BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH******************NGUYỄN TRỌNG THẮNGNGHIÊN CỨU MÁY ÉP VIÊN PHÂN HỮU CƠ VI SINHKIỂU CÁNH QUAY CỐI VÒNG ĐỨNG YÊN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
******************

NGUYỄN TRỌNG THẮNG

NGHIÊN CỨU MÁY ÉP VIÊN PHÂN HỮU CƠ VI SINH
KIỂU CÁNH QUAY CỐI VÒNG ĐỨNG YÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT

Thành phố Hồ Chí Minh
Tháng 12 năm 2010


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
******************

NGUYỄN TRỌNG THẮNG

NGHIÊN CỨU MÁY ÉP VIÊN PHÂN HỮU CƠ VI SINH
KIỂU CÁNH QUAY CỐI VÒNG ĐỨNG YÊN

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ khí
Mã số
: 60 - 5214

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT
Hướng dẫn Khoa học:
TS. NGUYỄN NHƯ NAM

Thành phố Hồ Chí Minh
Tháng 12 năm 2010


NGHIÊN CỨU MÁY ÉP VIÊN PHÂN HỮU CƠ VI SINH KIỂU
CÁNH QUAY CỐI VÒNG ĐỨNG YÊN

NGUYỄN TRỌNG THẮNG

Hội đồng chấm luận văn:
1. Chủ tịch:

PGS. TS. ĐẶNG VĂN NGHÌN
Viện cơ học và tin học ứng dụng TP. HCM

2. Thư ký:

PGS. TS. TRƯƠNG VĨNH
Đại học Nông Lâm TP. HCM

3. Phản biện 1:

TS. NGUYỄN NGỌC PHƯƠNG
Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. HCM

4. Phản biện 2:

TS. BÙI NGỌC HÙNG
Đại học Nông Lâm TP. HCM

5. Ủy Viên:

TS. NGUYỄN NHƯ NAM
Đại học Nông Lâm TP. HCM
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HỒ CHÍ MINH
HIỆU TRƯỞNG

i


LÝ LỊCH CÁ NHÂN
Tên tôi là Nguyễn Trọng Thắng, sinh ngày 07 tháng 09 năm 1982 tại huyện Duy Tiên
tỉnh Hà Nam. Con ông Nguyễn Trọng Vịnh và Bà Phạm Thị Lạng.
Năm 2000 tốt nghiệp phổ thông trung học tại Trường Long Khánh tỉnh Đồng
Nai.
Năm 2005 tốt nghiệp Đại học chuyên ngành Chế Biến Nông Sản Thực phẩm
Trường Đại học Nông Lâm, niên khóa 2000 – 2005.
Năm 2005 – 2007 đi làm công ty. Hiện nay đang công tác tại trường Cao Đẳng
Nghề Số 8, chức vụ giáo viên của Khoa Cơ Khí Động Lực.
Học cao học chuyên ngành cơ khí nông nghiệp tại Trường Đại học Nông Lâm
Thành Phố Hồ Chí Minh, niên khóa 2007 – 2010.
Tình trạng gia đình: Độc thân.
Địa chỉ liên lạc: Số nhà 157/1 Nguyễn Tri Phương, Phường Xuân An, Thị Xã
Long Khánh, Tỉnh Đồng Nai.
Điện Thoại: 0613782658 – 0918283792
Email:

ii

LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan trên đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu nghiên cứu trong
luận văn là trung thực và chưa từng công bố trong bất kỳ trong công trình nào khác.

Nguyễn Trọng Thắng

iii


LỜI CẢM TẠ
Tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến:
Thầy TS. Nguyễn Như Nam, Trưởng bộ môn Máy Sau thu hoạch – Chế biến, Cô
PGS.TS Trần Thị Thanh, trưởng khoa Cơ Khí Công Nghệ trường Đại học Nông Lâm
Thành phố Hồ Chí Minh, đã tận tình hướng dẫn và động viên tôi trong suốt quá trình
thực hiện luận văn.
Ban giám hiệu, phòng đào tạo Sau đại học, ban chủ nhiệm khoa Cơ Khí Công
Nghệ trường Đại học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh đã cho phép và tạo điều kiện
thuận lợi cho tôi thực hiện luận văn.
Tập thể giảng viên khoa Cơ Khí Công Nghệ trường Đại Học Nông Lâm Thành
Phố Hồ Chí Minh đã tận tình giảng dạy và truyền đạt những kiến thức quý báu cho tôi
trong suốt quá trình tôi học Cao Học.
Tập thể học viên lớp cao học Cơ Khí Khóa 2006 đã giúp đỡ tôi trong quá trình
học tập và thực hiện đề tài.

