HỒ SƠ ĐĂNG KÝ ĐỀ TÀI TRỌNG ĐIỂM
CẤP VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
QUY TRÌNH SẢN XUẤT VẬT LIỆU GIỮ ẨM
MỚI GIÚP CÂY TRỒNG VƯT QUA MÙA HẠN
Ở TÂY NGUYÊN QUI MÔ PILOT 150 Kg/ NGÀY
Tên đề tài
Đơn vò chủ trì: Viện Công nghệ Hóa học
Đồng chủ nhiệm đề tài: PGS. TSKH. LƯU CẨM LỘC
TS. NGUYỄN CỬU KHOA

THÔNG TIN CHUNG VỀ ĐỀ TÀI
Tên đề tài:
Quy trình sản xuất vật liệu giữ ẩm mới giúp cây trồng vượt
qua mùa hạn ở Tây Nguyên qui mô pilot 150 kg/ ngày.

Thuộc chương trình : Vật liệu mới

Thời gian thực hiện : Từ tháng 2/2005 đến tháng 2/2006

Cấp quản lý : Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Kinh phí : Tổng số 600 triệu đồng
(Trong đó, từ ngân sách SNKH: 600 triệu đồng)
1.Lưu Cẩm Lộc,
Học hàm, học vò: PGS.TSKH, Chức vụ: Viện trưởng

Đồng chủ nhiệm đề tài:

2. Nguyễn Cửu Khoa,
Học vò: TS, Chức vụ:Trưởng phòng

MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
1- Sản xuất vật liệu giữ ẩm mới có thời gian sử dụng dài (2-3 năm)
giúp cây trồng vượt qua mùa hạn ở Tây Nguyên. Qui mô sản xuất
pilot 150 kg/ ngày.
2- Tận dụng được nguồn phế thải trong nông nghiệp như bã mía, mùn
cưa, rơm rạ…để sản suất vật liệu.
3- Vật liệu sản xuất được có giá thành thấp có thể thay thế các vật
liệu ngoại nhập cùng loại
4- Nâng cao năng suất cho cây trồng và đem lại hiệu quả kinh tế
cho người nông dân

TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NGOÀI NƯỚC

Hầu hết các nghiên cứu của các tập đoàn trên thế giới như ở Nhật
Bản, Pháp, Mỹ, Anh, Đức, Canada…đều xuất phát từ nguồn nguyên liệu
dầu mỏ: polymer acrylic, polymer acrylamid, polymer có các nối đôi
ethylenic, polyvinyl alcohol hoặc các copolymer của chúng.

Sản phẩm có khả năng hấp thụ nước rất cao (80-600 lần đối với nước
cất và 60-80 lần đối với nước muối sinh lý) và được sử dụng trong nhiều
lónh vực: y tế, dược phẩm, sản phẩm tã lót, trong ngành nông lâm
nghiệp.

Ở Trung Quốc năm 1999 cũng công bố chế phẩm “KHOA DU 98”
là vật liệu polymer có sức hút nước rất cao (1000 lần), đã được sử dụng
cho cây trồng và đã tiết kiệm được 50% lượng nước tưới và giúp tăng sản
lượng cây 15-20%.


TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC

Ở Việt Nam trong những năm gần đây (1999-2000) dựa trên nền tảng
tinh bột ghép acrylic, Viện Hóa học Hà Nội (Viện KHCNVN) cũng đã
thành công trong việc nghiên cứu chế tạo được chế phẩm AMS-1 với
khả năng hút nước cao (300-350 lần) với giá thành hạ (40.000đ/kg).

Tuy nhiên nhược điểm của chế phẩm AMS-1 là chỉ giữ nước được với
thời gian ngắn (5-7 ngày) vì cấu trúc hấp thụ nước bò phá vỡ và sau đó
không thể tái sử dụng được nên ít có ý nghóa sử dụng trong nông nghiệp

Năm 2003-2004 Viện Công Nghệ Hóa Học thực hiện thành công đề
tài: “Nghiên cứu và chế tạo các loại vật liệu giữ nước, giữ ẩm mới có
khả năng sử dụng trong lónh vực nông nghiệp”, do Sở KH & CN
Tp.HCM cấp kinh phí. Đề tài trên đã được nghiệm thu vào tháng 10-
2004.

