TỰ ĐỘNG HÓA VÀ TÁI SỬ DỤNG TÀI NGUYÊN TRONG SẢN XUẤT THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT HIỆN ĐẠI
Bùi Ngọc Hùng1, Huỳnh Ngọc Tú1, Nguyễn Văn Sơn2
1Công ty CP Tập đoàn Yourtech,
2Hiệp hội Doanh nghiệp sản xuất và kinh doanh thuốc BVTV Việt Nam,
Tóm tắt:
Công nghiệp sản xuất thuốc bảo vệ thực vật cần phải đổi mới để đáp ứng các yêu câu về chất lượng, an toàn lao động, bảo vệ môi trường sinh thái. Hai yếu tố đóng vai trò trung tâm trong tiến trình đổi mới này bao gồm: Tự động hóa dây chuyền sản xuất, giúp kiểm soát chính xác quy trình, đảm bảo độ đồng nhất, tiết kiệm chi phí và nâng cao chất lượng sản phẩm; Tái sử dụng tài nguyên, đặc biệt là nước và dung môi, hoá chất trong quá trình sản xuất, hướng đến mục tiêu giảm phát thải và bảo vệ môi trường.
Tự động hóa sẽ giúp cho việc ổn định chất lượng sản phẩm; Tăng năng suất; Giảm rủi ro; Truy xuất dữ liệu. Kết quả cho thấy khi áp dụng ựt động hóa năng suất tăng trung bình 20–30% so với dây chuyền bán tự động; Thời gian sử dụng máy tăng; Sản phẩm đồng nhất hơn; An toàn vận hành được nâng cao, khi người lao động không tiếp xúc trực tiếp với các loại hoá chất trong quá trình sản xuất.
Việc tái sử dụng nước rửa máy không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn tạo ra giá trị bền vững lâu dài vì có thể tiết kiệm chi phí vận hành; Giảm phát thải và ô nhiễm; Tăng hiệu quả quản lý sản xuất; Góp phần nâng cao hình ảnh doanh nghiệp và đáp ứng yêu cầu của đối tác quốc tế.
Từ khóa: Tự động hóa dây chuyền sản xuất, thuốc bảo vệ thực vật, tái sử dụng dung môi, dây chuyền dạng SC
PHẦN I. LỜI MỞ ĐẦU – XU HƯỚNG CÔNG NGHỆ TRONG NGÀNH THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT
Trong bối cảnh ngành nông nghiệp Việt Nam đang chuyển mình mạnh mẽ theo hướng hiệu quả – an toàn – bền vững, công nghiệp sản xuất thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) cũng phải đổi mới để đáp ứng các tiêu chuẩn ngày càng nghiêm ngặt về chất lượng, an toàn lao động và môi trường.
Hai yếu tố đóng vai trò trung tâm trong tiến trình đổi mới này chính là:
– Tự động hóa dây chuyền sản xuất, giúp kiểm soát chính xác quy trình, đảm bảo độ đồng nhất, tiết kiệm chi phí và nâng cao chất lượng sản phẩm.
– Tái sử dụng tài nguyên, đặc biệt là nước và dung môi, hoá chất trong quá trình sản xuất, hướng đến mục tiêu giảm phát thải và bảo vệ môi trường.
PHẦN II. TỰ ĐỘNG HÓA DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT THUỐC BVTV DẠNG SC
1. Quy trình sản xuất SC (Suspension Concentrate – hỗn dịch đậm đặc)
Dây chuyền sản xuất thuốc BVTV dạng SC (Suspension Concentrate – hỗn dịch đậm đặc) bao gồm các công đoạn như quy trình sau:
Hình 1. Dây chuyền tự động hóa sản xuất SC
Dây chuyền tự động hóa sản xuất SC bao gồm: Bơm cấp nguyên liệu lỏng; Bơm hút chân không; Bồn nạp bột; Thiết bị cấp bột; Bồn đồng hóa; Bơm đồng hóa; Bồn chứa; Máy nghiền thô dạng đĩa; Bồn đồng hóa; Bơm màng khí nén; Bồn chứa; Máy đóng gói; Máy nén khí; Máy làm lạnh nước; Tủ điện; Bồn trung gian.