iv


TÓM TẮT
Đề tài “Nguyên cứu máy ép viên phân hữu cơ vi sinh kiểu cánh quay cối vòng đứng

yên” được tiến hành tại khoa Cơ khí – Công nghệ trường Đại học Nông Lâm Thành
phố Hồ Chí Minh, thời gian từ tháng 3 năm 2009 đến tháng 11 năm 2010.
Mục đích của đề tài là nâng cao hiệu quả ép viên trong dây chuyền công nghệ
sản xuất phân vi sinh.
Ý nghĩa khoa học của đề tài là từ cơ chế tạo hình bằng nén ép cơ học để đề xuất
nguyên lý làm việc nhằm giảm chi phí năng lượng riêng và nâng cao độ bền viên trong
công nghệ sản xuất phân vi sinh.
Nội dung nghiên cứu của đề tài là thiết kế chế tạo máy ép viên phân vi sinh kiểu
cánh gạt cối vòng đứng yên. Máy ép viên có nguyên lý làm việc là gạt và lùa nguyên
liệu vào khe hở giữa cánh gạt và bề mặt khuôn. Dựa trên mô hình thiết kế để nghiên
cứu thực nghiệm bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm tối ưu.
Phương pháp nghiên cứu của đề tài là ứng dụng và kế thừa lý thuyết nén - ép,
phương pháp quy họach thực nghiệm tối ưu. Thí nghiệm được bố trí dạng bậc II kiểu
Box –Hunter. Bài toán tối ưu hóa được giải theo phương pháp giải tích và kiểm tra trên
máy tính theo thuật toán ngẫu nhiên kết hợp dò tìm trực tiếp.
Kết quả đã thiết kế, chế tạo máy ép viên kiểu cánh quay cối vòng đứng yên. Chế
độ tối ưu của máy: Số vòng quay của cánh gạt n = 307 vòng/ph; khe hở giữa cánh gạt
và bề mặt khuôn h = 10 mm; góc nghiêng cánh gạt theo phương hướng kính a = 78 độ;
lượng cung cấp q = 45,5 kg/ph.

v


SUMMARY
The study entitled “Research on the machine for pressing micro-organic fertilizer with
wing turns round- mortar round to keep still ”. It was performed at the Department of
Mechanics and Technology in Nong Lam University of Ho Chi Minh City from March
2009 to September 2010.
This research aims at upgrading the productivity of the machine in the line of
microbiological fertilizer producing technology.

The scientific significance of the research is to propose the working principles
in order to reduce power cost and increase the durability in microbiological producing
technology from the plastic mechanism by mechanical compression.
The main content of the study is to design the machine to compress the
microbiological fertilizer. This machine can push and round up the material into the
gap between the propellers and the pattern. Base on the model, we can do experimental
research by optimal experimental planning method.
The research methods employed in this study are applying and succeeding restraincompress theory, optimal experimental planning method. The experiment is arranged in
accordance with tier II, Box- Hunter. Problem resolution optimization is analyzed and
checked on computers through random algorithm and direct detection.

The product of the study is the new designed machine. Design the machine
optimum: Revolutions per minute of propeller n = 307; gap between the propellers and
the pattern face h = 10 mm; the propellers angle a = 78; quantity q = 45,5 kg/m.

