Nghiên cứu thiết kế giàn phơi mực xà tháo lắp nhanh và cải tiến công nghệ xử lý mực xà trên tàu khai thác đảm bảo chất lượng sản phẩm và an toàn trong sản xuất

1

VNCHS

BNN&PTNT

BNN&PTNT

VNCHS

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN

ViÖn Nghiªn cøu Hải sản

170 Lê Lai, Hải Phòng

B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ kü thuËt §Ò tµi:

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ GIÀN PHƠI MỰC XÀ

THÁO LẮP NHANH VÀ CẢI TIẾN CÔNG NGHỆ

XỬ LÝ MỰC XÀ ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG SẢN

VÀ AN TOÀN TRONG SẢN XUẤT

ThS. Trần Cảnh Đình

7382

29/5/2009

Hải phòng, 12-2008

B¶n quyÒn 2008 thuéc VNCHS

§¬n xin sao chÐp toµn bé hoÆc tõng phÇn tµi liÖu nµy ph¶i göi ®Õn ViÖn tr−ëng

VNCHS, trõ tr−êng hîp sö dông víi môc ®Ých nghiªn cøu.

BNN&PTNT

VNCHS

2

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN

ViÖn Nghiªn cøu Hải sản

170 Lê Lai, Hải Phòng

B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ kü thuËt §Ò tµi:

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ GIÀN PHƠI MỰC XÀ

THÁO LẮP NHANH VÀ CẢI TIẾN CÔNG NGHỆ

XỬ LÝ MỰC XÀ ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG SẢN

VÀ AN TOÀN TRONG SẢN XUẤT

ThS. Trần Cảnh Đình

Hải phòng, 12- 2008

Bản thảo viết xong 12/2008

Tµi liÖu nµy ®−îc chuÈn bÞ trªn c¬ së kÕt qu¶ thùc hiÖn §Ò tµi KHCN độc lập

cấp bộ

3

DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

TT Họ và tên Chức vụ, đơn vị

A

1

Chủ nhiệm đề tài:

ThS. Trần Cảnh Đình (1, 2, 3.2, 3.3, 3.4) Trưởng phòng, Viện Nghiên cứu Hải sản

B Cán bộ tham gia

2 KS. Bùi Trọng Tâm (3.2.2, 3.3.2.2.) NCV, Viện Nghiên cứu Hải sản

3 KS. Vũ Xuân Sơn (3.2.2, 3.3.2.2, 3.4) NCV, Viện Nghiên cứu Hải sản

4 CN. Nguyễn Đình Sơn (3.1) CN, Phòng kinh tế Núi Thành, QN

5 KS. Chu Nhật Tân (3.3.2.1) GĐ, C.ty Cổ phần Cơ khí Hạ Long

6 KS. Nguyễn Văn Giáp (3.2.1.4) GĐ, C.ty Cổ phần Tư vấn Biển Việt

7 KS. Phan Văn Nhuệ PGĐ, C.ty Cổ phần Tư vấn Biển Việt

8 KS. Nguyễn Văn Khang CV, C.ty Cổ phần Tư vấn Biển Việt

9 KS. Bùi Thị Hồng Thức CV, C.ty Cổ phần Tư vấn Biển Việt

10 KS. Hoàng Thị Phượng NCV, Viện Nghiên cứu Hải sản

11 KS. Lê Hương Thủy NCV, Viện Nghiên cứu Hải sản

12 KS. Vũ Thị Châm NCV, Viện Nghiên cứu Hải sản

4

TÓM TẮT BÁO CÁO

Nhằm nâng cao hiệu quả và đảm bảo an toàn cho ngư dân khai thác mực xà trên

biển, năm 2007 Bộ Thủy sản nay là Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn giao cho

Viện Nghiên cứu Hải sản thực hiện đề tài: “Nghiên cứu thiết kế giàn phơi mực xà tháo

lắp nhanh và cải tiến công nghệ xử lý mực xà trên tàu khai thác đảm bảo chất lượng

sản phẩm và an toàn trong sản xuất”. Kết quả thực hiện đề tài được trình bày trong 4

nội dung sau:

1. Khảo sát đánh giá thực trạng nghề câu mực xà của Việt Nam, bao gồm: tàu thuyền,

công nghệ khai thác, xử lý bảo quản mực, giàn phơi, lao động,... đồng thời tìm hiểu

nhu cầu, nguyện vọng của ngư dân.