Các bước thực hiện, bao gồm:
– Bước 1: Chuẩn bị nguyên liệu: Cân tất cả các nguyên liệu bột và lỏng theo công thức định sẵn.
– Bước 2: Hút và khuấy trộn nguyên liệu: Mở bơm cấp chất lỏng để bơm nguyên liệu lỏng vào bồn pha chế. Khi chất lỏng đã được bơm hoàn toàn vào bồn, khởi động động cơ khuấy của bồn phân tán, điều chỉnh tốc độ 500 vòng/phút, và đóng van cấp chất lỏng. Công nhân tiến hành cho nguyên liệu bột vào phễu nạp (đây là trạm nạp bột không bụi bằng phương pháp hút chân không, đảm bảo không phát tán bụi ra môi trường sản xuất và không gây tắc nghẽn đường ống). Tiếp theo: Mở van cấp bột để hút bột vào hệ thống; Sau khi bột được hút hoàn toàn vào bồn đồng hoá, bắt đầu cho chất phân tán; Khởi động bơm đồng hoá (6) và tiến hành chu trình khuấy – cắt trong 30 phút ở tốc độ 2900 vòng/phút. Bồn và máy bơm đồng hoá có nhiệm vụ cắt sơ cấp và phá vỡ kết tụ hạt bột ban đầu.
– Bước 3: Bơm chuyển sang bồn chứa và nghiền: Dùng bơm đồng hoá để chuyển dung dịch đã phân tán sang bồn chứa, mục đích: ngăn ngừa lắng đọng hạt lớn. Sau khi toàn bộ vật liệu đã vào bồn chứa, mở van đáy nối với bơm cấp cho máy nghiền thứ nhất – dạng đĩa. Bơm màng khí nén sẽ hút nguyên liệu vào máy nghiền thô – máy nghiền thứ 1 để tiến hành nghiền mịn. Sau đó, sản phẩm sẽ được bơm qua bồn trung gian thứ nhất, để chuẩn bị cho quá trình nghiền siêu mịn bằng công nghệ nghiền Pin – máy nghiền tinh. Hai bồn trung gian bằng thép không gỉ 304 có chức năng cân bằng lưu lượng giữa hai máy nghiền, giúp dòng chảy ổn định. Nếu tốc độ dòng của máy thứ nhất quá chậm, máy thứ hai sẽ chạy không tải, có thể gây hư hỏng phớt cơ khí. Trong khi nghiền, đóng van nối giữa bơm đồng hoá và bồn chứa. Sau khi nguyên liệu đi qua hai máy nghiền bi, kích thước hạt đạt độ mịn yêu cầu của nhà sản xuất.
Lưu ý: Trước khi khởi động máy nghiền, phải bật máy làm lạnh nước và máy nén khí cần kiểm tra thông số: Nhiệt độ nước làm lạnh: 5–10°C; Công suất: tuỳ chọn; Lưu lượng nước lạnh: tuỳ chọn; Áp suất khí nén: 0.6–0.8 MPa; Mức tiêu thụ khí: 1.5–2.2 m³/phút (chỉ số tương đối).
– Bước 4: Chuẩn bị dung dịch ổn định (Xanthan Gum): Dùng bơm màng khí nén để chuyển dung dịch đã nghiền vào bồn khuấy tốc độ thấp, đồng thời, hòa tan xanthan gum riêng trong bồn pha chế khác.
Lưu ý: Xanthan gum nhạy cảm với nhiệt độ, nên cần cho nước trước rồi mới thêm xanthan gum, kết hợp khuấy cắt tốc độ cao để tránh vón cục. Dung dịch thu được được gọi là “dung dịch ổn định” (stabilizing solution).
Xanthan gum không nên được thêm vào trước công đoạn nghiền, vì đây là một Polysaccharide (một dạng đường tự nhiên), rất dễ bị nhiễm vi sinh nếu không có chất bảo quản.
Do đó, khi pha dung dịch ổn định, bắt buộc phải bổ sung chất bảo quản để ngăn ngừa sự phát triển của vi sinh vật. Việc bổ sung chất bảo quản vừa giúp kéo dài thời hạn bảo quản của dung dịch, vừa đảm bảo độ ổn định cho các công thức phối trộn tiếp theo trong quá trình sản xuất.