vi


MỤC LỤC
CHƯƠNG

TRANG

Trang tựa
Trang chuẩn Y

i

Lý lịch cá nhân

ii

Lời cam đoan

iii

Lời cảm tạ

iv

Tóm tắt

v

Summary

vi

Mục lục

vii

Danh sách các ký hiệu

x

Danh sách các hình

xii

Danh mục các bảng

xiii

1. ĐẶT VẤN ĐỀ

1

2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

3

2.1. Tổng quan về phân vi sinh

3

2.1.1. Khái niệm phân vi sinh

3

2.1.2. Qui trình công nghệ sản xuất phân vi sinh

5

2.1.3. Nguyên liệu sản xuất phân vi sinh

8

2.2. Lý thuyết ép viên

8

2.3. Cơ sở lý thuyết của quá trình nén ép vật thể

9

2.3.1. Khái niệm

9

2.3.2. Các phương pháp nén – ép

10

2.3.3. Các hình thái liên kết ẩm với vật rắn

11

2.3.4. Quá trình tạo phôi kết dính

11

2.3.5. Các phương pháp tạo viên

13

2.3.6. Phương trình ép cơ bản

13

vii


2.3.7. Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình biến dạng khi ép
sản phẩm

15

2.4. Lý thuyết tính toán máy ép viên

16

2.4.1. Độ nén (ép) 

