NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY ÉP TÁCH NƯỚC PHỤ PHẨM BÃ BIA LÀM THỨC ĂN GIA SÚC

 

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

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY ÉP TÁCH NƯỚC
PHỤ PHẨM BÃ BIA LÀM THỨC ĂN GIA SÚC

Họ và tên sinh viên: PHẠM NGỌC HƯNG
Ngành : CƠ KHÍ NÔNG LÂM
Niên khóa: 2007 – 2011

Tháng 7 / 2011
 


 

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY ÉP TÁCH NƯỚC PHỤ
PHẨM BÃ BIA LÀM THỨC ĂN GIA SÚC

Tác giả

PHẠM NGỌC HƯNG

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu
cấp bằng Kỹ sư ngành
cơ khí nông lâm

Giáo viên hướng dẫn:
Thạc sĩ: NGUYỄN HẢI TRIỀU

Tháng 07 năm 2011
‐  i ‐ 
 


 

CẢM TẠ
Đầu tiên em xin cảm ơn các thầy cô trong nhà trường nói chung và thầy cô
trong khoa cơ khí công nghệ trường Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh nói
riêng, trong thời gian qua đã dạy cho em các kiến thức đại cương và chuyên ngành,
nhằm phục vụ cho công tác nghiên cứu học tập sau này của em. Và đề tài này là thành
quả của phần nào kiến thức mà em học tập được tại trường trong 4 năm qua.
Trong thời gian thực hiện đề tài “nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy ép tách nước
phụ phẩm bã bia làm thức ăn gia súc” này, em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn
đề tài Thạc sỹ NGUYỄN HẢI TRIỀU, thầy đã giúp đỡ tận tình về kiến thức, vật chất,
kinh nghiệm và tinh thần lúc khó khăn để em có thể hoàn thành đề tài này trong thời
gian cho phép.
Cuối cùng em xin gởi lời cảm ơn tới các thành viên trong lớp DH07CK và bạn
bè đã động viên và giúp đỡ những lúc khó khăn để hoàn thành đề tài.

‐  ii ‐ 
 


 

TÓM TẮT
Đề tài nghiên cứu “nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy ép tách nước phụ phẩm bã
bia làm thức ăn gia súc” được tiến hành tại khoa cơ khí công nghệ trường đại học
Nông Lâm TPHCM, thời gian từ ngày 14 tháng 03 năm 2011 đến ngày 23 tháng 05
năm 2011.
Đề tài được thực hiện theo tiến trình sau:
1) Nêu lên được tính cấp thiết của đề tài và nguồn nguyên liệu và sản lượng
sản phẩm bán ra thị trường. Từ đó lựa chọn ra phương án thiết kế hợp lí.
2) Nêu nguyên lí cấu tạo và nguyên lí làm việc của hệ thống.
3) Tính toán, thiết kế trên cơ sở lí thuyết để đưa ra các thông số chế tạo tương
đối chính xác với thực tế.
-

Lựa chọn cách thành lập sơ đồ thuỷ lực.

-

Vẽ sơ đồ trên môi trường Festo Fluidsim để mô phỏng hoạt động.

-

Phân tích, tính toán theo các số liệu dự kiến trước để chọn các thành
phần trong hệ thống.

-

Lựa chọn cách bố trí khung máy ép, sau đó tính toán bền cho khung.

-

Thiết kế thùng ép, một số dựa vào kinh nghiệm để chọn và khảo
nghiệm thực tế rút ra kết luận chính xác.

4) Tiến hành chế tạo mô hình với hệ số chế tạo chọn trước là 0,2. Khảo nghiệm
mô hình đó và từ các số liệu khảo nghiệm trên tính toán lại để chọn hợp lí số
liệu chế tạo máy ép thực tế.

‐  iii ‐ 
 


 

MỤC LỤC
Trang
TRANG TỰA ...................................................................................................................i
CẢM TẠ ......................................................................................................................... ii
TÓM TẮT...................................................................................................................... iii
MỤC LỤC ..................................................................................................................... iv
DANH SÁCH CÁC HÌNH ........................................................................................... vii
DANH SÁCH CÁC BẢNG .......................................................................................... ix
Chương 1. MỞ ĐẦU .....................................................................................................1
Chương 2. TỔNG QUAN .............................................................................................3
2.1.

Quá trình sản xuất bia ở Việt Nam. .......................................................................3

2.2.

Giá trị của bã bia ...................................................................................................5

2.3.

Phương pháp bảo quản bã bia ...............................................................................7

2.4.

Tổng quan về máy ép thuỷ lực. ...........................................................................10

Chương 3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................11
3.1.

Nội dung ..............................................................................................................11

3.2.

Phương pháp nghiên cứu .....................................................................................12

3.2.1.

Thiết kế ............................................................................................................12

3.2.2.

Khảo nghiệm ....................................................................................................13

3.2.2.1.

Mục đích .......................................................................................................13

3.2.2.2.

Điều kiện khảo nghiệm .................................................................................13

3.2.2.3.

Thiết bị ..........................................................................................................14

3.2.2.4.

Khảo nghiệm.................................................................................................16

3.2.2.5.

Cách tính toán kết quả khảo nghiệm ............................................................19

Chương 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ..................................................................20
4.1.
4.1.1.

Kết quả ................................................................................................................20
Mô tả cấu tạo ....................................................................................................20
‐  iv ‐ 

 


 

4.1.2.

