Luận văn Nghiên cứu đề xuất công nghệ và phát triển thiết bị sản xuất trấu ép khối (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu đề xuất công nghệ và phát triển thiết bị sản xuất trấu ép khối (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ HOÀNG THÔNG NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ VÀ PHÁT TRIỂN THIẾT BỊ SẢN XUẤT TRẤU ÉP KHỐI NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204 S KC 0 0 4 1 2 2 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2013
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ HOÀNG THÔNG NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ VÀ PHÁT TRIỂN THIẾT BỊ SẢN XUẤT TRẤU ÉP KHỐI NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204 GVHD : PGSTS. ĐẶNG THIỆN NGÔN TP. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2013
3. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: LÊ HOÀNG THÔNG Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 24/12/1981 Nơi sinh: Quảng Ngãi Quê quán: TTCC, Nghĩa Hành , Quảng Ngãi. Dân tộc: Kinh Đơn vị công tác trƣớc khi học tập, nghiên cứu: Công Ty TNHH Cơ Khí Chế Tạo TM Hiệp Lực. Địa chỉ liên lạc: 48/1, Tây Hòa, P Phƣớc Long A , Q9 , TPHCM. Điện thoại cơ quan: 08.54096046 Điện thoại riêng: 0919.370.575 E-mail: mr.lehoangthong@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Cao Đẳng : Hệ đào tạo : Chính quy Thời gian đào tạo : từ 10/1999 đến 10/2002 Nơi học : Trƣờng ĐH Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM. Ngành học: Cơ khí Chế Tạo Máy 2. Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo : từ 07/2003 đến 07/2005 Nơi học: Trƣờng ĐH Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM Ngành học: Cơ khí Chế Tạo Máy Tên luận án tốt nghiệp: Thiết kế chế tạo đồ dùng dạy học môn CN Chế Tạo Máy theo hƣớng tích cực hóa ngƣời học. Bảo vệ luận án tốt nghiệp: Năm 2005 Ngƣời hƣớng dẫn: Th S. Hồ Viết Bình 3. Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 10/2011 đến 10/2013 Nơi học (trƣờng, thành phố): Trƣờng ĐH Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM Ngành học: Kỹ thuật cơ khí
4. Tên luận văn: Nghiên cứu, đề xuất công nghệ và phát triển thiết bị sản xuất trấu ép khối. Ngày & nơi bảo vệ luận văn: /10/2013. Trƣờng ĐHSPKT.TpHCM Ngƣời hƣớng dẫn: PGS. TS. Đặng Thiện Ngôn 4. Tiến sĩ: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ / đến / Tại (trƣờng, viện, nƣớc): Tên luận án: Ngƣời hƣớng dẫn: 5. Trình độ ngoại ngữ: Tiếng Anh, B1 (khung Châu Âu) 6. Học vị, học hàm, chức vụ kỹ thuật đƣợc chính thức cấp; số bằng, ngày & nơi cấp: III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Công ty TNHH Cơ Khí Chế Tạo TM Từ 07/2005 đến nay Hiệp Lực IV. CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ: XÁC NHẬN CỦA CƠ QUAN CỬ ĐI HỌC Ngày 10 tháng 10 năm 2013 Ngƣời khai ký tên Lê Hoàng Thông
5. LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 10 năm 2013 (Ký tên và ghi rõ họ tên) Lê Hoàng Thông
6. LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực hiện luận văn “Nghiên cứu, đề xuất công nghệ và phát triển thiết bị sản xuất trấu ép khối.”, tôi đã nhận đƣợc rất nhiều sự giúp đỡ của quý thầy, Cô các chuyên gia, các công ty, bạn bè và gia đình. Vậy nay tôi: Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy PGS. TS. Đặng Thiện Ngôn, đã dành nhiều thời gian, tâm huyết truyền đạt những kiến thức khoa học quý báu, hƣớng dẫn, định hƣớng, động viên tôi trong quá trình thực hiện luận văn. Xin cảm ơn quý thầy, cô Trƣờng ĐHSPKT TP. HCM đã tận tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức nền tảng, chuyên môn cho tôi trong thời gian tôi học tập và nghiện cứu tại trƣờng. Xin cảm ơn gia đình đã luôn ở bên tôi. Xin chân thành cảm ơn.
