Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy sấy bã sắn làm thức ăn gia súc

VIỆN NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY NÔNG NGHIỆP







BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY SẤY BÃ SẮN
LÀM THỨC ĂN GIA SÚC



CNĐT: PHAN ĐỨC CHIẾN












9052

HÀ NỘI – 2010






1

MỞ ĐẦU

Sấy là quy trình công nghệ làm khô được sử dụng trong nhiều ngành công
nghiệp. Trong nông nghiệp sấy là công đoạn quan trọng trong khâu chế biến và
bảo quản nông sản thực phẩm
Quá trình sấy không chỉ là quá trình tách nước và hơi nước ra khỏi vật
liệu ẩm một cách đơn thuần mà là cả một quá trình công nghệ. Nó đòi hỏi sau
khi sấy sản phẩm phải đảm bảo chất lượng cao, tiêu tốn năng lượng ít và chi phí
vận hành thấp. Trong chế biến nông sản, sản phẩm phải đảm bảo duy trì màu
sắc, hương vị và các vi lượng.
Trong công nghiệp chế biến thức ăn chăn nuôi, thành phần thức ăn rất đa
dạng và phong phú, chúng được phục vụ cho từng đối tượng vật nuôi mà được
bổ sung vi lượng phù hợp để đảm bảo cho thức ăn có khả năng tiêu hóa tốt nhất
đối với vật nuôi. Thành phần vi lượng được bổ xung từ rất nhiều nguồn thức ăn
khác nhau. Trong công nghiệp sản xuất và chế biến tinh bột sắn thì lượng bã sắn
sau khi sản xuất chiếm lượng rất lớn, lượng bã sắn chiếm tới 30 - 35% tổng khối
lượng sắn củ. Trong bã sắn có các thành phần như: chất béo, protein, tinh bột,
chất xơ… rất hữu ích cho thức ăn của vật nuôi. Như vậy ngoài việc tận dụng
nguồn bã sắn thải ra để tránh bị ô nhiễm môi trường thì việc sử dụng chúng vào
sản xuất thức ăn chăn nuôi là việc làm rất cấp bách và thực thi, được sự đồng ý
của bộ Công thương và Viện nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy nông nghiệp

nhóm đề tài đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy sấy bã sắn
làm thức ăn gia súc”
Việc lựa chọn nguyên lý công nghệ sấy phù hợp cho mỗi loại nguyên liệu,
vật liệu và độ ẩm ban đầu của nguyên liệu có vai trò rất quan trọng sao cho đảm
bảo được tính năng suất, chất lượng sản phẩm, tiết kiệm nhiệt năng chi phí cho
quá trình sấy thấp nhất, để đảm bảo nâng cao hiệu quả kinh tế của sản phẩm.




2

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

1.1.Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài
Sắn (Manihot esculenta Crantz) hiện được trồng trên 100 nước có khí hậu
nhiệt đới và cận nhiệt đới thuộc ba châu lục: châu Á, châu Phi và châu Mỹ
Latinh. Tổ chức Nông lương thế giới (FAO) xếp sắn là cây lương thực quan
trọng ở các nước đang phát triển sau lúa gạo, ngô và lúa mì. Tinh bột sắn là một
thành phần quan trọng trong chế độ ăn của hơn một tỷ người trên thế giới (www.
TTTA. Food market, 2009). Đồng thời, sắn cũng là cây thức ăn gia súc quan
trọng tại nhiều nước trên thế giới và cũng là cây hàng hóa xuất khẩu có giá trị để
chế biến bột ngọt, bánh kẹo, mì ăn liền, ván ép, bao bì, màng phủ sinh học và
phụ gia dược phẩm [7].
-Diện tích, năng suất và sản lượng sắn trên thế giới có chiều hướng gia
tăng từ năm 1995 đến nay (Bảng 1 dưới đây). Năm 2008, sản lượng sắn thế giới
đạt 238,45 triệu tấn củ tươi so với 223,75 triệu tấn năm 2007 và năm 1995 là
161,79 triệu tấn. Nước sản xuất sắn nhiều nhất là Nigeria (45,72 triệu tấn), kế
đến là Thái Lan (22,58 triệu tấn) và Indonesia (19,92 triệu tấn). Nước có năng
suất sắn cao nhất là Ấn Độ (31,43 tấn/ha), kế đến là Thái Lan (21,09 tấn/ha), so

với năng suất sắn bình quân của thế giới là 12,87 tấn/ha (FAO, 2008)/ [7].







3

Bảng 1. Diện tích, năng suất và sản lượng sắn của thế giới
từ năm 1995 – 2008

Sản lượng
(triệu tấn)
Năm
Diện tích
(triệu ha)
Năng suất
(tấn/ha)
161,79 1995 16,43 9,84
158,51 1996 16,25 9,75
161,60 1997 16,05 10,06
164,10 1998 16,56 9,90
170,92 1999 16,56 10,31
177,89 2000 16,86 10,70
184,36 2001 17,17 10,73
183,82 2002 17,31 10,61
189,99 2003 17,59 10,79
202,64 2004 18,51 10,94

203,34 2005 18,69 10,87
224,00 2006 20,50 10,90
223,75 2007 18,39 12,16
238,45 2008 21,94 12,87
Nguồn: Trần Công Khanh tổng hợp từ FAOSTAT qua các năm
Hiện nay công nghiệp chế biến tinh bột sắn tương đối phát triển, Thái lan,
Trung quốc, Indonexia… là những nước sản xuất tinh bột sắn hàng đầu thế giới.
Tuy nhiên mặc dù là những nước có công nghệ chế biến tinh bột sắn hàng đầu
nhưng vấn đề xử lý chất thải sau chế biến vẫn còn bất cập và chưa có lời giải
đáp thỏa đáng
.


