PHẦN 1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Từ cây lương thực “chống đói”, cây sắn Việt Nam đã có khối lượng xuất
khẩu đứng hàng thứ 2 Thế giới và trở thành cây xóa đói giảm nghèo cho bà
con nông dân.
Nhờ áp dụng nhiều giống mới có năng xuất cao và có hàm lượng bột lớn
như giống KM60, KM94, ... Năng xuất sắn bình quân cả nước từ 79,9 tạ/ha
năm 1999 đã tăng lên 106,4 tạ/ha năm 2001 và tăng thêm 20 tạ cho mỗi ha
vào năm 2002, năm 2006 năng suất đạt 162,5 tạ/ha. Diện tích trồng sắn cũng
không ngừng mở rộng, từ 220.000 ha năm 1999 lên 263.900 ha năm 2001 và
đến tháng 9 năm 2002 đã có 270.000 ha, diện tích năm 2006 là 474.800 ha.
Hiện nay, khối lượng xuất khẩu sắn của Việt Nam đạt khoảng 200.000 tấn
năm, đứng hàng thứ 2 Thế giới, chỉ sau Thái Lan.
Nhu cầu của Thế giới đối với tinh bột sắn ngày càng tăng, nhất là tại các
thị trường Trung Quốc, Đài Loan, Hàn Quốc và Nhật Bản. Bên cạnh các thị
trường tiêu thụ sắn khô truyền thống là EU và Mỹ. Trong đó, sắn khô chủ yếu
làm lương thực (59%) và thức ăn gia súc (28%). Tinh bột sắn nhiều công
dụng hơn, ngoài việc làm thực phẩm trực tiếp còn là nguyên liệu không thể
thiếu trong nhiều ngành công nghiệp lớn như để làm hồ in, định hình và hoàn
tất trong công nghiệp dệt. Đồng thời tinh bột sắn còn dùng trong sản xuất cồn,
bột nêm, mì chính,...
Nhận rõ hiệu quả vấn đề do cây sắn đem lại, một số tỉnh ở miền núi phía
Bắc đã xây dựng nhà máy chế biến, cùng một số tỉnh miền Trung như Thanh
Hoá, Nghệ An, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế.
Các thiết bị trong dây chuyền sản xuất tinh bột sắn hiện nay của chúng ta
chủ yếu nhập khẩu từ Thái Lan, Trung Quốc. Đặc biệt, hiện nay ở Việt Nam
Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp RIAM đã thiết kế, chế tạo
thành công dây chuyền thiết bị sản xuất tinh bột sắn và đang áp dụng ở Phú
Thọ, Thái Nguyên.
1
Do đó, việc nắm vững cấu tạo, nguyên tắc hoạt động, cũng như xác định
được nguyên nhân gây hư hỏng để có biện pháp khắc phục, là rất cần thiết với
Thừa Thiên Huế đã tạo điều kiện thuận lợi về mặt kinh tế và xã hội. Nhà
máy cũng đã giải quyết việc làm cho một bộ phận người dân, góp phần vào sự
chuyển đổi cơ cấu cây trồng trên những vùng đất khô hạn.
2.2. Vùng nguyên liệu của nhà máy
Hiện nay, vùng nguyên liệu chủ yếu của nhà máy là từ nguồn cung cấp ở
các huyện trong tỉnh. Đặc biệt, các huyện có sản lượng sắn cao nhất là Phong
Điền, Hương Trà, A Lưới. Và ngoài ra, nhà máy còn nhập nguyên liệu từ các
tỉnh khác như Quảng Trị, Quảng Bình với số lượng không nhiều.
3
Bảng 1. Lượng sắn nhập cho nhà máy của các huyện trong tỉnh
ơ
Năm 2006 2007 2008
Đơn vị
Diện
tích (ha)
Sản
lượng
(tấn)
Diện
tích (ha)
Sản
lượng
(tấn)
Diện
tích (ha)
Sản
lượng
(tấn)
Phong Điền 942,3 12.250 1.130,7 14.700 1.346,2 17.500
đỡ của một phó giám đốc.
