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

LỜI CAM ĐOAN
Tơi cam đoan đây là cơng 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 cơng trình nào khác.

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 10 năm 2013
(Ký tên và ghi rõ họ tên)

Lê Hồng Thơng


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 cơng ty, bạn bè và gia đình. Vậy nay tơi:
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 tơi trong q 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.


TĨM 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 vng
giúp giảm diện tích chứa trấu và tăng hiệu quả khi vận chuyển, đồng thời góp phần
tích cực vào việc bảo vệ mơi trƣờng. Vỏ trấu khơ, 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, khn 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 tốn, 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.


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
2.4.3
2.4.4
2.4.5
2.4.6
2.4.7
2.4.8
2.4.9
2.5
2.5.1

Dùng trấu để lọc nƣớc ................................................................................................ 9
Sử dụng vỏ trấu làm củi trấu .................................................................................... 10
Sử dụng vỏ trấu làm đồ mỹ nghệ .............................................................................. 11
Dùng vỏ trấu để sản xuất gas sinh học: ( khí hóa trấu ) ........................................... 12
Ứng dụng của tro trấu ............................................................................................... 12
Sử dụng vỏ trấu làm chất đốt cung cấp cho nhà máy nhiệt điện .............................. 14
Các ứng dụng khác của vỏ trấu ................................................................................ 14
Xuất khẩu trấu .......................................................................................................... 14
Các nghiên cứu trong và ngoài nƣớc ........................................................................ 14
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 thơng số Trấu ép ....................................................................................... 21
3.1.2.1 Các loại vỏ trấu khảo sát........................................................................................... 21


3.1.2.2 Các bƣớc tính tốn .................................................................................................... 21
3.1.2.3 Tính tốn 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 TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT BỊ ................................................. 36
5.1

Thiết kế khuôn ép ..................................................................................................... 36

5.2
5.3
5.3.1
5.3.2
5.4
5.4.1
5.5
5.5.1
5.5.2
5.5.2.1
5.5.2.2
5.5.2.3
5.5.2.4
5.5.2.5
5.6
5.7
5.8

5.9
5.10
5.10.1
5.10.2
5.10.3
5.11
5.12

Phƣơng hƣớng nghiên cứu thiết kế ........................................................................... 36
Tính tốn thiết kế khn ép ...................................................................................... 37
Tính chiều dày thép cho các thành bên ..................................................................... 37
Tính chiều dày thép cho mặt chịu ép trực tiếp của khuôn ........................................ 38
Thiết kế phần định lƣợng .......................................................................................... 39
Chức năng ................................................................................................................ 39
Thiết kế phần thủy lực .............................................................................................. 42
Yêu cầu kỹ thuật ....................................................................................................... 42
Tính tốn xylanh thủy lực ......................................................................................... 42
Tính tốn cho xylanh ép ngang................................................................................. 42
Lƣu lƣợng cần cấp cho xy lanh ngang...................................................................... 44
Tính tốn cho xylanh ép đứng : ................................................................................ 44
Lƣu lƣợng cần cấp cho xy lanh đứng: ...................................................................... 46
Tính tốn cho xylanh cửa : ....................................................................................... 46
Bơm thủy lực ............................................................................................................ 47
Tính tốn chọn động cơ điện .................................................................................... 48
Bể dầu ....................................................................................................................... 49
Bộ lọc........................................................................................................................ 50
Đƣờng ống ................................................................................................................ 51
Đƣờng ống hút .......................................................................................................... 51
Đƣờng ống hồi .......................................................................................................... 51
Đƣờng ống nén ......................................................................................................... 52

Tính chọn van ........................................................................................................... 52
Tính tốn phần cấp phơi ........................................................................................... 53


5.12.1
5.12.2
5.12.3
5.12.4
5.12.3.1
5.12.3.2
5.12.3.3
5.12.3.4
5.12.3.5
5.12.3.6
5.12.3.7

Băng tải .................................................................................................................... 53
Gàu tải ...................................................................................................................... 54
Tính tốn cho băng tải .............................................................................................. 55
Tính tốn vận tốc băng tải ........................................................................................ 56
Xác định tải trọng trên mét dài ................................................................................. 57
Tính tốn lực cản chuyển động và lực kéo căng băng. ............................................. 57
Kiểm tra độ bền của băng. ........................................................................................ 59
Tính tốn, thiết kế bộ phận kéo căng ........................................................................ 59
Tính tốn lực kéo chung ........................................................................................... 60
Tính tốn bộ phận dẫn động ..................................................................................... 61
Tính tốn 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 ơm .............................................................................................................. 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 tốn 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 Ngun 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