Bước 5: Phối trộn cuối cùng: Cho dung dịch xanthan gum đã chuẩn bị vào bồn khuấy tốc độ thấp,
phối trộn đều với dung dịch thuốc đã nghiền mịn.
Các thiết bị này tạo thành hệ thống nạp bột bằng chân không. Thiết kế này khắc phục hoàn toàn tình trạng phát tán bụi, đồng thời thay thế phương pháp tạo chân không trong bồn phản ứng truyền thống, giúp hút nguyên liệu triệt để và đồng đều hơn.
Bước 6: Lọc và đóng gói: Sau khi phối trộn hoàn tất, dung dịch được lọc để loại bỏ tạp chất và đóng gói vào chai thành phẩm.
Hình 2. Mô hình 3D – Sơ đồ sản xuất liên tục & tự động hóa cho SC
2. Lợi ích của tự động hóa trong sản xuất SC
– Ổn định chất lượng sản phẩm: Kích thước hạt được kiểm soát chính xác, hạn chế vón cục hoặc phân lớp. Việc tự động hoá cho phép việc kiểm soát nguyên liệu chính xác, các mẻ nghiền đều cùng một chất lượng.
– Tăng năng suất: Dây chuyền vận hành liên tục, giảm thời gian chờ giữa các mẻ sản xuất.
– Giảm rủi ro: Công nhân không tiếp xúc trực tiếp với hóa chất, giảm mệt mỏi và lỗi vận hành và các tai nạn trong lao động.
– Truy xuất dữ liệu: Mọi thông số được lưu lại trong hệ thống phần mềm quản lý, giúp phân tích và tối ưu hóa quy trình
3. Ứng dụng thực tế
Trong thực tế sản xuất, nhiều nhà máy thuốc bảo vệ thực vật tại Việt Nam đã chuyển đổi thành công từ vận hành thủ công sang dây chuyền nghiền SC tự động hóa.
Việc áp dụng hệ thống điều khiển trung tâm PLC – HMI cho phép toàn bộ quy trình, từ khuấy trộn, nghiền mịn đến đồng nhất sản phẩm, được kiểm soát theo chương trình cài sẵn, giúp giảm phụ thuộc vào tay nghề vận hành mà vẫn đảm bảo chất lượng ổn định giữa các mẻ sản xuất.
Tại các nhà máy triển khai thực tế, kết quả ghi nhận cho thấy:
– Năng suất tăng trung bình 20–30% so với dây chuyền bán tự động.
– Thời gian sử dụng máy tăng, do hệ thống tự động nhận biết tình trạng tải, nhiệt độ, áp suất và cảnh báo sớm khi có sai lệch.
– Sản phẩm đồng nhất hơn, kích thước hạt và độ nhớt được kiểm soát chính xác, giúp hạn chế tình trạng tách lớp hoặc kết tụ trong quá trình lưu kho.
– An toàn vận hành được nâng cao, khi người lao động không tiếp xúc trực tiếp với các loại hoá chất trong quá trình sản xuất.
Một số doanh nghiệp còn kết hợp tự động hóa với hệ thống giám sát dữ liệu trực tuyến, cho phép kỹ sư theo dõi toàn bộ quá trình qua máy tính hoặc điện thoại. Các thông số như tốc độ nghiền, thời gian khuấy, nhiệt độ, và áp suất được lưu lại cho từng mẻ, hỗ trợ tối ưu công thức và truy xuất nguồn gốc sản phẩm sau này.
III. GIẢI PHÁP TÁI SỬ DỤNG NƯỚC RỬA MÁY – HƯỚNG ĐẾN SẢN XUẤT XANH VÀ TUẦN HOÀN
1. Thực trạng và thách thức
Trong các nhà máy sản xuất thuốc bảo vệ thực vật, đặc biệt là dây chuyền sản xuất dạng SC, công đoạn rửa máy sau mỗi mẻ sản xuất thường tiêu tốn một lượng nước đáng kể. Trước đây, lượng nước này phần lớn được xả bỏ, kéo theo chi phí xử lý cao, đồng thời tiềm ẩn nguy cơ gây ô nhiễm môi trường nếu không được quản lý đúng quy trình.
