- TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC YZ Môn học: CÔNG NGHỆ CAO SU Lớp: DH04HH NK NỘI DUNG, TÀI LIỆU HỌC TẬP, TLTK Nội dung. - Nguyễn Hữu Trí, Công nghệ Cao su thiên nhiên, 2004 + P.COMPAGNON, Natural rubber, Edi.G-P. - Chương 1: Sự ô nhiễm môi trường trong công nghiệp CS & hiện trạng Xử lý MT - Chương 2: Các phương pháp xử lý 4t + Bài 1: PP sinh học + Bài 2: PP hóa lý ĐỊNH NGHĨA Cao su: Vật chất có khả năng đàn hồi Cao su thiên nhiên: Hợp chất cao phân tử (polymer) được khai thác từ cây Hevea. - Cao su nhân tạo: Izoprene Æ phản ứng trùng phân (polymer hoá) Æ CS nhân tạo: Butadien, Butyl, Butadien- styren, Silicon…. - CHƯƠNG 1: CAO SU THIÊN NHIÊN KHÁI QUÁT VỀ CÂY CAO SU 1. - Nguồn gốc và sự phát triển Di ện t ích (ha Năm Hình 1: Diện tích trồng CS ở VN trước và sau 1975 (Nguồn trường NVKT CS, 2000) KHÁI QUÁT VỀ CÂY CAO SU Sản l ượng ( T ấn Năm Hình 2: Sản lượng CSTN ở VN trước và sau 1975 (Nguồn trường NVKT CS, 2000) KHÁI QUÁT VỀ CÂY CAO SU 2. - Từ chiều cao 1m cách mặt đất, thực hiện rạch cạo 1 đường từ trái sang phải với độ dốc 300 đối với đường nằm ngang - Tách rạch 1 vỏ bao bọc mỏng từ 1- 1.5mm Æ 15-20 cm/năm KHÁI QUÁT VỀ CÂY CAO SU 2. - Khai thác CSTN - Chén đất/ thủy tinh dày, dễ lao chùi: hứng latex - Giá sắt: nâng giữ chén hứng - Vòng sắt: giữ giá nâng - Máng sắt: đặt cuối đường rạch để dẫn latex vào chén - Dao cạo mủ - Giỏ chứa CS thứ phẩm - Xô nhôm 20-50l - NH3 KHÁI QUÁT VỀ CÂY CAO SU 2. - CuSO4.5H2O KHÁI QUÁT VỀ CÂY CAO SU 3. - Thị trường & Giá trị kinh tế CSTN Lốp và xăm xe 2 Sản phẩm latex 5.80% 3 Giày dép 5% 4 Sp công nghệ xe hơi và sp kỹ thuật 5 Vải CS, vỏ bọc dây điện, chống mòn 8% 6 Y khoa (công cụ y tế, ống truyền…) 68% 7 Cao su xốp (nệm, gối…) 8 Keo nhựa, hồ dán… Hình 3: Phân phối mức tiêu thụ CSTN theo công dụng (Nguồn trường NVKT CS, 2000) MỦ (LATEX) CSTN Thành phần: Thành phần Tỷ lệ. - Nước 52 – 60 Cao su (C5H8)n 37 - 54 Protid 2 – 2,7 Glycerin 1,6 – 3,6 Glucid 1,5 – 4,2 Lipid 0,2 – 0,7 K, Mg, P, Ca, Cu, Fe, Mn. - ¾ Latex: mủ cao su ở trạng thái nằm lơ lửng trong dung dịch chứa nhiều chất vô cơ và hữu cơ. - Ngòai ra còn có các phần tử Frey-Wyssling, lutoids KK Phần tử CS Phần tử Frey Wyssling Serum trong suốt Lutoids MỦ (LATEX) CSTN Tính chất vật lý: ¾ pH: ≤7, giảm theo thời gian do hoạt tính của vi khuẩn. - Ảnh hưởng trực tiếp đến tính