Nghiên cứu một số thông số của máy tách nước bã sắn cải tiến

Luận văn thạc sĩ phân tích vnua nghiên cứu một số thông số của máy tách nước bã sắn cải tiến, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải pháp khả thi cho thực tiễn.

• Tác giả: Nguyễn Ngọc Tuấn
• Người hướng dẫn: TS. Tống Ngọc Tuấn
• Trường học: Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí
• Đề tài: Nghiên Cứu Một Số Thông Số Của Máy Tách Nước Bã Sắn Cải Tiến
• Loại tài liệu: Luận văn
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỤC LỤC
• 2. DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• 3. DANH MỤC BẢNG
• 4. DANH MỤC HÌNH
• 5. TRÍCH YẾU LUẬN VĂN
• 6. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
• 7. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC
• 8. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
• 9. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
• 10. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI, Ý NGHĨA KHOA HỌC HOẶC THỰC TIỄN
• 11. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 11.1. KHÁI QUÁT TÌNH HÌNH SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN TRONG NƯỚC VÀ THẾ GIỚI

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu máy tách nước bã sắn cải tiến tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam

Nghiên cứu máy tách nước bã sắn cải tiến tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam là một bước tiến quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp. Bã sắn, một sản phẩm phụ trong quá trình chế biến tinh bột, thường chứa đến 80-85% nước. Việc tách nước hiệu quả không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn tạo ra nguồn thức ăn giá trị cho gia súc. Đề tài này nhằm mục đích cải tiến công nghệ tách nước bã sắn, từ đó nâng cao năng suất và giảm chi phí sản xuất.

1.1. Tình hình sản xuất và chế biến bã sắn tại Việt Nam

Sản lượng sắn tại Việt Nam trong những năm gần đây đạt khoảng 8,5 đến 9 triệu tấn. Bã sắn thải ra trong quá trình chế biến chứa một lượng lớn nước, gây khó khăn trong việc xử lý và sử dụng. Việc nghiên cứu và cải tiến máy tách nước bã sắn là cần thiết để tận dụng nguồn nguyên liệu này.

1.2. Ý nghĩa của việc cải tiến máy tách nước bã sắn

Cải tiến máy tách nước bã sắn không chỉ giúp giảm độ ẩm của bã mà còn tăng năng suất và giảm chi phí năng lượng. Điều này có ý nghĩa lớn trong việc nâng cao hiệu quả kinh tế cho các doanh nghiệp chế biến sắn.

II. Vấn đề và thách thức trong việc tách nước bã sắn

Mặc dù đã có nhiều thiết bị tách nước bã sắn được phát triển, nhưng vẫn còn tồn tại nhiều vấn đề cần giải quyết. Các máy tách nước hiện tại thường có độ ẩm sau khi ép còn cao, khoảng 60-70%, và chi phí năng lượng cũng rất lớn. Điều này gây khó khăn cho các nhà máy trong việc tối ưu hóa quy trình sản xuất.

2.1. Độ ẩm cao sau khi tách nước

Độ ẩm cao sau khi tách nước bã sắn là một trong những vấn đề lớn nhất hiện nay. Điều này không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm mà còn làm tăng chi phí vận chuyển và lưu trữ.

2.2. Chi phí năng lượng trong quá trình tách nước

Chi phí năng lượng cho quá trình tách nước bã sắn hiện tại còn cao, làm giảm tính cạnh tranh của sản phẩm. Việc tìm kiếm các giải pháp tiết kiệm năng lượng là rất cần thiết.

III. Phương pháp nghiên cứu máy tách nước bã sắn cải tiến

Đề tài nghiên cứu sử dụng phương pháp lý thuyết và thực nghiệm để xác định các thông số ảnh hưởng đến quá trình tách nước. Mô hình máy tách nước bã sắn cải tiến được thiết kế với dàn con lăn ép sơ bộ nhằm giảm độ ẩm trước khi vào các lô ép chính.

3.1. Thiết kế mô hình máy tách nước bã sắn

Mô hình máy tách nước bã sắn cải tiến được thiết kế theo nguyên lý băng tải ép, với dàn con lăn ép sơ bộ giúp giảm độ ẩm của bã sắn trước khi vào ép chính.

