nghiên cứu một số thông số của máy nghiền xương động vật dạng răng trong dây chuyền sản xuất bột khoáng làm thức ăn chăn nuôi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI --- VŨ HUY MAI NGHIÊN CỨU MỘT SỐ THÔNG SỐ CỦA MÁY NGHIỀN XƯƠNG ĐỘNG VẬT DẠNG RĂNG TRONG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BỘT KHOÁNG LÀM THỨC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

-

VŨ HUY MAI

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ THÔNG SỐ CỦA MÁY NGHIỀN XƯƠNG ĐỘNG VẬT DẠNG RĂNG TRONG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BỘT KHOÁNG LÀM THỨC ĂN CHĂN NUÔI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Chuyên ngành : KỸ THUẬT MÁY VÀ THIẾT BỊ

CƠ GIỚI HOÁ NÔNG LÂM NGHIỆP

Mã số : 60.52.14 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRẦN NHƯ KHUYÊN

HÀ NỘI – 2008

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan những số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là hoàn toàn trung thực và chưa hề được sử dụng để bảo vệ bất kỳ một công trình nghiên cứu khoa học hay một học vị nào

Tôi xin cam đoan, mọi sự giúp đỡ cho việc hoàn thành luận văn này đều đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều đã được chỉ rõ nguồn gốc

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này, tôi đã trải qua hai năm học tập tại Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội Trong thời gian đó, tôi đã tiếp thu được rất nhiều những kiến thức về khoa học qua sự truyền đạt, hướng dẫn, giúp đỡ của quý thầy, cô giáo

Nhân dịp này, tôi xin trân trọng cảm ơn quý thầy, cô giáo cùng toàn thể cán bộ, công nhân viên Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội đã giảng dạy, quản lý và quan tâm giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu tại Trường:

-Tôi xin trân trọng cảm ơn thầy giáo: PGS.TS Trần Như Khuyên; người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn

- Tôi xin trân trọng cảm ơn tập thể quý thầy, cô giáo khoa Cơ điện Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội đã đóng góp ý kiến và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này

Tôi xin trân trọng cảm ơn những người thân trong gia đình; tập thể lãnh đạo và đội ngũ quý thầy, cô giáo, cán bộ, công nhân viên Trường Cao đẳng nghề Cơ điện - Xây dựng và Nông lâm Trung Bộ, nơi tôi đang công tác cùng toàn thể bạn bè, đồng nghiệp đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành nhiệm vụ của toàn khoá học

Tác giả luận văn

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29

2.2.2 Phương pháp xác định một số thông số nghiên cứu của máy

Chương 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH NGHIỀN 37

Chương 4 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY

4.2.2 Công suất tiêu hao để đập vỡ nguyên liệu 75

DANH MỤC CÁC BẢNG

1.3 Dự tính nhu cầu thức ăn cho một số vật nuôi từ năm 2000 đến

1.4 Hàm lượng Phospho tổng số và Phospho dễ hấp thu trong một số

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊđ STT Tên hình ảnh, đồ thị Trang