7. TÓM TẮT Ƣớc tính hàng năm có khoảng gần 2 triệu tấn trấu đƣợc thải ra từ các cơ sở xay xát và các cơ sở này đang phải đối mặt với việc xử lý lƣợng trấu thải khổng lồ trên. Một trong các giải pháp để bảo quản và vận chuyển trấu là ép trấu thành khối vuông giúp giảm diện tích chứa trấu và tăng hiệu quả khi vận chuyển, đồng thời góp phần tích cực vào việc bảo vệ môi trƣờng. Vỏ trấu khô, có thể tích lớn hơn nhiều lần so với khối lƣợng, bề mặt nhám, nên công nghệ và thiết bị ép trấu thành khối phải giải quyết nhiều khó khăn. Đề tài đã triển khai khảo sát các đặc tính của vỏ trấu, nghiên cứu công nghệ và đề xuất các thiết bị từ khâu cấp liệu đến khi bao gói để thực hiện ép trấu thành khối. Trong đó, khuôn ép là chi tiết quan trọng đƣợc khảo sát, nghiên cứu, chế tạo thử và thực hiện các thí nghiệm cần thiết để xác định các thông số làm việc và kết cấu. Dây chuyền công nghệ và thiết bị đã đƣợc nghiên cứu, tính toán, thiết kế có tính khả thi cao khi triển khai trong thực tế. SUMMARY An estimated that there are nearly 2 million tons of rice husk is discharged from the milling facilities every year and and these facilities are faced with handling huge amount of waste in the husk. One of the solutions for presevation and transportation of rice husk is pressed into blocks, husk reduced area contain it and increased efficiency in transportation , while contributing positively to protect environment. Dry husks, have much bigger volume than the weight , surface is rough, So the technology and equipment pressure husk into blocks have to solve many problems. This research deployed the survey of characteristics of rice husk, research the technology and propose equipment from the providing materials stage to the packaging stage to pressed the rice husk into blocks. In which, pressing mold is important detail is surveyed, researched, manufacturing test and implement the necessary experiments to determine the parameters and structure work. Industrial lines and equipment has been studied, calculations, design with high feasible to implement in practice.
8. MỤC LỤC Chƣơng 1: GIỚI THIỆU 1 1.1 Đặt vấn đề 1 1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 2 1.3 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu 2 1.4 Đối tƣợng nghiên cứu - Phạm vi nghiên cứu 2 1.4.1 Đối tƣợng nghiên cứu: 2 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 2 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu 2 1.6 Nội dung nghiên cứu 3 Chƣơng 2: TỔNG QUAN 4 2.1 Cây lúa ở Việt Nam 4 2.1.1 Nguồn gốc 4 2.1.2 