2. Thiết kế chế tạo giàn phơi mực xà và lắp đặt trên tàu, đi thử nghiệm đánh giá, điều

chỉnh để cho hoàn chỉnh thiết kế. Giàn phơi đã được ngư dân chấp nhận, được cấp

phép đảm bảo an toàn của trung tâm đăng kiểm nghề cá.

3. Thiết kế, chế tạo lò sấy mực xà tận dụng nhiệt thải của động cơ máy thủy. Kết quả

bước đầu cho thấy nhiệt thải của động cơ máy thủy có khả năng tận dụng để sấy

thủy sản nói chung và mực xà nói riêng hiệu quả.

4. Nghiên cứu cải tiến công nghệ xử lý, chế biến mực xà khô đảm bảo chất lượng sản

phẩm, ATVSTP. Công nghệ xử lý đơn giản, chất lượng sản phẩm được nâng lên.

Qua các kết quả nghiên cứu trên đề tài đã rút ra được những kết luận và kiến nghị để

đưa vào ứng dụng thực tế kết quả nghiên cứu và phát triển, nhân rộng cho các tàu

thuyền khác.

5

MỤC LỤC

Trang

Bảng chú giải các chữ viết tắt .................................................................................. .6

Danh mục các bảng ...................................................................................................7

Danh mục các hình .....................................................................................................8

Lời nói đầu ......................................................................................... ...................... 9

1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ....................................................... 10

1.1. Những nghiên cứu ở ngoài nước ....................................................................... 10

1.2. Những nghiên cứu trong nước ................................................... ....................... 22

2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................................... 25

2.1. Đối tượng nghiên cứu.................................................................................... 25

2.1.1. Mực xà hay còn gọi mực Ma, mực Đại dương, mực Bê đen ........................ 25

2.1.2. Tàu câu mực xà, tàu triển khai thử nghiệm giàn phơi, lò sấy ....... ............... 25

2.2. Phương pháp nghiên cứu ...............................................................................27

2.2.1. Phương pháp điều tra khảo sát thực trạng nghề câu mực xà .........................27

2.2.2. Phương pháp nghiên cứu cải tiến công nghệ.............................. ................ ..27

2.2.3. Phương pháp tính toán thiết kế giàn phơi .................................................. ...27

2.2.3.1. Phương pháp lựa chọn giải pháp thiết kế, vật liệu chế tạo ............................27

2.2.3.2. Phương pháp tính toán giàn phơi ..................................................................28

2.2.3.3. Phương pháp thử nghiệm đánh giá giàn phơi ...............................................29

2.2.4. Phương pháp NC thiết kế lò sấy tận dụng nhiệt thải máy thủy .................. ..29

2.2.4.1. Xác định vị trí đặt lò sấy: ..............................................................................29

2.2.4.2. Tính toán lượng nhiết thải có khả năng tận dụng để sấy ...............................29

2.2.4.3. Tính toán thiết kế lò sấy ................................................................................29

2.2.4.4. Phương pháp thử nghiệm lò sấy: ...................................................................29

3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN. .........................................30

3.1. Khảo sát thực trạng nghề câu mực Xà ..... ...................................................30

3.1.1. Ngư trường, mùa vụ khai thác .....................................................................30

3.1.2. Tàu câu mực, ngư cụ và các trang bị trên tàu ...............................................30

3.1.2.1. Tàu câu mực xà .............................................................................................30

3.1.2.2. Ngư cụ ...........................................................................................................31

6

3.1.2.3. Trang thiết bị . ...............................................................................................31

3.1.2.4. Hệ thống giàn phơi ........................................................................................32

3.1.2.5. Hệ thống bảo quản lạnh .................................................................................33

3.1.3. Lao động ........................................................................................................33