1.1 Sơ đồ thu gom xương ở các nước có ngành chăn nuôi và chế biến

3.11 Sơ đồ xác định hệ số phục hồi k 58

2010 tiêu thụ khoảng 11,7 triệu tấn thức ăn chăn nuôi mỗi năm Trong thức

ăn chăn nuôi thành phần các chất khoáng tuy không cao song hết sức quan trọng và không thể thiếu được (trong hỗn hợp thức ăn cho chăn nuôi gia cầm khoảng 7,5% và cho chăn nuôi lợn khoảng 5÷ 10%).[3] Dự kiến đến khoảng những năm 2010 nước ta cần 878.000 tấn thức ăn khoáng cho chăn nuôi mỗi năm Hiện nay thức ăn khoáng được sản xuất chủ yếu là từ bột đá vôi, thành phần chủ yếu là Cacbonat Canxi, ngoài ra còn một số thành phần tạp chất khác không phải là Cacbonat Canxi lẫn vào, những tạp chất này có hại cho vật nuôi nhưng rất khó tách lọc trong quá trình chế biến, do đó chất lượng của bột khoáng sản xuất từ đá vôi không đảm bảo Trong khi đó, bột chế biến từ xương tươi có giá trị dinh dưỡng rất cao, khoảng 18÷ 25% Protein, 5% Canxi, 25% Phospho nên được sử dụng rất có hiệu quả để thay thế thức ăn khoáng được sản xuất từ bột đá Chính vì vậy ở các nước phát triển người ta đã sử dụng bột khoáng chế biến từ xương làm thức ăn chăn nuôi từ những năm 80 của thế kỷ trước với công nghệ và hệ thống thiết bị khá hiện đại Ở nước ta, xương động vật hầu như chưa được tận dụng để làm thức ăn chăn nuôi nên phần lớn lượng xương này được coi là rác thải phải mang đi chôn lấp, vừa gây lãng phí, vừa gây ô nhiễm môi trường Trong khoảng 5-7 năm gần đây, đã hình thành các cơ sở thu gom, chế biến, tiêu thụ bột xương trong nước hoặc

xuất khẩu xương động vật dạng thô ra nước ngoài, (chủ yếu xuất sang Trung Quốc) Năm 2006 Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đã ban hành Quy trình công nghệ chế biến thức ăn khoáng từ xương động vật làm thức ăn chăn nuôi Trong dây chuyền sản xuất thức ăn khoáng thì khâu nghiền là khâu quan trọng nhất, quyết định đến chất lượng và giá thành sản phẩm Hầu hết các cơ

sở chế biến bột xương ở nước ta hiện nay đều sử dụng máy nghiền kiểu búa

Do xương động vật có độ cứng và độ bền lớn hơn rất nhiều so với các nguyên liệu có nguồn gốc thực vật khác, nên việc sử dụng các máy nghiền búa va đập mềm tỏ ra kém hiệu quả, trong khi đó các máy nghiền răng va đập cứng tỏ ra

có nhiều ưu điểm hơn Vì vậy việc nghiên cứu máy nghiền xương động vật trong dây chuyền sản xuất bột khoáng làm thức ăn chăn nuôi là một việc làm cấp thiết, có ý nghĩa thực tiễn cao Được sự giúp đỡ của PGS.TS Trần Như

của máy nghiền xương động vật dạng răng trong dây chuyền sản xuất bột khoáng làm thức ăn chăn nuôi”

Chương 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

1.1 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ BỘT XƯƠNG ĐỘNG VẬT

Ngành chăn nuôi của nước ta trong những năm gần đây luôn đạt mức tăng trưởng khá, bình quân trên 8%/năm Chắc chắn trong những năm tới ngành chăn nuôi nước ta sẽ còn phát triển mạnh vì GDP của nước ta hàng năm tăng khá (khoảng 7÷8% năm), nhu cầu tiêu thụ thực phẩm chất lượng cao, thực phẩm an toàn ngày càng tăng Mức tiêu thụ thịt, trứng bình quân theo đầu người của nước ta hiện nay còn thấp, chỉ bằng khoảng 40÷60% so với các nước trong khu vực Thức ăn công nghiệp dùng trong chăn nuôi mới chỉ đạt khoảng 30% tổng lượng thức ăn (trong khi đó các nước trong khu vực bình quân khoảng (50÷70%) Thức ăn là điều kiện quan trọng để phát triển chăn nuôi Khoảng (65÷75% giá thành của sản phẩm chăn nuôi là chi phí cho thức ăn, như vậy giá thức ăn chăn nuôi cao hay thấp đều ảnh hưởng trực tiếp đến đầu ra của sản phẩm chăn nuôi Nguyên liệu chính để sản xuất thức ăn chăn nuôi là ngô, đậu tương, cám gạo, sắn lát khô, khô dầu lạc, bột cá, bột xương động vật và các chất vi lượng khác Các nguyên liệu này ở Việt Nam tương đối phong phú Nhưng để chế biến nó thành các loại thức ăn chăn nuôi công nghiệp có chất lượng và hiệu quả cao thì vẫn đang là bài toán khó cần quan tâm giải quyết