Nhà máy gồm 4 phòng:
- Phòng tổng hợp.
- Phòng tài chính- kế toán.
- Phòng sản xuất kỹ thuật.
- Phòng quản lý chất lượng - môi trường.
Mỗi phòng có chức năng và nhiệm vụ cụ thể, chịu sự chỉ đạo trực tiếp
của giám đốc. Giữa các phòng có sự tương tác qua lại với nhau để đảm bảo
cho quá trình sản xuất được nhanh chóng và thuận lợi.
Để dễ dàng hình dung tổ chức hoạt động của nhà máy, tôi xin trình bày
dưới dạng sơ đồ sau.
5
6
PHẦN 3. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
3.1. Tổng quan về cây sắn
3.1.1. Nguồn gốc cây sắn
Cây sắn thuộc chi Manihot loài Manihot Esculenta, còn có tên khác:
khoai mì, cassava, tapioca, singkong... là cây lương thực ăn củ, thuộc họ thầu
dầu Euphrbiaceae.
Cây sắn có nguồn gốc từ vùng nhiệt đới của châu Mỹ La tinh và được
trồng cách đây khoảng 5.000 năm. Trung tâm phát sinh cây sắn được giả thiết
tại vùng đông bắc Braxin, thuộc lưu vực sông Amazon, nơi có nhiều chủng
loại sắn trồng và hoang dại.
Hiện nay, sắn được trồng trên 100 nước ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt
đới, tập trung nhiều ở châu Phi, châu Á và Nam Mỹ.
Cây sắn du nhập vào Việt Nam khoảng giữa thế kỉ XVIII. Sắn được canh
tác ở hầu hết ở các tỉnh của nước ta từ Bắc đến Nam.
3.1.2. Một số giống sắn được trồng tại Việt Nam
Giống sắn KM-60: Có tên gốc là Rayong – 60, được nhập từ Thái Lan.
Giống sắn này có thân xanh, tán gọn, phân nhánh hẹp. Thời gian thu
Hình 1: Củ sắn
- Vỏ gỗ:
Chiếm 0,5 - 3% khối lượng củ. Gồm các tế bào cấu tạo từ cellulose và
hemicellulose, hầu như không có tinh bột.
Vỏ gỗ là lớp ngoài cùng, sần sùi, màu nâu thẫm, chưa các sắn tố đặc
trưng. Có tác dụng giữ cho củ rất bền, không bị tác động cơ học bên ngoài. So
với các loại củ khác thì vỏ củ sắn thuộc loại dễ phân biệt và dễ tách nhất.
8
- Vỏ cùi:
Dày hơn vỏ gỗ, chiếm khoảng 8 - 20% trọng lượng củ. Gồm các tế bào
được cấu tạo bởi cellulose và tinh bột (5 – 8%).
Giữa các lớp vỏ là mạng lưới ống dẫn nhựa củ, trong mủ có nhiều tanin,
enzyme và sắc tố.
- Thịt sắn:
Là thành phần chiếm chủ yếu của củ sắn, bao gồm các tế bào có cấu tạo
từ cellulose và pentozan, bên trong là các hạt tinh bột và nguyên sinh chất.
Hàm lượng tinh bột trong ruột sắn không đều. Kích thước hạt tinh bột sắn
khoảng 15 - 80
µ
m. Sắn để càng già càng có nhiều xơ.
- Lõi sắn:
Thường nằm ở trung tâm dọc theo thân củ. Lõi chiếm từ 0,3 – 1% khối
lượng củ. Thành phần cấu tạo chính là cellulose và hemicellulose.
3.1.4. Thành phần hoá học của củ sắn
Thành phần hoá học Hàm lượng %
Nước 70,25
Tinh bột 21,45
Đường 5,14
Protein 1,12
Lipit 0,40
thì sản lượng sắn toàn cầu ước đạt 275,10 triệu tấn, trong đó chủ yếu sản xuất ở
các nước đang phát triển là 274,7 triệu tấn, các nước đã phát triển 0,04 triệu
tấn. Mức tiêu thụ sắn ở các nước đang phát triển dự báo đạt 254,60 triệu tấn so
với các nước đã phát triển 20,5 triệu tấn. Và châu Phi được dự báo vẫn là khu
vực dẫn đầu sản lượng sắn toàn cầu, năm 2020 sẽ đạt 168,6 triệu tấn.
