 phút) Mỗi ngày cần xử lý 6 lần sử dụng 3 bồn xử lý chính

Dung dịch đạm lỏng 1 được bơm vào bồn trung hòa dung tích 2 m³ sau đó qua thiết bị sấy phun bay hơi để tách nước bằng hơi nóng Sau đó được cô đặc bổ sung sẽ thu được dung dịch sệt

Dung dịch sệt sau cô đặc được phối trộn với phụ gia cao lanh trong thiết bị trộn (theo tỷ lệ 30-50% so với nguyên liệu ban đầu) sẽ thu được bột ướt; Bột ướt được sấy khô xay thành bột mịn (bột đạm hấp thu)

Hình 2.5 Cấu hình dây chuyền xử lý lông vũ phế thải thành đạm hấp thu

2.2.2 Thiết kế hệ thống điều khiển 2.2.2.1 Xây dựng cấu hình điều khiển

Hệ thống điều khiển có thể xây dựng theo các phương án: 1 Xây dựng hệ điều khiển chung cho toàn bộ hệ thống

2 Phân chia chức năng và xây dựng các bộ điều khiển theo chức năng công nghệ, thực hiện nối mạng với máy tính

Đối với hệ thống trong đề tài chúng tôi lựa chọn phương án 2 vì những lý do sau:

- Tổ chức điều khiển theo chức năng có ưu thế cho các chức năng hoạt động cục bộ, thích hợp với dây chuyền điều khiển theo mẻ và tiết kiệm năng lượng

- Thuận tiện cho việc bảo hành, sửa chữa và vận hành khai thác hệ thống

Cấu hình điều khiển được xây dựng trên các PLC S7-200 SIMATIC Siemens Hệ thống gồm 4 mảng điều khiển như hình 2.6

Hình 2.6 Cấu hình trung tâm điều khiển cho dây chuyền xử lý lông vũ phế thải

Trên hình 2.6 có 4 mảng điều khiển cho xử lý lối vào (Input Control –1), xử lý chính (Main Control – 2), Trung hoà (Ouput Control – 3), sấy cô và liên quan (Ouput Control – 4) Mỗi mảng chứa CPU S7-200 với 14 lối vào và 10 lối ra Các khối vào/ra thông minh (khối tương tự, đo nhiệt, áp suất, vào – ra số,…) được bổ sung tương ứng cho từng chức năng điều khiển Các CPU được nối mạng PPI với máy tính thông qua cáp chuyển đổi PPI-PC (RS485/RS 232)

PC/PPI CableRS232/RS485

RU N

RU N

RU NSTO P

STO P

STO P

STO PPOR T

POR T

POR T

POR T0

AC/DC/RLY 214-1BD21-0XB0

I0Q 0

Q 0

Q 0

Q 0I1

I1Q 1

Q 1

Q 1

Q 10.1

STOPRU N

RU N

RU N

RU N1.0 E-STAND

V0I0

Trạng thái hệ thống được theo dõi trên màn hình máy tính Các điều khiển có thể gửi từ máy tính xuống bộ điều khiển chức năng

2.2.2.2 Vòng điều khiển xử lý sơ bộ (hình 2.7):

Hệ thống xử lý sơ bộ lối vào có các nhiệm vụ:

• Điều khiển bơm nước và hoá chất S1 vào bồn xử lý (theo tín hiệu mức)

• Xử lý sơ bộ (ngâm, ủ, khuấy) nguyên liệu đã xay nghiền trong bồn xử lý có nước và hoá chất S1

• Đun sôi nguyên liệu đã xử lý lối vào để cấp cho bồn xử lý chính

Hình 2.7 Sơ đồ điều khiển tự động hệ xử lý lối vào

Sơ đồ khối hệ thống và giản đồ chương trình được trình bày trên hình 2.8 và 2.9 Bảng danh mục thiết bị và cảm biến, thiết kế chi tiết được trình bày trong phụ lục 3

TỚI HỆ ĐIỀU KHIỂN XỬ LÝ CHÍNHHỆ ĐIỀU KHIỂN XỬ LÝ LỐI VÀO

Bơm định lượng

Bơm nướcBồn chứa nước

Bồn dung dịch

Lv1,Lv2

Hình 2.8 Sơ đồ khối chi tiết hệ xử lý lối vào

Hình 2.9 Sơ đồ khối chương trình hệ điều khiển lối vào

• Quy trình vận hành và điều khiển:

1 Pha hoá chất:

- Cho lượng hoá chất quy định S1 vào bồn hoá chất ITK-2

- Điều khiển bơm nuớc ( Tủ ĐK IBOX-1 / nhấn nút MỞ bằng tay) cho đến khi bộ báo mức cao ILV-2H tác động

- Đặt thời gian khuấy trên tủ ĐK IBOX-2, Nhấn nút MỞ - điều khiển khuấy bằng tay - Dung dịch S1 đã được chuẩn bị

2 Bơm hoá chất vào bồn xử lý lối vào:

- Nạp lượng liệu quy định đã xay nghiền vào bồn xử lý lối vào đã chọn – ITK-x (x=4:12) - Mở van hoá chất lối vào bồn này

- Tra bảng tính lưu lượng bơm định liều

- Đặt thời gian bơm hoá chất S1 trên tủ ĐK IBOX-2, Nhấn MỞ - điều khiển bơm bằng tay Trong chế độ tự động, có thể điều khiển bơm khi nhấn nút từ PLC hoặc từ máy tính - Kết thúc bơm, khoá van hoá chất cho bồn xử lý lối vào

STARTXác lập thông số

Đọc trạng thái hệ xử lý lối vào:- Mức bồn nước ILV-1H,ILV-1L- Mức bồn hoá chất ILV-2H, ILV-2L- Mức 9 bồn xử lý lối vào ILV-XH, ILV-xL- Mức 2 bồn đun sôi ILV13-H/L -14H/L- Trạng thái điện lưới 3 pha

3 Bơm nước vào bồn xử lý lối vào:

- Mở van nước cho bồn đã chọn

- Đặt chuyển mạch chọn bồn nạp trên Tủ ĐK IBOX-1 - Điều khiển bơm nuớc - Tủ ĐK IBOX-1

Bằng tay: nhấn nút MỞ

Trong chế độ tự động, có thể điều khiển bơm khi nhấn nút từ máy tính

Khi bộ báo mức cao ILV-xH của bồn xử lý lối vào tác động, bơm nước tự ngưng hoạt động - Kết thúc bơm, khoá van nước cho bồn xử lý lối vào

4 Điều khiển khuấy cho bồn xử lý lối vào:

• Bằng tay:

- Đặt thời gian khuấy và thời gian nghỉ trên IBOX-x (x = 4:12)

- Đặt chuyển mạch ĐIỀU KHIỂN / IBOX-x ở vị trí TAY, nhấn nút MỞ để vận hành máy khuấy

• Tự động:

- Đặt chuyển mạch ĐIỀU KHIỂN / IBOX-x ở vị trí TỰ ĐỘNG, có thể điều khiển máy khuấy theo chu trình từ máy tính

5 Bơm nguyên liệu đã xử lý sơ bộ vào bồn đun:

- Mở van lối vào cho bồn đun đã chọn – ITK-13 hoặc ITK-14 - Mở van lối ra cho bồn xử lý đã chọn – ITK-x (x=4:12)

- Đặt chuyển mạch chọn bồn cấp từ ITK-x trên Tủ ĐK IBOX-13

- Đặt chuyển mạch chọn bồn nạp (ITK-13 hoặc 14) trên Tủ ĐK IBOX-13 Bằng tay: nhấn nút MỞ

Trong chế độ tự động, có thể điều khiển bơm khi nhấn nút từ máy tính

Khi bộ báo mức cao ILV-13H (hoặc ILV-14H) của bồn đun sôi ở mức cao, bơm tự ngưng hoạt động

- Kết thúc bơm, khoá van ra của bồn xử lý lối vào và van vào của bồn đun sôi

6 Đun sôi nguyên liệu:

- Khi bồn đun sôi đạt nhiệt độ sôi, công tắc nhiệt (ITSW-1 hoặc ITSW-2) sẽ tạo tín hiệu cảnh báo bằng đèn và còi