Tình hình lúa tại Việt Nam 5 2.2 Trấu 5 2.2.1 Lịch sử - nguồn gốc 5 2.3 Hiện trạng vỏ trấu ở nƣớc ta 7 2.4 Các lợi ích từ trấu 9 2.4.1 Sử dụng vỏ trấu làm chất đốt 9 2.4.2 Dùng trấu để lọc nƣớc 9 2.4.3 Sử dụng vỏ trấu làm củi trấu 10 2.4.4 Sử dụng vỏ trấu làm đồ mỹ nghệ 11 2.4.5 Dùng vỏ trấu để sản xuất gas sinh học: ( khí hóa trấu ) 12 2.4.6 Ứng dụng của tro trấu 12 2.4.7 Sử dụng vỏ trấu làm chất đốt cung cấp cho nhà máy nhiệt điện 14 2.4.8 Các ứng dụng khác của vỏ trấu 14 2.4.9 Xuất khẩu trấu 14 2.5 Các nghiên cứu trong và ngoài nƣớc 14 2.5.1 Các nghiên cứu trong nƣớc 14 2.5.2 Các nghiên cứu ngoài nƣớc: 18 2.6 Phƣơng hƣớng nghiên cứu: 18 2.6.1 So sánh chọn phƣơng án giữa máy ép kiểu pittong và máy ép kiểu vít đùn 19 2.6.2 Chọn kích thƣớc cho khối trấu ép 19 2.7 Tiêu chuẩn chấp nhận của vỏ trấu sau khi ép 15 Chƣơng 3:CƠ SỞ LÝ THUYẾT 21 3.1 Khảo sát nghiên cứu đặc tính của vỏ trấu 21 3.1.1 Mục đích 21 3.1.2 Xác định thông số Trấu ép 21 3.1.2.1 Các loại vỏ trấu khảo sát 21
9. 3.1.2.2 Các bƣớc tính toán 21 3.1.2.3 Tính toán cụ thể khi lấy trung bình kích thƣớc của các loại trấu 21 3.1.3 Tính số vỏ trấu có trong thể tích 200x200x200 và tỉ lệ thể tích 23 3.2 Thí nghiệm thực tế 25 3.2.1 Mục đích thí nghiệm 25 3.2.2 Thiết bị thí nghiệm: 25 3.2.3 Tiến hành thí nghiệm : 27 3.3 Kết Luận 30 Chƣơng 4: PHƢƠNG PHÁP ÉP VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ 31 4.1 Ép theo một phƣơng ép đứng 31 4.2 Ép theo một phƣơng ép ngang 32 4.3 Ép theo hai phƣơng 33 4.4 Thiết kế sơ đồ động học 33 4.5 Thiết kế máy 34 Chƣơng 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT BỊ 36 5.1 Thiết kế khuôn ép 36 5.2 Phƣơng hƣớng nghiên cứu thiết kế 36 5.3 Tính toán thiết kế khuôn ép 37 5.3.1 Tính chiều dày thép cho các thành bên 37 5.3.2 Tính chiều dày thép cho mặt chịu ép trực tiếp của khuôn 38 5.4 Thiết kế phần định lƣợng 39 5.4.1 Chức năng 39 5.5 Thiết kế phần thủy lực 42 5.5.1 Yêu cầu kỹ thuật 42 5.5.2 Tính toán xylanh thủy lực 42 5.5.2.1 Tính toán cho xylanh ép ngang 42 5.5.2.2 Lƣu lƣợng cần cấp cho xy lanh ngang 44 5.5.2.3 Tính toán cho xylanh ép đứng : 44 5.5.2.4 Lƣu lƣợng cần cấp cho xy lanh đứng: 46 5.5.2.5 Tính toán cho xylanh cửa : 46 5.6 Bơm thủy lực 47 5.7 Tính toán chọn động cơ điện 48 5.8 Bể dầu 49 5.9 Bộ lọc 50 5.10 Đƣờng ống 51 5.10.1 Đƣờng ống hút 51 5.10.2 Đƣờng ống hồi 51 5.10.3 Đƣờng ống nén 52 5.11 Tính chọn van 52 5.12 Tính toán phần cấp phôi 53