10
3.3. Tình hình sản xuất và tiêu thụ sắn trong nước
Những năm gần đây, Việt Nam đứng thứ 10 trên Thế giới về sản
lượng sắn (7,71 triệu tấn), là nước xuất khẩu tinh bột sắn đứng thứ 2 trên
Thế giới sau Thái Lan. Điều này chứng tỏ cây sắn đang chuyển đổi nhanh
chóng từ vai trò là cây lương thực truyền thống sang cây công nghiệp. Sự
hội nhập đang mở rộng thị trường sắn, tạo nên những cơ hội chế biến tinh
bột, tinh bột biến tính, sản xuất sắn lát, sắn viên để xuất khẩu, góp phần
vào sự phát triển của đất nước.
Trong những năm qua, cùng với sự phát triển của công nghệ sản xuất tinh
bột thì cây sắn được trồng ngày càng nhiều, đặc biệt là các tỉnh ở Đông Nam
Bộ, Duyên Hải Nam Trung Bộ, Bắc Trung Bộ... làm nguyên liệu cho các nhà
máy chế biến, thức ăn gia súc ...
Bảng 3. Diện tích, năng suất và sản lượng của Việt Nam.(2000 - 2006)
Năm 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006
Diện tích (1000 ha) 235 250 337 372 384 426 475
Năng suất (Tấn/ha) 8,6 8,3 13,2 14,3 14,5 15,8 16,2
Sản lượng (Triệu tấn) 2,0 2,0 4,4 5,3 5,6 6,7 7,7
(Nguồn FAO 2007)
Tinh bột sắn Việt Nam đã trở thành một trong bảy mặt hàng xuất khẩu
mới có triển vọng, được Chính phủ và các địa phương quan tâm phát triển. Cả
nước hiện có 60 nhà máy chế biến tinh bột sắn đã đi vào hoạt động với tổng
công suất chế biến 3,8 triệu tấn sắn củ tươi/ năm và nhiều cơ sở chế biến sắn
thủ công rải rác hầu hết các tỉnh trồng sắn. Việt Nam hiện sản xuất mỗi năm
khoảng 800.000 – 1.200.000 tấn tinh bột sắn, trong đó trên 70% xuất khẩu và
Người ta tiến hành tạo hạt bằng cách ép các khối sắn trong các rỗ sắt và
có lỗ đường kính khoảng 8-10mm. Trong quá trình ép làm nhiệt trong khối
sắn tăng lên và có thể đạt 82
0
C và gây ra gen hoá từng phần tinh bột. Điều này
cho phép các hạt kết dính tốt. Sau đó cho các hạt sắn đi qua ống khí thẳng
đứng hoặc nằm ngang và được thổi gió qua làm nguội để đóng bao.
13
Sắn khô
Nghiền
Làm sạch
Ép tạo hạt
Làm nguội
Đóng bao
PHẦN 4. NỘI DUNG CHÍNH
4.1. Quy trình chế biến tinh bột sắn từ củ sắn
14
RỬA CỦ
NƯỚC
SẠCH
Nguyên liệu
Tiếp nhận
Cân
Kiểm tra độ bột
Phễu nạp liệu
Bóc vỏ
Rửa
Mài
Trích ly thô
Trích ly tinh
Quy trình sản xuất bao gồm các công đoạn chính sau:
- Nạp liệu - mài.
- Trích ly.
- Phân ly.
- Ly tâm tách nước.
- Sấy.
- Đóng bao.
4.2.1. Nạp liệu - Mài
Nguyên liệu sau khi thu hoạch sẽ được thu mua về nhà máy. Đầu tiên, xe
qua bộ phận cân để xác định khối lượng trước khi vào bãi tập trung nguyên
liệu. Sau khi nhập nguyên liệu, người ta tiến hành cân xe lần hai để xác định
khối lượng thực của nguyên liệu. Sau đó, phòng KCS lấy mẫu nguyên liệu để
xác định hàm lượng tinh bột, đồng thời xác định hàm lượng tạp chất như đất,
đá ... và tỉ lệ sắn bị hư hỏng. Tại bãi xe xúc lật đưa sắn vào phễu nạp liệu, với
mỗi lần xúc khoảng 4,5m
3
.
