Nghiên cứu thiết kế chế tạo dây chuyền tự động xử lý lông vũ và sàn xuất đạm hấp thu

BỘ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ
CHƯƠNG TRÌNH KHOA HỌC CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG HOÁ KC.03
VIỆN NGHIÊN CỨU ĐIỆN TỬ – TIN HỌC – TỰ ĐỘNG HOÁ
PHÂN VIỆN TP.HCM



Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật đề tài:


NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO
DÂY CHUYỀN TỰ ĐỘNG
XỬ LÝ LÔNG VŨ
VÀ SẢN XUẤT ĐẠM HẤP THU
TỪ LÔNG VŨ PHẾ THẢI

Mã số KC.03.15

Chủ nhiệm đề tài : PGS.TS. Nguyễn Ngọc Lâm



6175
10/11/2006


Tp.HCM tháng 05-2005

BỘ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ
CHƯƠNG TRÌNH KHOA HỌC CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG HOÁ KC.03
VIỆN NGHIÊN CỨU ĐIỆN TỬ – TIN HỌC – TỰ ĐỘNG HOÁ
PHÂN VIỆN TP.HCM


Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật đề tài:


NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO
DÂY CHUYỀN TỰ ĐỘNG
XỬ LÝ LÔNG VŨ
VÀ SẢN XUẤT ĐẠM HẤP THU
TỪ LÔNG VŨ PHẾ THẢI

Mã số KC.03.15

Chủ nhiệm đề tài : PGS.TS. Nguyễn Ngọc Lâm






Bản thảo viết xong ngày 30-05-2005
Tài liệu này được chuẩn bò trên cơ sở kết quả thực hiện đề tài cấp nhà nước mã số
KC-03-15
Tp.HCM tháng 05-2005

i
DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN

TT Họ và tên Chức danh Cơ quan – đơn vò
1 Nguyễn Ngọc Lâm PGs.Ts., CNĐT Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM
2 Lê Quốc Hà Ks Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM
3 Đỗ Quang Minh Ks Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM
4 Trần Khánh Ninh Ks Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM
5 Vũ Thanh Tùng Ks Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM
6 Phan Hữu Hải Ks Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM
7 Nguyễn Quang Long Ks Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM
8 Phùng văn Xiêm KTV Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM
9 Phan Mạnh Hùng KTV Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM
10 Nguyễn Văn Chiến Thắng KTV Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM
11 Trương Cao Ngộ Ks Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM
12 Ngô Văn Thành Ts Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM
13 Văn Đình Phúc Ks Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM
14 Nguyễn Quốc Hà Ks Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM
15 Hồ Đắc Bằng Ks Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM
16 Nguyễn Chí Lâm Ks Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM
17 Trần Viết Tâm Ks Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM
18 Nguyễn Văn Bình Ks Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM
19 Nguyễn Trọng liêm KTV Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM
20 Trần Vũ Dương KTV Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM
21 Đặng Việt Tiến Ks Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM
22 Lê Thò Thanh Tân KT Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM
23 Lê Thò Thanh Tâm KT Phân Viện NC ĐT-TH-TĐH Tp.HCM
24 Văn Thò Hạnh Ts Viện Sinh Học Nhiệt Đới, Tp.HCM

25 Nguyễn Thò Thu Hằng Ks Viện Sinh Học Nhiệt Đới, Tp.HCM
26 Nguyễn Thò Hồng Vân Ks Viện Sinh Học Nhiệt Đới, Tp.HCM
27 Đặng Hữu Dũng PCN Khoa CK Đại Học Nông Lâm Tp.HCM
28 Trà Nhu Giang GĐ Công ty Công ty TNHH Sơn Hoàng









ii
PHẦN MỞ ĐẦU BÁO CÁO

TÓM TẮT
Đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo dây chuyền tự động xử lý lông vũ và sản xuất đạm hấp thu
từ lông vũ phế thải” mã số KC.03.15 có các mục tiêu sau:
• Thiết kế chế tạo dây chuyền tự động để chuyển giao cho các cơ sở sản xuất.
• Hệ thống thiết bò xử lý cho phép tạo nguồn đạm chăn nuôi từ lông vũ phế thải với giá
thành rẻ, chất lượng cao để thay thế nguồn đạm bột cá không ổn đònh về số lượng và chất
lượng, góp phần đẩy mạnh chăn nuôi và mở rộng sản phẩm đạm cho các lónh vực khác. Hệ
thống SX không có phế thải, góp phần xử lý rác thải môi trường, làm sạch môi trường.

Đề tài đã thực hiện các nội dung đăng ký và thu được các kết quả sau:
• Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ và thiết bò xử lý lông vũ phế thải – đã đăng ký bằng
sáng chế.
• Nghiên cứu thiết kế chế tạo và đưa vào vận hành lần đầu tiên ở Việt nam một dây chuyền
tự động hoá sản xuất đạm hấp thu từ lông vũ phế thải:

- Dây chuyền tự động có các vòng điều khiển xử lý sơ bộ, vòng điều khiển chính, điều khiển
trung hoà, điều khiển cô đặc và các phần điều khiển liên quan, được thiết kế trên cơ sở
công nghệ xử lý lông vũ.
- Thiết bò điều khiển xây dựng trên cơ sở các PLC, nối mạng với máy tính, cho phép điều
khiển theo chương trình quá trình xử lý theo hàm xử lý công nghệ, cho phép xử lý lông vũ
phế thải với hiệu suất 100%, không có phế thải, không gây ô nhiễm môi trường, giá thành
sản phẩm rẻ so với sản phẩm đạm tương đương (bột cá).
• Hệ thống đã được đưa vào SX thử nghiệm. Các sản phẩm đạm hấp thu đã được kiểm đònh
không có độc tố, đạt yêu cầu sử dụng cho chăn nuôi. Hệ thống thiết bò xử lý cho phép tạo
nguồn đạm chăn nuôi từ lông vũ phế thải với giá thành rẻ, chất lượng cao để thay thế
nguồn đạm bột cá không ổn đònh về số lượng và chất lượng, góp phần đẩy mạnh chăn nuôi
và mở rộng sản phẩm đạm cho các lónh vực khác. Hệ thống SX không có phế thải, góp
phần xử lý rác thải môi trường, làm sạch môi trường.
• Dây chuyền công nghệ đã được kiểm tra về an toàn, không gây ô nhiễm môi trường,
không có phế thải.
• Xúc tiến bước đầu chuyển giao cho các cơ sở sản xuất.









iii
MỤC LỤC

PHẦN NỘI DUNG CHÍNH BÁO CÁO
Trang

Mở đầu
1
Chương 1 Phần lý thuyết
3
1.1 Tổng quan về tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 3
1.2 Lựa chọn đối tượng nghiên cứu 4
1.2.1 Lựa chọn đối tượng nghiên cứu 4
1.2.2 Phương pháp nghiên cứu và kỹ thuật đã sử dụng 5
1.2.3 Tính mới, tính sáng tạo và những nét độc đáo của đề tài 5

Chương 2 Thiết kế mô hình 6
2.1 Xây dựng mô hình hệ thống 6
2.1.1 Mô hình hoá quy trình công nghệ xử lý, xác đònh những vòng điều
khiển tự động chủ yếu
6
2.1.1.1 Quy trình công nghệ xử lý lông vũ phế thải 6
2.1.1.2 Xác đònh những vòng điều khiển tự động chủ yếu 9
2.1.2 Xây dựng mô hình thiết bò tự động để xử lý lông vũ phế thải 10
2.2 Thiết kế hệ thống thiết bò dây chuyền và hệ điều khiển tự động 12
2.2.1 Tính toán công suất sản xuất và lựa chọn cấu hình thiết bò 12
2.2.2 Thiết kế hệ thống điều khiển 15
2.2.2.1 Xây dựng cấu hình điều khiển 15
2.2.2.2 Vòng điều khiển xử lý sơ bộ 16
2.2.2.3 Vòng điều khiển chính 19
2.2.2.4 Vòng điều khiển trung hoà 23
2.2.2.5 Vòng điều khiển cô đặc dòch đạm 26
2.2.2.6 Các thiết bò khác 29