3.2. Phương pháp thí nghiệm và thu thập dữ liệu

Phương pháp thí nghiệm được thực hiện để thu thập dữ liệu về các thông số ảnh hưởng đến quá trình tách nước, từ đó xây dựng mô hình toán mô tả quá trình này.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy mô hình máy tách nước bã sắn cải tiến có thể giảm độ ẩm xuống còn 60% và tăng năng suất lên đến 7,378 tấn/h. Những thông số tối ưu đã được xác định, giúp cải thiện hiệu quả sản xuất.

4.1. Các thông số tối ưu của máy tách nước

Các thông số tối ưu cho máy tách nước bã sắn cải tiến bao gồm vận tốc băng tải, độ dày lớp bã và lực ép. Những thông số này đã được xác định thông qua các thí nghiệm thực nghiệm.

4.2. Ứng dụng trong sản xuất thực tế

Mô hình máy tách nước bã sắn cải tiến có thể được ứng dụng trong các nhà máy chế biến sắn, giúp nâng cao hiệu quả sản xuất và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu máy tách nước bã sắn cải tiến tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã mở ra hướng đi mới cho ngành chế biến sắn. Việc áp dụng công nghệ mới không chỉ giúp nâng cao hiệu quả sản xuất mà còn góp phần bảo vệ môi trường.

5.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu trong ngành nông nghiệp

Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển công nghệ chế biến nông sản, giúp nâng cao giá trị gia tăng cho sản phẩm nông nghiệp.

5.2. Hướng phát triển trong tương lai

Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và cải tiến công nghệ tách nước bã sắn, mở rộng ứng dụng cho các sản phẩm nông nghiệp khác nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Sản xuất tinh bột sắn đóng vai trò chiến lược trong nền nông nghiệp nhiệt đới, với tổng sản lượng toàn cầu năm 2014 đạt 269,12 triệu tấn củ tươi. Tại Việt Nam, cây sắn là cây công nghiệp hàng hóa có vị thế quan trọng với sản lượng cả nước đạt 9,74 triệu tấn trên diện tích 550,6 nghìn ha vào năm 2014. Toàn quốc hiện có 8 nhà máy quy mô lớn đạt tổng công suất khoảng 7 triệu tấn củ tươi mỗi năm và hơn 4000 cơ sở chế biến thủ công. Tuy nhiên, quá trình chế biến tinh bột sắn phát sinh lượng phụ phẩm bã sắn khổng lồ, tương đương khoảng 85% khối lượng củ tươi đưa vào sản xuất. Bã sắn tươi thải ra có độ ẩm rất cao, dao động từ 80% đến 85%, dễ bị chua mốc, lên men gây mùi hôi thối và hủy hoại môi trường nghiêm trọng nếu không xử lý kịp thời.

Mục tiêu nghiên cứu trọng tâm của luận văn là nghiên cứu, thiết kế cải tiến và xác định các thông số công nghệ tối ưu cho mô hình máy tách nước bã sắn theo nguyên lý ép băng tải có trang bị thêm dàn con lăn ép sơ bộ. Nghiên cứu tập trung giải quyết bài toán giảm độ ẩm của bã sắn xuống mức mục tiêu 60% nhằm phục vụ hiệu quả cho công đoạn sấy làm thức ăn chăn nuôi, đồng thời triệt tiêu hiện tượng đùn ngang mép băng tải để nâng cao năng suất thiết bị.

Phạm vi không gian và thời gian của đề tài được triển khai thực nghiệm toàn diện tại Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch từ tháng 6 năm 2015 đến tháng 6 năm 2016. Kết quả nghiên cứu mang lại ý nghĩa thực tiễn to lớn khi vừa xử lý triệt để bài toán ô nhiễm môi trường tại các vùng nguyên liệu sắn tập trung, vừa tạo tiền đề công nghệ để thu hồi nguồn nguyên liệu giàu dinh dưỡng cho ngành chăn nuôi với chi phí năng lượng riêng thấp nhất.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu ứng dụng nền tảng cơ học ép nén vật liệu rời kết hợp với lý thuyết thủy động lực học dòng lọc qua môi trường xốp. Trong bã sắn tươi, pha khí hầu như không đáng kể, do đó vật liệu được mô hình hóa theo hệ hai pha gồm pha rắn và pha lỏng. Thành phần hóa lý của bã sắn khô có giá trị dinh dưỡng cao với 61% đến 63% tinh bột, 13% đến 15% xenlulozo và 1,5% đến 2,0% protein thô.