2.2.2.3 Vòng điều khiển chính (hình 2.10):

Hệ thống xử lý chính có các nhiệm vụ:

• Hệ xử lý chính đóng vai trò quan trọng nhất trong việc xử lý nguyên liệu Bằng kỹ thuật tự động có thể điều khiển quá trình xử lý (các thông số áp suất, nhiệt độ) theo đường đặc trưng quy định của công nghệ

• Nhận các tín hiệu cảnh báo (áp suất-nhiệt độ ) để điều khiển hệ thống vận hành an toàn

Hình 2.10 Sơ đồ điều khiển tự động hệ xử lý chính

Đồ thị hàm điều khiển áp suất nhiệt độ P-T trong công đoạn xử lý chính được trình bày trên hình 2.11 Sơ đồ khối chi tiết cho hệ thống xử lý chính – hình 2.12, chương trình – hình 2.13 Bảng danh mục thiết bị và cảm biến, thiết kế chi tiết được trình bày trong phụ lục 4

Hình 2.11 Hàm điều khiển áp suất nhiệt độ P-T

HỆ ĐIỀU KHIỂN XỬ LÝ CHÍNH

TỚI HỆ ĐIỀU KHIỂN XỬ LÝ LỐI VÀO

Thông sốđotín hiệu cảnh báo

Thông sốđotín hiệu cảnh báo

Thông sốđotín hiệu cảnh báo

duy trì 1

duy trì 2

ủngưng đốt

Hình 2.12 Sơ đồ khối chi tiết hệ xử lý chính

Hình 2.13 Sơ đồ khối chương trình cho hệ xử lý chính

• Quy trình vận hành và điều khiển:

1 Bơm nguyên liệu đã đun sôi vào bồn xử lý chính:

- Đặt chuyển mạch chọn bồn xuất ( ITK-13 hoặc ITK-14) trên Tủ ĐK MBOX-4

- Đặt chuyển mạch chọn bồn nạp ( MTK-1 hoặc MTK-2 , MTK-3) trên Tủ ĐK MBOX-4 - Mở van nạp lối vào cho bồn xử lý chính đã chọn – MTK-1, 2, 3

- Mở van xuất lối ra cho bồn xuất đã chọn ( ITK-13 hoặc ITK-14) - Điều khiển bơm dịch - Tủ ĐK MBOX-4

Bằng tay: nhấn nút MỞ

Trong chế độ tự động, có thể điều khiển bơm khi nhấn nút từ máy tính

Khi bộ báo mức cao ILV-xH của bồn xử lý chính tác động, bơm tự ngưng hoạt động - Kết thúc bơm, khoá các van xuất và nạp cho các bồn liên quan

STARTXác lập thông số

Ngưng đốt

- Mức bồn cấp lối vào ILV-13,14 H/L

2 Điều khiển quá trình xử lý:

• Khi nhấn nút khởi động START trên hộp ĐK MBOX-1 hoặc 2,3, tín hiệu sẽ điều khiển vận hành tự động quy trình xử lý

• Hệ điều khiển gia nhiệt theo 3 mức tuỳ theo trạng thái của bồn xử lý: - Gia nhiệt mạnh: đốt cả 3 thanh nung

- Gia nhiệt trung bình: đốt 2 thanh nung - Gia nhiệt thấp: đốt 1 thanh nung

• Khi có sự cố quá áp hoặc quá nhiệt, các công tắc báo quá áp và quá nhiệt sẽ điều khiển ngưng gia nhiệt Đồng thời Hệ tạo tín hiệu cảnh báo

2.2.2.4 Vòng điều khiển trung hoà: Hệ thống trung hoà có các nhiệm vụ:

• Trung hoà dịch xử lý chính để đạt độ pH tốt (OK)

• Tự động ĐK bơm hoá chất S2 và kiểm tra độ pH Khi đạt độ pH thì ĐK dừng bơm hoá chất

Sơ đồ khối chương trình cho hệ thống trung hoà được trình bày trên hình 2.14 Sơ đồ khối chi tiết – hình 2.15 Bảng danh mục thiết bị và cảm biến, thiết kế chi tiết được trình bày trong phụ lục 5

• Quy trình vận hành và điều khiển:

1 Bơm dịch đã xử lý chính vào bồn trung hoà:

- Đặt chuyển mạch chọn bồn xuất ( MTK-1 hoặc MTK-2,3) trên Tủ ĐK OBOX-1 - Mở van nạp lối vào cho bồn trung hoà OTK-1

- Mở van xuất lối ra cho bồn xuất đã chọn ( MTK-1 hoặc MTK-2,3) - Điều khiển bơm dịch - Tủ ĐK OBOX-1

Bằng tay: nhấn nút MỞ

Trong chế độ tự động, có thể điều khiển bơm khi nhấn nút START

Khi bộ báo mức thấp MLV-xL của bồn xử lý chính hoặc bộ báo mức cao OLV-1H của bồn trung hoà tác động, bơm tự ngưng hoạt động

- Kết thúc bơm, khoá các van xuất và nạp cho các bồn liên quan

2 Điều khiển quá trình trung hoà: Điều khiển bơm hoá chất:

- Mở van hoá chất lối ra bồn hoá chất OTK-2 và lối vào bồn trung hoà OTK-1 - Vận hành máy đo pH Đặt giá trị pH - OK

- Vận hành máy bơm hoá chất trung hoà

Trong chế độ tự động, khi độ pH đạt giá trị đặt pH-OK, hệ thống tự động dừng máy bơm hoá chất

Điều khiển khuấy

• Bằng tay:

- Đặt thời gian khuấy và thời gian nghỉ trên OBOX-3

- Đặt chuyển mạch ĐIỀU KHIỂN / OBOX-x ở vị trí TAY, nhấn nút MỞ để vận hành máy khuấy

• Tự động

- Đặt chuyển mạch ĐIỀU KHIỂN / IBOX-x ở vị trí TỰ ĐỘNG, nhấn nút START thể điều

khiển máy khuấy theo chu trình từ hệ thống

Hình 2.14 Sơ đồ khối chương trình cho hệ thống trung hoà

STOPXác lập thông số

Đọc trạng thái hệ trung hoà:- Mức bồn trung hoà OTK-1 H/L- Mức bồn hoá chất OTK-2- Độ pH dịch trong bồn OTK-1

- Mức các bồn XL chính MVL-1,2,3 H/L

Điều khiển bơm dịch

Hình 2.15 Sơ đồ khối chi tiết hệ thống trung hoà

2.2.2.5 Vòng điều khiển cô dịch xử lý

Hệ thống điều khiển cô dịch đã được xử lý có các nhiệm vụ:

• Tách 6 phần nước ra khỏi đạm, thực hiện theo 2 công đoạn:

- Tách nước sơ bộ – công đoạn sấy cô : thực hiện tách 5 phần nước ra khỏi dịch đã xử lý, sử dụng nhiệt độ sấy đủ cao trong quá trình cho bay hơi

- Cô đặc : tách 1 phần nước để có dung dịch sệt Do tính chất của dịch đạm ở dạng nhũ tương, có thể cháy khi xử lý ở nhiệt độ cao, công đoạn cô đặc sử dụng kiểu cô cách thuỷ

Sơ đồ khối chương trình cho hệ thống cô đặc được trình bày trên hình 2.16 Sơ đồ khối chi tiết – hình 2.17 Bảng danh mục thiết bị và cảm biến, thiết kế chi tiết được trình bày trong phụ lục 6

• Quy trình vận hành và điều khiển:

1 Bơm dịch đã trung hoà vào tháp bay hơi OTK-4:

- Đặt chuyển mạch chọn kiểu bơm ở vị trí NẠP trên Tủ ĐK OBOX-4 - Mở van Vo 2, Vo 3, đóng các van Vo 1 và Vo 4

- Khởi động bơm cho quạt và Bơm :

Bằng tay: Nhấn các nút CHẠY trên Tủ ĐK OBOX-4

Trong chế độ tự động, có thể điều khiển bằng nút nhấn START

Khi bộ báo mức thấp OLV-1L của bồn trung hoà hoặc bộ báo mức cao OLV-4H của tháp bay hơi tác động, bơm và quạt tự ngưng hoạt động