Mô tả nguyên lí hoạt động ...............................................................................21

4.1.3.

Các thành phần trong hệ thống thuỷ lực. .........................................................23

4.1.3.1.

Xilanh thuỷ lực .............................................................................................23

4.1.3.2.

Bể dầu ...........................................................................................................24

4.1.3.3.

Bơm dầu........................................................................................................25

4.1.3.4.

Bộ lọc dầu .....................................................................................................25

4.1.3.5.

Van áp suất ...................................................................................................26

4.1.3.6.

Van đảo chiều ...............................................................................................26

4.1.3.7.

Van tiết lưu ...................................................................................................27

4.1.3.8.

Ống dẫn dầu và khớp nối ..............................................................................27

4.1.4.

Sơ đồ nguyên lí ................................................................................................28

4.1.5.

Tính toán trong hệ thống thuỷ lực....................................................................29

4.1.5.1.

Tính toán xy lanh ép với P = 5 tấn. ..............................................................29

4.1.5.1.1. Phương trình cân bằng lực của cụm xilanh ép ở hành trình công tác. .........30
4.1.5.1.2. Tính lưu lượng qua xilanh. ...........................................................................34
4.1.5.2.

Tính toán xilanh xả. ......................................................................................36

4.1.5.2.1. Phương trình cân bằng lực của cụm xilanh xả ở hành trình công tác. .........36
4.1.5.2.2. Đối với hành trình lùi về...............................................................................37
4.1.5.2.3. Tính lưu lượng. .............................................................................................38

4.1.5.3.

Tính và chọn các thông số của bơm. ............................................................38

4.1.5.4.

Tính toán ống dẫn. ........................................................................................39

4.1.5.5.

Chọn van. ......................................................................................................41

4.1.6.

Tính toán khung máy. ......................................................................................41

4.1.6.1.
4.1.7.
4.2.

Tính bền kết cấu. ..........................................................................................41
Khảo nghiệm máy ép .......................................................................................45

Thảo luận .............................................................................................................45

4.2.1.

Lực ép ..............................................................................................................45

4.2.2.

Năng suất ép .....................................................................................................46

4.2.3.

Thời gian ép .....................................................................................................47

4.2.4.

Kết cấu .............................................................................................................47
‐  v ‐ 

 


 

Chương 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ. ......................................................................48
5.1.

Kết luận ...............................................................................................................48

5.2.

Đề nghị ................................................................................................................48

PHỤ LỤC: .....................................................................................................................51

‐  vi ‐ 
 

 

DANH SÁCH CÁC HÌNH
Trang

 

Hình 2. 1 Sản lượng bia cả nước .....................................................................................4 
Hình 2. 2 Sơ đồ công nghệ sản xuất bia ..........................................................................4 
Hình 2. 3 Một số kiểu máy ép .......................................................................................10 
Hình 3. 1 Bản vẽ máy ép thử .........................................................................................15 
Hình 3. 3 Máy sấy mẫu..................................................................................................15 
Hình 3. 4 Cân điện tử chính xác 0,01g ..........................................................................16 
Hình 3. 5 Hộp chứa mẫu để sấy ....................................................................................16 
Hình 3. 6 Cân đồng hồ và hộp chứa mẫu thí nghiệm ....................................................16 
Hình 3. 7 Đổ vật liệu vào thùng ....................................................................................17 
Hình 3. 8 Ép bã bia ........................................................................................................17 
Hình 3. 10 Lấy mẫu và mẫu ..........................................................................................18 
Hình 3. 11 Bã bia ...........................................................................................................18 
Hình 4. 1 Chu trình hoạt động của hệ thống ép. ............................................................22 
Hình 4. 2 Máy ép ở vị trí ban đầu..................................................................................22 
Hình 4. 3 Máy ép đang ở vị trí ép cuối hành trình ........................................................23 
Hình 4. 4 Máy ép đang ở vị trí xả..................................................................................23 
Hình 4. 5 Xi lanh thủy lực CDH1MT4..........................................................................24 
Hình 4. 6 Kết cấu bể dầu cơ bản....................................................................................24 
Hình 4. 7 Kết cấu bộ nguồn thuỷ lực (gồm cả thùng dầu) ............................................25 
Hình 4. 8 Bơm cánh gạt .................................................................................................25 
Hình 4. 9 Lọc dầu ..........................................................................................................26 

Hình 4. 10 Màng lọc bằng sợi thuỷ tinh ........................................................................26 
Hình 4. 11 Kết cấu van giảm áp và kí hiệu ...................................................................26 
Hình 4. 12 Van đảo chiều điều khiển điện ....................................................................26 
Hình 4. 13 Van tiết lưu ..................................................................................................27 
Hình 4. 14 Khớp nối ......................................................................................................27 
Hình 4. 15 Sơ đồ mô phỏng mạch thuỷ lực của máy ép trên Festo Fluidsim. ..............28 
Hình 4. 16 Sơ đồ mô phỏng mạch điện điều khiển trên Festo Fluidsim. ......................28 
Hình 4. 17 Giản đồ trạng thái ........................................................................................29 
Hình 4. 18 đồ hệ thống thủy lực ....................................................................................29 
Hình 4. 19 Các lực tác dụng lên cụm xilanh ép.............................................................30 
Hình 4. 20 Đồ thị biểu diễn sự tương quan kích thước .................................................33 
Hình 4. 21 Kiểu lắp MT4 ..............................................................................................34 
Hình 4. 22 Sơ đồ mạch thủy lực của xilanh xả..............................................................36 
‐  vii ‐ 
 