Khi quy mô sản xuất mở rộng, việc tiêu hao nước và hoá chất trở thành một trong những chi phí vận hành lớn, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả sản xuất và tính bền vững của doanh nghiệp. Từ thực tế đó, các nhà máy hiện đại đã nghiên cứu và triển khai giải pháp thu hồi – tái sử dụng nước rửa thiết bị, coi đây là một phần trong chiến lược tái sử dụng nguồn nước và hoá chất, để đáp ứng tiêu chí thân thiện môi trường.
2. Nguyên lý và phương pháp triển khai
Giải pháp tái sử dụng nước rửa máy được thiết kế dựa trên nguyên lý tuần hoàn có kiểm soát.
Quy trình cơ bản gồm các bước sau:
– Sau khi hoàn tất quá trình rửa, nước rửa đầu tiên – thường chứa nồng độ cao của hoạt chất còn sót lại sẽ được thu gom vào bồn chứa trung gian Và sẽ được đưa trở lại sử dụng cho: Các mẻ sản xuất kế tiếp có nhóm hoạt chất tương tự, hoặc Giai đoạn pha loãng, hóa lỏng trong cùng dây chuyền hiện tại.
– Hệ thống bơm định lượng, cân định lượng sẽ kiểm soát tự động tỷ lệ nước tái sử dụng, đảm bảo an toàn chất lượng cho sản phẩm.
– Ứng dụng thực tế tại các nhà máy sản xuất thuốc BVTV
Thực tiễn tại nhiều nhà máy trong nước cho thấy việc thu hồi và tái sử dụng nước rửa máy mang lại hiệu quả rõ rệt cả về kinh tế, môi trường và chi phí vận hành.
Một số kết quả ghi nhận trong thực tế sản xuất: Giảm 30–50% lượng nước sạch tiêu thụ hàng tháng; Giảm chi phí xử lý nước thải và ô nhiễm môi trường; Tận dụng dư lượng hoạt chất trong nước rửa, giúp tiết kiệm nguyên liệu cho các mẻ kế tiếp; Giảm tải hệ thống xử lý chất thải, đồng thời đáp ứng tiêu chuẩn xả thải nghiêm ngặt của các khu công nghiệp; Tạo môi trường làm việc sạch hơn – an toàn hơn cho người vận hành, do không còn xả tràn dung dịch hóa chất ra khu vực sản xuất.
Một số nhà máy ứng dụng hệ thống cảm biến pH, hàm rắn và lưu lượng để tự động quyết định xem nước rửa đạt điều kiện tái sử dụng hay cần chuyển sang xử lý.
Hệ thống được tích hợp với bảng điều khiển PLC – HMI, giúp kỹ sư vận hành giám sát toàn bộ quy trình trên màn hình cảm ứng, lưu trữ dữ liệu và điều chỉnh tỷ lệ tái sử dụng theo từng công thức sản phẩm.
4. Hiệu quả và giá trị bền vững
Việc tái sử dụng nước rửa máy không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn tạo ra giá trị bền vững lâu dài:
– Tiết kiệm chi phí vận hành: Giảm sử dụng nước sạch, hóa chất và năng lượng cho quá trình xử lý nước thải.
– Giảm phát thải và ô nhiễm: Giúp nhà máy đạt tiêu chuẩn sản xuất xanh, thân thiện môi trường.
– Tăng hiệu quả quản lý sản xuất: Dễ dàng theo dõi, truy xuất và đánh giá năng suất tiêu hao từng mẻ.
– Khẳng định cam kết phát triển bền vững: Góp phần nâng cao hình ảnh doanh nghiệp và đáp ứng yêu cầu của đối tác quốc tế.
IV. KẾT LUẬN
Giải pháp tái sử dụng nước rửa máy là một hướng đi đúng đắn, thể hiện tầm nhìn của các doanh nghiệp trong việc kết hợp giữa hiệu quả sản xuất và trách nhiệm môi trường.
Khi được triển khai đồng bộ cùng hệ thống tự động hóa dây chuyền SC, mô hình này giúp nhà máy đạt tới chuẩn mực “sản xuất xanh – tiết kiệm – an toàn”, góp phần hiện thực hóa mục tiêu phát triển bền vững của ngành thuốc bảo vệ thực vật Việt Nam.