Thời gian bảo quản sắn nguyên liệu phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố,
trong đó yếu tố thời tiết là rất quan trọng. Trường hợp thời tiết khô ráo, mát
mẽ sắn có thể bảo quản khoảng 7-10 ngày. Nếu thời tiết không thuận lợi sắn
có thể hư hỏng rất nhanh. Vì vậy theo nguyên tắc nguyên liệu nhập trước đưa
vào sản xuất trước. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, lượng sắn nhập về
quá nhiều, không kịp đưa vào sản xuất, cần phải điều tiết, có thể trộn nguyên
liệu mới và củ để đảm bảo các chỉ tiêu công nghệ của sản phẩm.
Từ phễu nạp liệu, sắn được đổ xuống băng tải 1 theo nguyên tắc tự chảy
và đưa lên lồng bóc vỏ. Để khắc phục hiện tượng bị nghẽn sắn, tại phễu cấp
liệu có bố trí búa rung. Trên đường đi của băng tải 1 có công nhân nhặt đá,
tạp chất và chặt các gốc sắn còn sót khi thu hoạch.
Ở lồng bóc vỏ dưới tác dụng của lực ma sát giữa nguyên liệu với nguyên
liệu, nguyên liệu với thành thiết bị, đồng thời có nước từ máy phân ly phun
sữa của máy trích ly 1 được chứa ở thùng sữa 3, của máy trích ly 2 chứa ở
thùng sữa 1. Phần bã có kích thước lớn nằm trên lưới và thoát ra ngoài theo
máng xuống thùng chứa bã 1. Phần bã này có hàm lượng tinh bột tương đối
lớn, lại làm dịch sữa bơm lên cho máy trích ly 3 và 4 có kích thước lỗ lưới
400
µ
m. Với nguyên tắc trích ly như trên dịch sữa của 2 máy sẽ được chứa ở
thùng sữa 2. Bã sẽ được chứa ở thùng chứa bã 2, rồi cấp cho trích ly 5 và 6 có
17
kích thước lỗ lưới 800
µ
m. Phần dịch sữa của trích ly 5 và 6 chứa ở thùng
sữa 2, còn bã đưa ra ngoài.
Dịch sữa ở thùng 2 được bơm cấp cho máy mài và một phần cho các
máy trích ly tinh 7, 8. Dịch sữa ở thùng sữa 1 được bơm qua máy trích ly tinh.
Trước hết, dịch sữa sẽ qua máy trích ly tinh 7 và 8 với kích thước lỗ lưới 100
µ
m. Phần dịch sữa nhỏ lọt qua lưới của máy trích ly 7 được chứa ở thùng sữa
3, dịch sữa lọt qua lưới của máy 8 sẽ chứa ở thùng sữa 4. Phần bã không lọt
lưới của máy 7 và 8 sẽ đưa về thùng chứa bã 1 làm dịch sữa cho máy trích ly
3, 4. Dịch sữa ở thùng sữa 3 nhờ bơm đưa vào máy trích ly tinh 9 và 10 có
kích thước lỗ lưới 75
µ
m. Dịch sữa của máy trích ly 9 và 10 có nồng độ
Bolme từ 2 - 4
0
được chứa ở thùng sữa 4. Còn phần bã không lọt qua lưới sẽ
trở về thùng sữa 1. Sữa ở thùng 4 được máy bơm đưa đến máy phân ly thực
hiện tách các chất còn sót lại.
Tốc độ quay của máy trích ly thô là 1200 vòng/phút, 980 vòng/phút đối
0
Bolme. Thành phần
chủ yếu của dịch sữa cuối này là tinh bột, nước và một phần rất nhỏ là dịch
bào, protein còn sót lại.