Sử dụng thức ăn công nghiệp sẽ tiết kiệm được một lượng thức ăn rất lớn Theo số liệu nghiên cứu của Trung Quốc việc sử dụng thức ăn truyền thống so với thức ăn công nghiệp được thể hiện trên bảng 1.1 Theo số liệu thống kê, dự báo của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn thì số lượng vật nuôi từ năm 1995 đến năm 2010 thể hiện qua bảng 1.2 Với tình hình

chăn nuôi đang phát triển mạnh mẽ như hiện nay thì nhu cầu thức ăn chăn nuôi trong những năm tới sẽ là rất lớn

Bảng 1.1: So sánh lượng thức ăn truyền thống với thức ăn công nghiệp

TT Sản phẩm chăn nuôi

Lượng thức ăn truyền thống (kg)

Lượng thức ăn công nghiệp (kg)

1995 1996 2000 2005

Dự báo

2010

Tốc độ tăng hàng năm (%)

Đàn lợn Triệu con 13,6 17,1 20 25 30 5,6

Gia cầm Triệu con 142 160 260 320 400 12,1 Đàn bò Triệu con 3,6 3,75 4,4 5,1 5,8 4,1

Đàn trâu Triệu con 3,0 3,0 3,1 3,2 3,3 0,7

Như vậy ngành chế biến thức ăn chăn nuôi trong những năm tới cũng cần phải có những chuyển biến tích cực, kịp thời để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của sản xuất và đời sống xã hội

So với một số quốc gia khác ở châu á cũng như trên thế giới thì sản lượng thức ăn chăn nuôi công nghiệp của nước ta còn quá thấp, việc sản xuất bột khoáng để bổ sung vào thức ăn trong chăn nuôi hầu như chưa được quan tâm đúng mức Để phát triển mạnh ngành chăn nuôi, có được khối lượng hàng hóa lớn, chất lượng sản phẩm cao và có khả năng cạnh tranh trên thị trường thế giới

cần phải đẩy nhanh công nghiệp sản xuất, chế biến thức ăn chăn nuôi Trên cơ

sở số lượng vật nuôi hiện có và dự kiến đến năm 2010 thì lượng thức ăn chăn nuôi dự tính để đáp ứng được nhu cầu của ngành chăn nuôi thể hiện qua bảng 1.3

Bảng 1.3 Dự tính nhu cầu thức ăn cho một số vật nuôi

từ năm 2000 đến năm 2010

Nhu cầu thức ăn chăn nuôi (triệu tấn)

TT Chỉ tiêu

Năm 2000 Năm 2010

1 Thức ăn tinh cho lợn 5,75 8,40

2 Thức ăn giàu Protein cho lợn 1,02 1,70

3 Thức ăn tinh cho gia cầm 0,52 0,86

4 Thức ăn giàu Protein cho gia cầm 0,18 0,31

5 Thức ăn tinh bột cho bò 0,05 0,15

6 Thức ăn cho tôm, cá 0,10 0,30

Nhu cầu thức ăn chăn nuôi ngày càng lớn, yêu cầu máy móc chế biến mà đặc biệt là máy nghiền ngày càng tăng lên Các máy nghiền đang sử dụng ở nước ta hiện nay nhìn chung có chi phí năng lượng riêng còn cao, chất lượng sản phẩm còn thấp, người lao động sử dụng máy còn vất vả, do đó việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo ra các mẫu máy mới có chi phí năng lượng riêng thấp, chất lượng sản phẩm cao, thuận tiện trong sử dụng có một ý nghĩa hết sức thiết thực, đem lại hiệu quả kinh tế - xã hội cao

1.2 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ TÍNH CHẤT CỦA XƯƠNG ĐỘNG VẬT 1.2.1 Đặc điểm về cấu tạo của xương động vật[10]

Trong cơ thể động vật, xương đóng vai trò quan trọng, chúng làm nhiệm vụ chống đỡ, bảo vệ cơ thể; ngoài ra xương còn đóng vai trò quan trọng trong sự chuyển hoá một số chất, đặc biệt là muối, vôi Cấu tạo của tổ

chức xương cũng rất đặc biệt nhằm thích nghi với chức phận chống đỡ của tổ chức liên kết Từ lâu đã có nhiều công trình nghiên cứu về xương Các tác giả

đã khám phá ra trong bộ xương có khoảng 200 xương riêng biệt Căn cứ vào hình dạng của xương mà người ta chia xương ra làm các loại như sau:

- Xương dài: là loại xương dạng hình trụ rỗng, xương này chia làm 3 phần: giữa là cán xương và hai đầu là khớp xương Xương dài có tác dụng làm cán vận động, đồng thời có tác dụng chống đỡ toàn bộ cơ thể Chính vì vậy nên xương chắc và dày, nó chịu được lực kéo, nén và mômen uốn Chính vì phải chịu các lực tác dụng phức tạp trên, nên xương thường có tiết diện tròn, bên trong có tuỷ và phần gần khớp là nơi bám của các cơ Ngoài ra có loại xương dài hình cung, xương này rất dài, hình bán nguyệt và không có ống tuỷ như xương dài, loại xương này thường gặp là xương sườn

-Xương ngắn: là loại xương không lớn lắm, thường là khối hơi vuông, có nhiều cạnh, mặt ngoài của xương ngắn gần giống cổ của xương dài Xương cũng có tác dụng làm cán vận động, chống đỡ, ngoài ra còn có tác dụng tăng thêm tính đàn hồi của xương

-Xương có hình dạng phức tạp: như xương đốt sống, xương hàm trên, xương sàng…, ngoài ra còn có một số xương nhỏ hình đĩa, hình hạt đỗ như xương bánh chè, xương đậu, xương vừng

1.2.2 Tính chất của xương động vật[10]

Thành phần hoá học đảm bảo cho xương một độ bền vững đặc biệt với hai tính chất là rắn và đàn hồi Khối lượng riêng của xương khoảng

chất hữu cơ tạo nên Ở xương của gia xúc, các chất vô cơ chứa rất nhiều: Khoảng 48÷74% khối lượng vật chất khô, trong đó bao gồm khoảng 28÷53%

là chất khoáng, 32%÷32,8% là Colagen và 1,3÷26,9% mỡ Ở xương chiếm

83% toàn bộ chất khoáng trong cơ thể động vật Chất vô cơ trong xương chủ yếu là muối Canxi như: Phosphat Canxi 51,64%; Cacbonat Canxi 11,30%; Fluorua Canxi 2%; Clorua Canxi: 1,20% và Phosphat Magie 1,16% Thành phần hoá học của xương không phải là cố định mà chúng thay đổi theo lứa tuổi Ở gia xúc non, chất vô cơ ít, chất hữu cơ nhiều nên xương mềm và dẻo hơn, ở gia xúc già chất hữu cơ giảm nhiều và chất vô cơ tăng do đó xương cứng, dòn và dễ gãy hơn

Xương sau khi làm sạch và xử lý nhiệt được nghiền nhỏ thành các hạt kích thước khoảng 0,2÷1mm được gọi là bột xương, bột xương dùng làm thức ăn

bổ sung trong chăn nuôi Bột xương có thành phần chủ yếu là các chất khoáng; so với một số loại thức ăn chăn nuôi khác thì khoáng tổng số của bột xương cao hơn rất nhiều: gấp 2,45 lần bột cá loại I; gấp 12,17 lần hạt đậu tương và gấp 41,25 lần ngô Vì thành phần chủ yếu là các chất khoáng nên bột xương có giá trị năng lượng thấp, do đó bột xương được coi là một loại thức ăn bổ sung các chất khoáng, mà chủ yếu là Canxi và Phospho cho vật nuôi Bột xương không những có hàm lượng Canxi và Phospho cao hơn so với các loại thức ăn khác mà giá trị sinh học của Canxi và Phospho trong dinh dưỡng động vật cũng rất cao Vì vậy việc tận dụng tối đa xương động vật

để làm nguồn thức ăn bổ sung các chất khoáng cho vật nuôi là cần thiết, nó vừa hạn chế ô nhiễm môi trường vừa mang lại hiệu quả kinh tế cao Hàm lượng Phospho dễ hấp thu trên hàm lượng Phospho tổng số trong một số loại thức ăn, đặc biệt là thức ăn có nguồn gốc thực vật rất thấp, phần lớn Phospho tồn tại ở dạng philate rất khó hấp thu; hàm lượng Phospho dễ hấp thu chỉ chiếm khoảng 15÷30% so với Phospho tổng số (Jimmy L; Howar M, 1986) Trong khi đó hàm lượng Phospho dễ hấp thu ở bột xương chiếm khoảng 80÷90% so với Phospho tổng số