ổn định của latex Æ giữ ổn định bằng NH3. - Tuỳ thuộc: sự kết hợp với NH3, kích thước TB của các phần tử CS, hàm lượng khoáng (H20: 1 cp) ¾ Tính dẫn điện: tốt, phân tử CS trong mủ mang điện tích âm, V. - Nghịch đảo với hàm lượng CS. - MT yếm khí: VK tác dụng vào glucid Æ lên menÆ acid + MT hiếu khí: VK tác dụng vào protein (proteolytic)Æ tiết chất phân màu vàng trên mặt latex MỦ (LATEX) CSTN Tính ổn định latex: Các hạt phân tử CS trong latex: Chúng được cấu tạo thành 2 lớp: bên trong là các hạt CS polyizoprene (C5H8 –[C5H8. - H2O 3 MỦ (LATEX) CSTN Tính ổn định latex: Vùng latex ổn định Vùng latex đông đặc Vùng latex ổn định COOH COO- COO - R R R NH3 + NH3 + NH2 COOH COO- COO - R R R NH3 + NH3 + NH2. - pH Tính ổn định còn do bề mặt hút nước của protein Cơ chế đánh đông và chống đông. - MgCl2, MgSO4, Al2(SO4)3 Đông đặc bằng cồn/ aceton: do tác động khử nước các protein bề mặt hạt CS Đông đặc bằng cách khuấy trộn: dưới tác động cơ học Æ động năng của hạt CS tăng nhanh Æ khống chế lực đẩy tĩnh điện và vô hiệu hóa lớp protein hút nước Đông đặc bởi nhiệt: -150C Æ phá vỡ hệ thống hấp thu nước của protein/ T0C cao sẽ là điều kiện xúc tác cho các chất gây đông đặc : Zn 2+, NH4 - MỦ (LATEX) CSTN Phương pháp đánh đông. - Thủ công: latex Æ lọcÆ đo hàm lượng NH3, DRC…Æ chuẩn độ xđ lượng acidÆ acid + latex chảy vào mươngÆ cào 4-6 lần. - thời gian: 6-10h. - Hệ thống chống đông: HNS-NH3 (hydroxilaniure-neutral): 1.5 Kg/1 tấn CS khô NH3 – H3BO3 (amoniac-acid boric H3BO3 + 0,07% NH3 NH3 : 3-5% CÁC SẢN PHẨM CỦA NHÀ MÁY SƠ CHẾ Cs tờ RSS (Ribbed smoked subber): dày từ 2.5Æ3.5mm, màu hổ phách, trên bề mặt có vân sọc, xông hơi bằng khói bụi. - Có 5 hạng: RSS1, RSS2, RSS3, RSS4, RSS5 Cs tờ ICR (Initial concentration rubber): đánh đông ở nồng độ nguyên thủy DRC~33%. - xông khói hoặc hơi nóng Có 4 hạng: ICR1, ICR2, ICR3, ICR4 Cs tờ ADS: không xông khói hoặc hơi nóng (bằng khí ngoài trời) Cs Crêpe: Được xông hơi, bề mặt gồ ghề. - Cs cao cấp nhất (dụng cụ y tế, núm vú trẻ con, dụng cụ tắm…) Crêpe nâu: SX từ mủ phụ Cs cốm bún SVR: dạng khối, được ép lại từ Cs cốm hoặc Cs bún Có 6 hạng: SVR3L, SVR5, SVR CV50, SVR CV60, SVR10, SVR20 Mủ cô đặc: dạng lỏng có DRC> 60% Có 3 PP cô đặc: ly tâm, kem hóa và bốc hơi SẢN XUẤT CS NĂM 2005 ¾ Hàm lượng bẩn: chỉ tiêu số 1 nhiễm bẩn hữu cơ và vô cơ trong cao su Æ phá hủy sản