Bã sắn và nước thải là hai loại phế thải gây ra ô nhiễm môi trường nhiều nhất
sau công đoạn sản xuất tinh bột sắn. Trong đó bã sắn chiếm một tỷ trọng rất lớn,
khoảng 30 – 35% tổng khối lượng sắn củ trong quá trình sản xuất.
Hiện nay vấn đề xử lý nước thải đã được thực hiện khá thành công bằng
công nghệ BIOGAS . Còn vấn đề bã thải vẫn là mối bận tâm nhất. Đối với các
nước có nền công nghệ chế biến tinh bột sắn hàng đầu như Thái Lan, Indonexia
việc xử lý bã cũng chỉ đem phơi khô để làm nguyên liệu cho thức ăn gia súc.

4

Như vậy việc tận dụng nguồn bã sắn là không đáng kể so với lượng sắn
đưa vào sản xuất, nó gây ô nhiễm môi trường ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe
của người lao động cũng như của người dân sống xung quanh. Trong khi đó một
số nước như Lào, Cămpuchia ngành chăn nuôi gia súc chưa phát triển nên việc
xử lý bã cũng đang bỏ ngỏ.
Xu thế chế biến tinh bột sắn đang ngày càng phát triển sang phía tây (Lào),
nơi có điều kiện về thổ nhưỡng rất thích hợp với cây sắn, đồng thời diện tích đồi

trọc, đồi hoang rất nhiều. Là địa điểm lý tưởng cho các nhà đầu tư vào lĩnh vực
chế biến tinh bột sắn. Tuy nhiên vấn đề xử lý ô nhiễm môi trường được chính
phủ Lào và các nước khác đặt ra yêu cầu tiên quyết khi các nhà đầu tư trình dự
án.
1.2. Tình hình nghiên cứu ở trong nước
Ở Việt Nam, cây sắn đã chuyển đổi vai trò từ cây lương thực thành cây
công nghiệp với tốc độ cao, năng suất và sản lượng sắn đã tăng nhanh ở thập kỷ
đầu của thế kỷ XXI (Bảng 2). Cây sắn là nguồn thu nhập quan trọng của các hộ
nông dân nghèo do sắn dễ trồng, ít kén đất, ít vốn đầu tư, phù hợp sinh thái và
điều kiện kinh tế nông hộ [4]. Nghiên cứu và phát triển cây sắn theo hướng sử
dụng đất nghèo dinh dưỡng, đất khó khăn là việc làm có hiệu quả cao và đây là
hướng hỗ trợ chính cho việc thực hiện Đề án “Phát triển nhiên liệu sinh học đến
năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025” đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại
quyết định số 177/2007/ QĐ-TT ngày 20 tháng 11 năm 2007.Tại Việt Nam, sắn
được canh tác phổ biến ở hầu hết các tỉnh của các vùng sinh thái nông nghiệp.
Diện tích, năng suất và sản lượng sắn Việt Nam qua các năm và phân theo các
vùng sinh thái được thể hiện qua Bảng 2. Diện tích sắn nhiều nhất ở vùng Bắc
Trung bộ và Duyên hải miền Trung (168,80 ngàn ha). Tây Nguyên là vùng sản
xuất sắn lớn thứ hai của cả nước, tập trung chủ yếu ở bốn tỉnh Kon Tum, Gia
Lai, Đăk Lăk và Đăk Nông. Năm 2008, diện tích sắn của Tây Nguyên đạt
150.100 ha, nhưng năng suất bình quân chỉ đạt 15,7 tấn/ha, tổng sản lượng 2,35
triệu tấn, thấp hơn rất nhiều so với năng suất và sản lượng sắn của vùng Đông
Nam Bộ (23,74 tấn/ha và 2,69 triệu tấn) (Tổng cục thống kê, 2009)/ [7].

5

Bảng 2. Diện tích, năng suất và sản lượng sắn của Việt Nam giai đoạn
1995 - 2008
Năm
Diện tích

(nghìn ha)
Năng suất
(tấn/ha)
Sản lượng

( triệu tấn)
1995 164,30 9,84 1,62
1996 275,60 7,50 2,06
1997 254,40 9,45 2,40
1998 235,50 7,55 1,77
1999 226,80 7,96 1,80
2000 234,90 8,66 2,03
2001 250,00 8,30 2,07
2002 329,90 12,6 4,15
2003 371,70 14,06 5,23
2004 370,00 14,49 5,36
2005 425,50 15,78 6,72
2006 474,80 16,25 7,77
2007 496,80 16,07 7,98
2008 557,40 16,85 9,3
Nguồn: Trần Công Khanh tổng hợp từ Niên giám thống kê qua các năm
.
Việt Nam là nước có lượng tinh bột sắn xuất khẩu đứng thứ ba thế giới
sau Thái Lan và Inđônêxia. Với tổng diện tích trồng sắn toàn quốc lên tới 557.40
nghìn ha cho ra tổng sản lượng khoảng 9,3 triệu tấn củ/năm (bảng 2). Trong
tổng lượng sắn củ thu hoạch thì khoảng 40% được được đưa vào chế biến tinh
bột số còn lại chế biến thành sắn lát, trong đó một luợng rất ít được dân làm
lương thực ăn thay cơm.
1.2.1.Tình hình sử dụng và xử lí bã sắn
Hiện nay ở nước ta có khoảng 60 nhà máy chế biến tinh bột sắn với tổng