Hiệu quả của quá trình phân ly thể hiện ở các chỉ tiêu như: Độ trắng, sơ,
độ sót bột qua nước thải.
4.2.4. Ly tâm tách nước
Sản phẩm của quá trình phân ly là sữa bột có nồng độ từ 18-20
0
Bolme,
được bơm cấp cho hệ thống máy ly tâm nhằm tách một phần nước tự do, hạn
chế năng lượng cho quá trình sấy.
Do nồng độ dịch sữa có lượng tinh bột lớn nên rất dễ lắng. Do đó, bơm
cấp sữa cho máy ly tâm phải hoạt động liên tục để tránh hiện tượng sa lắng
bột gây tắt đường ống. Hệ thống ống dẫn dịch sữa của bơm là hệ thống ống
tuần hoàn.
Sữa cấp vào máy ly tâm qua vòi phun. Dịch sữa vào máy sẽ được tách
nước qua hai giai đoạn. Giai đoạn đầu, khi lớp tinh bột còn mỏng dưới tác
dụng của lực ly tâm, nước sẽ vang ra thoát qua lưới lọc, còn bột được giữ
lại trên vải. Giai đoạn hai, khi mà lớp tinh bột trên lưới đã dày, nước không
thể xuyên qua được. Lúc này nước sẽ dâng lên trên mặt tinh bột và tràn ra
ngoài. Nước được tách ra có Bolme thấp sẽ chứa ở thùng 7 và được bơm về
thùng sữa 4 và 5. Độ ẩm của bột sau khi tách nước khoảng 32-35%. Quá
trình tách nước càng tốt, độ ẩm càng thấp thì quá trình sấy càng nhanh và
tiết kiệm năng lượng.
4.2.5. Sấy
Bột sau khi cào ở máy ly tâm có độ ẩm 32-35% được băng tải chuyển
đến thùng phân phối bột ẩm. Thùng này có nhiệm vụ chứa và phân phối định
19
lượng bột ẩm cho quá trình sấy. Mặc dù đã được tách một lượng nước khá lớn
4.2.6. Đóng bao
Bột sau khi sấy được quạt nguội hút qua hệ thống cyclone gồm 3 chiếc,
mắc thành 2 bước.
Bước 1, gồm 2 cái mắc song song có tác dụng như nhau. Các phần tử bột
nặng hơn dưới tác dụng của lực ly tâm đi theo hình xoắn ốc rơi xuống đáy.
20
Rồi được 2 khoá khí tải xuống máy rây. Tại đây máy rây sẽ loại bỏ các hạt
thô, các hạt không đúng kích thước đưa ra ngoài.
Bước 2, gồm 1 cái mắc nối tiếp với đầu ra của cyclone 2 ở bước 1. Các
phần tử bột nhẹ, chủ yếu là dịch bào, xơ theo ống tâm của cyclone bước 1 qua
cyclone bước 2. Ở đây, chúng được tách một lần nữa. Sau đó được khoá khí
tải xuống đóng bao. Phần bột này có giá trị tinh bột thấp, khoảng từ 60 - 65%
hàm lượng tinh bột.
Bột sau khi qua máy rây ở bước 1 rơi xuống thùng chứa. Dưới thùng có
lắp vít phân phối để cung cấp cho các máy đóng bao khác nhau. Có hai máy
đóng bao. Máy đóng bao tự động với khối lượng mỗi bao là 50Kg. Và máy
đóng bao thủ công với khối lượng mỗi bao là 100Kg.
4.3. Một số thiết bị chính trong quy trình sản xuất
4.3.1. Lồng bóc vỏ
* Cấu tạo
21
Hình 2: Cấu tạo của lồng bóc vỏ
1. Môtơ 2. Lồng bóc vỏ 3. Vỏ máy 4. Thanh thép 5. Cánh xoắn
6. Bánh chủ động 7. Bể chất thải
Thân: Hình trụ, hai đầu được làm bằng thép tấm, phần công tác ở giữa
làm bằng thép trơn, d = 12mm, xoắn từ đầu đến cuối với khe hở giữa các
thanh là 12mm. Khe hở này có tác dụng để đất, cát rơi xuống và tăng ma sát
khi xáo trộn. Nếu hiệu quả bóc không cao, có thể hàn tăng thêm các thanh
bằng sắt rằn để tăng ma sát.