VẬT LIỆU VHHC-8 TỪ BÃ MÍA VỚI 3 SẢN PHẨM
1- VHHC-801:
Độ hấp thụ nước: nước cất 450 lần, nước thường 400 lần,
nước muối 120 lần. Thời gian phân hủy cấu trúc khoảng 2-3 năm.
Giá thành sản phẩm 35.000đ/kg.
2- VHHC-802:
Độ hấp thụ nước: nước cất 270-300 lần, nước thường khoảng 250 lần,
nước muối 100 lần. Thời gian phân hủy cấu trúc khoảng 6 tháng.
Giá thành sản phẩm 27.000đ/kg.
3- VHHC-803:
Độ hấp thụ nước: nước cất 150-170 lần, nước thường khoảng 120 lần,
nước muối 70 lần. Thời gian phân hủy cấu trúc khoảng 3 tháng.

Giá thành sản phẩm 22.000đ/kg.

VẬT LIỆU VHHC-9 TỪ MÙN CƯA VỚI 3 SẢN PHẨM
1- VHHC-901
Độ hấp thụ nước: nước cất 430 lần, nước thường 370 lần,
nước muối 120 lần. Thời gian phân hủy cấu trúc khoảng 3 năm.
Giá thành sản phẩm 34.000đ/kg
2- VHHC-902:
Độ hấp thụ nước: nước cất 270 lần, nước thường khoảng 250 lần,
nước muối 100 lần.Thời gian phân hủy cấu trúc khoảng 6 tháng.
Giá thành sản phẩm 27.000đ/kg.
3- VHHC-903:
Độ hấp thụ nước: nước cất 150 lần, nước thường khoảng 120 lần,
nước muối 70 lần. Thời gian phân hủy cấu trúc khoảng 3 tháng.
Giá thành sản phẩm 21.000đ/kg.

CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU, KỸ THUẬT SỬ DỤNG

Dùng các phương pháp tổng hợp hữu cơ hiện đại để tạo liên kết không
gian của bã mía, mùn cưa (đã qua sơ chế) bằng các tác nhân tạo liên kết
ngang (monomer acrylic hoặc monomer acrylamid) ở những điều kiện
nhiệt độ, thời gian khác nhau.

Dùng các phổ hiện đại: IR, UV, cộng hưởng từ hạt nhân, diện tích bề
mặt BET để xác đònh các liên kết tạo thành và cấu trúc không gian của
vật liệu

Thiết kế hệ thống xử lý sơ bộ bã mía, mùn cưa

Thiết kế hệ thống tổng hợp vật liệu ở qui mô pilot, công suất 150kg/ ngày


Thiết kế hệ thống nghiền, sấy, vô bao sản phẩm

-
Chuyển mô hình sản xuất từ phòng thí nghiệm sang dạng pilot
-
Hệ thống xử lý mùn cưa, bã mía với công suất 200kg/ngày
-
Thiết kế, chế tạo hệ thống tổng hợp vật liệu mới
-
Hệ thống công nghệ xử lý vật liệu tạo thành nhằm tăng khả năng
hấp thụ nước.
-
Hệ thống sấy, nghiền, vô bao sản phẩm
-
Lắp đặt sơ đồ công nghệ
-
Mua hoá chất, vật tư, nguyên liệu
NHỮNG NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Năm 2005: Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm

-
Vận hành sơ đồ và hoàn chỉnh công nghệ
-
Sản xuất thử với công suất 150 kg/ngày
-
Xác đònh một số tính chất đặc trưng của vật liệu, thử nghiệm
vật liệu trong điều kiện tự nhiên
-
Sản xuất 3 tấn sản phẩm

-
Tính toán giá thành và hiệu quả kinh tế của chế phẩm
NHỮNG NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Năm 2006: Thử nghiệm và sản xuất vật liệu

CÁN BỘ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
STT Họ và Tên Cơ quan công tác
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
PGS. TSKH. Lưu Cẩm Lộc
TS. Nguyễn Cửu Khoa
TS. Phan Thanh Thảo
TS. Hoàng Quốc Khánh
TS. Lê Xuân Thuyên
Ths. Hoàng Thò Kim Dung
Ths. Hoàng Tiến Cường
Ths Phạm Cao Thanh Tùng
CN. Trần Ngọc Quyển