Quá trình ép được đặc trưng bởi phương trình nén chặt phi tuyến của Sokolov, mô tả mối quan hệ giữa áp suất ép và độ nén chặt thông qua mô đun ép và hệ số rỗng ban đầu. Sự thoát nước của khối bã tuân theo phương trình vi phân dòng thấm qua môi trường xốp biến dạng, trong đó vận tốc lọc phụ thuộc trực tiếp vào áp suất thủy tĩnh tác dụng, độ nhớt của chất lỏng, hệ số trở lực lọc của lớp bã và trở lực của bề mặt băng tải lọc. Các khái niệm cốt lõi được xây dựng gồm hệ số độ chặt, hệ số rỗng, độ dãn ngang tuyệt đối và tuyến áp phân bố trên dàn con lăn, làm cơ sở toán học để thiết lập mô hình biến dạng lớp bã trong suốt hành trình ép cưỡng bức.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thực nghiệm được thu thập từ việc lấy mẫu bã sắn ngẫu nhiên với cỡ mẫu gồm 9 mẫu bã sắn tươi tại các cơ sở chế biến tinh bột, mỗi mẫu có khối lượng 20 g, được sấy đẳng nhiệt ở 50 độ C để xác định chính xác độ ẩm ban đầu là 80% đến 85%. Phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên đảm bảo tính đại diện cho nguyên liệu thực tế sản xuất tại các nhà máy.

Phương pháp phân tích được thực hiện qua hai giai đoạn chặt chẽ:

• Thực nghiệm đơn yếu tố: Khảo sát từng thông số công nghệ độc lập với 5 mức biến thiên đều nhau và lặp lại 3 lần mỗi thí nghiệm để xác định mức cơ sở và khoảng biến thiên thích hợp.
• Quy hoạch thực nghiệm đa yếu tố Box-Wilson bậc 2: Lựa chọn mô hình bậc 2 cho 3 yếu tố đầu vào gồm vận tốc băng tải, chiều dày lớp bã ban đầu và lực ép dàn con lăn. Tổng số thí nghiệm thực hiện là 15 điểm, bao gồm 8 điểm nhân, 6 điểm sao với khoảng cách sao là 1,213 và 1 điểm ở mức cơ sở.

Lý do lựa chọn phương pháp quy hoạch Box-Wilson và giải tối ưu thương lượng có điều kiện bằng thuật toán Gradient trên phần mềm chuyên dụng là nhằm mô tả chính xác tương tác phi tuyến phức tạp giữa các yếu tố công nghệ với hai hàm mục tiêu. Mức ý nghĩa của các hệ số hồi quy được kiểm định qua tiêu chuẩn Student ở mức ý nghĩa 0,05, tính tương thích của mô hình toán được đánh giá thông qua tiêu chuẩn Fisher và kiểm tra độ thuần nhất phương sai bằng chuẩn Kohren với xác suất tin cậy từ 0,80 đến 0,95 trong suốt timeline nghiên cứu từ tháng 6/2015 đến tháng 6/2016.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu đã xây dựng thành công mô hình toán học và kiểm chứng thực nghiệm mô hình máy tách nước bã sắn cải tiến với các phát hiện cốt lõi sau:

• Xác lập phương trình hồi quy thực nghiệm bậc 2 mô tả quy luật biến thiên độ ẩm của bã sắn sau ép: Yw = 155,7 - 1166,08v + 1008v^2 - 3,151h0 - 5,6vh0 + 0,0536h0^2 - 78,74F + 48vF + 0,48h0F + 5,8F^2
• Xác lập phương trình hồi quy thực nghiệm bậc 2 mô tả độ dãn ngang của lớp bã: Yz = 543,2 - 1177,47v + 216vF - 912v^2 + 1,146h0 + 14,4vh0 + 0,064h0^2 - 203,52F - 0,552h0F + 19,08F^2
• Tìm ra bộ thông số công nghệ tối ưu toàn cục của máy: vận tốc băng tải lọc v đạt 0,094 m/s, chiều dày lớp bã vào ép h0 đạt 19,9 mm và lực ép của dàn con lăn F0 đạt 5,365 kN.
• Tại điểm làm việc tối ưu, độ ẩm của bã sắn sau khi ép giảm mạnh từ mức 80% ban đầu xuống còn chính xác 60%, độ dãn ngang mép bã được khống chế an toàn ở mức 30 mm. Năng suất tách nước tính theo khối lượng bã nguyên liệu đầu vào đạt 7,378 tấn/h, nâng cao hiệu quả làm việc gấp 2,4 lần so với dòng máy VBS-3 trước đây chỉ đạt 3 tấn/h và vượt trội hơn máy VBS-14 đạt 5 tấn/h.

Thảo luận kết quả

Cơ chế phân tách nước được cải thiện vượt bậc nhờ sự hiện diện của dàn con lăn ép sơ bộ trước khi nguyên liệu đi vào các lô ép chính. Khi bã sắn đi qua dàn con lăn, lực ép cưỡng bức ban đầu 5,365 kN giúp thoát nhanh lượng nước tự do trên bề mặt mà không làm bã bị biến dạng trượt quá mức. Nhờ đó, lực ma sát thành bên giữa băng tải và vật liệu tăng lên đáng kể, ngăn chặn triệt để hiện tượng đùn ngang mép bã vốn là nhược điểm lớn của các dòng máy ép băng tải thông thường.

Khi đối chiếu với các công nghệ hiện hành, máy ly tâm liên tục chỉ có thể hạ độ ẩm xuống 80% đến 85%, trong khi máy ép trục vít lưới lọc côn của Thái Lan hoặc máy trục vít LDC-280A của Trung Quốc tiêu tốn công suất động cơ từ 11 kW đến 54 kW nhưng độ ẩm sau ép vẫn ở mức cao từ 74% đến 76%. Máy ép dạng xy lanh thủy lực tuy giảm ẩm xuống 55% nhưng vận hành gián đoạn theo mẻ với năng suất thấp chỉ 3,35 tấn/h. Mô hình máy cải tiến giải quyết triệt để sự đánh đổi giữa năng suất và độ ẩm.

Dữ liệu nghiên cứu thực nghiệm có thể được trực quan hóa thông qua biểu đồ bề mặt đáp ứng không gian 3 chiều thể hiện rõ mối tương tác giữa vận tốc băng tải và lực ép con lăn lên độ ẩm sản phẩm, kết hợp với bảng ma trận quy hoạch Box-Wilson thể hiện phương sai sai số nhỏ hơn giới hạn chuẩn Fisher. Biểu đồ mặt cong cho thấy khi tăng lực ép F0 thì độ ẩm giảm nhanh nhưng nếu vượt quá ngưỡng 5,365 kN thì mức độ giảm ẩm chậm dần do lớp bã bị nén chặt làm tăng hệ số trở lực lọc.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả nghiên cứu và tính toán tối ưu, luận văn đưa ra 4 khuyến nghị hành động cụ thể nhằm đưa thiết bị vào ứng dụng sản xuất quy mô công nghiệp:

• Hoàn thiện chế tạo cụm dàn con lăn ép sơ bộ tích hợp xilanh khí nén đường kính 80 mm nhằm duy trì áp lực ép ổn định ở mức 5,365 kN, giúp kiểm soát độ dãn ngang không vượt quá 30 mm trong suốt chu kỳ làm việc liên tục. Chủ thể thực hiện là các viện nghiên cứu cơ khí và xưởng chế tạo máy nông nghiệp với lộ trình triển khai từ 6 đến 12 tháng.
• Lắp đặt bộ biến tần điều khiển tự động động cơ dẫn động băng tải nhằm duy trì tốc độ tuyến tính chính xác ở giá trị 0,094 m/s và cơ cấu cấp liệu định mức khống chế chiều dày lớp bã ổn định ở mức 19,9 mm. Chủ thể thực hiện là đội ngũ kỹ sư cơ điện tại các cơ sở chế tạo trong thời hạn 9 tháng để đảm bảo năng suất máy ổn định trên 7,3 tấn/h.
• Ứng dụng quy trình sấy bã sắn liên hoàn kết nối trực tiếp sau máy ép băng tải cải tiến tại các nhà máy tinh bột sắn, tận dụng bã có độ ẩm 60% để cắt giảm 40% đến 50% chi phí nhiên liệu nhiệt trong công đoạn sấy khô thành phẩm đạt độ ẩm 13%. Chủ thể thực hiện là ban giám đốc các nhà máy chế biến tinh bột sắn với tiến độ thực hiện trong 18 tháng.
• Ban hành tiêu chuẩn kỹ thuật cấp ngành về thiết bị cơ giới hóa xử lý phụ phẩm chế biến sắn, hỗ trợ chính sách vốn vay ưu đãi cho các doanh nghiệp cơ khí chế tạo máy tách nước bã sắn nội địa thay thế hàng nhập khẩu. Chủ thể đề xuất là Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn phối hợp cùng Bộ Khoa học và Công nghệ trong giai đoạn 2025 đến 2030.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Luận văn cung cấp nguồn tư liệu học thuật và hướng dẫn kỹ thuật chuyên sâu cho các nhóm đối tượng sau:

• Kỹ sư thiết kế cơ khí và chuyên gia chế tạo máy nông nghiệp: Tham khảo toàn bộ phương pháp tính toán động học, mô hình nén vật liệu rời và kết cấu dàn con lăn ép sơ bộ để ứng dụng thiết kế các dòng máy ép lọc băng tải thế hệ mới với hiệu suất cao.
• Ban quản lý và kỹ sư vận hành tại các nhà máy chế biến tinh bột sắn: Ứng dụng trực tiếp bộ thông số tối ưu gồm tốc độ 0,094 m/s, chiều dày bã 19,9 mm và lực ép 5,365 kN vào quy trình vận hành thực tế nhằm tăng năng suất lên 7,378 tấn/h và giảm thiểu tiêu hao năng lượng sấy.
• Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học chuyên ngành Cơ kỹ thuật: Sử dụng tài liệu như một ca nghiên cứu mẫu mực về việc ứng dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm Box-Wilson bậc 2 và giải bài toán tối ưu phi tuyến bằng phương pháp hàm hợp Gradient.
• Doanh nghiệp sản xuất thức ăn chăn nuôi và nhiên liệu sinh học: Khai thác quy trình công nghệ thu hồi bã sắn ép khô để đảm bảo nguồn nguyên liệu giàu tinh bột ổn định với chi phí thấp và giảm thiểu rủi ro ô nhiễm môi trường.

Câu hỏi thường gặp

Dàn con lăn ép sơ bộ có vai trò quyết định như thế nào trong máy cải tiến? Dàn con lăn sơ bộ tác dụng một lực ép phân bố ban đầu đạt mức 5,365 kN lên khối bã ướt. Cơ cấu này giúp thoát nhanh lượng nước tự do bề mặt, làm tăng ma sát thành bên giữa bã và băng tải, từ đó triệt tiêu hiện tượng đùn ngang mép bã xuống còn 30 mm và tạo điều kiện cho các lô ép chính hoạt động hiệu quả.

Bộ thông số công nghệ nào giúp máy đạt hiệu quả tách nước tối ưu? Quá trình tối ưu hóa đa mục tiêu đã xác định bộ 3 thông số tối ưu gồm: vận tốc băng tải lọc đạt 0,094 m/s, chiều dày lớp bã vào dàn con lăn đạt 19,9 mm và lực ép dàn con lăn đạt 5,365 kN. Bộ thông số này đảm bảo độ ẩm bã sau ép hạ xuống chính xác 60% và năng suất đạt 7,378 tấn/h.

Ưu điểm nổi bật của máy ép băng tải cải tiến so với máy ép trục vít nhập khẩu là gì? Máy ép trục vít nhập khẩu có công suất tiêu thụ lớn từ 11 kW đến 54 kW nhưng độ ẩm bã sau ép vẫn ở mức cao từ 74% đến 76% do tổn thất năng lượng ma sát. Máy cải tiến theo nguyên lý băng tải có chi phí đầu tư thấp hơn, vận hành liên tục và đưa độ ẩm xuống 60%, giúp tiết kiệm đáng kể chi phí sấy tiếp theo.