 

Hình 4. 23 Các lực tác dụng lên cụm xilanh xả.............................................................36 
Hình 4. 24 Đồ thị biểu diễn sự tương quan kích thước .................................................37 
Hình 4. 25 Quy ước đường ống .....................................................................................40 
Hình 4. 26 Kết cấu khung máy ......................................................................................41 
Hình 4. 27 Biểu đồ mômen............................................................................................42 
Hình 4. 28 Mặt cắt ngang thép hình chữ I .....................................................................43 

‐  viii ‐ 
 

 

DANH SÁCH CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2. 1 Lượng bã hèm phát sinh khi sản xuất 1 hectolít (100 lít) bia .........................5 
Bảng 2. 2 Thành phần dinh dưỡng bã bia từ ngũ cốc (g/kg vật chất khô) ......................5 
Bảng 2. 3 Thành phần hóa học và giá trị của bã bia (% vật chất khô) ............................6 
Bảng 2. 4 Thành phần axit amin của bã bia (g/100 g protein) ........................................6 
Bảng 2. 5 Một số hỗn hợp thức ăn bổ sung cho đàn bò đang tiết sữa .............................7
Bảng 4. 1 Số liệu tính toán đường ống cho cụm xilanh ép và xilanh xả .......................40 
Bảng 4. 2 Bảng thép hình chữ I với số hiệu IN010 ........................................................43 
Bảng 4. 3 Bảng thép hình chữ I với số hiệu IN010 ........................................................44 
Bảng 4. 4 Bảng số liệu cho mẫu bã bia trước khi ép. ....................................................45 
Bảng 4. 5 Bảng số liệu cho mẫu bã bia sau khi ép. .......................................................45 
Bảng 4. 6 Số liệu thu được ............................................................................................46 

‐  ix ‐ 
 


 

Chương 1.
MỞ ĐẦU
Dân gian ta từ trước đã có câu: “Miếng trầu là đầu câu chuyện”. Ngày nay,
cùng với sự phát triển của thời đại, đời sống kinh tế của con người ngày càng được cải
thiện cùng với những nhu cầu của con người. Bia, rượu đã không còn xa lạ với con
người nữa. Với một hàm lượng chất dinh dưỡng trong bia cao và nồng độ cồn khá
thấp, cộng với sự đầy đủ về kinh tế bia dần trở thành một thứ nước uống quen thuộc
trong cuộc sống hằng ngày, trong mối quan hệ xã giao, gặp gỡ bạn bè… với mức tiêu

thụ mạnh. Cụ thể năm 1997 tiêu thụ 10 lít/người/năm, nhưng cho đến năm 2006 cùng
với sự phát triển mạnh về dân số, nhưng mức tiêu thụ bia tăng lên xấp xỉ gấp đôi năm
2006 là 18 lít/người/năm. Cùng với nguồn cầu khá đổi dồi dào này kéo theo những nhà
kinh tế cũng không bỏ qua vấn đề tăng nhanh nguồn cung, đến năm 2006 khảng 1,6 tỉ
lít bia được sản xuất ra. Ngày càng có thêm nhiều nhà máy sản xuất bia với sản lượng
lớn.
Song song với sản lượng bia được sản xuất ra là lượng phụ phế phẩm trong quá
trình sản xuất bia trong đó có bã bia (bã hèm). Hằng năm lượng bã bia do sản xuất bia
tạo ra với số lượng khá lớn khảong hơn 400.000 tấn/năm (năm 2006). Các nhà máy
sản xuất bia phải tiêu tốn một lượng lớn kinh phí để xử lí tránh gây ô nhiễm môi
trường, một số lượng ít được bán đi làm thức ăn nhanh cho gia súc. Vấn đề đặt ra lúc
này là: “làm sao để tận dụng được tất cả nguồn phụ phế phẩm trong sản xuất bia này
để cắt giảm bớt một phần chi phí nhằm tăng lợi nhuận kinh tế”. Để giải quyết vấn đề
này các nghiên cứu đã kết luận rằng việc sử dụng bã bia khô để dự trữ làm thức ăn gia
súc là hoàn toàn có thể và phù hợp. Nghiên cứu này được đưa ra không những làm
giảm đi nguồn đầu tư trong sản xuất bia mà còn tăng thêm phần lợi nhuận do bán bã
‐  1 ‐ 
 


 

bia để làm thức ăn gia súc. Bên cạnh đó còn tìm ra một nguồn thức ăn bổ sung khoáng
chất cho đàn vật nuôi; mở rộng thêm nhóm ngành sản xuất; giải quyết việc làm, …
 Mục đích và mục tiêu đề tài.
Mục đích nhằm tạo ra sản phẩm bã bia với độ ẩm thấp để cung cấp cho quá
trình sấy.
Về mặt nguyên lí để tạo ra sản phẩm bã bia khô là phải tách nước để đạt độ ẩm
khô theo yêu cầu, có thể tách nước một giai đoạn hay nhiều giai đoạn tuỳ thuộc vào
điều kiện sản xuất. Trong quy trình sản xuất được nghiên cứu này dùng hai giai đoạn:

“ép tách nước hạ độ ẩm và sấy khô để đạt độ ẩm theo yêu cầu”. Vì vấn đề kiến thức
còn hạn hẹp và trong thời gian ngắn nên đề tài này chỉ nghiên cứu tính toán, chế tạo
khảo nghiệm máy ép bã bia sử dụng điện – thuỷ lực và tự động hoá trong quy trình sản
xuất. Nhằm tạo ra sản phẩm có hàm lượng ẩm thấp làm nguyên liệu cho quá trình sấy
tiếp theo để đạt độ ẩm yêu cầu.
Trước tiên cần tính toán toàn bộ hệ thống ép và chế tạo được mô hình thực tế
với một máy ép năng suất 0,08m3/mẻ. Khảo nghiệm mô hình máy ép này, chuyển tiếp
số liệu bã bia sau khi ép cho khâu sấy tiếp đó.
Từ đó chế tạo được máy ép với năng suất 1m3/mẻ/máy, dựa theo cơ sở của số
liệu tính toán lý thuyết và mô hình được khảo nghiệm thực tế trên để đưa vào sản xuất
trong dây chuyền chế biến thức ăn gia súc từ bã bia.

‐  2 ‐ 
 


 

Chương 2.
TỔNG QUAN
2.1.

Quá trình sản xuất bia ở Việt Nam.

Ngành công nghiệp sản xuất bia Việt Nam có lịch sử hơn 100 năm. Xưởng sản
xuất bia đầu tiên được đặt tên là xưởng sản xuất bia Chợ Lớn, do một người Pháp tên
là Victor Larue mở vào năm 1875, là tiền thân của nhà máy bia Sài Gòn, nay là Tổng
công ty Bia Rượu Nước giải khát Sài Gòn. Ở miền Bắc, vào năm 1889, một người
Pháp tên là Hommel đã mở xưởng bia ở Làng Đại Yên, Ngọc Hà, sau trở thành nhà
máy bia Hà Nội, nay là Tổng công ty Bia Rượu Nước giải khát Hà Nội. Trong quá

trình hình thành và phát triển, ngành sản xuất bia đã đạt mức tăng trưởng cao vào
những năm của thời kỳ mở cửa. Cùng với quá trình hội nhập, ngành sản xuất bia phát
triển về quy mô và trình độ công nghệ, trở thành một ngành công nghiệp có thế mạnh
khi Việt Nam gia nhập tổ chức WTO.
Số liệu thống kê cho thấy trong ngành sản xuất bia có 3 doanh nghiệp có sản
lượng trên 100 triệu lít/năm là Sabeco (năng lực sản xuất trên 300 triệu lít/năm), Habeco (trên 200 triệu lít/năm) và công ty liên doanh nhà máy bia Việt Nam (trên 100 triệu
lít/năm). Có 15 doanh nghiệp bia có công suất lớn hơn 15 triệu lít và 19 doanh nghiệp
có sản lượng sản xuất thực tế trên 20 triệu lít. Khảong 268 cơ sở còn lại có năng lực
sản xuất dưới 1 triệu lít/năm, và dự kiến đến năm 2010 cả nước sẽ sản xuất khảong 2,5
– 3 tỷ lít bia/năm (số liệu thống kê năm 2008). Hình 2.1 thể hiện sản lượng bia cả nước
thống kê qua các năm.

‐  3 ‐ 
 


 

Hình 2. 1 Sản lượng bia cả nước

Hình 2. 2 Sơ đồ công nghệ sản xuất bia
‐  4 ‐ 
 


 

Trong quá trình sản xuất bia sẽ cần phải cung cấp một lượng lớn các nguyên
nhiên liệu đầu vào và tạo ra một loạt các chất thải, phế phẩm như nước thải, nhiệt, mùi,
chai vỡ, men, bột trợ lọc, bụi … và còn có cả bã hèm khi nấu bia sinh ra.

Bã hèm (hay bã bia) là phần còn lại của nguyên liệu sau khi chiết xuất và tách
hết dịch nha khỏi bã hèm. Bã hèm vẫn còn chứa một lượng đường và nước. Lượng bã
hèm thường khảong 140 kg/1000 lít dịch đường và có hàm lượng nước khảong 80%.
Trong nước bã hèm vẫn còn một lượng chất hòa tan còn sót lại (thường khảong 1-5%).
Bã hèm là chất hữu cơ, sẽ gây mùi cho khu vực sản xuất nếu không được thu gom và
xử lý kịp thời. Bảng 2.1 cung cấp số liệu về lượng bã hèm phát sinh trong quá trình sản
xuất bia.
Bảng 2. 1 Lượng bã hèm phát sinh khi sản xuất 1 hectolít (100 lít) bia
Chất ô nhiễm
Bã hèm

Đơn vị Lượng
kg

21-27

Tác động
Gây ô nhiễm nguồn nước, đất, gây mùi khó chịu

Từ đó ta có thể thấy được lượng bã hèm thải ra trong quá trình sản xuất bia
hàng năm là rất nhiều (khảong 400.000 tấn/năm (năm 2006)). Các nhà máy xí nghiệp
phải tiêu tốn một khảong chi phí lớn cho việc xử lí để tránh gây ô nhiễm môi trường.
2.2.