công suất khoảng 38 triệu tấn củ tươi / năm chưa kể việc chế biến tinh bột dưới
dạng thủ công nhỏ lẻ. Theo ước tính một nhà máy chế biến tinh bột sắn có năng
suất từ 30 đến 100 tấn củ tươi / ngày thì sẽ sản xuất được từ 7,5 đến 25 tấn tinh
bột và kèm theo đó là từ 12 đến 45 tấn bã.

6

Với lượng bã sắn rất lớn sau công đoạn chế biến tinh bột, hầu hết các nhà
máy chế biến tinh bột sắn đều bán bã tươi cho các đầu nậu, từ các đầu nậu bã
tươi được phân phát đi các nơi để phơi khô sau đó gom lại để bán cho các nhà
máy chế biến thức ăn gia súc. Tình trạng ô nhiễm môi trường do bã thải gây ra là rất
nghiêm trọng. Tại nhà máy, do vận chuyển không kịp bã ứ đọng, thối rữa lên men gây
ra hôi thối. Tại các nhà dân khi đem ra phơi lúc gặp mưa hoặc chưa kịp khô, bã cũng
bị lên men gây ô nhiễm trên diện rộng. Như vậy vấn đề ô nhiễm môi trường tại các
nhà máy chế biến tinh bột sắn hiện nay là vấn đề cần được giải quyết khẩn trương.
Bởi lẽ nếu tình hình cứ tiếp diễn kéo dài thì ô nhiễm môi trường càng trầm trọng, sức
khỏe của người dân bị giảm sút và cuộc sống của họ bị xáo trộn đáng kể. Việc xử lí bã
sắn vừa có tác dụng làm giảm ô nhiễm môi trường vừa tạo sản phẩm phụ có ích trong
các nhà máy chế biến tinh bột sắn.
Trước thực trạng đó, nhiều nơi đã nghiên cứu tìm cách xử lí bã sắn để
giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Các cách cơ bản có thể kể ra là:
- Chôn sâu để cho ải rồi làm phân bón
- Làm nguyên liệu để sản xuất axits axetic hay cồn công nghiệp
- Xử lí bằng enzim thành thức ăn gia súc giàu đạm
- Phơi khô hoặc sấy khô làm thức ăn gia súc
- Xử lí làm nguyên liệu trồng nấm
Việc xử lý chế phẩm bã sắn (bã khoai mì) đang được nhiều người sản xuất
tận dụng, song yếu tố môi trường lại không được chú ý tới. Bởi lẽ, bã sắn có
dạng bột nhão, ẩm độ rất cao, no nước, không xử lý ngay thì có mùi chua, hôi
thối nhưng trong bã sắn cũng còn chứa 5-8% tinh bột, từ 15-20% cenluloz,

những chất có thể tận dụng trở lại để phục vụ sản xuất và đời sống [6].
Đây là nguồn nguyên liệu dồi dào chiếm khoảng 30% trong thành phần
thức ăn gia súc hiện nay.

Hiện nay, bã sắn tại các nhà máy sản xuất tinh bột sắn được bán ra với giá
rất rẻ khoảng 200 đồng/kg bã tươi và 800 – 1000 đồng/kg bã khô. Với giá thành

7

như vậy thì việc sử dụng bã sắn để sản xuất các sản phẩm khác là hoàn toàn
thuận lợi, vừa giải quyết được vấn đề môi trường, vừa tăng thêm giá trị sử dụng
và kinh tế cho bã sắn.
Bã sắn được ứng dụng trong rất nhiều trong các lĩnh vực như: sản xuất
cồn etanol, dùng làm thức ăn gia súc, dùng làm phân bón Ở Việt Nam hiện nay
bã sắn dùng để sản xuất thức ăn gia súc là chủ yếu. Có thể bã sắn ở dạng thủy
phân rồi đem cho gia súc ăn vì trong quá trình ủ thì bã sắn sẽ lên men tạo ra
được các enzim có lợi cho quá trình tiêu hóa của vật nuôi. Tuy nhiên dạng này
chiếm lượng nhỏ trong số bã của các nhà máy tạo ra do đó việc làm khô bã sắn
để phục vụ cho việc chế biến thức ăn gia súc là rất cần thiết.
Độ ẩm của bã sắn sau khi chế biến tinh bột là rất cao khoảng 80,16 – 85,5%
do vậy muốn làm khô bã đến độ ẩm bảo quản cần phải thông qua hai giai đoạn:
làm giảm lượng nước sơ bộ sau đó đưa vào sấy.
Phương pháp làm giảm nước sơ bộ có thể làm bằng thủ công hoặc có thể
bằng cơ học. Phương pháp thủ công có thể là đem bã sau khi chế biến rồi phơi
hoặc là bã được đóng vào các bao rồi xếp chồng lên nhau để một thời gian thì
độ ẩm cũng giảm được một phần.
Phương pháp làm giảm nước sơ bộ bằng cơ học có thể có các phương
pháp như:
+ Ép bã bằng tay:
P

