Chương I: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan về phân vi sinh và công nghệ sản xuất phân vi sinh dạng viên 1. Tổng quan về phân vi sinh 1. Khái niệm về phân bón vi sinh: - Phân bón là thức ăn do con người bổ sung cho cây trồng.
Trong phân bón chứa nhiều chất dinh dưỡng cho cây như: đạm (N), lân (P), kali (K) và các nguyên tố vi lượng. - Phân bón vi sinh là sản phẩm chứa các vi sinh vật sống tồn tại dưới dạng tế bào sinh dưỡng hay bào tử, các vi sinh vật này đã qua tuyển chọn có mật độ phù hợp thích nghi với môi trường sống. Phân vi sinh không gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người, động thực vật, môi trường sinh thái và chất lượng nông sản.1: Một số sản phẩm phân vi sinh trên thị trường 1. Ưu, nhược điểm của phân vi sinh * Ưu điểm: - Tăng năng suất cây trồng lên rất nhiều.
5 - Ít gây nhiễm độc hóa chất trong các loại nông sản thực phẩm so với sử dụng phân bón hóa học. - Góp phần quan trọng trong việc cải tạo đất, đáp ứng cho một nền nông nghiệp hữu cơ bền vững, xanh sạch và an toàn. - Giá thành phù hợp với sản xuất nông nghiệp. - 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.
* Nhược điểm: - Phân hữu cơ vi sinh là loại phân bón được sử dụng chủ yếu để bón lót với liều lượng thích hợp. - Việc bón phân thường ở dạng thủ công và lộ thiên tạo sự phản cảm về mỹ quan và phát tán mùi hôi. - Điều kiện bảo quản nghiêm ngặt. Công nghệ sản xuất phân vi sinh dạng viên 1.Quá trình sản xuất phân vi sinh: Quá trình sản xuất phân vi sinh thực chất là quá trình biến đổi sinh hóa các nguyên liệu dưới tác động của vi sinh vật trong điều kiện hiếm khí.
Kết quả của quá trình này là nguyên liệu ban đầu được chuyển hóa thành mùn hữu cơ vi sinh. Phân vi sinh là hỗn hợp than bùn đã qua xử lý và các chế phẩm vi sinh hay thành phần vô cơ khác. Công nghệ sản xuất phân vi sinh không phức tạp, nó bao gồm hai quá trình chủ yếu là quá trình sinh học và cơ học. Các quá trình cơ học trong sản xuất phân vi sinh gồm có nghiền, sàng phân loại và định lượng tạo hỗn hợp, tạo viên.
Trong quá trình sản xuất, để sản phẩm đạt yêu cầu về thành phần dinh dưỡng cho cây, giá thành thấp cần 6 phải cơ giới hóa, tự động hóa và lựa chọn chế phẩm vi sinh vật tốt dùng ủ phân. Than bùn và các phế thải chăn nuôi được ủ lên men trong vòng từ 6-8 ngày, nghiền mịn, sàng phân loại rồi phối trộn thêm N, P, K; các thành phần vi lượng, trung lượng. Hỗn hợp này được chuyển qua máy ép viên để tạo viên có dạng hình trụ. Sản phẩm được sấy khô rồi đóng bao, với trọng lượng từ (20 – 50) kg.
Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất phân vi sinh Than bùn, khử mùi Phơi khô Ủ lên men phân giải Nghiền Bổ sung vi sinh vật chỉ định, vi Phối trộn thành phẩm lượng sản xuất Ép viên (vo viên) Sấy khô Đóng bao Hình 1. Sơ đồ quy trình sản xuất phân vi sinh. 7 Các công đoạn của quy trình sản xuất phân vi sinh: Công đoạn 1: Từ than bùn, phế liệu hữu cơ thực vật là các thành phần chính trong nguyên liệu sản xuất phân vi sinh được xử lý sơ bộ như phơi, khử mùi (bằng chế phẩm vi sinh vật) nhằm khử bớt bitum (có trong than bùn), phân loại bỏ đá, thủy tinh, nhựa (có trong bùn cặn) và làm cho các nguyên liệu có độ mịn tương ứng, phù hợp cho trộn và ủ phân. Than bùn để sản xuất phân vi sinh Công đoạn 2: Ủ than bùn với phế thải chăn nuôi.