10. 5.12.1 Băng tải 53 5.12.2 Gàu tải 54 5.12.3 Tính toán cho băng tải 55 5.12.4 Tính toán vận tốc băng tải 56 5.12.3.1 Xác định tải trọng trên mét dài 57 5.12.3.2 Tính toán lực cản chuyển động và lực kéo căng băng. 57 5.12.3.3 Kiểm tra độ bền của băng. 59 5.12.3.4 Tính toán, thiết kế bộ phận kéo căng 59 5.12.3.5 Tính toán lực kéo chung 60 5.12.3.6 Tính toán bộ phận dẫn động 61 5.12.3.7 Tính toán bộ truyền đai (từ hộp giảm tốc lên tang dẫn động) 61 5.12.3.8 Chọn đai loại A ( Hình 4.1 / Trang 59 – Tài liệu 1 ) 62 5.12.3.9 Tính đƣờng kính D2 của bánh lớn 62 5.12.3.10 Tính toán chiều dài L theo khoảng cách trục a 62 5.12.3.11 Tính chính xác khoảng cách trục a theo tiêu chuẩn L đã chọn 63 5.12.3.12 Tính góc ôm 63 5.12.3.13 Xác định số đai cần thiết 63 5.12.3.14 Định kích thƣớc chủ yếu của đai 64 5.12.3.15 Tính toán trục tang 64 5.12.3.16 Tính gần đúng trục 65 5.12.3.17 Chọn ổ lăn 67 5.13.2.1 Cơ sở lý luận và mục đích của đóng gói 68 5.13.2.2 Nguyên lý của quy trình đóng gói 68 5.14 Thiết kế mạch cho hệ thống ép 74 5.15 Thiết kế thiết bị hoàn chỉnh 79 Chƣơng 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 79 6.1 Kết luận 79 6.2 Kiến nghị 79
11. DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1: Lúa sau khi thu hoạch 5 Hình 2.2: Hàm lƣợng vỏ trấu trong hạt lúa 6 Hình 2.3: Vỏ trấu sau quá trình xay xát 7 Hình 2.4: Trấu bị bỏ đi không dùng 8 Hình 2.5: Vỏ trấu đƣợc dùng để làm nung gạch 8 Hình 2.6: Làm chất đốt sinh hoạt 9 Hình 2.7: Công nghệ lọc nƣớc từ vỏ trấu 10 Hình 2.8: Củi đƣợc ép ra từ vỏ trấu 11 Hình 2.9: Sản phẩm mỹ nghệ từ vỏ trấu 11 Hình 2.10: Dùng làm khí gas sinh học 12 Hình 2.11: Dùng làm thành phần của xi măng 12 Hình 2.12: Dùng sản xuất aerogel 13 Hình 2.13: Công dụng để luyện kim 13 Hình 2.14: Dùng làm phân bón 13 Hình 2.15: Nhà máy Nhiệt Điện 14 Hình 2.16: Máy ép trấu khối của công ty TMT 16 Hình 2.17: Máy ép mùn cƣa công ty Gia Long 16 Hình 3.1: Các kích thƣớc xác định của vỏ trấu 21 Hình 3.2: Kết quả thể tích vỏ trấu trên phần mềm Creo 2.0 23 Hình 3.3: Bản vẽ chi tiết dụng cụ của thí nghiệm 23 Hình 3.4: Khuôn ép và eto trong thí nghiệm ép 24 Hình 3.5: Máy ép Thủy lực trong thí nghiệm 25 Hình 3.6: Bản vẽ lắp khuôn trong thí nghiệm 26 Hình 3.7: Sản phẩm cho thí nghiệm lần 1 27 Hình 3.8: Quá trình ép thử nghiệm 28 Hình 3.9 : Sản phẩm cho thí nghiệm lần 2 28 Hình 3.10: Sản phẩm cho thí nghiệm lần 3 29 Hình 3.11: Sản phẩm của các lần ép 29 Hình 4.1: Nguyên lý ép theo phƣơng đứng 31 Hình 4.2: Nguyên lý ép theo phƣơng ngang 31 Hình 4.3: Nguyên lý ép theo 2 phƣơng 33