Hình 1.1 Máy ép bằng tay dùng đòn bẩy

8

Đây là thiết bị được sử dụng nhiều ở các làng nghề truyền thống làm về
chế biến tinh bột sắn như ở Dương liễu – Hà nội, Bắc Ninh, Đông nai Thiết bị
này đạt công suất nhỏ, chỉ phù hợp cho hộ gia đình.
+ Máy vắt li tâm
Máy gồm một rô to hình côn được đặt công xôn trên một trục đứng quay.
Khi có lực chuyển động từ động cơ đến pu li của thiết bị thì trục và rô to thiết bị
sẽ quay.







Hình 1.2. Máy vắt li tâm [9]
Bã được cấp liên tục vào rô to máy theo đường ống, nhờ có lực li tâm
nước trong thành phần của bã được văng ra ngoài theo lưới côn, còn bã trượt
dần dần dọc lưới côn từ dưới lên trên ra ngoài máng bã đi ra ngoài
Máy này có công suất khá lớn và thường được áp dụng trong các nhà máy
đường và chế biến tinh bột sắn. Nhưng độ ẩm của bã sau khi đi khỏi thiết bị vẫn
còn cao khoảng 78% - 80%, nó có thể giảm nước sơ bộ trong bã chứ không đáp
ứng được nhu cầu vắt bã.
+ Máy ép vít trục vít lưới lọc hình trụ
Máy bao gồm một trục vít hình ruột gà và lưới lọc hình trụ có đường kính
như nhau từ đầu đến cuối (Ф=360mm). Trục vít dài 2m, bước vít giảm dần từ

200mm xuống còn 100mm, số vòng quay của trục vít 20v/p. Năng suất vắt bã từ
85% xuống còn 75% là 2 tấn/ giờ, công suất động cơ là 22kW.

9



Hình 1.3. Máy ép vít trục vít lưới lọc hình trụ [9]
Máy này có năng suất khá cao tuy nhiên độ giảm ẩm vẫn còn cao từ 85%
xuống
còn 75% không đáp ứng được yêu cầu vắt bã sắn bằng máy.
+ Máy vắt bã bằng băng tải
Phễu cấp liệu được đặt ngay trên và ở giữa lô cung cấp vào lô ép, bã được
giải đều trên băng tải. Băng tải chuyển mang theo bã vào giữa hai quả lô. Để
đảm bảo lực ép, người ta điều chỉnh khoảng các giữa trục ép và quả lô cung cấp

Hình 1.4. Máy vắt bã kiểu băng tải [9]
Độ giảm ẩm của máy này là tương đối cao từ 85% xuống 60%. Đây là độ
ẩm cần thiết cho việc sấy khô nhưng công suất của máy là tương đối nhỏ. Nếu

10

đối với một nhà máy có công suất từ 50 tấn/ ngày trở lên thì thiết bị này không
phù hợp vì công suất lớn như vậy, máy sẽ phải có kết cấu hết sức cồng kềnh và
sự phân bố bã đồng đều trên băng tải là khó khăn. Giá thành để chế tạo máy là
cao khó đáp ứng cho nhu cầu thực tế.
+ Máy ép bã trục vít có lưới lọc hình côn VB-3
Giống như các máy ép trục bã lưới lọc hình trụ, nhưng đường kính trục vít
khoảng cách bước vít cũng giảm dần xuống cuối. Lưới lọc bao quanh trục vít là
tấm kim loại mỏng được đột nhiều lỗ nhỏ. Thông thường những thiết bị này

được lắp từ 6 đến 10 chiếc song song với nhau. Năng suất của mỗi loại máy này
là khoảng 300 ÷ 400 kg/giờ (với công suất động cơ 3kW). Tốc độ quay của trục
vít từ 5 ÷ 10 v/p.
Tổ hợp thiết bị này được ứng dụng nhiều ở Thái lan và một số nhà máy do
Thái lan cung cấp thiết bị. Bã đưa vào vắt khoảng 80% ÷ 90%, sau khi vắt độ
ẩm còn 65% ÷ 70%



Hình 1.5. Máy ép bã trục vít lưới lọc hình côn VB-3 [9]
Máy ép bã này tuy độ ẩm sau khi ép vẫn còn cao nhưng do kết cấu đơn giản,
giá thành gia công thấp nên máy ép kiểu này được ứng dụng nhiều ở Việt nam.
Nhóm đề tài chọn máy ép vít này để làm thiết bị sử dụng.