CN. Đặng Thò Ngọc Yến
KS. Nguyễn Phúc Hoàng Duy
KS. Nguyễn Công Trực
KTV. Nguyễn Hoàng Tuấn
Dũng
KTV. Nguyễn Minh Hải
Viện Công nghệ Hóa học
Viện Công nghệ Hóa học
Viện Công nghệ Hóa học
Viện sinh học Nhiệt Đới
Phân Viện Đòa Lý
Viện Công nghệ Hóa học
Viện Công nghệ Hóa học
Viện Công nghệ Hóa học
Viện Công nghệ Hóa học
Viện Công nghệ Hoá học
Viện Công nghệ Hóa học
Viện Công nghệ Hóa học
Viện Công nghệ Hóa học
Viện Công nghệ Hoá học

TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
Nội dung công việc Thời gian Sản phẩm
Người thực hiện chính
- Chuyển mô hình sản xuất từ
phòng thí nghiệm sang dạng
pilot.
Tháng
02-06 /2005
- Mô hình toàn bộ

hệ thống sản xuất
ở dạng pilot.
Nguyễn Cửu Khoa
Lưu Cẩm Lộc
Phạm Cao Thanh Tùng
Trần Ngọc Quyển
- Thiết kế hệ thống xử lý mùn
cưa, bã mía với công suất
200kg/ngày.
Tháng
06-08 /2005
- Hệ thống xử lý
mùn cưa, bã mía
Nguyễn Cửu Khoa
Hoàng Quốc Khánh
Trần Ngọc Quyển
Nguyễn Công Trực
- Chế tạo hệ thống tổng hợp vật
liệu mới.
Tháng
07- 10 /2005
- Hệ thống tổng
hợp vật liệu
Nguyễn Cửu Khoa
Hoàng Thò kim Dung
Lê Xuân Thuyên
- Thiết kế hệ thống xử lý vật
liệu tạo thành nhằm tăng khả
năng hấp thụ nước.
- Thiết kế hệ thống sấy,

nghiền, vô bao sản phẩm.
Tháng
11/2005
-Hệ thống xư lý
vật liệu.
-Hệ thống nghiền,
sấy, vô bao
Lưu Cẩm Lộc
Nguyễn Cửu Khoa
Phạm Cao Thanh Tùng
Trần Ngọc Quyển
Nguyễn Công Trực
- Mua hoá chất, nguyên liệu Tháng
11 /2005
-Hoá chất, nguyên
liệu
Hoàng Thò kim Dung
Nguyễn Minh Hải

Lắp đặt sơ đồ công nghệ. Tháng
10-12/
2005
Hệ thống sản
xuất
Phạm Cao Thanh
Tùng
Trần Ngọc Quyển
Nguyễn Công Trực
Vận hành thử công nghệ Tháng
1-2/2006

Bảng đánh giá Phạm Cao Thanh
Tùng
Trần Ngọc Quyển
Nguyễn Công Trực
Hoàn thiện công nghệ Tháng
3-6/2006
Bảng đánh giá Phạm Cao Thanh
Tùng
Trần Ngọc Quyển
Sản xuất thử với công suất
150 kg/ngày.
- Xác đònh một số tính
chất đặc trưng của vật liệu
Tháng
7-9/2006
150 Kg sản phẩm
Bảng kết quả xét
nghiệm
Nguyễn Cửu Khoa
Lưu Cẩm Lộc
Trần Ngọc Quyển
Nguyễn Minh Hải
Sản xuất 3 tấn sản phẩm Tháng
10-11
/ 2006
3 tấn sản phẩm Nguyễn Cửu Khoa
Trần Ngọc Quyển
Phan Thanh Thảo
Tính toán giá thành sản
phẩm, đánh giá hiệu quả

kinh tế và Viết báo cáo
nghiệm thu
Tháng
12-2006
Bảng báo cáo Nguyễn Cửu Khoa
Lưu Cẩm Lộc
TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

KẾT QUẢ CỦA ĐỀ TÀI

Dạng kết quả dự kiến của đề tài: 3 tấn vật liệu và qui trình sản xuất.