16

2.4.2. Độ rỗng

17

2.4.3. Điều kiện để vật liệu di chuyển theo khuôn

17

2.4.4. Chiều dày khuôn

18

2.4.5. Lực đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn

19

2.4.6. Năng suất máy ép viên

19

2.4.7. Công suất của máy ép viên xác định theo công thức

20

2.5. Ý kiến thảo luận

20

3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

22

3.1. Mô hình máy nghiên cứu

22

3.2. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

23

3.2.1. Phương pháp tối ưu hoá

23

3.3. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

23

3.3.1. Phương pháp đo đạc

23

3.3.2. Thiết kế thí nghiệm

25

4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

29

4.1. Tính toán thiết kế- chế tạo máy ép viên phân vi sinh kiểu
cá.nh gạt cối vòng đứng yên năng suất 3.000 kg/h

29

4.1.1. Các dữ liệu thiết kế máy ép viên phân vi sinh kiểu
cánh gạt cối vòng đứng yên năng suất 3.000 kg/h

29

4.1.1.1. Đối tượng gia công tạo viên

29

4.1.1.2. Yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm

29

4.1.1.3. Công nghệ và thiết bị

29

4.1.1.4. Vật liệu chế tạo máy

30

viii


4.1.1.5. Các máy tham gia chế tạo máy

30

4.1.1.6. Lựa chọn mô hình máy ép viên phân vi sinh

31

4.2. Nghiên cứu máy ép viên bằng phương pháp quy hoạch
thực nghiệm cực trị

34

4.2.1. Lựa chọn các thông số nghiên cứu thực nghiệm

34

4.2.1.1. Xác định các thông số nghiên cứu đầu ra

34

4.2.1.2. Xác định các thông số nghiên cứu đầu vào

34

4.2.2. Các kết quả nghiên cứu thực nghiệm

37

4.2.2.1. Xây dựng bài toán ‘Hộp đen’

37

4.2.2.2. Thực nghiệm theo phương án bậc I

39

4.2.2.3. Lập mô hình thống kê thực nghiệm bậc II

45

4.2.3. Kết quả tính toán tối ưu hoá

61

4.2.3.1. Khái niệm thông số tối ưu và chỉ tiêu tối ưu

61

4.2.3.2. Phát biểu các bài toán tối ưu

61

4.2.3.3. Xác định các thông số tối ưu theo chỉ tiêu mức tiêu thụ
điện năng thấp nhất

62

4.2.3.4. Xác định các thông số tối ưu theo chỉ tiêu mức
độ bền viên cao nhất

63

4.2.3.5. Nghiên cứu các thông số tối ưu đa mục tiêu

63

4.3. Ý kiến thảo luận

64

5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

65

5.1. Kết luận

65

5.2. Đề nghị

65

TÀI LIỆU THAM KHẢO

66

PHỤ LỤC

67

ix


DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU
Ký hiệu

Ý Nghĩa

Thứ Nguyên



Hệ số áp suất bên



Độ nén ép

h0

Chiều cao lớp hỗn hợp trước khi ép

m

h1

Chiều cao lớp hỗn hợp sau khi ép

m

V

Thể tích của hỗn hợp trước khi ép

m3

V1

Thể tích của hỗn hợp sau khi ép

m3

0

Khối lượng thể tích của hỗn hợp trước khi ép

kg/m3

1

Khối lượng thể tích của hỗn hợp sau khi ép

kg/m3



Độ rỗng



Vận tốc góc của khuôn

1/s

R

Bán kính của khuôn

m

f

Hệ số ma sát

g

Gia tốc trọng trường

m/s2

m

Khối lượng vật liệu

kg

d0

Đường kính của lỗ khuôn

m



Hệ số Poisson

Pt

Lực ma sát trượt với thành của lỗ ép

N/m2

Ph

Áp lực bên của lỗ ép

kG/cm2

H

Chiều cao lớp vật liệu trước khi ép

m

Pc

Áp suất dư cạnh bên

kG/cm2

k1

Hệ số cản trở và gián đoạn của vật liệu khi qua các lỗ

z

Số con lăn

n0

số lỗ trên khuôn

x

d0

Đường kính lỗ khuôn

mm

v

Vận tốc của vật liệu bị ép qua lỗ khuôn

m/s

r

Bán kính con lăn

m

t

Thời gian biến dạng

s

1

Góc kẹp

N

Công suất máy ép viên

Z2

Số lỗ khuôn có vật liệu bị nén

k2

Hệ số tính đến tính chất cơ lý của hỗn hợp

Fms

Lực ma sát khi vật liệu chuyển động qua lỗ khuôn

N

Q

Năng suất máy ép viên

kg/h

M

Khối lượng vật liệu ép trong khoảng thời gian

kg

T

Thời gian ép

h

Ar

Chi phí năng lượng

kWh/tấn

A

Điện năng tiêu thụ để sản xuất M (tấn) vật liệu

kWh

B

Độ bền viên

%

m1

Khối lượng viên không bị bể

kg

m2

Khối lượng viên bị bể

kg

n

Số vòng quay của cánh gạt

vòng/ph

h

Khe hở giữa cánh gạt và bề mặt khuôn

mm

a

Góc nghiêng cánh gạt theo phương hướng kính

độ

q

Lượng cung cấp

kg/ph



Cánh tay đòn

y1

Hàm mức tiêu thụ điện năng

y2

Hàm mức độ bền viên

kW

xi


DANH SÁCH CÁC HÌNH
HÌNH

TRANG

Hình 2.1 Phân vi sinh bón cho cây

4

Hình 2.2 Quy trình sản xuất phân hữu cơ vi sinh

8

Hình 2. 3 Các nguyên lý ép viên

11

Hình 2.4 Độ bền lý thuyết và đặc tính liên kết phụ thuộc vào kích thước
các phần tử

13

Hình 2.5 Sơ đồ lực tác động tại một diểm bất kỳ trên khuôn

18

Hình 3.1 Cấu tạo máy ép viên kiểu cối vòng cánh quay

23

Hình 4.1 Sơ đồ cấu tạo của máy ép viên

34

Hình 4.2 Mô hình bài toán ‘Hộp đen’

40

Hình 4.3 Đồ thị ảnh hưởng của các hệ số hồi qui đến mức
tiêu thụ điện năng ở dạng thực

53

Hình 4.4 Đồ thị quan hệ Ar – n – h ở dạng không gian 3 chiều

54

Hình 4.5 Đồ thị quan hệ Ar – n – h ở dạng phẳng

54

Hình 4.6 Đồ thị ảnh hưởng của các hệ số hồi qui đến
độ bền viên ở dạng thực

59

Hình 4.7 Đồ thị quan hệ B – n – h ở dạng không gian 3 chiều

60

Hình 4.8 Đồ thị quan hệ B – n – h ở dạng phẳng

60

xii


DANH SÁCH CÁC BẢNG
BẢNG

TRANG

Bảng 4.1 Miền thực nghiệm theo phương án thực nghiệm bậc I

40

Bảng 4.2 Ma trận thí nghiệm và kết quả thực nghiệm

41

Bảng 4.3 Miền thực nghiệm theo phương án quay bậc II Box –Hunter

46

Bảng 4.4 Ma trận thí nghiệm và kết quả thực nghiệm

47

Bảng 4.5 Nhận dạng đồ thị y1

57

Bảng 4.6 Nhận dạng đồ thị y2

62

xiii


Chương 1
ĐẶT VẤN ĐỀ
Tạo viên là công đoạn sản xuất quan trọng trong công nghệ sản xuất phân vi
sinh dạng viên. Có hai phương pháp chính để tạo viên phân vi sinh là phương pháp
vo viên và phương pháp ép viên. Phương pháp ép viên tạo độ bền viên cao hơn so với