11

Bã sắn sau khi làm giảm bớt nước đến độ ẩm thích hợp thì sẽ được đưa
vào hệ thống sấy, dưới đây là quy trình xử lí bã sắn:
B· s¾n t−¬i
M¸y v¾t Ðp
VB-3
Ph¬i n¾ng
SÊy
S¶n phÈm
Hình1.6. Sơ đồ quy trình xử lý bã sắn
Việc xử lý làm khô bã tập trung ngay tại cơ sở chế biến tinh bột sắn là một
vấn đề cấp thiết cần phải được quan tâm hàng đầu.
1.2.2.Các thông số về bã sắn
*
Tỷ lệ bã sắn trên củ và độ ẩm của bã theo các phương pháp chế biến tinh bột

Tỷ lệ bã trên củ và độ ẩm của bã phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: giống
sắn, tuổi củ sắn, mùa vụ và đặc biệt phụ thuộc vào công nghệ chế biến tinh bột
sắn
Các giống sắn mới chuyên để chế biến tinh bột thường có năng suất củ và
tỉ lệ tinh bột cao nên tỉ lệ bã/củ thấp, bã của sắn chế biến vào mùa khô thường có
tỉ lệ bã/củ nhỏ hơn khi chế biến vào mùa mưa, do hàm lượng bột màu khô cao
hơn mùa mưa
Công nghệ chế biến tinh bột sắn càng cao thì độ ẩm bã sắn thải ra càng
thấp




12

Bảng 1. Tỉ lệ bã/củ và độ ẩm bã sắn theo các kiểu chế biến tinh bột sắn.

TT Kiểu 1(sản xuất
thủ công)
Kiểu 2 (sản xuất
công nghiệp)
1 Tỉ lệ bã/củ 0,36 0,40
2 Độ ẩm bã 85 – 87 78 – 80
Bảng 1 cho thấy bã của kiểu 1 có tỉ lệ bã/củ thấp nhưng độ ẩm bã lại cao,
do chế độ tách li bã kiểu thủ công không triệt để và khả năng vắt bã kém. Ngược
lại ở kiểu 2 tỉ lệ bã/củ cao do yêu cầu tách li bã triệt để với độ sót xơ (bã) trong
tinh bột không quá 0,3%. Đồng thời với công nghệ tách bã công nghiệp độ ẩm
của bã thấp
* Kích thước của bã sắn cũng khác nhau khi áp dụng công nghệ chế biến khác
nhau

Bảng 2. Tỉ lệ kích thước cỡ hạt bã sắn theo kiểu chế biến tinh bột sắn
Kiểu chế biến

Kích thước hạt (mm)
<0,5 0,5 – 1,0 1,0 – 2,0 >2,0
Kiểu 1 36 42 13 9
Kiểu 2 12 32 38 18
Với kết quả trên thấy với công nghệ chế biến tinh bột kiểu thủ công
nghiệp (kiểu 2) tỉ lệ bã có kích thước hạt trên 0,5mm (bã thô) chiếm tới 88% so
với 12% cỡ hạt nhỏ hơn 0,5mm (xơ mịn). Ngược lại ở công nghệ chế biến tinh
bột kiểu thủ công (kiểu 1) bã thô chỉ chiếm 69% so với 36% của xơ mịn
Các thông số trên rất quan trọng làm cơ sở khi chọn thiết bị và phương
pháp sấy cho phù hợp với thành phần của bã sắn

13

CHƯƠNG II. LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ SẤY

2.1. Cơ sở của việc lựa chọn công nghệ sấy
2.1.1. Phân loại và lĩnh vực ứng dụng của các dạng máy sấy
Sấy là quá trình gia nhiệt để tách ẩm từ các nguyên liệu rắn hoặc lỏng dựa
trên nguyên lí bốc hơi nước. Có hai dạng sấy là sấy tự nhiên và sấy cưỡng bức
Sấy tự nhiên (phơi nắng) là dùng ánh nắng của mặt trời tác động lên vật
liệu sấy làm bốc hơi nước, phương pháp này chỉ làm độ ẩm của vật liệu sau sấy
đạt đến gần trạng thái ẩm cân bằng
Sấy cưỡng bức là dùng tác nhân sấy mang nhiệt độ cao tác động lên vật
liệu thông qua hệ thống sấy làm bốc hơi nước, phương pháp này so với sấy tự
nhiên là sấy nhanh hơn và độ ẩm của vật liêu sau sấy phù hợp với mong muốn
2.1.2 Phân loại các thiết bị sấy.
Hiện nay trên thế giới cũng như ở Việt nam để xử lí làm khô bã sắn ,

ngoài phơi khô khi trời nắng còn có thể tiến hành bằng công nghệ sấy. Công
nghệ sấy khô bã sắn hiện nay đang được thực hiện ở quy mô nhỏ lẻ và rải rác
bằng các phương pháp sấy tĩnh, sấy trống quay và sấy khí động. Mối phương
pháp đều có những ưu và nhược điểm (mặc dù đã được ép bớt nước xuống độ
ẩm khoảng 60 – 65%)
a. Phơi nắng
Phơi nắng bã sau vắt với mật độ khoảng 25 – 40 kg/m
2
, thời gian để giảm
ẩm từ 55 - 58% xuống 14 - 15% là 3 ngày.
b.Sấy tĩnh hay còn gọi là sấy vỉ ngang