3.1.4. Kết quả khai thác năm 2007 ............................... ..........................................33

3.1.5. Những vụ tai nạn trong nghề câu mực xà .....................................................33

3.1.6. Nhu cầu và nguyện vọng của ngư dân ..........................................................35

3.2. Thiết kế, chế tạo giàn phơi và lắp đặt trên tàu và thử nghiệm ......................35

3.2.1. Thiết kế giàn phơi ........................................................................................35

3.2.1.1. Lựa chọn giải pháp thích hợp .......................................................................35

3.2.1.2. Lựa chọn vật liệu ..........................................................................................41

3.2.1.3. Tính toán thiết kế giàn phơi ..........................................................................43

3.2.1.4. Kiểm tra ổn tính của tàu khi lắp giàn phơi mực ...........................................50

3.2.2. Chế tạo giàn phơi lắp đặt trên tàu thử nghiệm và điều chỉnh........................51

3.2.3. Tính toán giá thành giàn phơi........................................................................55

3.2.4. Xây dựng quy phạm kỹ thuật vận hành giàn phơi ........................................57

3.3. Thiết kế, chế tạo lò sấy và lắp đặt lên tàu thử nghiệm ..................................59

3.3.1. Thiết kế lò sấy tận dụng nhiệt thải máy thuỷ:................................................59

3.3.1.1. Khảo sát và xác định vị trí đặt lò sấy: ...........................................................59

3.3.1.2. Tính toán thiết kế lò sấy ................................................................................61

3.3.2. Chế tạo lò sấy và lắp đặt lên tàu thử nghiệm ................................................63

3.3.2.1. Chế tạo lắp đặt lò sấy ....................................................................................63

3.3.2.2. Thử nghiệm sấy mực trên tàu ........................................................................66

3.3.2.3. Đánh giá sự ảnh hưởng của việc tận dụng khí thải tới động cơ.....................67

3.3.3. Xây dựng quy phạm kỹ thuật vận hành lò sấy ..............................................68

3.4. Nghiên cứu cải tiến công nghệ xử lý mực xà trên tàu khai thác....................69

3.4.1. Nghiên cứu cải tiến công nghệ xử lý mực xà phơi khô .................................69

3.4.2. Xây dựng quy trình công nghệ ......................................................................73

4. TỔNG QUÁT HÓA VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THU ĐƯỢC....................75

5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................77

TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................78

7

Phụ lục 1: Một số hình ảnh hoạt động của đề tài..........................................................80

Phụ lục 2: Hình ảnh các mô hình giàn phơi ...............................................................82

Phụ lục 3: Kết quả thử nghiệm giàn phơi ...................................................................83

Phụ lục 4: Kết quả tính toán sức bền của từng cỡ thép khác nhau ............................87

Phụ lục 5: Các bằng chứng làm cơ sở chọn nhiệt thải máy thuỷ ................................88

Phụ lục 6: Tính toán các yếu tố thủy lực, mạn khô và ổn tính và phiếu duyệt

hồ sơ hoàn công của tàu khi lắp đặt thêm giàn phơi ...................................................91

Phụ lục 7: Các hợp đồng triển khai đề tài và các giấy chứng nhận ............................92

Phụ lục 8: Các bản vẽ chế tạo các chi tiết

8

BẢNG CHÚ GIẢI CÁC CHỮ VIẾT TẮT

ATVSTP An toàn vệ sinh thực phẩm

Bmax Chiều rộng lớn nhất của tàu

D Chiều cao mạn (tàu)

Lmax Chiều dài lớn nhất của tàu

dd dung dịch

ĐC Đối chứng (Mẫu không xử lý để sánh với các mẫu qua xử lý)