Bã sắn sau khi tách nước đạt độ ẩm 60% mang lại giá trị kinh tế ra sao? Bã sắn tươi ban đầu có độ ẩm 80% đến 85% rất khó bảo quản và tốn kém năng lượng sấy. Khi giảm ẩm xuống 60%, lượng nước cần bốc hơi giảm hơn một nửa, giúp tiết kiệm từ 40% đến 50% chi phí chất đốt khi sấy về độ ẩm thương phẩm 13% để làm cám viên hoặc thức ăn chăn nuôi gia súc.

Phương pháp quy hoạch thực nghiệm Box-Wilson hỗ trợ giải quyết vấn đề gì? Quy hoạch Box-Wilson với 15 điểm thí nghiệm cho phép đánh giá đồng thời ảnh hưởng tương tác phi tuyến của 3 yếu tố đầu vào đến độ ẩm và độ dãn ngang. Phương pháp này giảm thiểu số lần thí nghiệm lặp lại, tiết kiệm thời gian nghiên cứu và cung cấp phương trình hồi quy bậc 2 có độ tương thích cao theo chuẩn Fisher.

Kết luận

• Luận văn đã thiết kế chế tạo thành công mô hình máy tách nước bã sắn cải tiến theo nguyên lý ép băng tải có dàn con lăn ép sơ bộ, giải quyết triệt để hiện tượng đùn ngang mép tải.
• Thiết lập hoàn chỉnh 2 phương trình hồi quy thực nghiệm bậc 2 mô tả chính xác quá trình giảm ẩm và biến thiên độ dãn ngang của lớp bã với mức ý nghĩa thống kê cao.
• Xác định chính xác bộ thông số vận hành tối ưu: vận tốc băng tải 0,094 m/s, chiều dày lớp bã ban đầu 19,9 mm và lực ép con lăn 5,365 kN.
• Đạt được các chỉ tiêu kỹ thuật vượt trội tại điểm làm việc tối ưu: độ ẩm bã sau ép hạ xuống 60%, độ dãn ngang khống chế ở mức 30 mm và năng suất đạt 7,378 tấn bã nguyên liệu mỗi giờ.
• Đề xuất lộ trình trong giai đoạn 12 đến 24 tháng tới tập trung chuẩn hóa quy trình chế tạo công nghiệp, tích hợp điều khiển tự động và chuyển giao rộng rãi cho các nhà máy chế biến tinh bột sắn trên toàn quốc. Các doanh nghiệp và đơn vị sản xuất hãy chủ động liên hệ ứng dụng chuyển giao công nghệ máy tách nước bã sắn cải tiến nhằm tối ưu hóa chi phí sản xuất và chung tay bảo vệ môi trường bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN NGỌC TUẤN NGHIÊN CỨU MỘT SỐ THÔNG SỐ CỦA MÁY TÁCH NƯỚC BÃ SẮN CẢI TIẾN Chuyên ngành : Kỹ thuật cơ khí Mã số: 60.03 Người hướng dẫn khoa học: 1. Tống Ngọc Tuấn 2. Đỗ Hữu Quyết NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2016 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều đã chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Tác giả luận văn Nguyễn Ngọc Tuấn i LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn bè, đồng nghiệp và gia đình. Nhân dịp hoàn thành luận văn, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới TS. Tống Ngọc Tuấn - Bộ môn Công nghệ cơ khí – Khoa cơ điện - Học viện Nông nghiệp Việt Nam và PGS.

Đỗ Hữu Quyết – Viện Khoa học Công nghệ cơ khí, Tự động hóa và Môi trường đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ môn Công nghệ cơ khí – Khoa cơ điện - Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ viên chức Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn thành luận văn.

Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Tác giả luận văn Nguyễn Ngọc Tuấn ii LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] MỤC LỤC Lời cam đoan. ii Mục lục. iii Danh mục các chữ viết tắt. v Danh mục bảng.

vii Danh mục hình. viii Trích yếu luận văn. Tính cấp thiết của đề tài. Giả thuyết khoa học.