Chương 3 Kết quả nghiên cứu – thiết kế

30
3.1 Nhà xưởng 30
3.2 Hệ thống xử lý lối vào 33
3.3 Hệ thống xử lý chính 42
3.4 Hệ thống trung hoà 48
3.5 Hệ thống cô đặc dòch đạm 51
3.6 Kết quả thực nghiệm và ứng dụng 53
3.7 Kết quả lựa chọn tối ưu công nghệ sản xuất 63
3.7 Các kết quả nghiên cứu phục vụ triển khai ứng dụng 72

Kết luận và kiến nghò
79
Phụ lục hồ sơ
Phụ lục 1HS Hồ sơ xin cấp bằng sáng chế

iv
Phụ lục 2HS Hồ sơ kết quả phân tích - kiểm đònh sản phẩm
Phụ lục 3HS Hồ sơ kiểm tra an toàn – độc hại
Phụ lục kỹ thuật
Phụ lục 1KT Thiết bò thí nghiệm xác đònh vai trò các vòng điều khiển
Phụ lục 2KT Tài liệu thiết kế hệ thống lối vào
Phụ lục 3KT Tài liệu thiết kế hệ thống xử lý chính
Phụ lục 4KT Tài liệu thiết kế hệ thống trung hoà
Phụ lục 5KT Tài liệu thiết kế hệ thống cô đặc
Phụ lục 6KT Tài liệu phần mềm điều khiển

v

BẢNG CHÚ GIẢI
(Viết tắt, ký hiệu,…)

Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt
AC Alter. Current Xoay chiều
Box Tủ điều khiển
DC Dirrect Current Một chiều
ĐK Điều khiển
KHKT Khoa học kỹ thuật
MAN Manual Bằng tay
P Pressure p suất
PLC Programmable Logic Controller Bộ điều khiển logic khả trình
PC Personal Computer Máy tính cá nhân
PPI Point to Point Interconnection Kết nối điểm – điểm
PROG Programmable Tự động theo chương trình
SX Sản xuất
SX-KD Sản xuất kinh doanh
T Temperature Nhiệt độ
TĐH Tự động hoá
SW Switch Chuyển mạch



1
PHẦN NỘI DUNG CHÍNH BÁO CÁO

MỞ ĐẦU

Đề tài được đặt ra nhằm các mục tiêu sau:
• Thiết kế chế tạo dây chuyền tự động để chuyển giao cho các cơ sở sản xuất.

• Hệ thống thiết bò xử lý cho phép tạo nguồn đạm chăn nuôi từ lông vũ phế thải với giá
thành rẻ, chất lượng cao để thay thế nguồn đạm bột cá không ổn đònh về số lượng và chất
lượng, góp phần đẩy mạnh chăn nuôi và mở rộng sản phẩm đạm cho các lónh vực khác.
Hệ thống SX không có phế thải, góp phần xử lý rác thải môi trường, làm sạch môi
trường.

Mục đích và đối tượng sử dụng: sử dụng cho các cơ sở SX đạm cho chăn nuôi.

Các nội dung nghiên cứu cơ bản
1. Mô hình hoá quy trình công nghệ xử lý, xác đònh những vòng điều khiển tự động chủ yếu:
- Vòng điều khiển xử lý sơ bộ.
- Vòng điều khiển chính. Xác đònh hàm điều khiển động.
- Các phần điều khiển liên đới: phục vụ tiết kiệm năng lượng, kiểm soát chất lượng sản
phẩm, chống ô nhiễm môi trường.
2. Xây dựng mô hình thiết bò tự động để xử lý lông vũ phế thải:
Lông vũ phế thải được xay nghiền nhỏ để có thể bơm chuyển trong dây chuyền tự động
hoá. Lông vũ được xử lý sơ bộ và được trung tâm điều khiển tự động kiểm soát liều lượng
hoá chất pha trộn và điều khiển khuấy. Sau đó lông vũ được đun sôi và đưa vào bồn xử lý
chính với hệ thống điều khiển tự động. Các thông số xử lý gồm áp suất, nhiệt độ cần được
điều khiển theo một hàm ứng với quy trình công nghệ trong suốt thời gian xử lý. Hệ điều
khiển tự động luôn theo dõi các thông số này thông qua các cảm biến và bộ kiểm tra
trạng thái để điều khiển hệ xử lý.
Khi công đoạn xử lý đã hoàn tất, thành phẩm dạng lỏng lối ra sẽ được hệ thống điều
khiển kiểm soát độ pH để điều khiển quá trình trung hoà. Sản phẩm dòch trung tính được
bơm chuyển hệ thống cô đặc. Các công đoạn tiếp theo sau cô đặc là phối trộn phụ gia
(đảm bảo hàm lượng đạm 50%, cao hơn tỷ lệ đạm trong bột cá), sấy, nghiền, kiểm tra
chất lượng và đóng bao.
3. Nghiên cứu thiết kế hệ thống thiết bò tự động hoàn chỉnh, tối ưu để tạo sản phẩm chất
lượng cao, giá thành rẻ, không phế thải, sản xuất không gây ô nhiễm môi trường.
- Vòng điều khiển xử lý sơ bộ : điều khiển đònh lượng nồng độ pha chế và điều khiển

khuấy đònh thời. Xây dựng trên 1 cụm với hệ ĐK logic khả trình (PLC).
- Vòng điều khiển chính điều khiển các thông số mức, áp suất, nhiệt độ theo chương
trình. Xây dựng trên 1 cụm với hệ ĐK logic khả trình (PLC).
- Vòng điều khiển trung hoà: thực hiện đo kiểm độ pH và điều khiển bơm acid để trung
hoà dòch ra từ bồn xử lý chính. Xây dựng trên 1 cụm với hệ ĐK logic khả trình (PLC).

2
- Vòng điều khiển cô đặc: điều khiển hệ thống sấy – bay hơi và cô đặc. Xây dựng trên
1 cụm với hệ ĐK logic khả trình (PLC).
4. Trên cơ sở hệ thống tự động, tiến hành nghiên cứu hoàn chỉnh dây chuyền công nghệ để
đạt hiệu suất xử lý 100%. Bằng cách lập trình trên hệ thống điều khiển, tiến hành thay
đổi các thông số công nghệ (áp suất, nhiệt độ, pH, … điều khiển thay đổi thông số động
học trong thời gian xử lý), từ đó xác đònh quy trình xử lý tối ưu. Bổ sung các phần tử công
nghệ cần thiết để đạt hiệu suất 100%.
5. Tổ chức SX tạo sản phẩm trên dây chuyền. Cung cấp sản phẩm đạm hấp thu cho các cơ
sở chăn nuôi thử nghiệm để khẳng đònh tính hiệu quả và ổn đònh của hệ thống.
Tổ chức sản xuất 100kg/ngày trong những tháng đầu, sau đó tăng tới 1 tấn/ngày trong 6
tháng tiếp theo.
6. Trên cơ sở hệ thống hoạt động ổn đònh, triển khai từng bước các hoạt động chuyển giao
hệ thống thiết bò và công nghệ cho các cơ sở sản xuất. Tổ chức cho một số đơn vò đã có
quan tâm, hoặc đã sản xuất thử song chưa thành công đến hội thảo, tham quan. Tiến tới
ký kết hợp đồng chuyển giao hệ thống thiết bò và công nghệ.
7. Tạo tiền đề để mở rộng sản phẩm. Tiến tới xây dựng những hệ thống thiết bò tự động hoá
để từ đạm hấp thu có thể tiến tới SX những sản phẩm có giá trò cao hơn (như các axit
amin chứa nhiều trong lông vũ).