Trong quá trình ủ, hoạt động của các loài vi sinh làm phân huỷ các chất có hại và khoáng hoá các chất hữu cơ tạo thành chất dinh dưỡng cho cây. Ủ than bùn với phế thải chăn nuôi 8 Công đoạn 3: Nghiền hỗn hợp để sản phẩm đạt độ mịn Hình 1. Máy nghiền phân vi sinh Công đoạn 4: Bổ sung vi lượng, phối trộn nguyên liệu thành phẩm Hình1. Máy trộn phân vi sinh Công đoạn 5: Tùy vào mục đích sử dụng của sản phẩm bón cho từng loại cây trồng mà phân được vo viên hay sử dụng dạng bột.
Máy vo viên phân vi sinh 9 Công đoạn 6: Sấy phân vi sinh trong thùng quay Hình 1. Máy sấy phân vi sinh Công đoạn 7: Định lượng với trọng lượng từ 50 kg và đóng gói thành phẩm Hình 1. Thiết bị đóng gói 1. Các dạng viên nén - Viên nén được sản xuất từ phế phẩm nông nghiệp và thực phẩm như trấu, rơm, lõi ngô, bã sắn, vỏ cà phê, bã mía… 10 - Viên nén được sản xuất từ phụ phế phẩm của ngành chế biến gỗ và lâm nghiệp như mùn cưa, dăm gỗ, gỗ cành… - Viên nén được sản xuất từ rác thải khó phân hủy.
Các loại viên nén sản xuất từ nguyên liệu khác nhau Dựa vào hình dạng và kích thước, viên nén có nhiều hình dạng khác nhau, đường kính từ (4 - 25)mm. Dạng bánh Dạng viên Dạng thanh Hình 1. Các loại hình dạng của viên nén 11 1. Thực trạng ép phân vi sinh hiện nay Hiện nay có một số máy ép viên phân vi sinh đã được nghiên cứu.
Mặc dù, những nghiên cứu đã thu được kết quả bước đầu, nhưng chúng chưa đầy đủ và có hệ thống, đặc biệt các kết quả nghiên cứu chưa được phổ biến và áp dụng rộng rãi trong sản xuất, nghiên cứu và sản xuất ở nước ta vẫn chưa được gắn kết chặt chẽ là những nguyên nhân làm giảm ý nghĩa khoa học, thực tiễn của các đề tài nghiên cứu. Ở máy ép viên kiểu cối (khuôn) vòng - con lăn [11], khi hỗn hợp ép có độ dính cao, hỗn hợp bị trượt nhiều trên bề mặt con lăn ép, nên tạo nên lực ép nhỏ. Vì vậy trong công nghệ sản xuất phân bón vi sinh dạng viên ít sử dụng nguyên lý ép viên kiểu cối vòng - con lăn. Việc thay thế con lăn bằng cánh gạt đã khắc phục cơ bản hiện tượng trượt hỗn hợp trên bề mặt tạo lực ép viên.
Nhược điểm này làm viên phân bón có độ bền và kích thước viên không đồng đều, làm ảnh hưởng đến chất lượng viên phân và không thỏa mãn yêu cầu của người tiêu dùng cũng như yêu cầu kỹ thuật nông học. Do đặc điểm kết cấu, nên không thể bố trí dao cắt viên theo yêu cầu kích thước. Hỗn hợp phân bón vi sinh có độ ẩm lớn làm lực liên kết giữa các phần tử trong cho hỗn hợp phân trong vùng nén ép nhỏ hơn lực ma sát giữa lỗ khuôn và bề mặt viên trong lỗ khuôn. Máy ép viên kiểu khuôn vòng cánh quay [10] có cấu tạo đơn giản, lực ép thấp đòi hỏi bán kính cong của cánh quay phải chính xác nên yêu cầu công nghệ chế tạo cao.