Yêu cầu khoa học đối với sản phẩm tạo ra
Tên sản phẩm Yêu cầu khoa học

Sản phẩm giữ
nước
VHHC-801,
VHHC-802,
VHHC-803
VHHC-901,
VHHC-902,
VHHC-903
Hàm lượng bã mía, mùn cưa trong từng loại sản
phẩm, mỗi loại 750Kg
Các loại phổ chứng minh cấu trúc của từng loại sản
phẩm.
Độ hấp thụ nước của từng loại sản phẩm.
Thời gian phân hủy cấu trúc, kết quả thử nghiệm
trong điều kiện tự nhiên.


Bài báo khoa học 1-3 bài, đăng tải trong tạp chí khoa học chuyên
ngành

Đào tạo 02 HVCH bảo vệ xong luận văn Thạc só.


Yêu cầu kỹ thuật, chỉ tiêu chất lượng đối với sản phẩm của đề tài
thuộc hướng phát triển công nghệ
Tên sản
phẩm
Độ hấp thụ (g/g)
Thời gian phân
hủy cấu trúc
Giá
thành
Nước
cất
Nước
thường
Nước
muối
VHHC-801 450 400 120 2-3 năm 35.000
VHHC-802 270-300 250 100 6 tháng 27.000
VHHC-803 150-170 120 70 3 tháng 22.000
VHHC-901 430 370 120 3 năm 34.000
VHHC-902 270 250 100 6 tháng 27.000
VHHC-903 150 120 70 3 tháng 21.000
KẾT QUẢ CỦA ĐỀ TÀI



Khả năng và phương thức ứng dụng kết quả đề tài:

Nhằm giải quyết vấn đề hạn hán cấp bách hiện nay ở Tây Nguyên,
sản phẩm của đề tài sẽ được triển khai trên các nông trường cà phê,
ngô, bông ở Gia lai.

Kết hợp cùng các sở KHCN các tỉnh ở Tây Nguyên triển khai
ứng dụngrộng rãi vật liệu giữ ẩm vào mùa khô cho các cây Cà phê,
Bông, Ngô.

Phổ biến công dụng và phương pháp sử dụng vật liệu.

Các tác động khác của kết quả đề tài:
Là cơ sở dữ liệu chủ yếu cho 2 luận văn Thạc só
KẾT QUẢ CỦA ĐỀ TÀI


Sơ đồ hệ thống thiết bò
Hóa chất
Hệ thống
phản ứng
Thiết bò cắt lát
Hệ thống sấy
Thiết bò nghiền
Hệ thống
đóng gói
Thành phẩm
DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT CHẤT GIỮ ẨM
Công dụng: dùng để sản xuất chất

giữ ẩm phục vụ cho trồng trọt
Đặc tính kỹ thuật:
- Điện thế : 380V – 50 Hz – 3 pha
- Dòng lắp đặt : 40 A
- Công suất : 150 kg/ngày
-
Mặt bằng sản xuất:
dài 8m x rông 6m x cao 3m

HỆ THỐNG PHẢN ỨNG
1- Công dụng:
Dùng để tiến hành phản ứng và đóng rắn chất giữ ẩm
2- Đặc tính kỹ thuật:
Điện thế : 380V – 50 Hz – 3 pha; Dòng lắp đặt: 15 A
Công suất : 100 kg/mẻ
Công suất điện trở : 9 kW
Nhiệt độ : điều chỉnh tự động trong khoảng 30-100oC
Gia nhiệt : gián tiếp qua vòi nước
Kích thước buồng phản ứng: đường kính 600cm x cao 500cm
Vật liệu : Inox SUS 304 dày 1.5mm
Tủ điều khiển : 200mm x 300mm x 400mm; vật liệu Inox 304
dày 0.8mm; Linh kiện chính: Hàn Quốc
Mặt bằng sử dụng : dài 1m x rộng 1m x cao 2m
Tiêu hao năng lượng : 5kWh / 100 kg

THIẾT BỊ CẮT LÁT
2- Đặc tính kỹ thuật:
Công suất : 100 kg/mẻ
Kích thước bàn : dài 2.000cm x rộng 1.000cm x cao 800cm
Vật liệu : Inox SUS 304 dày 1.5mm

Mặt bằng sử dụng : dài 2m x rộng 1m x cao 2m
1- Công dụng:
Dùng để cắt lát chất giữ ẩm và chuẩn bò cho công đoạn sấy