3

CHƯƠNG 1. PHẦN LÝ THUYẾT

1.1. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
Tính cấp thiết của đề tài

Trong lónh vực chăn nuôi gia súc, gia cầm, thành phần đạm hiện nay sử dụng bột cá
biển (chiếm 10-30% thành phần dinh dưỡng). Do vậy, việc chăn nuôi bò phụ thuộc mạnh vào
mùa đánh bắt cá hoặc đòi hỏi phải tích trữ đạm và bảo quản công phu nhằm tránh hư hỏng,
nấm, mốc và sinh độc tố. Khi thiếu đạm còn phải nhập ngoại. Điều này gây khó khăn nghề
chăn nuôi và ảnh hưởng không ít đến giá thành sản phẩm. Việc tạo nguồn đạm tại chỗ, chất
lượng cao, thay cho bột đạm cá biển là hết sức cần thiết.
Các phế thải dạng móng, lông, tóc,… của động vật ở các cơ sở SX thực phẩm ở
Tp.HCM hiện nay khoảng 250 tấn/ngày. Riêng lông vũ, theo báo cáo của XN Lông vũ Xuất
khẩu TP.HCM, khu vực Tp.HCM và các tỉnh phía Nam hàng năm loại ra hàng nghìn tấn lông
vũ phế thải. Các phế thải nói trên tuy thực chất là nguồn đạm to lớn, song không thể dùng
trực tiếp cho bất cứ việc gì, kể cả làm phân bón. Đó là vì chúng rất khó phân huỷ và có thể

tồn tại trong thực tế ở dạng tích tụ, nếu không được xử lý kòp thời sẽ gây ô nhiễm môi trường
và ngày càng ảnh hưởng đến quá trình SX và đời sống.
Lông vũ phế thải có chứa hàm lượng protein tổng số rất cao (70-80%)
/1/
song tồn tại ở
dạng keratine rất bền vững và không tan trong nước, vì vậy không thể sử dụng chúng trực
tiếp như nguồn đạm hấp thu.
Việc nghiên cứu và đưa ra mô hình thiết bò tự động sản xuất nhằm biến lông vũ phế
thải thành nguồn đạm hấp thu có một ý nghóa khoa học và thực tiễn lớn. Việc xử lý thành
công lông vũ sẽ tận dụng nguồn phế thải, tạo nguồn đạm cho chăn nuôi, làm sạch môi trường.
Ngoài ra, trong đạm từ lông vũ có chứa hàm lượng đáng kể của nhiều loại axit amin mà hiện
nay vẫn phải nhập ngoại. Nếu tiếp tục phát triển công trình này có thể đem lại hiệu quả kinh
tế to lớn.
Ngoài nước:
Ở nhiều nước trên thế giới, việc đẩy mạnh xử lý phế thải để tạo nguồn nguyên liệu
cho SX và đời sống rất được chú trọng. Đối với những phế thải dạng tích tụ như lông vũ, xử lý
chúng còn là yêu cầu cấp thiết để làm sạch môi trường. Tuy nhiên công nghệ xử lý thường
không được phổ biến. Nhiều nước phải tốn kinh phí đem chôn các phế thải này.
Keratin có thể thuỷ phân bằng enzyme đặc hiệu sau khi làm nhạy hoá bằng dimethyl
formamide cho hiệu suất ~ 38%
/2/
. Các phương pháp xử lý bằng phương tiện vật lýù như chiếu
xạ gamma làm đứt gẫy liên kết của keratine có thể đạt hiệu suất cao (~90% ở liều chiếu
50Mrad)
/3-4/
. Tuy nhiên giá thành các sản phẩm của các công nghệ này cao, không thích hợp
với điều kiện kinh tế của đất nước. Ở Nhật Bản, người ta sử dụng công nghệ xử lý giá thành
cao để tạo ra sản phẩm cao cấp là các axit amin. Công nghệ này đã được bán cho Ấn Độ
thông qua xây dựng nhà máy SX 2000 tấn/năm.
Trong nước:

4
Vấn đề xử lý các phế thải môi trường thành nguyên liệu tái sử dụng đã được các cấp
lãnh đạo, các nhà khoa học, SX và môi trường trong nước quan tâm. Đối với vấn đề xử lý
lông vũ phế thải cho đến nay vẫn chưa có giải pháp hữu hiệu nào được đưa vào áp dụng.
Việc xây dựng một công nghệ xử lý các lông vũ phế thải thành nguồn nguyên liệu đạm chăn
nuôi giá rẻ, chất lượng tốt có ý nghóa thực tiễn to lớn, làm tăng của cải xã hội đồng thời góp
phần cải thiện môi trường.
Từ trước 1975, tại Xý nghiệp Xuất Khẩu Lông Vũ Q.8 Tp.HCM đã lắp đặt 1 dây
chuyền của Mỹ để xay nghiền có xử lý nhiệt, đóng bao bột lông vũ phế thải. Các sản phẩm
này đã được thử nghiệm làm phân bón và pha trộn thức ăn gia súc, song không thu được kết
quả thực tế vì sản phẩm chưa xử lý, còn ở dạng không tan, không hấp thu ở dạng thức ăn hoặc
phân bón. Số bột lông vũ do vậy tồn đọng trong quá trình SX ngày càng tăng. Năm 1997 đã
được xuất thành dạng nguyên liệu sang Nhật.
Năm 1993, UB KHKT Tp.HCM cũng tổ chức triển khai 1 đề tài xử lý lông vũ thành
đạm hấp thu (do GS.TS Nguyễn Văn Huyên chủ nhiệm). Đề tài này đã được nghiệm thu với
kết quả âm – cho kết luận không thể xử lý lông vũ thành dạng hấp thu, vì sản phẩm cô đặc có
dạng keo nhựa đường không hoà tan do kết quả của quá trình polimer hoá ngược.
Từ năm 1991 một số nhà nghiên cứu sinh học đã tiến hành xử lý lông vũ, trong đó
thực hiện công nghệ chiếu xạ gamma kết hợp với thuỷ phân trên các thiết bò thủ công hiệu
suất chỉ đạt 30-40%
/5/
. Tuy nhiên, việc ứng dụng nguồn Gamma có tại Trung tâm Chiếu Xạ
Tp.HCM hiện nay để chiếu xạ phải chòu giá thành cao (~700.000 Đ/ m
3
chiếu xạ) nên không
thể triển khai thực tế được. Các nghiên cứu tiếp theo tiến hành theo phương án thuỷ phân đặc
biệt kết hợp xử lý bằng các phương tiện vật lý.

1.2. LỰA CHỌN ĐỐI TƯNG NGHIÊN CỨU

1.2.1. LỰA CHỌN ĐỐI TƯNG NGHIÊN CỨU
• Xử lý lông vũ các loại (đạm không tan) thành đạm hấp thu.
• Sử dụng quy trình thuỷ phân đặc biệt
Quy trình công nghệ xử lý lông vũ trên nguyên tắc thuỷ phân đã được Nhóm công
nghệ sinh học nghiên cứu với kết quả như sau:
- Xử lý sơ bộ lông vũ bằng cách ngâm với xút loãng trong thời gian 48 giờ, có khuấy đảo.
Tỷ lệ 1kg lông vũ – 7 kg nước.
- Xử lý chính bằng áp suất trong khoảng 2-3 at và nhiệt độ theo một quy trình có điều chỉnh
trong 4 giờ nhằm cắt mạch keratin và chống polimer hoá ngược. Trong công đoạn này,
đạm không tan trong lông vũ chuyển thành đạm hấp thu.
- Trung hoà dòch lối ra từ xử lý chính bằng acid.
- Tách phần nước trong dòch bằng sấy cô.
- Để có thể sử dụng trực tiếp cho chăn nuôi - tương đương bột cá (40-50% đạm), sản phẩm
được bổ sung phụ gia để đạt hàm lượng đạm 50%. Theo khuyến cáo của các nhà chăn
nuôi thì cao lanh là tốt nhất, giúp cho hệ tiêu hoá, chống bệnh tiêu chảy của gia súc gia
cầm.