14


Hình 2.1.Máy sấy vỉ ngang SHG-4 [9]
Máy sấy có cấu tạo là một sàng kim loại có đột lỗ, dưới sàn là buồng dẫn
tác nhân sấy, máy sấy theo mẻ tùy theo năng suất và nguyên liệu sấy mà kích
thước buồng sấy khác nhau
Sấy trên máy sấy tĩnh SHG-4 cho thời gian sấy rút ngắn hơn 3 lần so với
phơi nắng và giá thành sấy khoảng 850 đ/kg bã khô.
Ưu điểm của máy sấy tĩnh là kết cấu đơn giản, giá thanh thì rẻ
Nhược điểm: máy sấy này tốn nhiều nhiên liệu, độ ẩm sản phẩm không
đồng đều và tốn nhiều nhiệt năng và nhân công
c. Máy sấy thùng quay
Máy có cấu tạo là một trống quay, bên trong có các cánh đảo liệu, vật liệu
sấy đưa vào trong trống và tiếp xúc với tác nhân sấy sau đó được quạt hút ra
ngoài, dưới đây là cấu tạo máy sấy thùng quay.
Sấy trên máy sấy thùng quay cho năng suất cao, thời gian sấy nhanh (1
giờ), độ ẩm không đồng đều, giá thành cao (950 – 1000 đ/kg bã khô).

15


Hình 2.2 Máy sấy thùng quay [9]

Ưu điểm của máy sấy thùng quay là năng suất cao, thời gian sấy nhanh
Nhược điểm: Chi phí giá thành chế tạo cao, kết cấu phức tạp, độ ẩm
không đồng đều
d. Sấy khí động.
Sấy khí động thường dùng để sấy các loại hạt nhẹ, có độ ẩm chủ yếu là bề
mặt. Khi tốc độ tác nhân sấy lớn hơn tốc độ lơ lửng của hạt (nguyên liệu sấy) thì
quá trình sấy gọi là sấy khí động. Dưới đây là sơ đồ hệ thống sấy khí động

Hình 2.3. Hệ thống sấy khí động [1]


16

Sấy khí động gồm các thiết bị chủ yếu là phễu chứa nguyên liệu 1, bộ
phận cấp liệu 2, ống sấy 3, cyclone 4, quạt hút 5, phễu lấy sản phảm 6. Tác nhân
sấy có tốc độ cao đi vào đầu ống sấy 3 kéo theo dòng hạt từ bộ phận cấp liệu 2
đưa vào. Quá trình trao đổi nhiệt ẩm được tiến hành giữa dòng vật liệu sấy cùng
chuyển động với dòng tác nhân từ đầu này đến đầu kia của 1 ống hình trụ. Cuối
ống sấy bố trí cyclone 4. Ở đây vật liệu đã được sấy khô rơi xuống phễu chứa
sản phẩm còn khí thải được thải ra ngoài qua quạt 5.
Hiện nay trên thị trường sấy khí động đã được sử dụng rất nhiều để sấy
cho những vật liệu phù hợp khác nhau như sấy bã bia, sấy bã sắn tuy nhiên đại
đa số là sấy khí động 2 giai đoạn.

Sấy khí động 2 giai đoạn, giai đoạn đầu sấy từ độ ẩm 58% xuống 31%,
giai đoạn 2 sấy từ độ ẩm 31% xuống 13%. Phương pháp này cho năng suất cao,
sản phẩm thu được có độ ẩm và kích thước đồng đều hơn các phương pháp sấy
khác. Tuy nhiên, hệ thống sấy khí động 2 cấp cũng có những hạn chế như kích
thước cồng kềnh, đầu tư lớn, giá thành cao nên khó áp dụng cho các cơ sở chế
biến với quy mô nhỏ.
Sấy trên máy sấy khí động : Với lượng 500kg bã sắn sau khi vắt ở độ ẩm
58% được đưa vào sấy. Sau 1 giờ sấy giai đoạn 1, bã còn độ ẩm 31% và được
sấy giai đoạn 2. Cũng thời gian sấy 1 giờ, độ ẩm cuối của bã đạt 13 – 14%. Thiết
bị sấy khí động sấy bã sắn được thực hiện kép với 2 giai đoạn sấy cho kết quả
tốt. Sản phẩm của bã sắn thu được có độ ẩm và kích thước đồng đều hơn so với
các sản phẩm cùng loại nhơng sấy bằng các phương pháp sấy khác.
Các thông số của máy sấy khí động thử nghiệm: Quạt sấy của giai đoạn 1
và 2 có lưu lượng 7000m
3
/h và 5000m
3
/h, áp lực 350 và 300mmH
2
O, công suất
là 7,5kw và 5kw tương ứng. Cả 2 giai đoạn, chiều dài và đường kính tương ứng
của ống sấy là L
1
= 11m, d = 350mm, và của ống sấy 2 là d = 1000mm. Dưới
đây là sơ đồ quá trình sấy bã sắn 2 giai đoạn

17

Hình 2.5. Hệ thống sấy bã sắn khí động 2 giai đoạn [5]