Hàm lượng Phospho tổng số và Phospho dễ hấp thu trong một số loại thức ăn chăn nuôi được thể hiện trên bảng 1.4

Bảng 1.4 Hàm lượng Phospho tổng số và Phospho dễ hấp thu

trong một số loại thức ăn khoáng dùng trong chăn nuôi (%)

Tên thức ăn Phospho tổng số (%) Phospho dễ hấp thu (%)

Gà sinh sản hướng trứng

Vịt thịt sinh Vịt

sản hướng thịt

Vịt sinh sản hướng trứng

Bảng 1.6 Hàm lượng khoáng trong thức ăn hỗn hợp hoàn chỉnh cho lợn

Lợn nái chửa và nuôi con

- Xương tươi (green bone): đó là loại xương còn tươi, chưa qua bất kỳ khâu

chế biến nào, chúng được thu gom từ các lò mổ ngay sau khi gia súc bị giết

mổ và lọc hết thịt và mỡ

-Xương hoang (desert bone): đó là tất cả các xương động vật để hoang hoá

một thời gian dài, các chất hữu cơ của xương đã bị phân huỷ

- Xương bàn ăn: là toàn bộ xương thu gom được từ các nhà hàng ăn uống, các khách sạn hoặc các hộ gia đình; nếu loại xương này không được thu gom, chế biến ngay mà lại để hoang hoá một thời gian dài thì lại được xếp vào nhóm xương hoang

Ngoài ra trong công nghệ chế biến xương người ta còn phân chia xương gia súc ra làm hai loại theo tính chất vật lý của chúng, đó là:

-Xương cứng: (hard bone) gồm xương ống, xương đòn, xương bả vai,

xương chậu, xương bàn, xương ngón và xương sống

-Xương mềm: (Spongy bone) gồm xương sọ, xương sườn, xương hàm,

xương ức và lõi sừng

Ở các nước có ngành chăn nuôi và chế biến thịt phát triển, nguồn xương thu gom chủ yếu là xương tươi lấy từ các nhà máy giết mổ và chế biến súc sản sau công đoạn lọc xương, tất cả các loại xương này được thu gom bằng tay hoặc theo hệ thống băng chuyền rồi chuyển đến xưởng chế biến hoặc khu vực sơ chế xương làm nguyên liệu cho công nghiệp chế biến Gelatin hoặc keo dính hoặc được đưa vào cùng với xác súc vật chết, súc vật bệnh không đủ tiêu chuẩn giết mổ để biến thành bột xương thịt hoặc bột thịt xương

Sơ đồ thu gom xương ở các nước có ngành chăn nuôi và chế biến thịt phát triển được thể hiện trên sơ đồ hình 1.1

Ở hầu hết các nước đang phát triển, do điều kiện kinh tế, xã hội; phong tục, tập quán và hệ thống lò giết mổ nhỏ lẻ, phân tán; nguồn xương tươi rất hiếm

do xương sau công đoạn lọc thịt, xương tươi được con người sử dụng làm thực phẩm mà chủ yếu là làm nước dùng (súp) hoặc chế biến thành gia vị cho dịch vụ ăn uống, nên xương tồn tại chủ yếu ở hai dạng là xương bàn ăn và xương hoang Sơ đồ thu gom xương ở các nước đang phát triển được thể hiện trên sơ đồ hình 1.2

Qua tìm hiểu thực tế chúng tôi thấy, ở nước ta hiện nay xương từ các lò giết

mổ hầu hết được tận dụng làm thức ăn cho người, lượng xương thải ra từ các nhà hàng ăn uống được tận thu gần như triệt để, chúng được thu mua và gom lại với số

lượng lớn sau đó chuyển đến các cơ sở chế biến bột xương hoặc bán ra nước ngoài Xương thu gom từ các nhà hàng được thể hiện trên hình 1.3