5
• Xây dựng dây chuyền công nghệ xử lý dạng SX công nghiệp
Các kết quả thí nghiệm cho thấy để có thể xử lý tối ưu cần phải tự động hoá các công
đoạn xử lý. Việc sử dụng ban đầu một số thiết bò tự động với sự tham gia của Viện Điện tử –
Tin học – Tự động hoá cho thấy hiệu suất xử lý đạt đến 70%.
Các sản phẩm đạm hấp thu từ các nghiên cứu trên có nguồn gốc từ động vật, không
chứa những chất nguy hại cho vật nuôi và môi trường. Các kết quả kiểm đònh phòng thí
nghiệm và ứng dụng chăn nuôi ban đầu cũng đã xác nhận điều đó.
Dựa trên các kết quả nghiên cứu và thử nghiệm này có thể rút ra những kết luận:
- Có thể ứng dụng quy trình công nghệ xử lý lông vũ của các nghiên cứu nói trên để xây
dựng một hệ thống thiết bò công nghệ hoàn chỉnh đưa vào sản xuất.
- Qua nghiên cứu và sản xuất thử nghiệm cho thấy nếu không xây dựng thiết bò tự động hoá

thì không thể đảm bảo chất lượng và hiệu suất xử lý. Đó chính là nguyên nhân không
thành công của một số đề tài đã thực hiện. Nếu xây dựng được 1 hệ thống tự động cho
phép điều khiển xử lý theo chương trình, cho phép lựa chọn tối ưu các thông số xử lý thì
sẽ đạt hiệu suất xử lý 100% và không có phế thải.

1.2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ KỸ THUẬT ĐÃ SỬ DỤNG
Đề án được xây dựng trên cơ sở áp dụng các thành tựu khoa học công nghệ về tự động
hoá và công nghệ sinh học vào xử lý phế thải thành sản phẩm có giá trò cung cấp cho sản
xuất nông nghiệp.
• Sử dụng những kết quả nghiên cứu bước đầu và quy trình xử lý ở hiệu suất 70% đã tiến
hành trong phòng thí nghiệm sinh học và sản xuất pilot.
• Xác đònh những công đoạn xử lý quan trọng cần điều khiển tự động.
• Tham khảo cấu trúc của các dây chuyền thuỷ phân hiện có.
• Xây dựng hệ thống tự động hoá quá trình SX.
• Trên cơ sở hệ thống tự động đã được xây dựng, tiến hành lựa chọn chế độ xử lý tối ưu để
hoàn thiện công nghệ xử lý đạt hiệu suất 100%.
• Liên kết với một số đơn vò có khả năng để triển khai đề tài. Liên kết với cơ sở đã cung
cấp quy trình ban đầu và thuê khoán chuyên môn để tham gia hoàn thiện công nghệ trên
cơ sở thiết bò tự động hoá.
• Tổ chức hội nghò, hội thảo khách hàng để hợp đồng chuyển giao thiết bò & công nghệ.

1.2.3. TÍNH MỚI, TÍNH SÁNG TẠO VÀ NHỮNG NÉT ĐỘC ĐÁO CỦA ĐỀ TÀI
Lần đầu tiên ở Việt Nam đưa ra được một hệ thống thiết bò tự động theo quy trình
công nghệ sản xuất đạm hấp thu từ lông vũ phế thải với giá thành sản phẩm rẻ phục vụ chăn
nuôi. Sản phẩm có khả năng phát triển để có giá trò cao.
Đề tài có giá trò về mặt công nghệ đã đăng ký và được chấp nhận hồ sơ và đã đăng
công báo (xem Phụ lục 1).

6
CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ MÔ HÌNH

2.1. XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG
2.1.1. Mô hình hoá quy trình công nghệ xử lý, xác đònh những vòng điều khiển tự động
chủ yếu:
2.1.1.1. Quy trình công nghệ xử lý lông vũ phế thải:
Lông vũ phế thải gồm lông vòt, gà, ngan, ngỗng,chim… có chứa hàm lượng protein rất
cao (70 – 80%) tồn tại ở dạng keratine rất bền vững và không tan trong nước, vì vậy không thể
sử dụng trực tiếp như nguồn đạm mà gia súc, gia cầm có thể hấp thu được. Ngoài ra trong đạm
từ lông vũ có chứa hàm lượng đáng kể của nhiều loại axit amin rất cần thiết cho gia súc, gia
cầm.
Chất keratine có thể thủy phân bằng enzim đặc hiệu sau khi làm nhạy hóa bằng
dimetyl – formamit, hiệu suất đạm thu được thấp (38%). Bên cạnh đó, chưa có công trình nào
giải quyết thành công việc xử lý lông vũ phế thải thành đạm hấp thu với hiệu suất cao, trong
số đó có 2 phương pháp mà trước đây chúng tôi đã tiến hành nhưng không đạt hiệu quả cao:
Phương pháp 1: xử lý lông vũ bằng cách chiếu xạ gamma kết hợp xử lý bằng kiềm có thể làm
hiệu suất đạm thu được cao (~ 90% ở liều chiếu 3 – 5 Mrad) nhưng giá thành rất cao do sử
dụng nguồn gamma để chiếu xạ (~ 700.000 đồng/m
3
chiếu xạ) (theo quy trình 1 ở hình 2.1).
Phương pháp 2: xử lý lông vũ bằng cách xử lý kiềm kết hợp với thủy phân enzim (theo quy
trình 2 ở hình 2.1). Nhược điểm: Quy trình xử lý này cho hiệu suất thấp (30 – 40%) và tốn một
khoản chi phí cho việc xử lý lượng chất thải nhằm tránh ô nhiễm môi trường, nên giá thành
cao
/5/
.
Các nghiên cứu tiếp tục nhằm đưa ra phương pháp xử lý lông vũ phế thải thành đạm
hấp thu trên dây chuyền công nghệ tự động cho phép đạt hiệu suất đạm thu được tuyệt đối (~
100%) mà chi phí sản xuất thấp, giá thành sản phẩm rẻ và có thể ứng dụng triển khai trong

thực tế.
Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm của nhóm Công nghệ sinh học tiến
hành về bản chất và cấu trúc của keratine lông vũ phế thải, kết quả cho thấy lông vũ phế thải
có chứa nhiều liên kết lưu huỳnh dễ bò phá hủy bằng xút do đó phương pháp xử lý lông vũ theo
sáng chế khác biệt với phương pháp đã biết ở chỗ được thực hiện bằng cách xử lý lông vũ (bột
lông vũ) trong dung dòch kiềm trước, sau đó sẽ thực hiện trung hòa bằng axit.
Trên hình 2.2. trình bày phương pháp và quy trình xử lý lông vũ thành đạm hấp thu là
kết quả nghiên cứu và được sử dụng trong đề tài này.