12. Hình 4.4: Nguyên lý ép 34 Hình 4.5: Kết cấu máy ép trấu khối 35 Hình 5.1: Phƣơng án thiết kế khuôn ép 1 36 Hình 5.2: Phƣơng án thiết kế khuôn thứ 1 37 Hình 5.3: Biểu đồ phân bố lực 38 Hình 5.4: Kết cấu phần chức năng định lƣợng 39 Hình 5.5: Sơ đồ lực xylanh – piston 42 Hình 5.6: Thông số của xilanh thủy lực 43 Hình 5.7: Sơ đồ lực xylanh – piston 45 Hình 5.8: Bơm thủy lực 48 Hình 5.9: Động cơ điện 49 Hình 5.10: Kí hiệu các loại bộ lọc 50 Hình 5.11: Băng tải 53 Hình 5.12: Gàu tải 54 Hình 5.13: Chiều cao sơ bộ của toàn bộ máy 55 Hình 5.14: Tiết diện của vật liệu trên băng tải 56 Hình 5.15: Biểu dồ lực căng băng tải 59 Hình 5.16: Biểu đồ nội lực của tang trống 65 Hình 5.17: Mô hình đóng gói trấu khối 69 Hình 5.18: Mô hình đóng gói trấu khối 69 Hình 5.19: Mô hình sắp xếp khối trấu 1 70 Hình 5.20: Mô hình sắp xếp khối trấu 2 70 Hình 5.21: Mô hình sắp xếp khối trấu 3, 4 71 Hình 5.22: Sắp xếp khối trấu 71 Hình 5.23: Mạch động lực của máy ép 74 Hình 5.24: Mạch điều khiển 76 Hình 5.25: Thiết kế bộ phận vít tải trấu hoàn chỉnh 77 Hình 5.26: Thiết kế bộ phận khuôn ép trấu hoàn chỉnh 77 Hình 5.27: Thiết kế máy ép trấu hoàn chỉnh 78
13. DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Kích thƣớc sản phẩm máy của công ty TMT 15 Bảng 2.2: Kích thƣớc sản phẩm máy của cty TMT 16 Bảng 2.3: Kích thƣớc sản phẩm máy của cty Gia Long 17 Bảng 2.4: Bảng so sánh giữa máy ép kiểu pittong và máy ép kiểu trục vit 19 Bảng 3.1: Kích thƣớc trung bình của các loại trấu khảo sát 22 Bảng 3.2: Thông số của các lần thí nghiệm ép 30 Bảng 5.1: Khí cụ điện dùng trong mạch điện 75 Bảng 5.2: Khí cụ điện khởi động, điều khiển và bảo vệ mạch 75
14. CHƢƠNG 1 GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề Sự phát triển của khoa học kỹ thuật nói chung là để phục vụ cho nhu cầu ngày càng cao của con ngƣời. Chính vì năng suất và chất lƣợng mà việc ứng dụng máy móc cho sản xuất là yêu cầu tất yếu. Ngày nay, trong nền kinh tế thị trƣờng với sự đa dạng về ngành nghề luôn tạo ra cơ hội mới cho những doanh nghiệp, cá nhân biết nắm bắt cơ hội và nhạy bén nắm bắt thị trƣờng. Những đòi hỏi mới liên tục tăng về tính chất chất lƣợng và giá cả, để cạnh tranh và có chỗ đứng trong thị trƣờng thì những doanh nghiệp, phân xƣởng không ngừng cải tiến, nâng cao chất lƣợng máy móc thiết bị để đáp ứng cho sản xuất. Ở các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long, ƣớc tính hàng năm có khoảng gần 2 triệu tấn trấu đƣợc thải ra từ các cơ sở xay xát. Nhiều nhà máy, xí nghiệp mà chủ yếu ở phía Nam đang phải đối mặt với việc xử lý lƣợng trấu thải khổng lồ trên (không đủ mặt bằng kho chứa và thiếu đầu ra ). Chẳng hạn, một nhà máy xay xát có công suất trung