HỆ THỐNG SẤY
1- Công dụng: Dùng để sấy chất giữ ẩm sau khi cắt lát
2- Đặc tính kỹ thuật:
Điện thế : 380V – 50 Hz – 3 pha;
Dòng lắp đặt : 20 A
Công suất : 75 kg/mẻ
Năng suất tách ẩm : max 20 kg/h
Nguyên lý sấy : kết hợp Đối lưu và Bức xạ
Phương pháp sấy : Đối lưu: tách ẩm không khí bằng bơm gia nhiệt- gia
nhiệt không khí bằng bơm nhiệt và điện trở.
Bức xạ: đèn hồng ngoại
Chế độ làm việc : gia nhiệt- sấy đẳng tốc- sấy giảm tốc- làm nguội
Chế độ điều khiển : sử dụng bộ điều khiển lập trình logic điều chỉnh các
thời gian tách ẩm, gia nhiệt, bức xạ cho phù hợp với
độ ẩm nguyên liệu.
Nhiệt độ : điều chỉnh tự động trong khoảng 30-100oC

HỆ THỐNG SẤY
Đặc tính kỹ thuật
Công suất bơm nhiệt : 5kW
Công suất điện trở : 6 kW
Công suất nguồn hồng ngoại: 6 kW
Kích thước buồng sấy : dài 3m x rộng 1m x cao 1.5m
Cách nhiệt : bông đá dày 30mm
Vật liệu : Inox SUS 304 dày 1.5mm
Tủ điều khiển : hoạt động theo 2 chế độ: tự động và chạy tay.

kích thước 800mm x 500mm x 800mm;
vật liệu Inox 304 dày 1.2mm; Linh kiện chính:
Hàn Quốc, PLC (Siemen-Đức)
Mặt bằng sử dụng : dài 4m x rộng 2m x cao 2m
Tiêu hao năng lượng : 90kWh / 100 kg nước bốc hơi

THIẾT BỊ NGHIỀN
2- Đặc tính kỹ thuật:
Điện thế : 380V – 50 Hz – 3 pha;
Dòng lắp đặt : 5 A
Công suất : 20 kg/h
Kích thước hạt sản phẩm : điều chỉnh trong khoảng 0.1-2mm
Vật liệu phần tiếp xúc sản phẩm: Inox SUS 304
Mặt bằng sử dụng : dài 1m x rộng 0.6m x cao 1.5m
Tiêu hao năng lượng : 10kWh / 100 kg
1- Công dụng:
Dùng để nghiền mòn chất giữ ẩm sau khi sấy

THIẾT ĐÓNG GÓI
2- Đặc tính kỹ thuật:
Điện thế :220V – 50 Hz – 3 pha;
Dòng lắp đặt : 2 A
Công suất : 100 bao/h
Khối lượng bao : 0.1-2 kg/bao
Mặt bằng sử dụng : dài 1m x rộng 0.6m x cao 0.8m
Tiêu hao năng lượng : 1 kWh/100 bao
1- Công dụng:
Dùng để đóng gói chất giữ ẩm sau khi nghiền

Các tổ chức và cá nhân tham gia thực hiện đề tài


Đơn vò phối hợp thực hiện đề tài
- Sở KH& CN TP. HCM.
- Sở KH& CN tỉnh Gia Lai.
- Sở NN& PT-NT tỉnh Gia Lai.

Liên kết với sản xuất, đời sống hoặc đòa chỉ ứng dụng
của các kết quả đề tài:
- Xưởng thực nghiệm Viện Công nghệ Hoá học
Thủ Đức, Tp. HCM.
- Các nông trường Cà phê, Bông, Ngô ở Tây Nguyên

KINH PHÍ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

Tổng kinh phí thực hiện đề tài : 600 triệu

Trong đó:
- Thuê khoán chuyên môn : 150 triệu
- Nguyên vật liệu : 150 triệu
- Thiết bò máy móc : 280 triệu
- Chi khác : 20 triệu

Kinh phí đề tài phân theo các khoản chi:
Trong đó bao gồm thuê khoán chuyên môn, nguyên vật liệu
thiết bò máy móc chuyên dùng, xây dựng-sửa chữa nhỏ, chi
khác