Nguyễn Thị Liên Hoa, Trần văn Khanh

1 Ý  nghĩa và tầm quan trọng

Để tách hạt hướng dương ở Thái Lan, trước đây  người ta dùng máy tuốt lúa hoặc máy tách hạt đậu tương, nhưng những máy này không thích hợp để tách hạt hướng dương, Sudajan et al., 2002 đã nghiên cứu thành công máy tách hạt hướng dương, với tốc độ quay 750 rpm, máy đạt công suất tách 1.098 kg hạt/h với hiệu suất tách là 99%, tỷ lệ hạt hỏng ít hơn 1%, hiệu quả làm sạch 99%, tỷ lệ hạt mất 0,82-1,07% và điện năng tiêu thụ 3,86-4,38 KW-h/tấn. Trường Đại học Nông nghiêp thuộc Bang Punjap đã nghiên cứu thành công máy tách hạt hướng dương với công suất tách 8-10 tạ hạt/h, hiệu suất tách đạt gần 100% và hiệu quả làm sạch là 94%, máy được chạy với động cơ 7 mã lực. Việc đưa máy vào sản xuất đã giúp gia tăng diện tích trồng hướng dương ở Ấn Độ. Ở Viêt Nam cây hướng dương là cây có dầu mới, trong sản xuất chưa có máy tách hạt hướng dương, việc tách hạt thủ công tốn  nhiều chi phí làm tăng thêm chi phí đầu tư vì trong tổng chi phí thu hoạch hạt hướng dương bao gồm khâu cắt đĩa hạt, phơi đĩa hạt, tách hạt, làm sạch, phơi và đóng bao thì chi phí cho khâu tách hạt bằng thủ công chiếm  một tỷ lệ rất lớn (69%) (Biểu đồ 1).

Trong luận văn tốt nghiệp của sinh viên Vũ Luân, thuộc Bộ môn Công thôn, khoa Cơ khí – Công nghệ, trường Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh về đề tài “Tính toán, thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm sơ bộ máy đập tách hạt hướng dương” với năng suất thiết kế: 750 kg hạt/h, chiều dài trống đập: 500 mm, đường kính trống đập: 400 mm, số thanh đập: 6, gốc bao máng trống: 215^o và khe hở trống – máng: 35÷70 mm, kết quả khảo nghiệm sơ bộ nhận thấy đĩa hạt hướng dương không bị vỡ vụn sau khi tách hạt, có độ sót hạt 0,96%, độ tổn thương hạt 0,84%; độ lẫn tạp chất: 5,02 %, độ hạt theo bổi: 4,68 % làm tăng tỷ lệ hao hụt. Để hoàn thiện máy cần cải tiến máng trống để kết cấu khe hở đập phù hợp hơn và hoàn thiện máy với bộ phận giũ tách hạt và bộ phận làm sạch hỗn hợp sau khi đập (Vũ Luân 2005). Trong luận văn tốt nghiệp của 2 sinh viên Nguyễn Văn Hùng và Đặng Thái Ngọc về đề tài “ Tính toán, thiết kế, chế tạo máy đập tách hạt và làm sạch hướng dương” với năng suất thiết kế: 800 kg hạt/h, chiều dài trống đập: 500 mm, đường kính trống đập: 400 mm, gốc bao máng trống: 230^o, khe hở máng trống: 35÷55 mm, sàng lỗ tròn, lắc dọc, quạt thổi dọc trục, kết quả khảo nghiệm sơ bộ cho thấy: độ sạch hạt đạt 95,9%, độ hạt theo bổi là 0,7% và độ hạt ra đầu sàng là 0,2%, độ tổn thương hạt và độ sót hạt không đáng kể. (Nguyễn Văn Hùng và Đặng Thái Ngọc 2006).

  Từ thực trạng sản xuất cho thấy cần phải nghiên cứu ứng dụng cơ giới hóa trong khâu tách hạt qua đó giảm bớt chi phí đầu tư góp phần nâng cao tính cạnh tranh cây hướng dương so với cây màu khác cùng thời vụ ở Lâm Đồng phù hợp với xu thế cơ giới hoá và hiện đại hoá nông nghiệp để tăng năng suất lao động mà tiết kiệm được thời gian đồng thời tăng thêm thu nhập cho nông dân .