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 khơng 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: Cơng 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: Cơng 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 cơng ty TMT ............................................................ 16
Hình 2.17: Máy ép mùn cƣa cơng 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: Khn 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 khn trong thí nghiệm ............................................................ 26
Hình 3.7: Sản phẩm cho thí nghiệm lần 1 ................................................................. 27
Hình 3.8: Q 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


Hình 4.4: Nguyên lý ép ............................................................................................... 34
Hình 4.5: Kết cấu máy ép trấu khối ............................................................................. 35
Hình 5.1:

Phƣơng án thiết kế khn ép 1 .................................................................. 36

Hình 5.2:

Phƣơng án thiết kế khn 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:

Thơng 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 tồn 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: Mơ hình đóng gói trấu khối ........................................................................ 69
Hình 5.18: Mơ hình đóng gói trấu khối ........................................................................ 69
Hình 5.19: Mơ hình sắp xếp khối trấu 1 ....................................................................... 70
Hình 5.20: Mơ hình sắp xếp khối trấu 2 ....................................................................... 70
Hình 5.21: Mơ 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 hồn chỉnh ..................................................... 77
Hình 5.26: Thiết kế bộ phận khn ép trấu hồn chỉnh ............................................... 77
Hình 5.27: Thiết kế máy ép trấu hoàn chỉnh ................................................................ 78


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Kích thƣớc sản phẩm máy của cơng 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: Thơng 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


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 sơng 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 cơng 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 cơng nghệ trong q trình
sử dụng, giảm ơ nhiễm mơi trƣờng.
Trƣớc tình hình trên, để giải quyết những thực trạng tồn tại đó việc nghiên cứu,
đề xuất cơng 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 cơng nghệ đƣợc hồn 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.


1.2

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Về mặt khoa học : Tìm ra giải pháp cơng 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 tốn, thiết kế, thí nghiệm để xác định các thơng 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 thơng số và hồn chỉnh thiết kế.


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 tốn thiết kế hệ thong thiết bị

- Chƣơng 6: Kết luận và kiến nghị
- Phụ lục


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 Đơng Nam Á.

-

Khí hậu Đơng 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 – hịa thảo.

-

Họ phụ: Poidae – hịa 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.


-

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 thơi, 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%. Ngồi 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 ngơ (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


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 khơng 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 vơ định

hình khác với cellulose. Lignin tồn tại ở ba trạng thái: thủy tinh ( biến dạng là biến
dạng đàn hồi), dẻo ( biến dạng khơng thuận nghịch), lỏng dính.
-

SiO2: chiếm khoảng 20%.

Hình 2.2: Hàm lƣợng vỏ trấu trong hạt lúa


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 sơng 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 ơ nhiễm môi trƣờng khá nghiêm trọng.
Trấu nổi lềnh bềnh trên sông, kênh rạch không chỉ gây ảnh hƣởng đến nguồn
nƣớc, mà cịn làm ơ nhiễm mơi 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, ngồi xay lúa gạo cịn kết hợp xay cám nên tình trạng ơ nhiễm
do bụi cám phát tán là rất lớn. Ơ nhiễm nguồn nƣớc, khơng khí, tiếng ồn luôn xảy ra ở
các nhà máy xay xát.


Hình 2.4: Trấu bị bỏ đi khơng dùng

Trấu sau xay xát ở ĐBSCL phải đối mặt với 2 vấn đề lớn:
-

Cơng nghệ đốt trấu lạc hậu ở các lị gạch, lị gốm, lị bánh tráng, lị bún,….gây

ơ nhiễm mơi 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 ơ
nhiễm nguồn nƣớc.

Hình 2.5: Vỏ trấu đƣợc dùng để làm nung gạch


2.4

Các lợi ích từ trấu

2.4.1 Sử dụng vỏ trấu làm chất đốt
-

Từ lâu vỏ trấu đã là một loại chất đốt rất quen thuộc với bà con nông dân, đặc

biệt là bà con ở vùng ĐBSCL. Chất đốt từ trấu đƣợc sử dụng rất nhiều trong sinh hoạt
(nấu ăn, nấu thức ăn gia súc) và sản xuất (làm gạch, sấy lúa).