VSV Vi sinh vật

TBS Thiết bị sấy hay lò sấy, máy sấy

9

DANH MỤC CÁC BẢNG

STT SỐ BẢNG TÊN BẢNG TRANG

1 Bảng 1 Các thông số kỹ thuật của giàn phơi quay Nhật Bản 14

2 Bảng 2 Hiệu suất nhiệt của động cơ nhiệt (%) 19

3 Bảng 3.1 Số lượng và công suất tàu ở một số địa phương 30

4 Bảng 3.2 Các thông số kích thước vỏ tàu 30

5 Bảng 3.3 Thông số công suất một số máy tàu 31

6 Bảng 3.4 Lao động câu mực xà ở một số địa phương 33

7 Bảng 3.5 Sản lượng khai thác mực xà ở một số địa phương 33

8 Bảng 3.6 Thông số diện tích hứng gió của giàn phơi 49

9 Bảng 3.7 Tổng hợp các thành phần ổn tính của tàu 50

10 Bảng 3.8 Thử nghiệm sự thấm nước của các tấm phơi 53

11 Bảng 3.9 Giá thành Sàn thao tác diện tích 20 x 6 m 55

12 Bảng 3.10 Giá thành Tấm phơi 1,2 x 1,6 m 55

13 Bảng 3.11 Giá thành Bộ giàn phơi quay 55

14 Bảng 3.12 Giá thành theo phương án 1 56

15 Bảng 3.13 Giá thành theo phương án 2 56

16 Bảng 3.14 Giá thành theo phương án 3 56

17 Bảng 3.15 Cảm quan xếp hạng Mưc khô (chưa nướng) 70

18 Bảng 3.16 Cảm quan xếp hạng Mực khô nướng 70

19 Bảng 3.17 Cảm quan xếp hạng mực xử lý giảm đường 71

20 Bảng 3.18 Cảm quan xếp hạng mực xử lý thêm bước 2 bằng nước

biển

72

21 Bảng 3.19 Cảm quan xếp hạng mực xử lý thêm bước 2 bằng nước

biển + benzoic 0,075%

72

22 Bảng 3.20 Cảm quan xếp hạng mực xử lý bằng các hóa chất khác

nhau theo 2 bước như 3.4.1.3

73

23 Bảng 3.21 Tổng hợp kết quả thu được của đề tài 75

10

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

STT SỐ HÌNH TÊN HÌNH TRANG

1 Hình 1 Một số phương pháp phơi khô mực 12

2 Hình 2 TBS kiểu lều sấy cá sử dụng năng lượng mặt trời ở

Bangladesh

13

3 Hình 3 Thiết bị sấy sử dụng năng lượng mặt trời kiểu mái vòm ở

Yemen và Gambia

13

4 Hình 4 Giàn phơi quay Nhật Bản 14

5 Hình 5 Sơ đồ sấy bằng không khí nóng 15

6 Hình 6 Sơ đồ cân bằng nhiệt của động cơ diesel 19

7 Hình 7 Sơ đồ tận dụng nhiệt khí thải và nước làm mát riêng 20

8 Hình 8 Sơ đồ tận dụng sản xuất hơi quá nhiệt 21

9 Hình 9 Mực xà 25

10 Hình 10 Tàu câu mực xà triển khai thử nghiệm giàn phơi, lò sấy 25

11 Hình 3.1 Bản vẽ mặt bằng, mặt cắt tàu và giàn phơi 37

12 Hình 3.2 Bản vẽ mặt bằng, mặt cắt sàn thao tác, tầng 1 giàn phơi 38

13 Hình 3.3 Bản vẽ mặt bằng, mặt cắt tàu và tầng 2 giàn phơi 39

14 Hình 3.4 Bản vẽ mặt bằng, mặt cắt chi tiết hai tầng phơi mực 40

15 Hình 3.5 Kết cấu giàn phơi quay 43

16 Hình 3.6 Sơ đồ tính khả năng chịu lực của dây thép 44

17 Hình 3.7 Cấu tạo tấm phơi 46

18 Hình 3.8 Sơ đồ tính toán khẳ năng chịu lực của khung 46

19 Hình 3.9 Sơ đồ cấu tạo sàn thao tác 47

20 Hình 3.10 Sơ đồ sự truyền lực xuống khung 48

21 Hình 3.11 Sơ đồ tính toán của khung theo phương l1 48

22 Hình 3.12 Kết cấu bản lề nối tấm phơi với giàn phơi 52

23 Hình 3.13 Cơ cấu quay cả giàn phơi quay 53

24 Hình 3.14 Sơ đồ bố trí chung trên tàu và vị trí hệ thống lò sấy 60

25 Hình 3.15 Sơ đồ hệ thống lò sấy 64

26 Hình 3.16 Đường ống dẫn nhiết tới bộ trao đổi nhiệt buồng sấy 65

27 Hình 3.17 Bộ trao đổi nhiệt buồng sấy 66

28 Hình 3.18 Sơ đồ quy trình CN xử lý mực xà trên tàu phơi khô 73

11

LỜI NÓI ĐẦU

Nghề câu mực xà phát triển mạnh trong những năm gần đây, từ những năm 90

chỉ có một số tàu câu công suất 33 - 66cv, đến nay đã có tới 413 tàu thuyền với tổng

công suất 53.653cv (bình quân 129 cv/tàu) và lực lượng lao động 9.287 người. Tuy

nhiên công nghệ khai thác và chế biến bảo quản mực vẫn thủ công, thô sơ nhất là giàn

phơi mực; giàn phơi mực bằng các tấm phơi tre cồng kềnh, ngấm nước nhiều, mất vệ

sinh,... làm cho tàu có lực cản gió lớn, khi gió bão rất nguy hiểm. Trong cơn bão

Chanchu đã làm cho hàng chục tàu bị chìm và hàng trăm lao động bị chết và mất tích.

Vì vậy việc nghiên cứu thiết kế giàn phơi mực tháo lắp nhanh trên tàu đảm bảo an toàn

cho tàu câu mực là hết sức cấn thiết và rất được ngư dân hưởng ứng.

Đề tài: “Nghiên cứu thiết kế giàn phơi mực xà tháo lắp nhanh và cải tiến công

nghệ xử lý mực xà trên tàu khai thác đảm bảo chất lượng sản phẩm và an toàn trong

sản xuất”

Với mục tiêu: Nâng cao hiệu quả và an toàn nghề khai thác mực xà.

