Tóm tắt: Nội dung bài báo này trình bày kết quả nghiên cứu tính toán thiết kế và chế tạo thiết bị nhuộm màu xử lý hóa chất ngô giống. Kết quả nghiên cứu đã đưa ra các thông số chủ yếu của thiết bị như năng suất 2 tấn/h, đường kính trống D = 1000mm; chiều dài trống L = 2500mm; góc nghiêng đặt trống  = 2,5⁰; tốc độ quay của trống n = 18 vòng/phút; số lượng cánh nâng trong trống z = 24 cánh; lưu lượng màu và hóa chất Q = 22,59lít/giờ.

Ở Việt Nam Ngô là cây lương thực quan trọng đứng thứ hai sau cây lúa. Theo dự báo của các cơ quan chuyên môn tới năm 2020 ngô cần cho chăn nuôi khoảng 7,5 triệu tấn để giải quyết nhu cầu cung cấp nguyên liệu làm thức ăn chăn nuôi (tránh nhập khẩu chảy máu ngoại tệ). Trong điều kiện nước ta là nước khí hậu nhiệt đới gió mùa, mưa nắng thất thường đồng thời là môi trường tốt cho sự phát triển các loại côn trùng, sâu bệnh và nấm mốc. Mùa vụ trồng ngô vào mùa xuân, thu cũng chính là mùa sinh trưởng và phát triển mạnh của các loài côn trùng, sâu bệnh và nấm mốc. Khi thu hoạch ngô đúng vào lúc mưa nhiều, bắp thu hoạch có độ ẩm cao 29 – 37% và đang trong giai đoạn chuyển hóa vật chất cần được chế biến bảo quản kịp thời đặc biệt với ngô làm giống. Một trong những phương pháp quan trọng nhất để chống hư hỏng hạt, nhất là hạt giống, đó chính là xử lý phòng ngừa nhằm chống nhiễm nấm mốc hoặc các con vật ký sinh như mọt và ấu trùng có hại. Hiện nay đối với Việt Nam vẫn thường dùng phương pháp xử lý hóa chất với các hóa chất dạng lỏng và dạng bột là chủ yếu. Trong bài báo này nhóm nghiên cứu đề cập đến thiết bị nhuộm màu và xử lý hóa chất theo nguyên lý dạng trống ứng dụng trong dây chuyền chế biến ngô giống, với nguyên lý này hỗn hợp hóa chất được thiết bị xử lý phủ lên bề mặt hạt giống một lớp đủ để bảo quản.

- Vật liệu nghiên cứu: Vật liệu nghiên cứu trong bài báo là hạt ngô giống sau khi sấy và làm sạch đủ phẩm cấp theo tiêu chuẩn (TCVN 312:1998) dung dịch màu và hóa chất được pha theo tiêu chuẩn nói trên.

- Phương pháp nghiên cứu: bài báo sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết và nghiên cứu thực nghiệm.

- Thiết bị nghiên cứu: Trên Thế giới cũng như trong nước có một số loại thiết bị theo yêu cầu công nghệ xử lý hạt giống, trong đó điển hình kể đến 02 công nghệ và thiết bị nhuộm màu và xử lý hóa chất chính như dưới đây.

Ngô sau khi sấy có độ ẩm W ≤ 11,5% và phân loại làm sạch đủ phẩm cấp của hạt ngô giống theo tiêu chuẩn (TCVN312:1998) sẽ được cấp vào phễu nạp ngô (1) dưới đáy phễu (1) có bể/thùng dung dịch màu và hóa chất (3) được pha theo nồng độ cần thiết, ngô giống được tráng qua và được vít tải (2) vớt lên đưa nạp vào thiết bị ở công đoạn sấy khô và làm nguội.

Với công nghệ và thiết bị như trên hình 1 có ưu nhược điểm sau:

* Ưu điểm: Thiết bị đơn giản, dễ chế tạo, giá thành rẻ

* Nhược điểm: 

- Ngô giống được nhúng trực tiếp qua dung dịch, nên sau khi nhúng ngô có độ ẩm cao hơn nhiều so với độ ẩm ban đầu/trước khi nhúng (thông thường W > 1,5%), với độ ẩm tăng lên nhiều như vậy sẽ khó khăn hơn rất nhiều cho công đoạn sấy làm mát.

- Với nguyên lý này vít tải vớt ngô lên trong quá trình làm việc thường hay bị dắt hạt ngô giữa vít và vỏ vít gây vỡ, “tổn thương” hạt giống, sản phẩm không đạt yêu cầu.

Với nguyên lý này có ưu nhược điểm sau:

* Ưu điểm:

- Độ đồng đều cao.

- Độ bám của màu và hóa chất tốt hơn

- Độ ẩm sau khi nhuộm màu xử lý hóa chất tăng lên không nhiều (thường Dt ≤ 1%), bởi vậy rất thuận tiện cho việc sấy và làm mát sau nhuộm màu xử lý hóa chất.

- Không làm tổn thương hạt giống.

* Nhược điểm: Có kết cấu phức tạp, giá thành cao.

Với nghiên cứu này nguyên lý thiết bị được lựa chọn như sơ đồ hình 2.