Hình 2.6: Làm chất đốt sinh hoạt

2.4.2 Dùng trấu để lọc nƣớc
-

Tại thành phố Hải Dƣơng đã có ngƣời phát minh ra cách chế tạo thiết bị lọc

nƣớc từ vỏ trấu, có khả năng lọc trực tiếp từ nƣớc ao, hồ thành nƣớc uống sạch. Thiết
bị này có thể lọc nƣớc sông, hồ thành nƣớc sạch với tốc độ lọc tinh 0,7 lít/phút, áp lực
bơm nƣớc máy đạt 3 lít/phút. Cốt lõi của thiết bị là một cụm sứ xốp trắng, hình trụ
nằm trong chiếc bình lọc. Điều đặc biệt là loại sứ này đƣợc tạo ra bằng cách tách ơxit
silic từ trấu, có đặc tính lọc cực tốt, với lỗ lọc siêu nhỏ, nhỏ hơn lỗ lọc của thiết bị của
Mỹ tới 10 lần, của Nhật 4 lần, ngoài ra nó cũng có độ bền cao (có thể sử dụng 10 đến
20 năm). Thiết bị cịn có khả năng khử đƣợc mùi ở nguồn nƣớc ô nhiễm, khử chất

dioxin khi mắc nối tiếp một bình lọc có ống lọc bằng than hoạt tính.


Hình 2.7: Cơng nghệ lọc nƣớc từ vỏ trấu

2.4.3 Sử dụng vỏ trấu làm củi trấu
-

Máy ép củi trấu có cơng suất trung bình 70-80kg củi/giờ, tiêu thụ điện năng

khoảng 6-7 kw/h. Cứ 1,05 kg trấu thì cho ra 1 kg củi trấu. Chỉ cần cho trấu vào phiểu
chứa liệu, qua bộ phận ép đùn thì máy cho ra những thanh củi trấu có đƣờng kính 7080mm, dài từ 0,5-1m. Trung bình khoảng 1kg củi trấu thì có thể nấu đƣợc cho 4 ngƣời
ăn.
Các thơng số kỹ thuật:
-

Đƣờng kính: 60-90mm

-

Màu: nâu đen

-

Độ dài: 20-100cm

-

Hình dạng: hình trụ trịn hoặc lục giác có lỗ ở giữa

-

Độ ẩm: 15% max

-

Hàm lƣợng lƣu huỳnh: 0.021% max

-

Nhiệt lƣợng: 4000kcal/kg

-

Hàm lƣợng tro: 13,2% max


Hình 2.8: Củi đƣợc ép ra từ vỏ trấu

2.4.4 Sử dụng vỏ trấu làm đồ mỹ nghệ
-

Ở huyện Gia Viễn, Ninh Bình có những cơng ty, cơ sở đã tạo ra các sản phẩm

mỹ nghệ nội thất từ vỏ trấu. Vỏ trấu đƣợc nghiền nhỏ tạo thành bột dƣới dạng mịn và
bột sợi. Sau khi kết hợp với chất phụ gia, trấu đƣợc cho vào máy ép định hình sản
phẩm,sau đó sấy khơ và hồn thiện…để trở thành một sản phẩm mỹ nghệ.

Hình 2.9: Sản phẩm mỹ nghệ từ vỏ trấu

2.4.5 Dùng vỏ trấu để sản xuất gas sinh học: ( khí hóa trấu )

Hình 2.10: Dùng làm khí gas sinh học
2.4.6 Ứng dụng của tro trấu
-

Tro trấu đã thay thế đƣợc 10% tổng trọng lƣợng ximăng cần thiết để đúc mẫu

vữa xây dựng và có khả năng dùng để trát tƣờng và trần.

Hình 2.11: Dùng làm thành phần của xi măng

-

Tro trắng tinh sạch dùng sản xuất aerogel: tro trắng đƣợc để hòa tan trong dung

dịch sút, rồi hydrogel hóa nhờ giấm hay acid sulfuric, chuyển thành alcogel nhờ rƣợu,
cuối cùng thăng hoa rƣợu để thành aerogel. Aerogel hiện nay đƣợc ứng dụng trong
nhiều kỹ nghệ khác nhau, với giá bán vào khoảng 250USD/kg và thay thế các loại
aerogel tổng hợp trƣớc đây có giá 3.000USD/kg.