Đề tài đã tập trung nghiên cứu 3 nội dung chính sau:

1, Thiết kế giàn phơi mực xà tháo lắp nhanh trên tàu câu mực xà

2, Thiết kế lò sấy tận dụng nhiệt thải của máy thủy để sấy mực

3, Cải tiến công nghệ xử lý mực để nâng cao chất lượng sản phẩm mực phơi khô

Đề tài dự tính thực hiện trong 18 tháng nhưng do tàu đi biển dài ngày (khoảng 2

tháng/chuyến) thời gian nghỉ giữa mỗi chuyến chỉ 5 - 7 ngày nên việc ứng dụng lắp đặt

giàn phơi, lò sấy trên tàu thử nghiệm gặp nhiều khó khăn nên đã được Vụ Khoa học,

Công nghệ - Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn cho phép kéo dài đến tháng

12/2008 nghiệm thu cấp bộ.

Tổng kinh phí được duyệt là 973,0 triệu đồng. Tổng kinh phí thực hiện đề tài là

955,0 triệu đồng (do tiết kiệm chi năm 2008:10% là 18,0 triệu đồng) Trong đó kinh phí

thực hiện chế tạo giàn phơi, lò sấy là 192,0 triệu đồng, kinh phí hỗ trợ xăng dầu và

người lao động trên tàu là 422,354 triệu đồng, kinh phí thu hồi nộp ngân sách là 50,04

triệu đồng

12

1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU

1.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Công nghệ chế biến các sản phẩm khô từ thủy sản nói chung và mực nói riêng

được tiến hành sớm và áp dụng ở nhiều nước với hiệu quả cao, bao gồm : nghiên cứu

về quá trình động học, công nghệ, thiết bị, ...trong đó trước hết là nghiên cứu về quá

trình tách ẩm làm khô nguyên liệu. Có 3 phương pháp được áp dụng là:

- Phương pháp cơ học: Người ta dùng cách nén, ép, ly tâm,... để tách ẩm ra khỏi

nguyên liệu. Phương pháp này chỉ tách được một phần nước chứa trong nguyên liệu

mà trước hết là nước tự do, Phương pháp này thường dùng phối hợp với các phương

pháp khác.

- Phương pháp hoá học: Người ta dùng một số hoá chất có khả năng hút ẩm để

tách ẩm ra khỏi nguyên liệu. Ví dụ như: H2SO4 , CaCl2, .... Phương pháp này thường

dùng để bảo quản khô, chống hiện tượng hút ẩm của nguyên liệu.

- Phương pháp vật lý: Chủ yếu dùng nhiệt để làm bay hơi nước với 2 quá trình là:

phơi khô và sấy khô. Đây là phương pháp làm khô triệt để nhất và được sử dụng rất

rộng rãi.

Phơi khô: là phương pháp sử dụng nắng, gió thiên nhiên để làm khô nguyên liệu.

Phương pháp này đơn giản nhưng rất hiệu quả.

Sấy: là quá trình làm khô nguyên liệu nhờ vào tác nhân và thiết bị sấy. Tác nhân

sấy khá phong phú như: Không khí nóng, khói lò, nhiệt bức xạ, sóng âm,....

Sấy xảy ra các quá trình trao đổi nhiệt và trao đổi chất, cụ thể là quá trình truyền

nhiệt từ chất tải nhiệt cho vật sấy. Quá trình khuếch tán ẩm từ trong vật sấy vào môi

trường. Các quá trình trên xảy ra đồng thời trong vật sấy, chúng có ảnh hưởng qua lại

lẫn nhau.

Sự khuếch tán của nước từ nguyên liệu ra môi trường có 2 quá trình:

- Khuếch tán ngoại:

Là sự dịch chuyển của hơi nước trên bề mặt vào không khí. Lượng nước bay hơi

trong quá trình khuếch tán ngoại thực hiện được dưới điều kiện áp suất hơi nước trên

bề mặt nguyên liệu lớn hơn áp suất riêng phần của hơi nước trong môi trường [8]

- Khuếch tán nội:

Là quá trình chuyển động của nước trong nguyên liệu từ lớp này sang lớp khác để

tạo độ cân bằng ẩm trong bản thân nguyên liệu. Động lực của quá trình khuếch tán nội

là sự chênh lệch về độ ẩm giữa các lớp bên trong và bên ngoài. Nếu sự chênh lệch ẩm

càng lớn tức là gradien độ ẩm càng lớn thì tốc độ khuếch tán nội càng nhanh.