Giá trị của bã bia

 Giá trị dinh dưỡng
Thành phần và giá trị dinh dưỡng của bã bia phụ thuộc chủ yếu vào tỷ lệ nước
của nó. Thời gian bảo quản cũng như nguồn gốc xuất xứ của bã bia cũng ảnh hưởng
đến chất lượng. Các bảng 2.2 và bảng 2.3 cung cấp số liệu trong thành phần trong bã

bia.
Bảng 2. 2 Thành phần dinh dưỡng bã bia từ ngũ cốc (g/kg vật chất khô)

‐  5 ‐ 
 


 

Bảng 2. 3 Thành phần hóa học và giá trị của bã bia (% vật chất khô)

Bảng 2. 4 Thành phần axit amin của bã bia (g/100 g protein)

 Giá trị trong chăn nuôi.
Bã bia là loại thức ăn có nhiều nước, có mùi thơm và vị ngon. Hàm lượng
khoáng, vitamin (chủ yếu là vitamin nhóm B) đặc biệt là hàm lượng protein trong bã
bia cao và được dùng rất rộng rãi trong nuôi bò sữa. Tỷ lệ tiêu hoá các chất trong bã
bia rất cao. Ngoài ra nó còn chứa các chất kích thích tính thèm ăn và làm tăng khả
năng tiết sữa của bò nuôi trong điều kiện nhiệt đới (Việt Nam nằm trong vùng khí hậu
nhiệt đới).
Theo thống kê của cục chăn nuôi thì tổng đàn bò sữa của nước ta đã tăng từ 41
nghìn con/năm 2001 lên trên 115 nghìn con năm 2009. Một con số rất có lợi cho
ngành sản xuất thức ăn chăn nuôi bò sữa.
Đối với bò sữa, lượng bã bia trong khẩu phần cần tính toán làm sao có thể thay
thế không quá 1/2 lượng thức ăn tinh (cứ 4,5kg bã bia có giá trị tương đương với 1kg
thức ăn tinh) và không vượt quá 15kg bã bia trong khẩu phần thức ăn mỗi con một
ngày.
Đối với bò đang tiết sữa lượng bã bia ăn kèm cũng cần nhiều. Bảng 2.5 cung
cấp số liệu về thành phần thức ăn trong hỗn hợp thức ăn bổ sung cho bò đang tiết sữa.

‐  6 ‐ 
 


 

Bảng 2. 5 Một số hỗn hợp thức ăn bổ sung cho đàn bò đang tiết sữa

Trong chăn nuôi lợn và gà thì bã bia không phải là thức ăn thông dụng. Tuy
nhiên, đối với nuôi gà công nghiệp thì việc bổ sung khảong không quá 20% bã bia
trong khẩu phần thức ăn mỗi ngày sẽ cho kết quả tốt; đối với chăn nuôi lợn thì khảong
1 – 3kg mỗi ngày trên một con (phụ thuộc vào độ tuổi) sẽ tăng khả năng sinh trưởng
của lợn, kích thích tính thèm ăn, dùng để vỗ béo lợn.
Kết luận: Cùng với sự lớn mạnh của đàn vật nuôi như hiện nay và sản lượng
bia hằng năm được sản xuất ra, kèm theo đó là một lượng phụ phẩm bã bia trong
ngành sản xuất bia, lượng bã bia này có thể sử dụng làm nguyên liệu để chế biến thức
ăn gia súc và giải quyết được các vấn đề khác như: giảm ô nhiễm môi trường, cắt giảm
được chi phí để xử lí bã, tăng thêm thu nhập, tạo công ăn việc làm cho một bộ phận
người lao động, bổ sung thêm nguồn thức ăn cho đàn vật nuôi…
2.3.

Phương pháp bảo quản bã bia

Như đã nêu trên bã bia có tầm quan trọng trong chăn nuôi, nhưng với sản lượng
bã bia được tạo ra trong ngày rất khó để sử dụng hết cho vật nuôi, do đó cần phải tìm
cách bảo quản lại mà không làm mất chất dinh dưỡng. Và do đặc tính của bã bia có
chứa nhiều nước, men, đường … nên rất khó bảo quản lâu mà không bị hỏng. Vấn đề
đặt ra lúc này là “làm sao bảo quản bã bia làm thức ăn cho đàn vật nuôi trong thời
gian dài”.
Nếu bảo quản nguyên dạng ban đầu lâu ngày sẽ tăng độ chua và làm mất đi một

phần dinh dưỡng vốn có trong bã bia. Chính vì vậy trong thực tế để kéo dài thời gian
bảo quản người ta thường thêm muối ăn vào bã bia với tỷ lệ 1%. Hoặc để giảm độ
chua của bã khi bảo quản người ta thêm 150g natricacbonat 2 lần trong ngày. Tuy
‐  7 ‐ 
 


 