Với thông số yêu cầu như năng suất thiết bị Q (tấn/giờ), các thông số chính cần nghiên cứu tính toán: tốc độ trống nhuộm màu n (vòng/phút), chiều dài trống L (mm) đường kính trống D (mm), ...

+ Năng suất máy nhuộm màu dạng trống quay được tính theo phương trình[1-3].

Thay (2), (3), (5) vào (1) ta được năng suất của máy nhuộm màu:

+ Xác định số vòng quay của trống[4-6]

Từ phương trình (7) ta có số vòng quay của trống được xác định như:

Trong đó: Q- Năng suất trống nhuộm màu, kg/h; Q = 2.000 kg/h

Thay số vào phương trình (8) ta có n = 17,6 vòng/phút. Ở đây chọn n = 18 vòng/phút.

Chất lượng ngô giống sau khi nhuộm màu xử lý ngoài việc phụ thuộc vào nguyên lý, kết cấu của thiết bị ra còn phụ thuộc vào phương thức/cách thức cung cấp dung dịch màu. Qua kết quả thí nghiệm thấy rằng, để nhuộm màu xử lý hóa chất đều thì tối thiểu sau khi nhuộm độ ẩm hạt ngô phải tăng lên DW = 1% ẩm. Vì vậy lượng dung dịch cần thiết để cung cấp cho năng suất Q = 2.000kg/giờ là:

Để ngô hạt được thấm đều lớp dung dịch màu nhưng không quá tốn dung dịch thì dung dịch cần phải phun tơi dưới dạng xương mù, muốn vậy phải phun dưới áp suất cao cần thỏa mãn P = 4 ÷ 6at. 

Kết quả tính toán các thông số của thiết bị được trình bày trên bảng 1.

Từ kết quả tính toán như trên mục 3.1 ta có cơ sở khoa học để xây dựng các bản vẽ thiết kế để đi đến công đoạn chế tạo thiết bị chuẩn bị cho công đoạn thực nghiệm và chuyển giao vào sản xuất. Trến hình 3 mô tả một số hình ảnh phản ánh kết quả chế tạo thiết bị nhuộm màu xử lý hóa chất.

 

Từ kết quả tính toán, thiết kế chúng tôi đã chế tạo thiết bị nhuộm màu hóa chất (hình 3), sau đó thiết bị đã được chuyển giao ứng dụng vào cơ sở sản xuất minh chứng thông qua một số hình ảnh như trên hình 4 và 6 sau đây.

Kết quả thực nghiệm như các hình ảnh trên cho thấy, thiết bị đạt các yêu cầu kỹ thuật của một thiết bị nhuộm màu xử lý hóa chất đáp ứng yêu cầu đòi hỏi của sản xuất, cụ thể:

- Độ ẩm sau khi nhuộm màu xử lý hóa chất tăng W = 1,0-1,06%

- Thiết bị làm việc ổn định, liên tục không bị tắc/gián đoạn

- Dung dịch màu và hóa chất bám đều trên hạt giống, không có hiện tượng màu “đậm”, “nhạt”, không có hiện tượng chỗ “ướt”, chỗ “khô” (đánh giá thông qua hình ảnh sản phẩm, cảm quan)

- Thiết bị làm việc ở chế độ “mền mại” kết quả khảo sát không làm vỡ, tổn thương hạt giống thông qua chất lượng hạt giống nảy mầm đạt tỷ lệ trên 98% với trên 94% mầm khỏe.

- Kết quả nghiên cứu đã tính toán, thiết kế đưa ra được mẫu thiết bị nhuộm màu xử lý hóa chất ngô giống năng suất 2 tấn/h trong dây chuyền chế biến ngô giống. Thiết bị làm việc ổn định, liên tục không bị tắc/gián đoạn và đã được chuyển giao vào sản xuất.

- Các thông số chính của thiết bị đã xác định được như sau:

- Kết quả thực nghiệm cho thấy, thiết bị đạt các yêu cầu kỹ thuật đáp ứng điều kiện của sản xuất đòi hỏi, cụ thể:

=> Độ ẩm sau khi nhuộm màu xử lý hóa chất tăng W = 1,0-1,06%

=> Dung dịch màu và hóa chất bám đều trên hạt giống, không có hiện tượng màu “đậm”, “nhạt”, không có hiện tượng chỗ “ướt”, chỗ “khô” (đánh giá thông qua hình ảnh, cảm quan)

=> Thiết bị làm việc ở chế độ “mền mại”, không làm vỡ, tổn thương hạt giống minh chứng thông qua chất lượng hạt giống nảy mầm đạt tỷ lệ trên 98% với trên 94% mầm khỏe.

[1]. Stiess, M. (1995). Mechanische Verfahrenstechnik 1, 2 Auflage, Springer Verlag.

[2]. Stiess, M. (1997). Mechanische Verfahrenstechnik 2, Springer Verlag.

[3]. Stiess, M. (2009). Mechanische Verfahrenstechnik - Partikeltechnologie 1, 3 Auflage, Springer Verlag.

[4]. TOMAS, J. (2015). Mechanische Verfahrenstechnik. Skript zur Vorlesung. Universität Magdeburg, Deutschland.

[5]. TOMAS, J. (2008): Mechanische Verfahrenstechnik, Skript zur Vorlesung, Universität Magdeburg, Deutschland. 

[6]. Глазков Н.Г зерноочистительные масиины машгиз. 1950.