- Kết thúc bơm, khoá các van Vo 1, Vo 2

2 Chu trình cô bay hơi cho tháp bay hơi:

- Đặt chuyển mạch chọn kiểu bơm ở vị trí CÔ trên Tủ ĐK OBOX-4 - Mở van Vo 1, Vo 2, đóng các van Vo 3 và Vo 4

- Khởi động bơm cho quạt và Bơm :

Bằng tay: Nhấn các nút CHẠY trên Tủ ĐK OBOX-4

Trong chế độ tự động, có thể điều khiển bằng nút nhấn START

Khi bộ báo quá nhiệt OTS-1 tác động, Hệ thống sẽ cảnh báo để điều chỉnh lò gia nhiệt Khi nồng độ cô đạt giá trị đặt, trong chế độ tự động hệ sẽ dừng bơm, quạt cho tháp bay hơi - Kết thúc bơm, khoá các van Vo 2, Vo 3

3 Bơm xuất dịch cô bay hơi sang tháp cô đặc:

- Đặt chuyển mạch chọn kiểu bơm ở vị trí XUẤT trên Tủ ĐK OBOX-4 - Mở van Vo 3, Vo 4, đóng các van Vo 1 và Vo 2

- Khởi động riêng Bơm :

Bằng tay: Nhấn nút CHẠY cho Bơm trên Tủ ĐK OBOX-4 Trong chế độ tự động, có thể điều khiển bằng nút nhấn START

Khi bộ báo mức thấp OLV-4L của tháp bay hơi tác động, bơm tự ngưng hoạt động - Kết thúc bơm, khoá các van Vo 3, Vo 4

Hình 2.16 Sơ đồ khối chương trình cho hệ thống cô đặc

STARTXác lập thông số

Điều khiển chu trình cô đặc

Điều khiển chu trình xuất

Bồn cô đặc OTK-5

Dừng bơmBảo vệ

Đọc trạng thái hệ thống cô:

- Mức các bồn trung hoà OLV-1 và tháp bay hơi OLV-4L,H,

bồn cô đặc OLV-5L.H, OLV-6L- Nhiệt độ vào/ra tháp bay hơi OTS-1,2

- Trạng thái cảnh báo áp suất bồn cô đặc OPS-1- Chế độ vận hành (nạp-cô-xuất)

Hình 2.17 Sơ đồ khối chi tiết hệ thống cô đặc

4 Điều khiển khuấy và bơm hút cho tháp cô đặc OTK-5:

- Khởi động máy khuấy và bơm hút:

Bằng tay: Nhấn nút CHẠY trên Tủ ĐK OBOX-5

Trong chế độ tự động, có thể điều khiển bằng nút nhấn START

Khi bộ báo mức thấp OLV-5L của tháp cô đặc, hoặc mức thấp bộ tạo hơi OLV-6L, hoặc nồng độ CM-2 tác động, bơm và máy khuấy tự ngưng hoạt động

5 Điều khiển gia nhiệt cho tháp cô đặc OTK-5:

- Khởi động bộ gia nhiệt:

Bằng tay: Nhấn nút KHỞI ĐỘNG trên Tủ ĐK OBOX-6

Trong chế độ tự động, có thể điều khiển bằng nút nhấn START

Khi bộ báo mức thấp OLV-5L của tháp cô đặc, hoặc mức thấp bộ tạo hơi OLV-6L, hoặc hoặc rơ le quá áp OPS-1, hoặc nồng độ CM-2 tác động, hệ thống tự dừng đốt

5.2.2.2 Các thiết bị khác

- Máy khuấy trộn phụ gia - Tủ sấy bột nhão

- Máy xay nghiền tạo sản phẩm dạng bột

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU - THIẾT KẾ

3.1 NHÀ XƯỞNG

HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN - NƯỚC

Đầu giếng khoan

Lắp hệ thống bơm giếng vào bể lọc và bồn chứa

Bồn chứa 6m3 cho dây chuyền công nghệ

Tủ điện chính 3 pha 220/380V/100A

3.2 HỆ THỐNG XỬ LÝ LỐI VÀO / INPUT CONTROL –1

Máy xay nghiền lông vũ

Chuẩn bị nguyên liệu – xay lông vũ cho xử lý