Hình 2.12: Dùng sản xuất aerogel

-

Tro đen dùng trong nhà máy thép phục vụ cho việc luyện kim:

Hình 2.13: Cơng dụng để luyện kim

-

Tro trấu dùng làm phân bón:

Hình 2.14: Dùng làm phân bón


2.4.7 Sử dụng vỏ trấu làm chất đốt cung cấp cho nhà máy nhiệt điện
Tại An Giang, UBND tỉnh đã chấp thuận hai dự án,một đặt tại KCN Hòa An –
Chợ Mới, diện tích 18ha, cơng suất 10MW, tổng vốn đầu tƣ trên 10 triệu USD, một tại
xã Vọng Đông - Thoại Sơn, vốn đầu tƣ khoảng 15 triệu USD công suất 10 MW.
Tại Đồng Tháp, công ty cổ phần điện Duy Phát đang xây dựng nhà máy nhiệt
điện đốt trấu tại ấp Bình Hiệp B – Lấp Vị, tổng vốn là 296 tỷ đồng, công suất thiết kế
10MW.
Công ty nhiệt điện Đình Hải, nhà máy nhiệt - điện trấu Trà Nóc, đƣợc thiết kế
với cơng suất 2MW khi nhà máy vận hành ở chế độ không sản xuất hơi nƣớc. Khi nhà
máy vận hành ở chế độ sản xuất hơi nƣớc (công suất sản xuất hơi nƣớc 14 tấn/giờ),
công suất điện năng là 740kw/h. Lƣợng trấu tiêu thụ khoảng 6 tấn/giờ.

Hình 2.15: Nhà máy Nhiệt Điện

2.4.8 Các ứng dụng khác của vỏ trấu
-

Vỏ trấu cịn có thể làm thiết bị cách nhiệt, dùng làm chất độn, giá thể trong sản

xuất meo giống để trồng nấm, dùng đánh bóng các vật thể bằng kim loại, dùng làm
nệm lót ủ ấm cho súc vật và cây trồng vào mùa đông.
2.4.9 Xuất khẩu trấu

Vỏ trấu xuất khẩu ra nƣớc ngoài phục vụ cho việc ủ ấm cho súc vật vào mùa
đông và làm giá thể trong sản xuất meo giống để trồng nấm, dùng làm phân bón cho
cây trồng….

2.5

Các nghiên cứu trong và ngoài nƣớc

2.5.1 Các nghiên cứu trong nƣớc


Công ty TNHH Công Nghiệp TMT
-

P422, TT Ban Vật Giá Chính Phủ, Ngõ 35 Kim Mã Thƣợng, Ba Đình, Hà Nội
Website />Bảng 2.1: Kích thƣớc sản phẩm máy của cơng ty TMT
Ký hiệu máy

KT90

KT110

KT140

40/50Tấn

50/60Tấn

60/80Tấn

750*430*310mm

750*430*310mm

750*430*310mm

1000*700mm

1000*700mm

1000*700mm

Nguyên liệu ép

Cỏ khô, bông

Hạt cotton seed, lõi

Mùn cƣa, vỏ bào,

phù hợp

thủy tinh

Áp lực

Kích cỡ khối ép
(dài x rộng cao)

Kích cỡ cửa cấp

liệu(x cao)

Năng suất
Nguồn điện
Cơng suất động cơ

1.51.8T/giờ
380V/50Hz
11KW/ rộng
15HP

Kích cỡ máy(Dài x

3920*2880*1700

Rộng x cao)

mm

Trọng lƣợng máy

2400Kg

ngơ(corn cob)

trấu

2-2.5T/ giờ

2.5-3T/ giờ

380V/50Hz

380V/50Hz

15KW/20HP

18.5KW/25H
P

3920*2880*1700mm 3920*2880*1700mm
2700Kg

3000Kg


Hình 2.16: Máy ép trấu khối của cơng ty TMT
Bảng 2.2: Kích thƣớc sản phẩm máy của cty TMT
Ký hiệu
Lực ép
Kích cỡ đóng gói( dài x rộng cao)

150

200

150Tấn

200Tấn

350*350*220-300mm

480*480*220-350mm

Kích cỡ cửa cấp liệu

500*350mm

700*480mm

Trọng lƣợng khối ép

13-16Kg/khối

30-35Kg/khối

Năng suất

0.65-1Tấn/giờ

1.5-1.8Tấn/giờ

Điên áp

380V/50HZ

380V/50HZ

Động cơ

22KW/30HP

30KW/40HP

Kích cỡ máy( dài x rộng x cao)
Trọng lƣợng máy

4200*950*1399mm
3500Kg

4260*1100*1800mm
4000Kg

Nguyên lý hoạt động của máy ép : Sử dụng 2 xilanh ép và đẩy . Xilanh thứ nhất
ép theo phƣơng ngang, sau đó xilanh thứ 2 sẽ đẩy sản phẩm theo phƣơng vuông góc
với xilanh thứ nhất.
Hoạt động : Ép liên tục nhƣng có thời gian gián đoạn cho việc cấp phơi.
Ƣu điểm :
- Kết cấu đơn giản, dễ thiết kế chế tạo.
- Dùng ít xilanh.
- Giá thành rẻ.