nhiên phương pháp này cũng chỉ bảo quản được trong thời gian ngắn, phức tạp và cần
có thể tích chứa lớn.
Thứ hai là có thể xử lí và bảo quản ở dạng khô, với cách bảo quản này có thể
tạo ra sản phẩm bảo quản lâu hơn mà nguy cơ bị hỏng cũng như mất đi dinh dưỡng
được giảm hẳn. Ở một số nơi người ta thường để bã bia lắng và gạn nước hay cho rút
nước, sau đó đem phơi khô hoặc nấu trong chảo cho bay hơi nước rồi bảo quản lại.
Phương pháp này đơn giản nhưng sản phẩm không đạt chất lượng cao, vì thường khi
rang trong chảo do không điều khiển được nhiệt độ nên các chất dinh dưỡng nhỏ mịn
sẽ bị cháy, cách này chỉ áp dụng ở quy mô nhỏ với số lượng ít.
Ngoài ra cũng có thể tách nước và thu sản phẩm khô bằng cách áp dụng các
phương pháp khoa học, với phương pháp này sản phẩm thu được sẽ đạt chất lượng và
năng suất cao hơn nhiều lần so vơi cách thủ công. Phương pháp này có thể dùng một
công đoạn tách nước để đạt độ ẩm theo yêu cầu (độ ẩm 14%) như là dùng phương
pháp ly tâm để tách nước, sản phẩm sau khi tách nước sẽ đạt được độ ẩm theo yêu cầu,
nhưng với năng suất 100 tấn/ngày thì với phương pháp ly tâm sẽ yêu cầu vốn đầu tư
nhiều và phức tạp trong quá trình thiết kế, kiểm nghiệm. Do đó giá thành sản phẩm
cao. Với phương pháp này cũng có thể tách nước để hạ độ ẩm và sấy lại để đạt độ ẩm
yêu cầu, áp dụng cách này thì có nhiều phương pháp tách nước như là:
 Phương pháp tự chảy: Nhược điểm lớn nhất là phải mất nhiều thời gian để nước
có thể tự rút và phải xây dựng hệ thống với diện tích lớn, năng suất phương pháp này
không cao.

 Phương pháp ép vít: Với phương pháp này có thể đảm bảo được độ ẩm sau khi
ép đạt theo yêu cầu và năng suất phù hợp, dễ có thể tự động hoá trong sản suất một
cách chính xác. Nhưng phương pháp này sau thời gian làm việc hệ thống bị mài mòn
do ma sát.
 Phương pháp ép thuỷ lực: Sử dụng xilanh thủy lực để ép, phương pháp ép thuỷ
lực có những ưu điểm là:
-

Truyền động được công suất cao và lực lớn.

-

Điều chỉnh được vận tốc làm việc nhịp nhàng và vô cấp (dễ thực hiện tự

động hoá theo điều kiện hay chương trình có sẵn).
‐  8 ‐ 
 


 

-

Kết cấu gọn nhẹ, vị trí các phần tử dẫn và bị dẫn không lệ thuộc nhau.

-

Có thể sử dụng với vận tốc cao mà không sợ bị va đập mạnh do có quán

tính nhỏ của bơm và động cơ thuỷ lực.

-

Dễ biến đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến

của cơ cấu chấp hành.
-

Dễ đề phòng quá tải nhờ van an toàn.

-

Dễ theo dõi và quan sát bằng áp kế, kể cả hệ phức tạp và nhiều mạch.

-

Tự động hoá đơn giản, kể cả chi tiết phức tạp, bằng cách dùng các phần tử

tiêu chuẩn hoá.
 Nhưng nhược điểm của phương pháp này là:
-

Mất mát trong đường ống dẫn và rò rỉ bên trong các phần tử.

-

Khó giữ được vận tốc ổn định khi phụ tải thay đổi.

 Phương pháp ép bằng khí nén: đối với khí nén cũng tương tự như sử dụng dầu
thủy lực nhưng khí nén thường dùng trong các lĩnh vực như thiết bị phun sơn, các loại
đồ gá kẹp chi tiết hoặc sử dụng trong lĩnh vực sản xuất các thiết bị điện tử. Vì điều

kiện vệ sinh môi trường rất tốt và an toàn cao, sử dụng trong hệ thống đóng gói, dây
chuyền rửa tự động… nhưng có các nhược điểm sau:
-

Lực để truyền tải trọng đến cơ cấu chấp hành thấp.

-

Khi tải trọng trong hệ thống thay đổi, thì vận tốc truyền cũng thay đổi theo,

bởi khá năng đàn hồi của dòng khí nén lớn (không thể thực hiện được chuyển động
thẳng hoặc quay điều).
-

Dòng khí nén thoát ra ở đường dẫn ra nên gây tiếng ồn.

Vậy với yêu cầu là tự động hóa chính xác trong quá trình sản xuất, đảm bảo
năng suất 100 tấn/ngày. Từ những phân tích trên ta có thể chọn phương pháp tách
nước bằng máy ép thuỷ lực sau đó đem sấy. Với phương pháp này có thể áp dụng
được tiến bộ khoa học kỹ thuật tiên tiến hiện có vào trong sản xuất, nhằm làm tăng quy
mô chất lượng trong sản xuất công nghiệp và sản phẩm tạo ra có sức mạnh cạnh tranh
trên thị trường.

‐  9 ‐ 
 


 

2.4.

Tổng quan về máy ép thuỷ lực.

Từ năm 1900 đã lần lượt xuất hiện các nhà máy sản xuất hệ thống thuỷ lực và
chủ yếu tập trung ở các nước có nền công nghiệp phát triển như Mỹ có công ty DINESON, tại Ấn Độ có công ty VELJAN…
Năm 1920 thủy lực đã được ứng dụng trong lĩnh vực máy công cụ.
Năm 1925 ứng dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp khác như: nông nghiệp,
máy khai thác mỏ, máy hoá chất, giao thông vận tải, hàng không…
Từ năm 1960 đến nay ứng dụng trong tự động hoá thiết bị và dây chuyền thiết
bị với trình độ cao, có khả năng điều khiển bằng máy tính hệ thống truyền động thuỷ
lực với công suất lớn.

a)

b)

c)

Hình 2. 3 Một số kiểu máy ép
a) Máy ép để đóng gói bao bì nhựa.
b) Máy ép gia nhiệt sửa lốp xe máy theo công nghệ Nhật.
c) Máy ép thử mẫu bê tông.
TÓM LẠI: Việc tái chế lại bã bia chính là phụ phẩm trong quá trình sản xuất
bia và việc áp dụng phương pháp ép thuỷ lực, dùng tự động hoá trong sản xuất thể
hiện lên được cả ý nghĩa thực tiễn yêu cầu của xã hội và ý nghĩa khoa học đương thời,
bên cạnh đó còn giải quyết được các yêu cầu cấp thiết đi cùng (đã nêu).