7

Phương pháp 1: xử lý lông vũ bằng cách Phương pháp 2: xử lý lông vũ bằng cách
chiếu xạ gamma kết hợp xử lý bằng kiềm xử lý kiềm kết hợp với thủy phân enzim

Hình 2.1. Các phương pháp xử lý lông vũ phế thải đã nghiên cứu

Lông vũ phế thải
(dạng bột)
Chiếu xạ 3 – 5 Mrad
Xử lý kiềm dd 0,2N

1 at, 8 h
Xử lý kiềm dd 0,2N
1 at, 8 h
Trung hòa
Trung hòa lọc
Thủy phân enzim
60°C, 4 h
Sấy khô nghiền nhỏ Lọc, sấy khô
nghiền nhỏ
Đóng gói thành phẩm Đóng gói thành phẩm

8
Nghiền xay

Lông vũ phế thải

(1)

Bột lông (3 – 5 mm)

(2) bvbbb
NaOH 0,8%
48 h



(3)


Kiểm tra Hỗn hợp 1

(4)
P = 2 - 3 at
3 h
Kiểm tra Dung dòch đạm lỏng 1

HCl nồng độ 5 N

(5)
Kiểm tra Dung dòch đạm lỏng 2

Không khí/ hơi nóng ở
t° = 100°C
(6)
3 h


Dung dòch sệt
Phụ gia cao lanh

(7)


Bột ướt



(8)
t° = 100°C

(8)
Thành phẩm
5h
Bột khô


(9)


Thành phẩm
Đóng gói

Xử lý sơ bộ
(ngâm, khuấy đảo)
Xử lý chính
Trung hòa bằng axit
Cô đặc
(tách nước)
Phối trộn phụ gia
Sấy bột ướt
Xay thành bột mòn
Đun sôi

9
Hình 2.2. Phương pháp và quy trình xử lý lông vũ phế thải được sử dụng cho đề tài
• Phương pháp xử lý lông vũ thành đạm hấp thu được thực hiện theo trình tự gồm các bước:
- Nghiền – xay lông vũ phế thải thành bột lông vũ có kích thước khoảng 4 – 6 mm;
- Xử lý sơ bộ (ngâm, khuấy đảo) bột lông vũ bằng dung dòch xút loãng (NaOH 0,8%) trong

48 giờ, thu được hỗn hợp 1;
- Đun sôi hỗn hợp 1;
- Xử lý chính hỗn hợp 1 ở áp suất 2 – 3 at trong thời gian 3 giờ thu dung dòch đạm lỏng 1;
- Trung hòa dung dòch đạm lỏng 1 bằng axit HCl có nồng độ 5 N, thu được dung dòch đạm
lỏng 2 nồng độ đạm 10 – 15%, độ pH = 7;
- Cô đặc (tách nước) dung dòch đạm bằng cách phun dung dòch này ngược chiều của hơi
nóng ở nhiệt độ 100°C trong thời gian 3 giờ thu được sản phẩm cô lỏng, sau đó tiếp tục
được cô đặc để tạo thành dung dòch sệt;
- Phối trộn dung dòch sệt với phụ gia cao lanh theo tỷ lệ 30-50% so với nguyên liệu ban đầu
thu được bột ướt ; Chú ý tỷ lệ phụ gia tuỳ thuộc vào hàm lượng đạm sản phẩm cần có.
- Sấy khô bột ướt bằng khí nóng ở nhiệt độ 100°C trong thời gian 5 giờ thu được bột khôâ;
- Xay bột khô thành bột mòn;
- Đóng gói thành phẩm.
Sản phẩm cuối cùng thu được có dạng bột mòn, màu hổ phách, có mùi đặc trưng của
keratine, có hàm lượng đạm ≈50-70%.
Từ quy trình công nghệ nêu trên, hệ thống thiết bò xử lý có thể chọn theo sơ đồ khối
hình 2.3.

Hình 2.3. Mô hình cơ sở dây chuyền xử lý lông vũ phế thải thành đạm hấp thu

2.1.1.2. Xác đònh những vòng điều khiển tự động chủ yếu:
Để xác đònh vai trò của các vòng điều khiển, chúng tôi đã tiến hành thí nghiệm trên
các thiết bò nhỏ (xem Phụ lục 2/ hình PL2.1-2.2), gồm các bồn ngâm inox có khuấy 300 lít,
bồn áp lực 300 lít với điều khiển không tự động theo quy trình công nghệ xử lý đã được nghiên
cứu trước đây.
• Thí nghiệm được tiến hành theo các bước:
- Không xử lý sơ bộ. Chỉ xử lý chính.
- Có xử lý sơ bộ và xử lý chính.
XỬ LÝ
CHÍNH

XỬ LÝ
SƠ BỘ
Lông vũ
phế thải
Kiềm Khuấy
P, T T
Acid
Đạm hấp thu
CÔ
ĐẶC
TRUNG
HOÀ

10
- Tiến hành cân dư lượng nguyên liệu còn lại sau khi xử lý.
• Các kết quả thí nghiệm cho thấy:
- Vòng điều khiển xử lý sơ bộ có ảnh hưởng ~ 15% đến hiệu suất xử lý.
- Vòng điều khiển chính có ảnh hưởng ~ 85% đến hiệu suất xử lý.
- Các phần điều khiển liên đới: kiểm soát chất lượng sản phẩm, phục vụ tiết kiệm năng
lượng, chống ô nhiễm môi trường.

2.1.2. Xây dựng mô hình thiết bò tự động để xử lý lông vũ phế thải
Trên cơ sở quy trình công nghệ xử lý (mục 2.1.1.1/ hình 2.2), mô hình thiết bò cơ sở
(hình 2.2) và vai trò các vòng điều khiển (mục 2.1.1.2), mô hình hệ thống công nghệ xử lý
lông vũ phế thải được xây dựng như hình 2.4.


Hình 2.4. Mô hình hệ thống công nghệ xử lý lông vũ phế thải

• Xử lý sơ bộ được thực hiện trong các bồn kín bằng inox:

- Mức nước và lượng kiềm xử lý được điều khiển đònh lượng theo công nghệ tương ứng với
lượng nguyên liệu cần xử lý.
- Cơ cấu khuấy trộn, hoạt động đònh kỳ theo chương trình.
• Xử lý chính được thực hiện trong các bồn áp lực kín bằng inox:
- Thiết bò đốt nóng điều khiển tự động. Áp suất, nhiệt độ trong bồn được kiểm tra bằng các
cảm biến và điều khiển tự động nhờ bộ điều khiển lập trình.
- Sau khi xử lý chính thu được dung dòch đạm lỏng và không phế thải.
• Công đoạn trung hoàđược thực hiện trong các bồn inox:
- Lượng acid để trung hoà được điều khiển đònh lượng theo giá trò xác lập của thiết bò đo pH.
- Cơ cấu khuấy trộn, đảm bảo cho quá trình trung hoà nhanh.
• Công đoạn cô làm mất nước để nhận sản phẩm đạm cô đặc.

XỬ LÝ
LỐI VÀO
(xay, nghiền,
ủ, khuấy)
XỬ LÝ
CHÍNH
(P, T)
Lông vũ phế thải
Kiềm
Acid
Đạm hấp thu
KIỂM
TRA
KIỂM
TRA
(nồng
độ)
TRUNG

HOÀ
ĐIỀU KHIỂN
TỰ ĐỘNG
PHỐI
TRỘN
Kiểm tra
Chất lượng
(KCS)
PHỤ GIA
PHƠI SẤY
XAY,ĐÓNG
BAO NHÃN
CÔ
ĐẶC

11
Dây chuyền thực hiện xử lý đạm chứa trong lông vũ không tan thành đạm hoà tan.
Đạm sinh ra trong suốt quá trình xử lý và sự tích tụ dư lượng đạm trong thiết bò lâu ngày có thể
bò phân huỷ và sinh mùi hôi thối. Ngoài ra, trong quá trình xử lý, do đặc điểm nguyên liệu
lông vũ sinh khí chứa lưu huỳnh có mùi hôi. Vì vậy dây chuyền cần được thiết kế theo chu
trình kín, tự động, có thu khí thải và xử lý trong quá trình vận hành và có khả năng cọ rửa
thường xuyên.
Để có thể vận hành trong dây chuyền kín, lông vũ phế thải được xay nghiền nhỏ (kích
thước 4-6 mm) để có thể bơm chuyển trong dây chuyền tự động hoá. Việc thiết kế máy xay
nghiền lông vũ ở nhiệt độ bình thường cũng là một vấn đề cần được nghiên cứu thí nghiệm do
đặc điểm lông vũ mềm, dai, rất khó băm cắt theo cách thông thường.