phương pháp vo viên. Trong một số trường hợp như nguyên liệu đưa vào tạo viên ẩm,
có độ dính cao thì phương pháp vo viên không thực hiện được. Đối tượng thuộc loại
này gồm các nguyên liệu như phân chuồng (phân trâu, bò, heo, gà,..), hay phân rác,
phân mùn. Đây là nguồn nguyên liệu phong phú, hầu như không bao giờ cạn trên trái
đất. Đôi khi nếu quá dư thừa sẽ trở thành vấn nạn gây ô nhiễm môi trường. Các
nguyên liệu này sản xuất ra phân hữu cơ vi sinh.
Một ưu điểm quan trọng của phân hữu cơ vi sinh là rất thân thiện với cây trồng
và con người. Sự phát triển của xã hội đã tạo ra những yêu cầu mới trong sản xuất
nông nghiệp. Một trong những yêu cầu đó là người lao động tham gia sản xuất nông
nghiệp không muốn sử dụng phân bón dạng bột theo hai lý do:
+ Phân dạng bột khi bón trực tiếp gây ô nhiễm môi trường, tác động có hại
trực tiếp ngay tới người lao động.
+ Phân bón dạng bột phân huỷ nhanh, không phù hợp với nhu cầu sinh lý của
cây trồng. Vì nguồn dinh dưỡng cây trồng cần thường xuyên chứ không cần đột ngột
tại thời điểm bón. Với độ bền vừa đủ, phân bón dạng viên giúp cây trồng lấy được
chất dinh dưỡng do phân bón mang lại từ từ.
Với viên phân bón được tạo hình bằng cách vo viên có độ bền rất thấp, gặp
nước hay ẩm độ cao thì tan nhanh. Vì vậy, công nghệ sản xuất phân bón dạng viên

-1-


đang được các nhà khoa học nghiên cứu theo hai hướng. Đó là dùng chất dính kết để
tăng độ bền viên hoặc dùng phương pháp ép bằng tác động cơ học.
Máy để tạo ra viên bằng phương pháp ép gọi là máy ép viên. Đặc điểm quan
trọng khi ép viên trong công nghệ sản xuất phân vi sinh là đối tượng gia công có tính
dính, vón cục và hệ số ma sát rất lớn. Đây là những đặc tính ảnh hưởng rất lớn đến
khả năng làm việc của tất cả các máy tạo viên, kể cả máy ép viên hay máy vo viên.
Các nguyên lý ép viên kiểu thức ăn gia súc như cối vòng con lăn hay ép trục định
hình không áp dụng được cho đối tượng phân vi sinh. Nguyên lý ép vít cho năng suất

thấp và chi phí năng lượng rất lớn. Do đó, việc xác định nguyên lý ép viên phân hữu
cơ vi sinh hợp lý để từ đó thiết kế, chế tạo và đưa vào ứng dụng trong sản xuất có tính
cấp thiết và tính thời sự cao.
Vì vậy, chúng tôi thực hiện đề tài:
“Nghiên cứu máy ép viên phân hữu cơ vi sinh kiểu cánh quay cối vòng
đứng yên.”
Mục đích của đề tài là nghiên cứu nguyên lý tạo viên phân hữu cơ vi sinh kiểu
cánh quay, cối vòng đứng yên để thiết kế, chế tạo và ứng dụng vào sản xuất mẫu máy
ép viên làm việc theo nguyên lý này nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất phân hữu cơ vi
sinh dạng viên, giảm giá thành sản phẩm. Khi chế tạo thành công sẽ được lắp đặt vào
hệ thống dây chuyền sản xuất phân vi sinh dạng viên.
Phương pháp nghiên cứu của đề tài là từ cơ chế tạo hình bằng nén ép cơ học
để đề xuất nguyên lý làm việc và tiến hành thiết kế, chế tạo mô hình thực để nghiên
cứu bằng thực nghiệm. Hướng nghiên cứu thực nghiệm là kiểm chứng nguyên lý làm
việc, mô tả thống kê dưới dạng hàm toán để xác định mối quan hệ của một số thông
số kết cấu, vận hành đến quá trình ép viên. Kết quả nghiên cứu được chuyển giao ra
sản xuất để kiểm tra và khẳng định kết quả khoa học.