18

Ưu điểm:
-Độ ẩm của sản phẩm đồng đều
-Năng suất sấy cao
-Thời gian sấy ngắn
Nhược điểm: Hệ thống cồng kềnh gồm 2 hệ thống lắp song song với nhau
nhiều thiết bị phức tạp, giá thành chế tạo cao
- Chi phí nhiệt năng cho quá trình sấy cao, tiêu hao nhiên liệu lớn
Như vậy có thể kết luận rằng, chỉ có thể áp dụng phương pháp sấy khí
động mới cho ta được sản phẩm sau sấy có độ ẩm đồng đều. Tuy nhiên vì phải
sấy 2 giai đoạn nên chi phí đầu tư ban đầu quá lớn và giá thành chi phí cho sản
xuất 1kg bã cao nên chưa được ứng dụng rộng rãi.
Trong nội dung cho phép của đề tài này, nhóm tác giả sẽ chỉ tập trung
nghiên cứu, lựa chọn giải pháp thiết kế tốt nhất cho các thiết bị trong dây chuyền
thiết bị sấy bã sắn bằng nguyên lí khí động. Ngoài ra, để giảm chi phí đầu tư ban
đầu nhóm đề tài cố gắng cải tiến một số thiết bị chính để nâng cao hiệu suất sấy,
nhằm mục đích sấy khô bã sắn bằng khí động chỉ 1 giai đoạn duy nhất.

2.2.Chọn nguyên lý, chế độ và dạng hệ thống sấy
2.2.1.Chọn nguyên lý sấy
Bã sắn với đặc điểm là được nghiền nhỏ, nhẹ và có độ ẩm cao nên sấy khí
động là phù hợp hơn cả so với các phương pháp sấy khác mặc dù còn một số
hạn chế nhưng xét về các yếu tố như năng suất, thời gian sấy, độ ẩm của sản
phẩm tương đối đồng đều đạt yêu cầu cho quá trình sản xuất. Dưới đây là sơ đồ
quy trình sấy khí động như sau:





19







Hình 2.4 .Sơ đồ công nghệ sấy bã sắn

2.2.2.Nguyên lý hoạt động và cấu tạo của hệ thống sấy khí động 1 giai đoạn
Căn cứ vào đặc tính của bã sắn (nguyên liệu cần sấy), để làm căn cứ
(thông tin khoa học) giúp cho quá trình tìm hiểu về các quy trình, công nghệ sấy
nói chung và sấy bã sắn nói riêng, nhóm thực hiện đề tài đã kết hợp các ưu điểm
của các phương pháp sấy khí động hai và một giai đoạn để lựa chọn ra một
phương pháp sấy phù hợp nhất đối với bã sắn làm thức ăn cho Gia súc. Hình vẽ
sau đây (hình 2.5) miêu tả tóm lược sơ đồ nguyên lí dây chuyền sấy bã sắn bằng
khí động 1 giai đoạn mà nhóm thực hiện đề tài đã lựa chọn.

Bã sắn tươi
Ép tách
nư
ớc

Đóng gói
b
ảo quản

Vẩy
Sấy khí
đ
ộng

Làm mát
Đánh tơi
Lò đốt gas

20



Gas được cấp từ bể biogas
Hình 2.5. Sơ đồ hệ thống bã sắn sấy khí động 1 giai đoạn
A01
A02
B01
B02
A03
A04

A05
A07
A06
A09
A08
12M

21

A01 – Máy đánh tơi A07 – Van chặn khí
A02 – Vít cấp liệu A08 – Cyclone nguội
A03 – Máy vẩy A09 – Quạt nguội
A04 – Ống sấy B01 – Tạo gas từ Biomas
A05 – Cyclone nóng B02 – Đầu đốt gas
A06 – Quạt nóng
Quy trình làm việc của hệ thống thể hiện như sau:
Bã ẩm sau khi vắt bớt nước có độ ẩm khoảng 58% được cấp vào máy
đánh tơi A01 để làm tơi bã rồi xuống vít tải liệu A02 rồi vào máy vẩy A03 qua
ống sấy A04
Không khí nóng được cấp vào ống sấy từ lò đốt gas B02, gas được đốt
hòa trộn với không khí làm tác nhân sấy được quạt nóng A06 đưa vào ống sấy
A04 có chiều cao là 12m cùng với bã ẩm, ở đây bã được tiếp xúc trực tiếp với
tác nhân sấy từ máy vẩy. Bã ẩm chuyển động cùng chiều với tác nhân sấy trong
ống, sau khi trao đổi nhiệt với tác nhân sấy bã được quạt hút A06 đưa sang
cyclone A05 để tách bớt hơi ẩm và vi bụi sau đó bã được đưa xuống van chặn
khí A07 sang ống làm mát làm mát qua van chặn khí A07. Nguyên liệu được
làm mát bằng quạt hút A09 xuống nhiệt độ gần bằng với nhiệt độ môi trường
sau đó qua cyclone tách ra khỏi không khí xuống van chặn khí đạt độ ẩm từ 10 –
13% xuống đóng bao để nhập kho bảo quản. Không khí ẩm được quạt làm mát
hút và thải ra môi trường.