‐  10 ‐ 
 

 

Chương 3.
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1.

Nội dung

 Yêu cầu:
Thứ nhất: Bã bia là phụ phẩm do quá trình sản xuất bia tạo ra có hàm lượng
nước lớn khảong 80%, nhiệm vụ là làm như thế nào để tách nước và hạ độ ẩm trong bã
bia xuống với mức thấp nhất có thể để cung cấp cho quá trình sấy sau tiếp theo. Với
năng suất ép 100 tấn bã bia trên 1 ngày (1 ngày làm 2 ca mỗi ca làm 8 giờ).
Thứ hai: Trong quá trình thiết kế cần lựa chọn phương án thiết kế để đảm bảo
chất lượng sản phẩm đạt yêu cầu và giá thành tương đối (giá thành ở mức thấp nhất có
thể và có khả năng cạnh tranh trên thị trường).
 Giả thuyết cho những yêu cầu của đề tài:
-

Thời gian thực hiện một lần ép t = 390 giây (6 phút 30 giây), trong đó:
 Thời gian cấp liệu: t1 = 180 (giây).
 Thời gian xilanh ép đi xuống làm việc: t2 = 120 (giây).
 Thời gian xilanh ép lùi về: t2 = 30 (giây).
 Thời gian xilanh xả đi ra làm việc: t2 = 30 (giây).
 Thời gian xilanh xả lùi về: t2 = 30 (giây).

-

Năng suất đầu vào của máy ép là M = 50 tấn/8giờ.

-

Thể tích bã bia sau khi ép Vsau = 0,3Vban đầu.

-

Lực ép 5 tấn, lực xả 2 tấn.

 Nội dung thực hiện của đề tài.
Lựa chọn các phương án thiết kế hợp lí.
Xây dựng được một quy trình sản xuất.
‐  11 ‐ 
 


 

Dựa vào cơ sở lí thuyết để chọn các phần tử trong hệ thống thủy lực.
Tính toán thiết kế bằng cơ sở lí thuyết của toàn hệ thống gồm có: tính các thành
phần trong hệ thống thuỷ lực điều khiển điện, tính toán bền cho kết cấu.
Tiến hành chế tạo máy ép mẫu thử với năng suất 0,3m3/mẻ trên cơ sở máy ép đã
tính toán.
Khảo nghiệm máy ép mẫu thử này đưa ra các số liệu hợp lí để chế tạo máy ép
thực tế phù hợp.
3.2.

Phương pháp nghiên cứu

3.2.1. Thiết kế

Nghiên cứu chung về sản xuất bia, tình hình chăn nuôi ở Việt Nam để đảm bảo
cung cấp nguồn nguyên liệu điều đặn và đủ để quá trình sản xuất được liên tục. Bên
cạnh đó cần đảm bảo nguồn cầu về sản phẩm sản xuất ra phải mạnh để có thể tiêu thụ
hết sản phẩm, tránh trường hợp ứ dồn dẫn tới tình trạng không bán được sản phẩm.
Tình hình phát triển của ngành điều khiển tự động, các ứng dụng rộng rãi đã có
trên thế giới.
Dựa vào yêu cầu thiết kế thiết lập nguyên lí hoạt động của hệ thống. Hệ thống
phải được tự động hoá trong sản xuất, tức là hệ thống sẽ được hoạt động tự động từ khi
khởi động cho đến khi dừng hệ thống lại bằng nút switch off (hoặc nút start), lúc dừng
lại thì các xilanh phải đi hết chu trình và quay về vị trí ban đầu để chuẩn bị cho ca là
việc tiếp theo. Trong quá trình hoạt động nếu như có sự cố về kỹ thuật hay xảy ra sự
không đồng nhất trong các khâu thì phải dừng hệ thống cưỡng bức ngay lập tức được.
Từ nguyên lí hoạt động lựa chọn sơ bộ các thành phần trong hệ thống. Trong
phần này cần nêu lên được cấu tạo, phân loại và phạm vi sử dụng của các thành phần
trong hệ thống, so sánh với một số các chi tiết cùng chức năng khác.
Tính toán để chọn chính xác theo lý thuyết của các thành phần đã chọn sơ bộ
trong hệ thống thuỷ lực.
Sau khi tính toán chọn các thành phần chính trong hệ thống thuỷ lực, từ đó chọn
thêm các thành phần còn thiếu trong lần chọn sơ bộ (nếu có) và kiểm tra lại hoạt động
trong toàn bộ hệ thống.
‐  12 ‐ 
 


 

Chọn kết cấu các mặt lưới của thùng ép, cần chú ý tới độ biến dạng của các mặt
này khi chịu lực ép lớn, vì vậy cần thiết phải làm khung chịu lực bên ngoài, và mặt
lưới đảm bảo không bị ăn mòn hóa học bởi các thành phần trong bã bia.
Thiết kế các cửa xả của thùng ép gồm cơ cấu xả và bền kết cấu.