Mục tiêu nghiên cứu. Phạm vi nghiên cứu. Những đóng góp mới, ý nghĩa khoa học hoặc thực tiễn. Tổng quan tài liệu.

Khái quát tình hình sản xuất tinh bột sắn trong nước và thế giới. Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy tách nước bã sắn trong nước và trên thế giới. Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy tách nước bã sắn trên thế giới. Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy tách nước bã sắn trong nước.

Vật liệu và phương pháp nghiên cứu. Địa điểm nghiên cứu. Thời gian nghiên cứu. Đối tượng, vật liệu nghiên cứu.

Đối tượng nghiên cứu. Vật liệu nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu.

Phương pháp nghiên cứu lý thuyết. 23 iii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm. Phương pháp đo đạc, cách xác định các thông số, chỉ tiêu nghiên cứu.

Dụng cụ thiết bị đo đạc dùng trong thực nghiệm. Kết quả và thảo luận. Xây dựng mô hình máy tách nước bã sắn cải tiến. Cơ sở lý thuyết quá trình tách nước.

Xác định mô hình nguyên lý máy. Nghiên cứu thực nghiệm. Các chỉ tiêu và các thông số đầu vào trong nghiên cứu thực nghiệm. Thực nghiệm đơn yếu tố.

Thực nghiệm đa yếu tố theo phương pháp quy hoạch thực nghiệm. Giải bài toán tối ưu bằng phương pháp thương lượng có điều kiện. Kết luận và kiến nghị. 68 Tài liệu tham khảo.

71 iv LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa Tiếng Việt Đơn vị b Bề rộng lớp bã trên băng tải trong mô hình thí nghiệm m bo Bề rộng lớp bã cung cấp vào ép m bs Bề rộng lớp bã sau ép m B Bề rộng băng tải m e Độ rỗng sản phẩm ép eo Độ rỗng ban đầu của sản phẩm ép f Hệ số ma sát G Khối lượng sản phẩm ép kg Ga Khối lượng nước trong bã sắn kg Gk Khối lượng bã sắn khô kg h Độ dày lớp bã ép m ho Độ dày lớp bã của bã vào ép m N Công suất kW n Số vòng quay Vg/ph ptb Áp suất trung bình kG/cm2 p Áp suất ép kG/cm2 po Áp suất ép ban đầu kG/cm2 pt Tuyến áp N/m pa Áp suất thủy tĩnh của nước trong khối bã ép kG/cm2 pb Áp suất tác dụng lên bã trong khối bã kG/cm2 p Áp suất tổng tác dụng lên phân tố bã kG/cm2 P Lực ép N Fo Lực ép của dàn con lăn kN q Năng suất tính theo thể tích m3/h Q Năng suất tính theo khối lượng Tấn/h P Tổn thất áp suất qua lớp hạt trong quá trình lọc N/m2 S Diện tích bề mặt lọc m2  Hệ số lèn chặt v LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] o Hệ số lèn chặt ban đầu v Vận tốc băng tải m/s u Vận tốc lọc m/s  Hiệu suất sử dụng công suất b Hệ số trở lục lọc của bã 1/m2 v Hệ số trở lực lọc của băng tải 1/m2  Độ nhớt nước Ns/m2 n Khối lượng riêng của nước kg/m3 b Khối lượng riêng của bã kg/m3 u Khối lượng riêng của bã ướt kg/m3 l Khối lượng riêng của chất lỏng kg/m3 o Khối lượng riêng của môi trường lỏng khi lọc kg/m3  Biến dạng tương đối b Biến dạng tương đối theo bề rộng băng tải o Độ xốp của lớp hạt p Mức độ nén ép  Mô đun ép W Độ ẩm % Wo Độ ẩm ban đầu % Ws Độ ẩm bã sau khi ép % Wtb Độ ẩm trung bình của bã ép % Z Độ dãn ngang của bã mm z Độ dầy lớp bã biến thiên trong quá trình ép mm vi LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] DANH MỤC BẢNG Bảng 2. Diện tích, năng suất và sản lượng sắn thế giới từ 2000 – 2012. Diện tích, năng suất và sản lượng sắn Việt Nam giai đoạn 2002 - 2014. Diện tích, năng suất và sản lượng của các vùng trồng sắn chủ yếu của Việt Nam, năm 2014.