12 Với máy ép kiểu lô ép ngoài thì viên phân bị ba via khi khuôn mòn, hay máy ép kiểu cối chày thì việc nâng cao năng suất vẫn còn nhiều hạn chế. Từ những vấn đề còn tồn tại trên, việc nghiên cứu máy ép viên kiểu con lăn khuôn phẳng vừa khắc phục những nhược điểm trên vừa có năng suất cao đáp ứng nhu cầu sử dụng phân bón dạng viên hiện nay. Các công trình về máy ép viên 1. Máy ép khuôn phẳng: Máy ép khuôn phẳng được thiết kế khoảng đầu thế kỉ 20 để sản xuất thức ăn cho gia súc.
Kích thước của máy ép khuôn phẳng nói chung khá nhỏ gọn so với máy ép khuôn vành nhờ kết cấu điều khiển đơn giản. Vì vậy thiết kế máy ép khuôn phẳng được sử dụng nhiều hơn cho các loại máy ép viên nhỏ. Bộ phận làm việc của máy ép khuôn phẳng gồm 2 thành phần chính: khuôn và con lăn. Khi máy làm việc luôn có chuyển động tương đối giữa khuôn và con lăn ( khuôn quay thì con lăn cố định, hoặc khuôn cố định thì con lăn quay).
Vật liệu ép (được cấp từ trên xuống qua phễu nạp liệu) sẽ được nén một cách tự nhiên thành dạng viên ép hình trụ thông qua các lỗ trên khuôn. * Ưu điểm: + Kết cấu đơn giản, dễ sử dụng, vận hành. + Kích thước nhỏ gọn, khối lượng nhỏ nên không chiếm nhiều diện tích và dễ dàng di chuyển cũng như lau chùi, bảo dưỡng. * Nhược điểm + Con lăn nhanh bị mòn trong quá trình làm việc.
+ Chất lượng sản phẩm không đồng đều.12: Máy ép khuôn phẳng 1. Máy ép khuôn vành Là một trong hai kiểu thiết kế phổ biến của máy ép viên , thiết kế máy ép khuôn vành bắt đầu phát triển những năm 1950. Khác với máy ép khuôn phẳng, máy ép khuôn vành luôn được sử dụng để sản xuất viên hàng loạt lớn hoặc hàng khối. Máy ép khuôn vành không phổ biến như máy ép khuôn phẳng vì giá cao và kết cấu phức tạp, nhưng nó có lợi thế vượt trội so với máy ép khuôn phẳng trong sản xuất viên hàng loạt lớn.
Bộ phận làm việc của máy ép khuôn vành bao gồm khuôn ép hình vành khăn được đặt thẳng đứng và con lăn được đặt phía trong của mặt khuôn. Nói cách khác các con lăn là một phần của khuôn. Khi làm việc khuôn quay, các con lăn được cố định sẽ chuyển động theo nhờ ma sat giữa các bề mặt tiếp xúc. Một ống nạp liệu được sử dụng để cấp vật liệu ép từ bộ phận trộn vào cửa khuôn.
Hầu hết các loại máy ép viên khuôn vành chỉ có 2 con lăn, tuy nhiên cũng có 1 vài máy có thể thiết kế 3 hoặc 4 con lăn. + Hao mòn sinh ra khi làm việc ít hơn so với máy ép khuôn phẳng. + Lực ép phân bố đều trên bề mặt làm việc nên đảm bảo chất lượng viên ép đồng đều. + Chất lượng viên ép tốt hơn.
14 * Nhược điểm:. + Kết cấu phức tạp so với máy ép khuôn phẳng. Không thích hợp với dạng sản xuất nhỏ, đơn lẻ. + Giá thành cao.
+ Cồng kềnh, khối lượng lớn, tính di động.13: Máy ép viên khuôn vành 1. Máy ép trục vít Nguyên liệu với độ ẩm thích hợp được nạp qua cửa nạp liệu, đồng thời động cơ điện truyền động cho trục vít ép, các bước vít thay đổi được tạo ra lực ép, ép nguyên liệu ra khỏi lỗ khuôn theo hình dạng nhất định trên khuôn.