12
2.2. THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT BỊ DÂY CHUYỀN VÀ HỆ ĐIỀU KHIỂN TỰ

ĐỘNG

2.2.1. Tính toán công suất sản xuất và lựa chọn cấu hình thiết bò
Với mục tiêu - đề tài nghiên cứu tạo sản phẩm dây chuyền tự động – có thể chuyển
giao cho đơn vò sản xuất, cấu hình được xây dựng theo kiểu các module công nghệ, cho phép
có thể tăng hoặc giảm module để đảm bảo công suất thiết kế.
Trong điều kiện sản xuất nhỏ ở nước ta, lượng lông vũ phế thải thu gom tại các đô thò
không ổn đònh và không lớn. Việc chọn công suất cho hệ thống ~ 1 tấn sản phẩm/ ngày là hợp
lý. Trong điều kiện sử dụng lông vũ phế thải từ các công ty xuất khẩu lông vũ hoặc khuynh
hướng giết mổ tập trung, lượng nguyên liệu đầu vào sẽ ổn đònh và nhiều hơn.
Theo những nguyên nhân trên, cấu hình thiết bò đề tài được chọn với công suất thiết kế
là 1 tấn sản phẩm đạm 50% / ngày.

Theo quy trình công nghệ đã trình bày ở trên, số lượng nguyên liệu sử dụng để tạo 1
tấn sản phẩm đạm 50% / ngày như sau (bảng 2.1):
Bảng 2.1.
STT DANH MỤC NGUYÊN LIỆU Đơn vò Số lượng
1 Basơ kg 25
2 Axyt kg 15
3 Lông vũ kg 600
4 Chất độn (cao lanh) kg 500
5 Nước cho bồn xử lý sơ bộ m
3
4.2

Như vậy, để xử lý cần có các thiết bò theo dung tích như trong bảng 2.2:
Bảng 2.2.
STT DANH MỤC THIẾT BỊ Đơn vò Dung tích xử lý
1 Bồn xử lý sơ bộ (cho cả thời gian ủ x 3) m
3

12.6
2 Bồn xử lý chính m
3
4.2
3 Bồn trung hoà m
3
4.2
4 Thiết bò cô m
3
4.2
5 Bồn chứa nước dự trữ m
3
4.2
6 Bồn chứa trung gian m
3
4.2

Việc xây dựng các bồn lớn duy nhất cho mỗi công đoạn làm đơn giản hệ thống, song sẽ
cần kinh phí đầu tư lớn, đặc biệt là các bồn áp lực.
Thiết kế đề tài thực hiện chia nhỏ các bồn công nghệ thành các module nhỏ, với quá
trình xử lý theo mẻ gối đầu, cho phép giảm mạnh giá thành thiết bò xuống còn 50% so với cấu
hình sử dụng bồn duy nhất.
Thiết kế lựa chọn cho các bồn xử lý được trình bày trong bảng 2.3

13
Bảng 2.3. Tính toán thiết kế các bồn xử lý
TT TÊN ĐẶC TÍNH Kích thước
xử lý
Kích thước
thiết kế

Đvò SLG
1 Máy xay nghiền
lông vũ
Kích thước sản phẩm 4-6mm 1 tấn/ngày
/7 giờ
120kg/giờ Cái 1
2 Bồn nước cung
cấp
3m
3
3 m
3
Cái 2
3 Bồn hoá chất 8g S1 khô /lít. 4kg ->
0.5m3.C30 Có hút thông khí
khi pha chế
0.5 m
3
0.7 m
3
Cái 2
4 Bể xử lý lối vào 1 bồn/267kg lông vũ, Miệng
rộng, có nắp, ống thu khí,
chống ăn mòn,báo mức trên
1.44 m
3
2 m
3
Cái 9
5 Bồn đun sôi

nguyên liệu
Miệng rộng, có nắp, ống thu
khí, chống ăn mòn,báo mức
trên, báo sôi
0.75 m
3
1 m
3
Cái 2
6 Bồn xử lý chính Inox, 4at, có van bảo vệ, báo
mức trên-dưới,đo nhiệt-áp
suất,đun điện
0.75 m
3
1 m
3
Cái 2
7 Bồn xử lý khí thải,
thép không rỉ
Cái 1
8 Bồn trung hoà Thép không gỉ 1.44 m
3
2 m
3
Cái 2
9 Thiết bò cô Chạy điện 1 m
3
1 m
3
Cái 3

Sơ đồ cấu hình cho mô hình thiết kế được trình bày trên hình 2.5
Xử lý sơ bộ được thực hiện trong 9 bồn kín bằng inox dung tích xử lý 1,44 m³ (1 tấn sản
phẩm sử dụng 3 bồn/ngày, 6 bồn còn lại để gối đầu xử lý 48 giờ) có trang bò cơ cấu khuấy trộn,
hoạt động đònh kỳ theo chương trình ( 5 phút khuấy, 25 phút nghỉ). Hỗn hợp được đun sôi trong
các bồn đun sôi trước khi đưa vào xử lý chính. Mỗi bồn xử lý có dung tích xử lý bằng 2 lần
dung tích bồn đun sôi. Mỗi ngày cần đun sôi 6 lần sử dụng 2 bồn đun.
Xử lý chính được thực hiện trong 3 bồn áp lực kín bằng inox dung tích 1 m³, có thiết bò
đốt nóng điều khiển tự động. Áp suất, nhiệt độ trong bồn được kiểm tra bằng các cảm biến và
điều khiển tự động nhờ bộ điều khiển lập trình. Công đoạn xử lý chính được thực hiện trong
thời gian 3 giờ (180 phút). . Mỗi ngày cần xử lý 6 lần sử dụng 3 bồn xử lý chính.
Dung dòch đạm lỏng 1 được bơm vào bồn trung hòa dung tích 2 m³ sau đó qua thiết bò
sấy phun bay hơi để tách nước bằng hơi nóng. Sau đó được cô đặc bổ sung sẽ thu được dung
dòch sệt.
Dung dòch sệt sau cô đặc được phối trộn với phụ gia cao lanh trong thiết bò trộn (theo tỷ
lệ 30-50% so với nguyên liệu ban đầu) sẽ thu được bột ướt; Bột ướt được sấy khô xay thành
bột mòn (bột đạm hấp thu).

14

Hình 2.5. Cấu hình dây chuyền xử lý lông vũ phế thải thành đạm hấp thu
BỒN TRUNG GIAN
ĐO MỨC TRÊN
ĐO MỨC DƯỚI
SẢN PHẨM CHỜ CÔ ĐẶC
ĐO MỨC TRÊN
ĐO MỨC DƯỚI
SẢN PHẨM Ø CÔ ĐẶC SƠ BỘ
SẢN PHẨM ĐI CÔ ĐẶC
ĐO MỨC DƯỚI

ĐỊNH LƯNG
PHỤ GIA
ĐO ĐỊNH LƯNG DUNG DỊCH
PHỤ GIA
BỘT
NẠP PHỤ GIA
HỆ THỐNG PHỐI TRỘN
XAY THÀNH BỘT
NẠP DUNG DỊCH
BỘT NHÃO
1.6m3
1.6m3
1.6m3
1.6m3
1.6m3
1.6m3
1.6m3
1.6m3
1.6m3
BỒN XỬ LÝ PHỤ BỒN XỬ LÝ PHỤ BỒN XỬ LÝ PHỤ
BỒN XỬ LÝ PHỤ BỒN XỬ LÝ PHỤ BỒN XỬ LÝ PHỤ
BỒN ĐUN SÔI
BỒN XỬ LÝ PHỤ BỒN XỬ LÝ PHỤ BỒN XỬ LÝ PHỤ
BỒN DUNG DỊCH
XỬ LÝ
MÁY NGHIỀN
LÔNG VŨ
BỘT LÔNG
BƠM NƯỚC
ĐO MỨC TRÊN