-2-


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1 Tổng quan về phân vi sinh
2.1.1 Khái niệm phân vi sinh
Phân vi sinh là chế phẩm chứa các vi sinh vật (VSV) sống có hoạt lực cao đã
được tuyển chọn, thông qua các hoạt động của nó tạo ra các chất dinh dưỡng cho đất
và cây trồng làm cho cây trồng phát triển tốt hơn.
Ở Việt Nam, phân (VSV) cố định đạm cây họ đậu và phân VSV phân giải lân
đã được nghiên cứu từ năm 1960 và đến năm 1987 phân Nitragin trên nền chất mang

than bùn mới được hoàn thiện và đến năm 1991 đã có hơn 10 đơn vị trong cả nước
tập trung nghiên cứu phân vi sinh vật. Các nhà khoa học đã phân lập được nhiều
chủng vi sinh vật cố định đạm và một số VSV phân giải lân.

Hình 2.1. Phân vi sinh bón cho cây
 Hiện nay phân vi sinh thường được chia làm 3 loại là:

-3-


2.1.1.1 Phân vi sinh cố định đạm
Đây là sản phẩm chứa một hay nhiều chủng vi sinh vật sống, đã được tuyển
chọn với mật độ đạt theo tiêu chuẩn hiện hành có khả năng cố định nitơ từ không khí
cung cấp các hợp chất chứa nitơ cho đất và cây trồng, tạo điều kiện nâng cao năng
suất và chất lượng nông sản, tăng độ màu mỡ của đất. Phân vi sinh vật cố định nitơ
và các chủng vi sinh vật này không gây ảnh hưởng xấu đến người, động thực vật, môi
trường sinh thái và chất lượng nông sản. Vi sinh vật cố định nitơ là vi sinh vật sống
cộng sinh hay hội sinh với cây trồng, hoặc vi sinh vật sống tự do trong đất, nước,
không khí.
2.1.1.2 Phân vi sinh phân giải phosphat khó tiêu
Đây là sản phẩm chứa một hay nhiều chủng vi sinh vật sống, đã được tuyển
chọn với mật độ đạt theo tiêu chuẩn hiện hành có khả năng chuyển hoá hợp chất
photpho khó tan thành dạng dễ tiêu cung cấp cho đất và cây trồng, tạo điều kiện nâng
cao năng suất và chất lượng nông sản. Phân lân vi sinh và các chủng vi sinh vật này
không ảnh hưởng xấu đến người, động thực vật, môi trường sinh thái và chất lượng
nông sản.
2.1.1.3 Phân bón vi sinh vật phân giải xenluloza (Tên thường gọi: Phân vi sinh
phân giải xenluloza)
Đây là sản phẩm chứa một hay nhiều chủng vi sinh vật sống, đã được tuyển
chọn với mật độ đạt theo tiêu chuẩn hiện hành có khả năng phân giải xenluloza, để

cung cấp chất dinh dưỡng cho đất và cây trồng, tạo điều kiện nâng cao năng suất và
chất lượng nông sản, tăng độ màu mỡ của đất. Phân vi sinh vật phân giải xenluloza và
các chủng vi sinh vật này không ảnh hưởng xấu đến người, động thực vật, môi trường
sinh thái và chất lượng nông sản.