bình 100 tấn/ca, 1 giờ sẽ thải ra 2,5 tấn trấu, 1 ngày là 60 tấn và 1 tháng là 1.800 tấn. Với khối lƣợng riêng của trấu là 130 kg/m3 thì phải cần một thể tích kho chứa trên 13.000 m3. Mặt khác, do vỏ trấu có khối lƣợng riêng nhỏ mà chiếm thể tích lớn nên chi phí vận chuyển rất tốn kém. Từ những kết quả thực nghiệm cho thấy vỏ trấu sau khi đƣợc ép thành khối dễ dàng sử dụng , bảo quản và vận chuyển hơn nhiều so với ban đầu do một số đặc tính cơ - lý - hóa đƣợc cải thiện nhƣ: tăng đƣợc khối lƣợng riêng lên 5 đến 10 lần, rất dễ dàng cho vận chuyển đi xa với chi phí thấp, dễ dàng cải tiến công nghệ trong quá trình sử dụng, giảm ô nhiễm môi trƣờng. Trƣớc tình hình trên, để giải quyết những thực trạng tồn tại đó việc nghiên cứu, đề xuất công nghệ, thiết kế chế tạo hệ thống thiết bị ép vỏ trấu thành khối là một vấn đề cấp bách, mở ra triển vọng cho việc phát triển sản phẩm công nghệ này ở Việt Nam. Sau khi công nghệ đƣợc hoàn thiện, ƣớc tính có thể phát triển đƣợc gần 10.000 máy ở khắp các vùng trong cả nƣớc. Nó sẽ giúp giải quyết tình trạng quá tải khi dự trữ của các nhà máy và vấn đề ô nhiễm môi trƣờng do vỏ trấu gây ra.
15. 1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Về mặt khoa học : Tìm ra giải pháp công nghệ để ép trấu thành khối hộp giúp việc lƣu trữ và vận chuyển đƣợc dễ dàng. Về mặt thực tiễn : Giúp làm tăng giá trị gia tăng của trấu, xử lý tốt việc giảm thiểu nguồn gây ô nhiễm môi trƣờng cũng nhƣ đáp ứng nhu cầu sử dụng trấu. 1.3 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu các cách thức ép trấu khối. - Tính toán, thiết kế, thí nghiệm để xác định các thông số của khuôn ép trấu khối - Đề xuất công nghệ, thiết bị ép trấu khối . 1.4 Đối tƣợng nghiên cứu - Phạm vi nghiên cứu 1.4.1 Đối tƣợng nghiên cứu: - Vỏ trấu - Các cơ cấu cấp liệu, đóng gói, ép 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu Do phạm vi và khối lƣợng của đề tài rất lớn, trong đề tài này chủ yếu tập trung vào thiế kế khuôn ép, chế tạo và thử nghiệm khuôn ép để xác định các thông số khuôn. Công nghệ và hệ thống thiết bị ép trấu khối cũng đƣợc nghiên cứu và đề xuất thiết kế cụ thể. 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu - Nghiên cứu phân tích lý thuyết: Thu thập tài liệu từ các nguồn báo chí, tạp chí, sách, từ internet có liên quan đến nội dung nghiên cứu. Qua phân tích, xử lý thông tin thu đƣợc đề xuất công nghệ và phát triển thiết bị sản xuất trấu ép khối. - Phƣơng pháp thực nghiệm: Tiến hành chế tạo thử nghiệm khuôn ép, ép thử nghiệm lấy thông số và hoàn chỉnh thiết kế.