Hệ thống sấy này so với hệ thống sấy khí động 2 giai đoạn có những ưu
điểm sau:
-Hiệu quả kinh tế của sấy 1 giai đoạn cao hơn sấy 2 giai đoạn vì sấy 2 giai đoạn
phải có 2 hệ thống sấy hoạt động song song với nhau trong khi đó sấy 1 giai
đoạn chỉ cần một hệ thống sấy

22

-Chi phí nhiên liệu của hệ thống sấy khí động 1 giai đoạn ít hơn sấy khí động 2
giai đoạn
Bộ phận gia nhiệt cung cấp cho quá trình sấy: Hệ thống sấy khí động 2
giai đoạn sử dụng nhiên liệu là dạng nhiên liệu hóa thạch như than, dầu XO, gas
công nghiệp các dạng nhiên liệu này ngày càng khan hiếm và giá thành cũng
tăng cao, dẫn đến chi phí cho quá trình sấy cao. Trong hệ thống sấy khí động 1
giai đoạn thì nhiên liệu đốt chính được lấy từ bể Biogas của các nhà máy chế
biến tinh bột sắn. Trong khuôn khổ của đề tài thì việc vận chuyển cả hệ thống
sấy đến nhà máy chế biến là điều bất cập về thời gian, và vì kinh phí đề tài
không cho phép nên nhóm đề tài đã sử dụng nguồn nhiệt để thay thế cho biogas
là sử dụng lò đốt hóa khí. Nhiên liệu để đốt được tận dụng từ các phụ phế phẩm
nông nghiệp như vỏ gỗ sắn, trấu, rơm rạ, gỗ những nguyên liệu có sẵn trong tự
nhiên.
Trong các thành phần nhiên liệu có sẵn trên nhóm đề tài sử dụng trấu làm
chất đốt cho lò hóa khí.
+ Trấu là nguồn nguyên liệu rất dồi dào và lại rẻ tiền: Sản lượng lúa năm 2007
cả nước đạt 37 triệu tấn, trong đó, lúa đông xuân 17,7 triệu tấn, lúa hè thu 10,6
triệu tấn, lúa mùa 8,7 triệu tấn [8].
Như vậy lượng vỏ trấu thu được sau xay xát tương đương 7,4 triệu tấn.
Theo kết quả nghiên cứu của tác giả Phạm Văn Lang (Báo Công nghiệp Việt
Nam - số 35/2006) thì sản lượng trấu có thể thu gom được ở khu vực đồng bằng
sông Cửu Long lên tới 1,4-1,6 triệu tấn. Với lượng trấu nhiều như vậy ngoài

việc sử dụng một phần làm chất đốt thì phần còn lại không sử dụng rất nhiều gây
lãng phí và trấu sau khi đốt còn gây ô nhiễm môi trường.
+ Nguyên liệu trấu có các ưu điểm nổi bật khi sử dụng làm chất đốt: Vỏ
trấu sau khi xay xát ở luôn ở dạng khô, có hình dáng nhỏ và rời, tơi xốp, nhẹ,
vận chuyển dễ dàng. Thành phần là chất xơ cao phân tử rất khó cho vi sinh vật
sử dụng nên việc bảo quản, tồn trữ rất đơn giản, chi phí đầu tư ít.

23

Chính vì các lý do trên mà trấu được sử dụng làm chất đốt rất phổ biến. Trong
sinh hoạt người dân đã thiết kế một dạng lò chuyên nấu nướng với chất đốt là
trấu. Lò này có ưu điểm là lượng lửa cháy rất nóng và đều, giữ nhiệt tốt và lâu.
Lò trấu hiện nay vẫn còn được sử dụng rộng rãi ở nông thôn.
+ Trấu có khả năng cháy và sinh nhiệt tốt do thành phần có 75% là chất
xơ: Theo bảng thì 1kg trấu khi đốt sinh ra 15196kJ/kg tương đương 3635 Kcal
bằng 1/3 năng lưọng đưọc tạo ra từ dầu ra dầu nhưng giá lại thấp hơn đến 25 lần
(năm 2006).
Nguồn: Nguyễn Đình Tùng -Tạp chí khoa học và công nghệ Đại học Đà
nẵng số 6-2009
Với những ưu điểm như trên nhóm đề tài đã ứng dụng lò hóa khí đốt bằng
trấu vào trong hệ thống sấy nhằm mục đích giảm tối đa chi phí cho nhiên liệu và
cũng tận dụng được nguồn ngyên liệu trấu dồi dào dẫn đến hiệu quả kinh tế của
hệ thống sẽ cao lên và chi phí giá thành cho 1 kg bã khô sẽ giảm đáng kể.
Kỹ thuật đốt trấu không khói nhằm dùng hết năng lượng thoát ra từ khói và nhờ
đó hạn chế ô nhiễm. Các thành phần cháy sẽ phản ứng ngay trong lò để tổ hợp
lại thành hơi nước và khí CO
2
trong khi phóng thích ra lượng sức nóng rất lớn.
Hiện nay công nghệ khí hóa sinh khối đang được ứng dụng rất phổ biến ở
trên thế giới, ở nước ta vấn đề công nghệ khí hóa đang dần được quan tâm và sử

24

dụng rộng rãi. Tuy nhiên, quy mô ứng dụng của công nghệ khí hóa sinh khối
đang tồn tại ở quy mô nhỏ và ứng dụng cho dân sinh là chủ yếu như các bếp đốt
trấu dùng cho sinh hoạt gia đình. Trong lĩnh vực công nghiệp cũng đã có một số
cơ sở ứng dụng lò hóa khí hóa trấu cho lò gốm, lò gạch…Trong phạm vi của đề
tài, nhóm đề tài chỉ ứng dụng kiểu hóa khí áp dụng cho quy mô nhỏ làm mục
đích khảo nghiệm, từ đó mới phát triển thêm.