BỒN NƯỚC
BỒN HÓA CHẤT
ỐNG XẢ KH Í
NẠP NGUY ÊN LIỆ U
Ps1
ĐỒNG HỒ Á P SUẤ T
VAN BẢ O VỆ Q UÁ ÁP SUẤT
BỒN ÁP LỰC 4at
KHÍ NÓNG
K
H
O
ÂN
G

K
H
Í
K
H
O
ÂN
G

K
H
Í
ỐNG XẢ KHÍ
NẠP NGUYÊ N LIỆU
LẤ Y SẢN PH Ẩ M

Ps2
ĐỒNG HỒ ÁP SUẤT
VAN BẢO VE Ä QUÁ ÁP SUẤT
CÔNG TẮC
ÁP SUẤT
CÔNG TẮC
ÁP SUẤT
CÔNG TẮC
ÁP SUẤ T
BỒN ÁP L ỰC 4at
K
H
O
Â
N
G

K
H
Í
ỐNG XẢ KHÍ
NẠP NGUYÊN LIỆU
LẤY SẢN PHẨM
Ps3
ĐỒNG HỒ ÁP SUA ÁT
VAN BẢ O VỆ QUÁ Á P SUẤT
BỒN ÁP LỰC 4at
BỒN XỬ LÝ CHÍNH
BỒN XỬ LÝ CHÍNH
BỒN XỬ LÝ CHÍNH

MIX 1
MIX 4
MIX 7
MIX 2
MIX 5
MIX 8
MIX 3
MIX 6
MIX 9
MIX 10
MIX 11
Fd1
QUẠT HÚT
Đầu phun sương
CYCLON THU HỒI
CẤP LIỆU SẤY VÒNG
CẤP HƠI NÓNG
ĐIỀU KHIỂN NHIỆT
KHÔNG KHÍ
KHÍ NÓNG
NẠP DỊCH SẤY
SẢN PHẨM SẤY
ĐO ĐỘ ĐẶC
CẤP ĐẦU PHUN DỊCH SẤY
ĐO MỨC TRÊN
DUNG DỊCH
HOÁ CHẤT
MOTOR KHUẤY
BỒN TRUNG HOÀ
BÁO MỨC

BÁO MỨC
pH meter
SẢN PHẨM
Lv1 Lv 2
Lv5
Lv6 Lv7
Lv14 Lv15
Lv16
Lv17
Lv18
Lv19
Lv20
Tc5
Tc6
Lv21
Lv22
Tc4
Cs1
Lv23
Lv24
Lv25
Lv26
pH1
Lv13
Lv10
Lv12
Lv9
Lv11
Lv8
BƠM ĐỊNH LƯNG

BƠM ĐỊNH LƯNG
P8
BƠM NẠP
BƠM NẠP
BƠM DUNG DỊCH
BƠM CAO Á P
P5
P6
P7
P13
P14
P15
P3
BỒN LỌC KHÍ THẢI
XẢ BÙN
BÙN
KHÍ XỬ LÝ
XẢ BÙN
BÙN
KHÍ ĐÃ XƯ Û LÝ
BƠM S Ả N PHẨM
P9
P10
P11
BƠM SẢN PHA ÅM
BƠM SẢN PHẨN
BƠM HOÁ CHẤT
P12
P16
P17

SẤY BỘT NHÃO
SẢN PHẨM
HƠI NÓNG
ĐO NHIỆT
ĐIỀU KHIỂN HƠI
ĐIỀU KHIỂN NHIỆT
SẤY BỘT NHÃO
HƠI NÓNG
ĐO NHIỆT
ĐIỀU KHIỂN HƠI
ĐIỀU KHIỂN NHIỆT
BỒN ÁP LỰC 4at
BỒN Á P LỰC 4at
Lv27
Lv28
Lv29
Cm1
Lv3
Lv4
P4
P2P1
LẤY SẢN PH Ẩ M
Tc3
Tc2
Tc1
GIA NHIỆT
Ht1
GIA NHIỆT
Ht2
GIA NHIỆT

Ht3
Đáy đun than
Đáy đun than
Đo mức cao
Đo mức cao
Rơ le
báo nhiệt
Rơ le
báo nhiệt
Đo nhiệt
Đo nh iệ t
Đo mức thấp
Đo mức thấp

15
2.2.2. Thiết kế hệ thống điều khiển
2.2.2.1. Xây dựng cấu hình điều khiển
Hệ thống điều khiển có thể xây dựng theo các phương án:
1. Xây dựng hệ điều khiển chung cho toàn bộ hệ thống.
2. Phân chia chức năng và xây dựng các bộ điều khiển theo chức năng công nghệ, thực hiện
nối mạng với máy tính.
Đối với hệ thống trong đề tài chúng tôi lựa chọn phương án 2 vì những lý do sau:
- Tổ chức điều khiển theo chức năng có ưu thế cho các chức năng hoạt động cục bộ, thích
hợp với dây chuyền điều khiển theo mẻ và tiết kiệm năng lượng.
- Thuận tiện cho việc bảo hành, sửa chữa và vận hành khai thác hệ thống.
Cấu hình điều khiển được xây dựng trên các PLC S7-200 SIMATIC Siemens. Hệ thống
gồm 4 mảng điều khiển như hình 2.6.

Hình 2.6. Cấu hình trung tâm điều khiển cho dây chuyền xử lý lông vũ phế thải

Trên hình 2.6. có 4 mảng điều khiển cho xử lý lối vào (Input Control –1), xử lý chính
(Main Control – 2), Trung hoà (Ouput Control – 3), sấy cô và liên quan (Ouput Control – 4).
Mỗi mảng chứa CPU S7-200 với 14 lối vào và 10 lối ra. Các khối vào/ra thông minh (khối
tương tự, đo nhiệt, áp suất, vào – ra số,…) được bổ sung tương ứng cho từng chức năng điều
khiển. Các CPU được nối mạng PPI với máy tính thông qua cáp chuyển đổi PPI-PC
(RS485/RS 232).
PC/PPI Cable
RS232/RS485
PC
SF
SF
SF
SF
RU N
RU N
RU N
RU N
STOP
STOP
STOP
STOP
PORT
PORT
PORT
PORT
0
0
0
0
CPU-224

CPU-224
CPU-224
CPU-224
AC/ DC/RLY
AC/ DC/RLY
AC/ DC/RLY
AC/ DC/RLY
214-1BD21-0XB0
214-1BD21-0XB0
214-1BD21-0XB0
214-1BD21-0XB0
SIEMENS
SIEMENS
SIEMENS
SIEMENS
INPUT CONTROL-1
MAIN CONTROL-2
OUTPUT CONTROL-3
OUTPUT CONTROL-4
SIMATIC
SIMATIC
SIMATIC
SIMATIC
S7-200
S7-200
S7-200
S7-200
1M
1M
1M

1M
1L
1L
1L
1L
.0
.0
.0
.0
.0
.0
.0
.0
.0
.0
.0
.0
.0
.0
.0
.0
.1
.1
.1
.1
.1
.1
.1
.1
.1

.1
.1
.1
.1
.1
.1
.1
.3
.3
.3
.3
.3
.3
.3
.3
.3
.3
.3
.3
.3
.3
.3
.3
.3
.3
.3
.3
.3
.3
.3

.3
.4
.4
.4
.4
.4
.4
.4
.4
.4
.4
.4
.4
.5
.5
.5
.5
.5
.5
.5
.5
.5
.5
.5
.5
.6
.6
.6
.6
.6

.6
.6
.6
.7
.7
.7
.7
.7
.7
.7
.7
I0
I0
I0
I0
Q0
Q0
Q0
Q0
I1
I1
I1
I1
Q1
Q1
Q1
Q1
0.1
0.1
0.1

0.1
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.1
0.1
0.1
0.1
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
2M