Chọn kết cấu khung máy, về khung máy cần đảm bảo tính thẩm mỹ và độ bền
kết cấu. Vì vậy khi tính khung ta chọn kết cấu khung trước rồi sau đó mới tiến hành
tính bền cho kết cấu. Khung máy chứa thùng ép và 2 xilanh (xilanh ép đặt đứng và xilanh xả đặt ngang) được giới hạn bởi hành trình. Nên khi lựa chọn kết cấu khung cần
chú ý tới không gian cấp liệu vào thùng và vấn đề xả liệu khỏi thùng.
Chọn kết cấu của tấm ép (mặt trên cùng gắn vào đầu xilanh ép để nén bã bia).
Vẽ mô hình thiết kế máy ép, lập bản vẽ lắp và bản vẽ chế tạo của máy ép.
Tiến hành chế tạo mẫu với năng suất là 0,3m3/mẻ.
3.2.2. Khảo nghiệm
3.2.2.1.
-

Mục đích

Với lực ép yêu cầu P = 1 tấn cần ép được khối vật liệu có thể tích 0,2 x 0,2

x 0,2 m3 xuống còn 1/3 thể tích ban đầu. Trong chỉ tiêu này thể tích sau khi ép càng
nhỏ thì càng tốt nhưng phải chú ý tới chi phí ép.
-

Xác định được khối lượng của bã bia với thể tích ép tương ứng để xác định

thành phần nước và vật chất khô có trong bã bia.
-

Xác định được hành trình ép có đạt yêu cầu so với lực ép hay không.

-

Xác định được thời gian ép.

-

Xác định được độ ẩm của bã bia trước và sau khi ép.

-

Xác định được năng suất của máy ép băng cách xác định khối lượng của bã

trước khi ép và sau khi ép.
3.2.2.2.

Điều kiện khảo nghiệm

Vật liệu: bã bia được lấy ra từ nhà máy sản xuất bia Tiger (địa chỉ: Lê Văn
Khương, Phường Thới An, Quận 12, TP HCM), được chứa trong bao có khả năng giữ
nước và vận chuyển về trường đại học Nông Lâm TPHCM bằng xe gắn máy. Bã bia
này đã được chính nhà máy xử lí tách đi một phần nước trước khi phân phối ra bên
‐  13 ‐ 
 


 

ngoài nên tỉ lệ nước trong bã đã giảm. Trong quá trình vận chuyển về trường có sự rò
rỉ nước nhưng với lượng không đáng kể. Kết luận vật liệu đảm bảo yêu cầu.
Nhân công: tổng số lượng nhân công làm việc trong lúc khảo nghiệm là 04
người gồm:
-

Phạm Ngọc Hưng sinh viên thực hiện để tài.

-

Thầy thạc sỹ Nguyễn Hải Triều giáo viên hướng dẫn.

-

Bùi Hữu Lợi sinh viên giúp đỡ khảo nghiệm.

-

Đào Vĩnh Hiến sinh viên giúp đỡ khảo nghiệm.

Thời gian khảo nghiệm: thời gian tối đa để thực hiện khảo nghiệm là 8 giờ đồng
hồ và trong 01 ngày.
Hướng dẫn khảo nghiệm: thầy thạc sỹ Nguyễn Hải Triều.
3.2.2.3.

Thiết bị

Máy ép: sử dụng máy ép thủy lực bằng tay với lực ép tối đa là 1 tấn của khoa cơ
khí công nghệ trường đại học Nông Lâm TPHCM để tiến hành khảo nghiệm. Mặc dù
máy ép này không đúng như trong thiết kế nhưng vẫn có thể thực hiện khảo nghiệm
được với các lí do sau:
-

Lực ép tối đa của máy đúng với lực ép yêu cầu của máy ép thử (1 tấn).

-

Đây là máy ép thủy lực chỉ khác phần cung cấp năng lượng bằng động cơ

và cung cấp năng lượng bằng tay.
-

Do thời gian thực hiện đề tài ngắn (10 tuần cho cả lí thuyết và chế tạo) nên

việc chế tạo thành công máy ép cũng khó khăn.
-

Kinh phí phục vụ cho việc chế tạo thử có hạn, trong khi đó kinh phí yêu cầu

để chế tạo một máy ép thử theo thiết kế là cao hơn nhiều (như: động cơ điện; bơm
cánh gạt; ống dẫn; thép chữ I; lưới inox dày 1mm diện tích 0,2m2 và đục lỗ 1mm; thép
chế tạo thùng ép; xilanh thủy lực với lực ép 1 tấn và 0,3 tấn; mạch điều khiển; dầu
thủy lực;…).
-

Bên cạnh đó có thể tận dụng được máy ép bằng tay tuy không đúng như

thiết kế nhưng lại giả quyết được vấn đề khó khan gặp phải.
Kết luận: thiết bị khảo nghiệm và thiết bị đo đảm bảo yêu cầu và đủ để thực
hiện khảo nghiệm lấy số liệu.
‐  14 ‐ 
 


 

Hình 3. 1 Bản vẽ máy ép thử

Hình 3. 2 Máy ép và thùng ép thực tế dùng khảo nghiệm
Dụng cụ đo độ ẩm từ trung tâm năng lượng và máy nông nghiệp, khoa cơ khí
công nghệ, trường đại học Nông Lâm TP HCM.

Hình 3. 3 Máy sấy mẫu
‐  15 ‐