2 Kết quả thực hiện

Máy được nghiên cứu  thiết kế và chế tạo bởi Trung tâm năng lượng và máy nông nghiệp trường Đại học Nông lâm TP. Hồ Chí Minh. Kinh phí nghiên cứu và chế tạo máy tách hạt hướng dương HD 700 được đầu tư bởi kinh phí tăng cường trang thiết bị trong năm 2006 của Bộ Công nghiệp. Máy HD 700 là loại máy liên hợp tách và làm sạch hạt với nguyên lý  hoạt động  là đĩa hạt được đưa vào cửa cung cấp  đến bộ phận đập. Khi làm việc, bộ phận đập tách hạt khỏi đĩa hạt, hạt và các mảnh vỡ phân ly qua máng phân ly (máng trống); phần đĩa hạt còn lại ra khỏi bộ phận đập theo cửa thóat. Bộ phận làm sạch gồm sàng dao động có 2 tầng sàng kết hợp luồng không khí thổi từ quạt dọc trục sẽ phân ly hạt ra khỏi hỗn hợp phân ly sau bộ phận đập. Hạt sạch thu tại cửa ra hạt; một phần hạt chưa phân ly qua sàng sẽ thu tại đầu sàng, hỗn hợp này được đưa vào máy làm sạch lại. Đặc tính kỹ thuật của máy HD 700 như sau: Bộ phận đập gồm có: 1/Trống đập có kiểu  dọc trục, trống thanh với  đường kính: 400mm, chiều dài: 700 mm và  tốc độ 650 ¸ 800 v/ph, 2/Máng phân ly có kiểu máng sàng với chiều dài 700 mm và góc bao 360^o. Bộ phận làm sạch gồm có: 1/Sàng với kiểu lắc dọc có 2 tầng sàng với kích thước (DxR)mm: 1000 x 600, tốc độ trục lệch tâm (v/ph): 325 ¸ 400 và đường kính lỗ phân ly (mm): Æ16; Æ12, 2/ Quạt có kiểu dọc trục với đường kính ngoài cánh (mm): 525, có tốc độ (v/ph): 1140 ¸ 1400. Động lực : động cơ diesel có công suất /tốc độ (mã lực/ v/ph): 5,5/2200. Máy có kích thước (Dài x Rộng x Cao)mm: 1580 x 1100 x 1520. Trọng lượng máy kể cả động cơ là 207 kg.

Tổng hợp những lần thí nghiệm  trước đây của các sinh viên (Vũ Luân 2005; Nguyễn Văn Hùng và Đặng Thái Ngọc 2006) và thử nghiệm tách hạt bằng phương pháp đập thủ công bước đầu xác định độ ẩm thích hợp để tách hạt đạt năng suất và chất lượng tốt là hạt có ẩm độ là 16,5% ± 1,73 và phần bổi có độ ẩm là 71,8 % ± 1,3%, kinh nghiệm cho thấy để đạt được đổ ẩm trong khoảng này thì sau khi thu đĩa hạt  ở giai đoạn chín sinh lý cần phải phơi đĩa hạt ở ngoài nắng đến khi thấy mặt sau đĩa hạt trở nên nâu sẫm và  đĩa hạt trở nên dẽo, thì tách hạt dễ dàng (hoặc bằng máy hoặc bằng thủ công). Không nên sử dụng đĩa hạt vừa mới thu mặc dầu đã chín sinh lý để đưa vào máy vì lúc này độ ẩm đĩa hạt cao (hạt: 27.66% và phần bổi:86,39%), dòn, rất dễ vỡ, tạp chất nặng (đĩa hạt còn tươi) phân ly qua bộ phận đập nhiều, gây khó khăn cho việc làm sạch hạt (độ sạch 91,2%). Nếu đĩa hạt quá khô, năng suất tách hạt có tăng cao do đĩa hạt khô, nhẹ nhưng lúc này đĩa hạt bị vỡ vụn rất nhiều, nên độ sạch hạt thấp (90,84-94,19%) ( Nguyễn Văn Hùng và Đặng Thái Ngọc , 2006).