Các nhà máy chế biến tinh bột sắn có công nghệ và thiết bị hiện đại ở Việt Nam đến năm 2015. Mức và khoảng biến thiên của các thông số. Ma trận thí nghiệm. 59 vii LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] DANH MỤC HÌNH Hình 1.

Sơ đồ phổ biến về chế biến tinh bột và bã sắn. Biểu đồ diện tích và sản lượng sắn năm 2014 tại một số quốc gia. Biểu đồ diễn biến diện tích và sản lượng sắn tại Việt Nam giai đoạn 2001-2011. Biểu đồ cơ cấu sử dụng sắn Việt nam.

Máy ly tâm hình côn tháo vật lắng bằng sức ly tâm (Máy ly tâm liên tục). Hệ thống máy ép bã sắn kiểu trục vít lưới lọc côn của Thái Lan tại An Giang. Máy vắt bã sắn kiểu ép trục vít lưới lọc trụ. Máy ép lọc băng tải BFP hiệu DYPR-06-EC.

Kết cấu tổng thể thiết bị ép bã sắn theo nguyên lý ép xy lanh. Sơ đồ nguyên lý máy ép bã sắn theo nguyên lý ép xy lanh. Sơ đồ cấu tạo máy vắt bã sắn dạng ép trục băng tải lọc VBS-3. Máy vắt bã sắn VBS-14.

Quá trình ép của vật liệu khi vào trống ép. Sơ đồ xác định độ dày lớp bã ho. Sơ đồ các pha của sản phẩm ép. Mô hình quá trình ép bã.

Đồ thị ảnh hưởng của vận tốc ép cực đại tới áp suất ép ở thời điểm cuối. Đồ thị ảnh hưởng của hệ số ép ở thời điểm cuối (độ ẩm) tới áp suất ép. Đồ thị ảnh hưởng của chiều cao ban đầu lớp bã tới áp suất ép ở thời điểm cuối. Sơ đồ mô hình thí nghiệm nguyên lý ép.

Sơ đồ mô hình thí nghiệm nguyên lý ép có dàn con lăn. Sơ đồ nguyên lý máy tách nước bã sắn cải tiến. Tổng thể máy tách nước bã sắn cải tiến. Đồ thị sự ảnh hưởng của vận tốc băng tải lọc v tới độ dãn ngang Z của bã sau ép.

Đồ thị sự ảnh hưởng của vận tốc băng tải lọc v tới độ ẩm Ws của bã sau ép. Đồ thị sự ảnh hưởng chiều cao lớp bã ho vào ép tới độ dãn ngang Z của bã sau ép. 55 viii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Đồ thị sự ảnh hưởng chiều cao lớp bã ho vào ép tới độ ẩm Ws của bã sau ép.

Đồ thị sự ảnh hưởng của lực ép của dàn con lăn Fo tới độ dãn ngang Z của bã sau ép. Đồ thị sự ảnh hưởng của lực ép của dàn con lăn Fo tới độ ẩm Ws của bã sau ép. 57 ix LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Mục đích nghiên cứu - Xác định mô hình máy tách nước bã sắn cải tiến có dàn con lăn ép sơ bộ; - Xác định một số thông số ảnh hưởng tới quá trình ép của máy tách nước bã sắn cải tiến; - Xác định các thông số tối ưu của máy tách nước bã sắn cải tiến. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết.

- Phương pháp nghiên cứu thực ngiệm. + Phương pháp thu thập và xử lý số liệu thí nghiệm; + Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố; + Phương pháp quy hoạch thực nghiệm đa yếu tố. - Phương pháp đo đạc, cách xác định các thông số, chỉ tiêu nghiên cứu. Kết quả nghiên cứu - Đề tài đã xây dựng được mô hình máy tách nước bã sắn cải tiến có dàn con lăn ép sơ bộ, theo nguyên lý băng tải ép.

- Đã xác định được các thông số và chỉ tiêu nghiên cứu của đề tài, từ đó xác định được sự ảnh hưởng của của các thông số đầu vào tới các chỉ tiêu nghiên cứu. - Đã xác định được các thông số tối ưu của máy tách nước bã sắn cải tiến.