Cánh dẫn hướng: Hai cánh xoắn ốc chạy bên trong từ đầu đến cuối lồng,
Có bổ sung thêm nước, sẽ tăng cường làm sạch sơ bộ cho củ, tăng hiệu
quả bóc vỏ, tất cả đất, cát và vỏ lụa đều theo khe hở của lồng rơi xuống máng
hứng, theo nước đến lồng tách rác và đi đến hệ thống xử lý nước thải. Trong
quá trình mài xát và va đập đó một phần vỏ được tách ra khoảng 40-45%,
phần vỏ còn lại sẽ được sẽ được tách ra ở công đoạn sau.
* Sự cố và cách khắc phục
- Lồng bóc vỏ không quay được do lượng nguyên vào quá nhiều, do
môtơ không quay được.
Khắc phục bằng cách điều chỉnh lại lượng nguyên liệu vào, kiểm tra lại
môtơ và các ổ bi ở trục.
- Vỏ lụa giữ lại trong máy nhiều, nước rửa không đủ, lồng bị rác quá
nhiều làm cản trở quá trình bóc vỏ.
Khắc phục bằng cách kiểm tra van nước và nếu rác quá nhiều thì tiến
hành dừng máy để làm vệ sinh hoặc gia cố thêm các thanh ở phía trong để
tăng cường khả năng bóc vỏ.
- Lồng không quay hay bị rung, do các cơ cấu giữ bị mòn: Ổ bi, bánh
cao su.
Khắc phục bằng cách kiểm tra lại hệ thống các bánh cao su, nếu bị hỏng
hoặc bị mòn thì phải thay thế.
- Gãy trục dẫn động do không đồng tâm giữa các khớp nối.
Khắc phục bằng cách điều chỉnh lại vị trí khớp nối và hàn lại trục.
23
- Gãy cánh xoắn dẫn hướng do quá tải, lâu ngày bị mòn, các vít bị rơ...
Khắc phục: Điều chỉnh lượng nguyên liệu vào, gia công lại: hàn, bắt vít
4.3.2. Bể rửa nước
* Cấu tạo
Hình 3 : Cấu tạo của bể rửa
1. Môtơ 2. Vỏ máy 3. Cánh chèo 4. Trục máy 5. Ổ bi
Bể rửa được chia làm 4 ngăn riêng biệt, gồm 2 ngăn ướt và 2 ngăn khô.
- Các mái chèo bị gãy do lượng nguyên liệu vào quá nhiều hoặc do bị tạp
chất nặng vào như đá to hoặc kim loại lớn, do bị mài mòn.
Khắc phục bằng cách ngừng chạy để kiểm tra và thay thế hoặc gia công.
- Nước rửa không thoát ra được do các khe bị tạp chất làm kín và nước
thoát ra khó khăn.
Khắc phục bằng cách ngừng máy để làm vệ sinh.
- Trục bị rung do các ổ đở bị mòn.
Khắc phục: Thay các ổ đở.
4.3.3. Máy chặt
* Cấu tạo
Gồm có 2 phần
Thân trên: Có tiết diện hình chữ nhật, có tác dụng là một ống dẫn để
định hướng cho củ sắn từ băng tải, hướng dòng nguyên liệu xuống phần công
tác phía dưới và ngăn những mẩu sắn bắn ra ngoài trong lúc chặt. Phía dưới
tiếp với đầu thân dưới bằng bản lề, có thể mở thân trên theo chiều quay bản lề
để lộ ra thân dưới và bộ phận công tác để vệ sinh, sửa chữa.
Thân dưới: Là một khung đỡ các ổ bi và toàn bộ trọng lượng của máy.
Bộ phận công tác: Bao gồm dao tĩnh và dao động được đặt xen kẽ
nhau, làm bằng thép chịu kéo cao, cạnh của các lưỡi dao được mạ bằng
25
Copyright: Tài liệu đại học ©