Qua  thử nghiệm máy tách hạt hướng dương HD 700 ở chế độ chạy thử nghiệm có  tốc độ trống đập là 700v/ph (tương ứng vận tốc dài 14,6 m/s), tốc độ trục tạo dao động sàng: 350v/ph và tốc độ trục quạt 1225v/ph  chúng tôi nhận thấy:

• Năng suất hạt được tách đạt 656  kg hạt/h thấp hơn so với yêu cầu ban đầu đặt ra  (700 kg hạt/h) một ít  do lần đầu tiên thử máy trên ruộng của nông dân, người  vận hành máy chưa thạo việc nên cũng ảnh hưởng năng suất làm việc.
• Tỷ lệ hạt tổn thương không đáng kể, hạt theo bổi thấp hơn yêu cầu đặt ra, có  thể giảm  hơn nữa tỷ lệ hạt theo bổi này bằng cách điều chỉnh khe hở  thanh đập.
•  Do độ ẩm của hạt lúc đưa vào máy tách hạt thấp (16,5%) nên khi va chạm vách sàng làm sạch  được làm bằng kim loại nên làm tăng độ nẩy của hạt, văng ra khỏi máy qua khe hở giữa các bộ phận, có thể dễ dàng khắc phục nhược điểm nhỏ  bằng cách  giảm các  khe hở này.
• Tỷ lệ hạt ra đầu sàng còn hơi cao, mặc dầu hạt này thu hồi lại được để đưa vào máy  làm sạch, có thể khắc phục nhược điểm này  bằng cách điều chỉnh tần số dao động của sàng.
• Độ sạch của hạt  là 98,6% cao hơn yêu cầu đặt ra.
• Với công suất tách của máy là 656 kg hạt/h  thì một ngày 7 giờ sẽ cần 3 công lao động  để vận hành máy và sẽ tách được 4,6 tấn hạt.  

3 Hiệu quả kinh tế của việc tách hạt bằng máy so với đập đĩa hạt  bằng thủ công cho 1 tấn hạt

Qua kết quả so sánh chi phí của việc tách hạt bằng phương pháp đập thủ công và tách hạt bằng máy cho 1 tấn hạt (Bảng 2) nhận thấy tách hạt bằng máy có chi phí tách hạt thấp; chỉ bằng 17% so với tách hạt bằng thủ công. Nhiên liệu sử dụng thấp, máy tương đối nhẹ, di chuyển bằng lực kéo (sức người hoặc loại máy kéo 2 bánh) nên tính cơ động cao, làm việc di chuyển thuận tiện trên nhiều địa bàn, đặc biệt ở vùng đồi dốc.

Tóm lại qua đợt thử nghiệm trên, nhóm thiết kế và chế tạo máy đã có những giải pháp nhằm nâng cao chất lượng làm việc của máy, giảm các hao hụt (giảm lượng hạt theo bổi, hạt ra đầu sàng, hạt rơi vãi). Những nhược điểm nêu trên sẽ được khắc phục trước khi đưa máy ra sử dụng đại trà trong sản xuất trong thời gian tới. Với kết quả thử nghiệm máy tách hạt hướng dương, bước đầu nhận thấy máy hoạt động đã đạt yêu cầu đặt ra, máy đã giúp được khâu giảm cường độ và chi phí lao động trong quá trình sản xuất rất nhiều. Trong thiết kế máy, đơn vị chế tạo máy đã xem xét vấn đề đa dạng hóa tính năng của máy để có thể đập tách hạt  một số cây trồng khác như lúa, ngô, đậu tương khi luân canh trên cùng một vùng; chỉ cần thay đổi  một vài chi tiết của bộ phận đập và cụm truyền động với một chi phí vừa phải. 

4 Kết luận và đề xuất

• Ở chế độ chạy thử nghiệm, máy tách hạt hướng dương với tốc độ trống đập là 700v/ph, tốc độ trục tạo dao động sàng: 350v/ph và tốc độ trục quạt 1225v/ph, khi tách đĩa hạt có độ ẩm ở phần bổi là 71,8% và phần hạt là 16,5%, đã tách được 656 kg hạt/h, với độ sạch hạt là 98,6%, tỷ lệ sót hạt không đáng kể, tiêu thụ nhiên liệu là 1,25lít dầu DO/h. Chi phí tách hạt chỉ bằng 17% so thủ công.
• Tiếp tục thử nghiệm máy tách hạt hướng dương trên diện rộng để có kết luận chính xác về tính năng làm việc, chi phí năng lượng và chi phí sử dụng máy.

Tài liệu tham khảo

1.                  Nguyễn Văn Hùng và Đặng Thái Ngọc, Tính toán, thiết kế, chế tạo máy đập tách hạt và làm sạch hạt hướng dương, Luận văn tốt nghiệp, Bộ Giáo dục và Đào tạo, Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh, Khoa Cơ khí –Công nghệ, 2006, 80tr.

2.                  Vũ Luân, Tính toán, thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm sơ bộ máy đập tách hạt hướng dương, Luận văn tốt nghiệp, Bộ Giáo dục và Đào tạo, Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh, Khoa Cơ khí –Công nghệ,  2005, 40tr.