phẩm nhanh chóng. - ¾ Hàm lượng tro: đại diện cho bẩn vô cơ (Tro cao Æ Cs thấp) ¾ Hàm lượng chất bay hơi: độ ẩm cao su: ẩm caoÆ bị phồng khi lưu hóa, giảm tính cách điện, Cs sơ chế bị mốc khi tồn trữ ¾ Hàm lượng N2: đại diệncho hàm lượng protein: nitơ caoÆ lưu hóa không đều, bị nhiều bọt khí, khả năng hút nước cao, tăng tính lão hóa. - ¾ P0: ảnh hưởng đến hỗn hợp cao su sau khi đã luyện: P0 thấp Æ trọng lượng ptử thấpÆ giảm thời gian sơ luyện ¾ PRI (plasticity retention index): PP tổng hợp và trực tiếp thay cho pp xác định Cu và Mn tự do (Æ yếu tố sự lão hóa) Nguyên lý chế biến chung Phụ phẩm Nguyên liệu Quá trình chế biến Thành phẩm Xử lý/ Đánh đông - Cs tờ RSS, ICR, ADS QT cơ – nhiệt - Cs CRÊPE Cân, ép, bao bì - Cs khối SVR (cốm,bún. - Mủ nước tươi Xử lý hóa chất/ ổn định QT cơ - hóa- điện (ly tâm. - Mủ cô đặc kem hóa, điện hóa. - QUY TRÌNH SẢN XUẤT CSTN Mủ vườn cây Latex Mủ đông Cô đặc: Đông tụ Ngâm -Li tâm - Bốc hơi Cán rửa Cán xé- Cán rửa Tạo crêpe Tạo crepe tờ Tạo cốm, bún Tạo cốm/bún Sấy Sấy khí nóng Sấy khí nóng Khí nóng- xông khói Đóng bành RSS CS khối CS khối Latex cô đặc ADS Khối nâu Crêpe nâu 3, 5, CV, L 10, 20 Crêpe trắng Khái quát chung về quy trình chế biến CS Gia công hóa học - Hàm lượng chất khô TSC. - Hàm lượng DRC. - Hàm lượng NH3 - Xử lý hóa chất chống oxy hóa, chống mốc, tẩy màu, ổn định độ nhớt. - Pha loãng bằng H2O (Cs tờ, crêpe, khối) hoặc NH3 (Mủ ly tâm cô đặc. - Đánh đông (trừ mủ ly tâm) Khái quát chung về quy trình chế biến CS Gia công cơ học - Máy cán, cắt, băm. - Máy ly tâm ¾ Làm đồng đều nguyên liệu ¾ Rửa sạch tạp chất và sérum ¾ Làm cho khối đông có hình dáng và kích thước thích hợp trước khi xông sấy Gia công nhiệt - Lò xông sấyÆ Bay hơi nước và các chất khác Cân, ép, bao bì, đóng gói, bảo quản ¾ BQ chống nấm mốc, chống vi khuẩn ¾ Đảm bảo tính ổn định của mủ ly tâm cô đặc Các quy trình sơ chế CSTN PHÂN LOẠI LATEX NGUYÊN LIỆU Phân loại Latex từ vườn cây: Loại 1 2 Ngoại lệ Chỉ tiêu Tạp chất Rất ít Có lẫn vỏ cây, lá Có lẫn vỏ cây cây, lá cây Màu Trắng sữa Hơi vàng Vàng Trạng thái Lỏng tự nhiên Chấm đông li ti Đông lợn cợn DRC. - NH3: 0.2Æ 0.35/ trọng lượng latex Xử lý nguyên liệu. - NH3: 0.3Æ 0.35. - SẢN XUẤT MỦ CÔ ĐẶC Ly tâm mủ. - Khởi động máy, cho mủ ly tâm vào - Máy ly tâm: ghồng nhiều đĩa không rỉ hình nón cụt trên đó có các lỗ đã định vị - V: 