16. 1.6 Nội dung nghiên cứu - Chƣơng 1: Giới thiệu - Chƣơng 2: Tổng quan - Chƣơng 3: Cơ sở lý thuyết - Chƣơng 4: Phƣơng pháp ép và đề xuất công nghệ - Chƣơng 5: Tính toán thiết kế hệ thong thiết bị - Chƣơng 6: Kết luận và kiến nghị - Phụ lục
17. CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1 Cây lúa ở Việt Nam 2.1.1 Nguồn gốc Đa số các tài liệu nghiên cứu về lúa của thế giới đều thống nhất cho rằng nguồn gốc của cây lúa trồng hiện nay là ở Đông Nam Á, dựa trên các cơ sở: - Diện tích trồng lúa của thế giới chủ yếu tập trung ở Đông Nam Á. - Khí hậu Đông Nam Á nóng ẩm, mƣa nhiều, ánh sáng mạnh thích hợp cho cây lúa sinh trƣởng phát triển. - Nhiều giống lúa dại là tổ tiên của giống lúa trồng hiện nay đang có mặt trong các nƣớc Đông Nam Á. - Các tài liệu lịch sử, di tích khảo cổ học đều có nói về nghề trồng lúa đã xuất hiện ở các nƣớc Đông Nam Á. Phân loại Phân loại khoa học: - Ngành: Angiospermac – thực vật có hoa. - Lớp: Monocotyledones – lớp 1 lá mầm. - Bộ: Poales – hòa thảo có hoa. - Họ: Poales – hòa thảo. - Họ phụ: Poidae – hòa thảo ƣa nƣớc. - Chi: Oryza – lúa. - Loài: Oryza sativa – lúa trồng. - Dựa vào đặc tính của đất đai và khí hậu: - Lúa rẫy (lúa đất khô). - Lúa tƣới tiêu. - Lúa ruộng nƣớc trời: lúa ruộng cạn (5 – 25 cm), sâu vừa (25 – 50 cm), thƣờng bị hạn hoặc bị ngập nƣớc. - Lúa thủy triều: lúa nƣớc ngọt, mặn, phèn và than bùn. - Lúa nƣớc sâu: lúa ruộng cạn (25 – 50 cm), sâu (50 – 100 cm) và thật sâu (lúa nổi) (>100 cm). - Dựa vào chu trình sinh trƣởng của cây lúa: - Lúa rất sớm: dƣới 100 ngày.
18. - Lúa sớm: từ 101 đến 120 ngày. - Lúa lỡ: từ 121 đến 140 ngày. - Lúa muộn: trên 140 ngày. Tuy nhiên, sự phân loại nêu trên chỉ có tính cách tƣơng đối mà thôi, vì nếu bị ảnh hƣởng của nhiệt độ, một số giống lúa sớm có thể trở thành lỡ hoặc muộn. 2.1.2 Tình hình lúa tại Việt Nam Việt Nam đứng thứ đứng thứ 2 về xuất khẩu gạo trên thế giới, với sản lƣợng lúa của Việt Nam năm 2011 đạt kỷ lục 42 triệu tấn (có 4,1 triệu ha diện tích trồng lúa), với 627 giống lúa khác nhau đã phần nào đánh giá đƣợc tính đa dạng về thành phần lúa ở nƣớc ta, bao gồm các giống lúa nếp và lúa tẻ, hầu hết thuộc loài Oryza sativa, ngoại trừ một số giống lúa hoang thuộc các loài khác trong chi Oryza. Cây Lúa đƣợc trồng hầu hết trên khắp cả nƣớc, nhƣng tập trung chủ yếu tập trung ở Đồng Bằng Sông Hồng và Đồng Bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL), hai vùng trồng lúa lớn nhất của nƣớc ta. Sản lƣợng lúa ở ĐBSCL hằng năm lên đến 20 triệu tấn. Tỷ lệ trấu chiếm 21%. Ngoài một số hạt thóc để làm lúa giống, số lƣợng trấu sau xay xát ở ĐBSCL vào khoảng 4 triệu tấn. Năng lƣợng trấu: 3.250 Kcalo/ Kg trấu. . Hình 2.1: Lúa sau khi thu hoạch 2.2 Trấu 2.2.1 Lịch sử - nguồn gốc - Lúa (Oryza spp) là một trong năm loại cây lƣơng thực chính của thế giới, cùng với ngô (Zea Máy L.), lúa mì (Triticum sp. Tên khác: tiểu mạch), sắn (Manihot esculenta CrantZ, tên khác: khoai mì) và khoai tây ( Solanum tuberosum L.). sản phẩm thu đƣợc từ cây lúa là thóc. Sau khi xát bỏ vỏ lớp ngoài thu đƣợc sản phẩm chính là