-4-


2.1.2 Qui trình công nghệ sản xuất phân vi sinh
 Để sản xuất phân bón vi sinh cần thực hiện các bước sau:
 Bước 1: - Phân lập và tuyển chọn vi sinh vật.
 Bước 2: - Xác định đặc tính sinh lý, sinh hóa, xác định xem chủng vi sinh vật
phân lập được có an toàn với người, động thực vật và môi trường sinh thái
không.
 Bước 3: - Lên men thu sinh khối vi sinh vật.
 Bước 4: - Chuẩn bị chất mang: Chất mang ở đây có thể là than bùn hoặc là
mùn hữu cơ của nhà máy xử lý rác thải. Chất mang được đóng bao, có thể
thanh trùng hoặc không.
 Bước 5: - Phối trộn các vi sinh vật sau đó tiêm vi sinh vật vào các bao chất
mang.
 Bước 6: - Ủ sinh trưởng: Tùy thuộc vào đặc điểm của các chủng vi sinh vật mà
có chế độ ủ khác nhau, nhưng thường là trong từ 3 - 5 ngày ở nhiệt độ xác
định khoảng 30 độ C.
 Bước 7: - Kiểm tra mật độ vi sinh vật xem có đạt yêu cầu không rồi bán ra
ngoài thị trường.
Bùn cặn hữu cơ, than bùn, phế liệu hữu cơ thực vật là các thành phần chính
trong nguyên liệu sản xuất phân hữu cơ vi sinh được xử lý sơ bộ như phơi, nghiền,
sàng, khử mùi (bằng chế phẩm vi sinh vật) nhằm khử bớt bitum (có trong than bùn),
loại bỏ đá, thủy tinh, nhựa (có trong bùn cặn) và làm cho các nguyên liệu có độ mịn
tương ứng, phù hợp cho trộn và ủ phân. Sau đó chuyển qua công đoạn phối trộn

-5-


nguyên liệu, ở đây các nguyên liệu được điều chỉnh để đạt được tỷ lệ :

C
 30  40 ,
N

độ ẩm đạt được từ 60 – 70 %, độ pH = 6,8 – 7,5.
Sau khi trộn xong, phối liệu được đưa vào hầm ủ, kết hợp phun dịch vi sinh
vật hoạt hóa và cấp khí bằng quạt công nghiệp cao tốc. Nhiệt độ đống ủ sau 5 – 7
ngày đạt được từ 55 – 650 C, có thể lên tới 70 – 750 C vào ngày thứ 9 và 10, sau đó
giảm dần. Thời gian ủ (háo khí) thường kéo dài từ 15 – 20 ngày. Giai đoạn ủ chín,
thổi khô từ 10 – 15 ngày.

-6-


Hình 2.2. Quy trình sản xuất phân hữu cơ vi sinh
Trong suốt quá trình ủ, phân được đảo trộn định kỳ từ 5 – 7 ngày một lần, khi
nhiệt độ đống phân xuống bằng hoặc thấp hơn nhiệt độ hầm ủ, ẩm độ còn từ 28 – 30
%, không còn mùi khó chịu, không có các loại côn trùng và xuất hiện màu trắng hay
màu xám trắng của các sợi của Actinomyces (xạ khuẩn), phân đã hoại, được đưa đi
nghiền, sàng, trộn các chất phụ gia (theo nhu cầu) và tạo hạt (nếu cần), sau đó đóng
bao thành phẩm.

-7-

Từ quy trình công nghệ trên cho thấy, phân vi sinh là hỗn hợp than bùn đã qua
xử lý và các chế phẩm vi sinh hay thành phần vô cơ khác. Như vậy công nghệ sản
xuất phân hữu cơ vi sinh không phức tạp, vấn đề chủ yếu ở mức độ cơ giới hóa (tự
động hóa) và chế phẩm vi sinh vật gốc dùng ủ phân.
2.1.3 Nguyên liệu sản xuất phân vi sinh
Nguyên liệu sản xuất phân vi sinh: Than bùn, mùn rác thành phố (phân rác lên
men), phân gà công nghiệp, phân heo, trâu, bò, dê,... hoặc phân từ nguồn phế thải của
quá trình chế biến của các nhà máy như mía, mụn dừa, vỏ trái cây, vỏ cà phê...Nói
chung là đi từ nguyên liệu nào có thể biến thành mùn.
2.2 Lý thuyết ép viên
2.2.1 Khái niệm ép viên và yêu cầu kỹ thuật ép viên
Trong quá trình sản xuất phân vi sinh, quá trình tạo viên phân vi sinh là một
công đoạn quan trọng, nó có ý nghĩa lớn trong dây truyền sản xuất.
Đối tượng ép viên rất đa dạng và phong phú: Rời, lỏng ít nhớt, lỏng nhớt, đậm
đặc, dẻo, nhão, quánh. Do đó tùy theo yêu cầu mức độ chính xác của máy ép mà chọn
phương pháp làm việc cho máy ép viên phù hợp.
Ép viên, đóng bánh, tạo hạt là quá trình lèn chặt tạo ra các viên có hình dạng
nhất định.
Nhờ quá trình lèn chặt mà khối lượng riêng tăng lên, tính hút ẩm và khả năng
oxy hóa trong không khí giảm.
Dạng viên bảo quản được lâu, thể tích chiếm chỗ giảm từ 2 - 4 lần dạng bột.
Vận chuyển dễ dàng không bị phân lớp do quá trình vận chuyển.
Độ đồng đều lớn, giảm hao hụt khoảng 8 % so với dạng bột.
Mức độ chính xác được xác định theo các yêu cầu công nghệ sản xuất, ngoài
ra còn căn cứ tính kinh tế.
Yêu cầu kỹ thuật của viên:

-8-

Kích thước viên: Các viên tạo ra có thể có dạng hình trụ, lăng trụ hoặc viên
định hình, đường kính từ 2,5 - 8 mm hoặc lớn hơn. Độ dài của viên được xác định
phụ thuộc vào đường kính của viên.
Độ cứng của viên: Đóng vai trò quan trọng, không quá cứng, không quá mềm.
Nếu cứng quá khó tan, không đủ độ cứng viên dễ bị vỡ nát.
Viên cần có độ đồng đều cao.
Viên đưa vào đóng gói phải có độ ẩm ở chế độ bảo quản, nhiệt độ của viên
bằng với nhiệt độ môi trường.
Yêu cầu kỹ thuật đối với một máy ép viên là: Năng suất máy cao; chi phí năng
lượng riêng thấp; có khả năng cơ giới hóa và tự động hóa cao.
Việc lựa chọn phương pháp ép viên, dạng máy ép viên phụ thuộc vào các tính
chất cơ lý và cỡ hạt của sản phẩm ép viên bao gồm:
- Kích thước cấu tử, khối lượng thể tích, độ linh động (độ xốp), độ ẩm, sự dính
kết.
- Khối lượng riêng, độ nhớt, độ dính, sự có mặt các hạt huyền phù đối với sản
phẩm lỏng.
- Khối lượng thể tích, độ đặc, độ dính, độ linh động, tính đàn hồi đối với dạng
sản phẩm bột nhão và bột nhào.
2.3 Cơ sở lý thuyết của quá trình nén ép vật thể
2.3.1 Khái niệm
Nén ép là quá trình làm xích lại gần của các phân tử nguyên liệu dưới tác dụng
của ngoại lực, kết quả là khối lượng riêng được tăng lên.
Nhìn từ góc độ sản phẩm thì quá trình nén ép là quá trình tạo ra khối sản phẩm
phụ thuộc vào khối lượng riêng và độ sệt của nó. Khối sản phẩm tạo ra có thể giữ
được hình dạng dưới ảnh hưởng của nội lực liên kết hay phản lực ngoài từ các vật
giới hạn (bởi các bộ phận làm việc của máy như thành bình, thành máng…).
Mục đích của quá trình nén ép là ngoài công việc tách pha lỏng, lèn chặt sản
phẩm nhằm cải tiến điều kiện vận chuyển, nó còn làm cho sản phẩm có hình dạng
nhất định.

-9-


Máy tạo hình sản phẩm bằng phương pháp nén ép được ứng dụng rộng rãi
trong các ngành công nghiệp:
- Công nghiệp hóa học: Dùng để gia công vật liệu dẻo thành sản phẩm bằng
phương pháp đúc áp lực.
- Công nghiệp thực phẩm: Dùng để sản xuất các loại bánh kẹo và các hình
dạng phù hợp thị hiếu người tiêu dùng. Sản xuất các loại thức ăn viên trong chăn nuôi
gia súc, thủy cầm,…
2.3.2 Các phương pháp nén – ép
Các phương pháp nén – ép được trình bày ở hình 2.3

Hình 2.3. Các nguyên lý ép viên
1, 2. Ép bằng píttông; 3,4. Ép kiểu dập; 5, 6, 7. Ép bằng rulo;
8. Ép bằng băng tải; 9. Ép bằng vít; 10. Ép bằng vít với áp suất cao;
11,12. Ép bằng trục cán; 13, 14, 15, 16. Ép kiểu trục có khuôn ép vòng;
17, 18. Ép kiểu trục có khuôn ép phẳng.

- 10 -