2M
2M
2M
0.4
0.4
0.4
0.4
0.5
0.5
0.5
0.5
0.6
0.6
0.6
0.6
0.7
0.7
0.7
0.7
1.0
1.0
1.0
1.0
1.1
1.1
1.1
1.1
1.2
1.2
1.2

1.2
1.3
1.3
1.3
1.3
1.4
1.4
1.4
1.4
1.5
1.5
1.5
1.5
M
M
M
M
L+
L+
L+
L+
0.6
0.6
0.6
0.6
2L
2L
2L
2L
0.4

0.4
0.4
0.4
0.5
0.5
0.5
0.5
3L
3L
3L
3L
0.7
0.7
0.7
0.7
1.0
1.0
1.0
1.0
1.1
1.1
1.1
1.1
N
N
N
N
L1
L1
L1

L1
AC
AC
AC
AC
TERM
TERM
TERM
TERM
STOP
STOP
STOP
STOP
RUN
RUN
RUN
RUN
1.0 E-STAND
1.0 E-STAND
1.0 E-STAND
1.0 E-STAND
0
0
0
0
1
1
1
1
EM-235

EM-235
EM-235
EM-235
SIEMENS
SIEMENS
SIEMENS
SIEMENS
M
M
M
M
L+
L+
L+
L+
M0
M0
M0
M0
V0
V0
V0
V0
I0
I0
I0
I0
T-S ELE CTO R
T-S ELE CTO R
T-S ELE CTO R

T-S ELE CTO R
VIELINA
VIELINA
VIELINA
VIELINA

16
Trạng thái hệ thống được theo dõi trên màn hình máy tính. Các điều khiển có thể gửi từ
máy tính xuống bộ điều khiển chức năng.

2.2.2.2. Vòng điều khiển xử lý sơ bộ (hình 2.7):
Hệ thống xử lý sơ bộ lối vào có các nhiệm vụ:
• Điều khiển bơm nước và hoá chất S1 vào bồn xử lý (theo tín hiệu mức)
• Xử lý sơ bộ (ngâm, ủ, khuấy) nguyên liệu đã xay nghiền trong bồn xử lý có nước và hoá
chất S1.
• Đun sôi nguyên liệu đã xử lý lối vào để cấp cho bồn xử lý chính.


Hình 2.7. Sơ đồ điều khiển tự động hệ xử lý lối vào

Sơ đồ khối hệ thống và giản đồ chương trình được trình bày trên hình 2.8 và 2.9. Bảng
danh mục thiết bò và cảm biến, thiết kế chi tiết được trình bày trong phụ lục 3.






TỚI HỆ ĐIỀU KHIỂN XỬ LÝ CHÍNH
HỆ ĐIỀU KHIỂN XỬ LÝ LỐI VÀO

Bơm đònh lượng
Bơm nước
Bồn chứa nước
Motor khuấy Motor khuấy Motor khuấy
Bồn dung dòch
xử lý
Bồn xử lý phụ 1 Bồn xử lý phụ 2 Bồn xử lý phụ 9
Lv4 Lv5 Lv12
Lv1,Lv2

17

Hình 2.8. Sơ đồ khối chi tiết hệ xử lý lối vào
IBOX-2
IBOX-1
IBOX-5
IBOX-8
IBOX-11
BỒN HOÁ
CHẤT S1
ITK-2
ILV-2L
Prog.
Prog.
Prog.
Man
Man
Man
AC
AC

AC
Prog.
Prog.
Prog.
ILV-5H
ILV-8H
ILV-11H
ILV-5L
ILV-8L
ILV-11L
Man
Man
Nguyên liệu
W
F
S
ILV-6H
ILV-9H
ILV-12H
ILV-6L
ILV-9L
ILV-12L
ILV-1H
ILV-1L
To Control Bus
Cảnh báo/ Alarm
Prog.
Prog.
BỒN XỬ LÝ
LỐI VÀO

ITK-5
BỒN XỬ LÝ
LỐI VÀO
ITK-8
BỒN XỬ LÝ
LỐI VÀO
ITK-11
IM-5
IM-8
IM-11
BỒN XỬ LÝ
LỐI VÀO
ITK-4
BỒN XỬ LÝ
LỐI VÀO
ITK-7
BỒN XỬ LÝ
LỐI VÀO
ITK-10
OUTPUT/ 9
INPUT / 18
IBOX-6
IBOX-9
IBOX-12
Man
Man
Man
~ 3
~ 3
~ 3

IP-2
IP-1
INPUT CONTROL-1
BỘ ĐIỀU KHIỂN
LỐI VÀO -1
CPU-224
I/O MODULES
AC
AC
AC
IBOX-4
IBOX-7
IBOX-10
ILV-4H
ILV-7H
ILV-10H
ILV-4L
ILV-7L
ILV-10L
Prog.
Prog.
Prog.
BỒN XỬ LÝ
LỐI VÀO
ITK-6
BỒN XỬ LÝ
LỐI VÀO
ITK-9
BỒN XỬ LÝ
LỐI VÀO

ITK-12
IM-6
IM-9
IM-12
~ 3
~ 3
~ 3
Bơm hoá chất
S1 cho các
bồn XL lối vào
~ 3
~ 3
~ 3
AC
AC
AC
Bơm nước cho
các bồn XL lối
vào
BỒN NƯỚC
ITK-1
ILV-2H
Man
Man
Man
IM-4
IM-7
IM-10
WFS
WFS

WFS
WFS
WFS
WFS
WFS
WFS
WFS
Bơm nguyên
liệu từ bồn XL
lối vào tới bồn
Đun sôi
Prog.
IBOX-13
IP-13
Man
ITSW-1 ITSW-2
ILV-13L ILV-14L
To Main
Control-2
To Main Part
ILV-13H ILV-14H
BỒN ĐUN SÔI
ITK-13
BỒN ĐUN SÔI
ITK-14
ĐỐT ĐỐT
TT
CÔNG ĐOẠN
XỬ LÝ LỐI VÀO

18

Hình 2.9. Sơ đồ khối chương trình hệ điều khiển lối vào

• Quy trình vận hành và điều khiển:
1. Pha hoá chất:
- Cho lượng hoá chất quy đònh S1 vào bồn hoá chất ITK-2.
- Điều khiển bơm nùc ( Tủ ĐK IBOX-1 / nhấn nút MỞ bằng tay) cho đến khi bộ báo mức
cao ILV-2H tác động.
- Đặt thời gian khuấy trên tủ ĐK IBOX-2, Nhấn nút MỞ - điều khiển khuấy bằng tay.
- Dung dòch S1 đã được chuẩn bò.

2. Bơm hoá chất vào bồn xử lý lối vào:
- Nạp lượng liệu quy đònh đã xay nghiền vào bồn xử lý lối vào đã chọn. – ITK-x (x=4:12).
- Mở van hoá chất lối vào bồn này.
- Tra bảng tính lưu lượng bơm đònh liều.
- Đặt thời gian bơm hoá chất S1 trên tủ ĐK IBOX-2, Nhấn MỞ - điều khiển bơm bằng tay.
Trong chế độ tự động, có thể điều khiển bơm khi nhấn nút từ PLC hoặc từ máy tính.
- Kết thúc bơm, khoá van hoá chất cho bồn xử lý lối vào.
START
Xác lập thông số
ĐK bơm hoá chất ĐK khuấy
Điều khiển bơm nước Điều khiển lối ra
Dừng bơm nước Dừng bơm ra
Dừng bơm hoá chất Dừng khuấy
ILV-xH t= t
t= t
Đọc trạng thái hệ xử lý lối vào:
- Mức bồn nước ILV-1H,ILV-1L
- Mức bồn hoá chất ILV-2H, ILV-2L

- Mức 9 bồn xử lý lối vào ILV-XH, ILV-xL
- Mức 2 bồn đun sôi ILV13-H/L -14H/L
- Trạng thái điện lưới 3 pha
?
ILV-13H
ILV-14H
????
yes yes yes yes yes
no no no no
no
hc
k