7000 vòng/ min và sự chênh lệch giữa tỷ trọng của hạt huyền phù và tỷ trọng của serum Æ phân tách serum và các hạt huyền phù - Sau khi chạy khỏang 30’ thì lấy mẫu để kiểm tra TSC% và NH3. - Làm vệ sinh máy sau 2h họat động Sau ly tâm. - Cream: Kiểm tra hàm lượng NH3 (0.7%/trọng lượng mủ. - Skim: Khử bớt hàm lượng NH3 bằng tháp khử, DRC. - Æ đánh đông bằng H3PO4 hoặc H2SO4 3Æ5% Æ tạo tờ, tạo hạt cốmÆ xấyÆ ép bánhÆ đóng gói (1). - SẢN XUẤT MỦ CÔ ĐẶC QUY TRÌNH SX MỦ LY TÂM LOẠI HA Yêu cầu kỹ thuật: Đặc tính kỹ thuật Giới hạn Hàm lượng chất khô TSC% tối thiểu 61.5 Hàm lượng cao su khô DRC % tối thiểu 60 Chỉ số potassium, KOH N0, tối đa 0.8 Hàm lượng NH3 % tối thiểu/ DRC 1.6 Thời gian ổn định cơ học (MST) tối thiểu (s) 475 Chỉ số acid béo bay hơi (VFA) tối đa 0.2 (1). - SẢN XUẤT MỦ CÔ ĐẶC Phân hạng Mủ ly tâm Chỉ tiêu Theo ISO ASTM TCCS HL chất khô (TSC. - tối thiểu 60 60 60 HL chất phi CS % tối đa 2 2 2 HL NH3 % tối thiểu Thời gian ổn định cơ học (MST) giây tối đa Chỉ số potatsium, KOH N0, tối đa 1 1 0.8 Chỉ số acid béo bay hơi (VPA) tối đa HL mủ đông % tối đa HL đồng (Cu) mg/kg TSC 8 8 - HL mangan (Mn) mg/kg TSC 8 8 - HL bùn. - SẢN XUẤT MỦ CÔ ĐẶC (1). - SẢN XUẤT MỦ CÔ ĐẶC (2). - SẢN XUẤT CS TỜ Sản xuất CS tờ RSS Vật liệu. - SẢN XUẤT CS TỜ Sản xuất CS tờ RSS Sản xuất. - Đánh đông bằng acid, pH đánh đông 4.7Æ4.9. - thời gian:6h Æ tờ mủ (e ~ 30mm. - SẢN XUẤT CS TỜ Phân hạng cao su tờ RSS: Loại Mô tả CS khô sạch, nguyên vẹn, xông khói đều, không bị phồng dộp, không cát sạn, không có ngoại vật RSS1 Có ít vết mốc khô rất nhỏ trên bao bì, không xâm nhập bên trong Không có đốm hay sọc bị oxy hóa, không có tờ mỏng bị quá nhiệt Không ám nhiều khói đục, không bị cháy xén CS khô sạch, nguyên vẹn, xông khói đều, không bị phồng dộp, không cát sạn, không có ngoại vật RSS2 7 (ở môi trường kiềm) yêu cầu Tạp chất Không Thời gian tiếp Trong ngày nhận mủ nước 2. - Xử lý mủ. - Đánh đông: Chỉ tiêu YÊU CẦU KỸ THUẬT DRC. - 22% w / w pH đánh đông 5.2 Æ 5.6 NH3 0.01% Æ 0.03% KL mủ nứơc CH3COOH 2%÷ 3% Axit đánh đông HCOOH 1. - 2% Thời gian đánh đông 6h ≤ t ≤ 24h (6h-8h) Phương pháp 2 dòng chảy/ quậy đều/ giảm bọt 4. - Dùng tay phân phối hạt cao su để có mặt ngang đều nhau. - Sấy - Thời gian xông sấy 9 ± 2p/ 1 goòng ra lò Tg sấy phụ thuộc vào tình trạng của hạt cao su, độ ẩm môi trường, nhiệt độ sầy, loại máy sấy