19. gạo và các phụ phẩm là cám và trấu. trấu là lớp vỏ ngoài cùng của hạt lúa và đƣợc tách ra trong quá trình xay xát. - Vỏ trấu do hai lá của gié lúa , vảy lá và mày hoa tạo thành, cả hai phần này đƣợc ghép liền với nhau theo nếp dọc bằng một nếp gấp cài vào nhau. Phần trên của hai mảnh vỏ trấu chuyển thành đoạn cuối của vỏ trấu và cuối cùng kết thúc thành một cái râu. Thành phần hóa học của vỏ trấu gồm: - Cellulose: chiếm nhiều nhất khoảng 26-35% là hợp chất cao phân tử có thành phần hóa học (C6H10O5)n. - Hemi-cellulose: chiếm khoảng 18-22%, là hợp chất hóa học tƣơng tự nhƣ cellulose nhƣng có kích thƣớc phân tử nhỏ hơn và không có cấu trúc chặt chẽ cũng nhƣ độ bền hóa lý thấp hơn cellulose. - Lignin: chiếm khoảng 25-30%, là hợp chất cao phân tử có cấu trúc vô định hình khác với cellulose. Lignin tồn tại ở ba trạng thái: thủy tinh ( biến dạng là biến dạng đàn hồi), dẻo ( biến dạng không thuận nghịch), lỏng dính. - SiO2: chiếm khoảng 20%. Hình 2.2: Hàm lƣợng vỏ trấu trong hạt lúa
20. 2.3 Hiện trạng vỏ trấu ở nƣớc ta Từ lâu, tình trạng thải vỏ trấu ra sông, kênh rạch đã trở thành nỗi ám ảnh của ngƣời dân cả nƣớc nói chung và vùng đồng bằng sông Cửu Long nói riêng, vựa lúa lớn nhất nƣớc ta. Hình 2.3: Vỏ trấu sau quá trình xay xát Đồng bằng song Cửu Long (ĐBSCL) là vựa lúa lớn, chiếm 50% sản lƣợng trong cả nƣớc. Đây cũng là nơi tập trung nhiều nhà máy và cụm xay xát lúa. Với trên 3,8 triệu tấn trấu/năm tạo ra từ các nhà máy xay xát chƣa có kế hoạch sử dụng, khu vực ĐBSCL đang phải đối mặt với tình trạng ô nhiễm môi trƣờng khá nghiêm trọng. Trấu nổi lềnh bềnh trên sông, kênh rạch không chỉ gây ảnh hƣởng đến nguồn nƣớc, mà còn làm ô nhiễm môi trƣờng, tác động xấu đối với hệ sinh thái và đặc biệt gây nguy hại đối với đời sống ngƣời dân và các sinh vật sống trong môi trƣờng nƣớc. Hầu hết các cơ sở xay xát đều đƣợc xây dựng ở những vị trí khá thuận lợi cho việc lƣu thông, nhƣ sông, kênh, rạch, các tuyến lộ và những khu vực đông dân cƣ. Hàng ngày, ngƣời dân phải gánh chịu độ ô nhiễm khá lớn, nhất là những hộ dân sống gần nhà máy. Phần lớn các nhà máy, ngoài xay lúa gạo còn kết hợp xay cám nên tình trạng ô nhiễm do bụi cám phát tán là rất lớn. Ô nhiễm nguồn nƣớc, không khí, tiếng ồn luôn xảy ra ở các nhà máy xay xát.
21. Hình 2.4: Trấu bị bỏ đi không dùng Trấu sau xay xát ở ĐBSCL phải đối mặt với 2 vấn đề lớn: - Công nghệ đốt trấu lạc hậu ở các lò gạch, lò gốm, lò bánh tráng, lò bún, .gây ô nhiễm môi trƣờng. - Hầu hết các nhà máy xay xát không đủ sân, kho chứa trấu vào mùa chế biến tập trung, trấu không chuyển đi kịp. Nhiều nơi xả trấu xuống sông rạch, gây lãng phí và ô nhiễm nguồn nƣớc. Hình 2.5: Vỏ trấu đƣợc dùng để làm nung gạch