Hình 1.1 Sơ đồ thu gom xương

ở các nước có ngành chăn nuôi và chế biến thịt phát triển

1.3.2 Kỹ thuật sản xuất bột xương [10]

1.3.2.1 Các dạng sản phẩm từ xương động vật

Bột xương là nguồn cung cấp các chất khoáng trong thức ăn chăn nuôi Có

3 cách chế biến bột xương chủ yếu, đó là: đốt xương; sấy khô và ninh hầm dưới áp suất cao Tuỳ theo phương pháp chế biến mà có thể cho ra 3 loại sản

phẩm tương ứng, đó là: tro xương (bone ash); bột xương thô (rawbone meal)

Xác súc vật nguyên con không đủ tiêu chuẩn giết mổ

Nhà máy giết mổ

và chế biến thịt

Xương tươi

Đầu và chân

và bột xương hấp hơi (steam med bone meal)

Hình 1.2 Sơ đồ thu gom xương ở các nước đang phát triển

Hình 1.3 Xương thu gom từ các nhà hàng

Các chất thải

Lò mổ

Xương tươi

Máu và phụ tạng

Bếp ăn tập thể

Xương bàn ăn

Phơi hoặc xương hoang

Thịt

Thu gom Chế biến

xương

- Tro xương: tro xương chỉ còn các chất khoáng; chủ yếu là Canxi (khoảng 30%) và Phospho (khoảng15%); năng suất của tro xương khoảng 60% trọng lượng xương khô

- Bột xương thô: bột xương thô là các cục xương đã được nghiền sơ bộ, chúng có thể lọt qua mắt sàng có đường kính thường là: 19mm; 16mm hoặc 10mm, các hạt xương có kích thước trên được dùng để chiết cao xương hoặc làm bột xương Bột xương thô cần phải được khử trùng và nghiền nhỏ trước khi

bổ xung vào thức ăn chăn nuôi

- Bột xương hấp hơi (Stean med bone meal): bột xương hấp hơi là

bột xương đã qua công đoạn xử lý nhiệt Do sử lý nhiệt ở nhiệt độ khoảng

xương đã được khử trùng gần như tuyệt đối

1.3.2.2 Qui trình công nghệ chế biến bột xương[18]

Qui trình công nghệ chế biến các loại bột xương được tiến hành theo các bước như trên sơ đồ hình 1.4

Cách tiến hành của mỗi bước như sau:

- Xương nguyên liệu: xương nguyên liệu là xương các loại động vật (trâu, bò, lợn, ), xương có thể tươi đã lọc thịt hoặc xương tận dụng, xương hoang thu gom từ các cửa hàng ăn hoặc các lò giết mổ

- Vệ sinh sơ bộ xương nguyên liệu: các loại xương nguyên liệu thu gom

về cơ sở chế biến được ngâm trong nước vôi 5% tối thiểu trong 7 ngày sau đó rửa sạch các chất bẩn trên bề mặt bằng vòi nước phun mạnh hoặc thùng rửa chuyên dùng sau đó để khô hết nước trước khi đưa vào xử lý nhiệt

- Xử lý nhiệt bằng đốt xương: xương được xếp trên lưới sắt dày khoảng 50cm; được đốt bằng củi hoặc than phía dưới (hình 1.5) Thời gian đốt khoảng 2 giờ sau đó xương được đem đi nghiền nhỏ

- Xử lý nhiệt bằng hầm xương (xử lý ướt -Wet rendering): phương

pháp này đòi hòi có thiết bị hầm xương (hình 1.6a) Xếp xương vào nồi, chỉ xếp đầy 3/4 nồi và đổ nước ngập xương; phần còn lại là để chứa hơi gây áp

tiến hành hầm xương trong khoảng 6 giờ, sau đó ngừng cung cấp nhiệt, mở van áp suất và mở van tháo nước dưới đáy, lấy xương đem sấy khô và đem

XỬ LÝ NHIỆT

XỬ LÝ BẰNG LÒ SẤY THAN

ĐẬP NHỎ SƠ BỘ

NGHIỀN MẢNH HOẶC BỘT

KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG

ĐÓNG GÓI, GHI NHÃN, BẢO QUẢN

Hình 1.5 Đốt xương

-Xử lý khô (dry rendering): dùng nồi chịu áp suất cao (Hình 1.6b) cấu

tạo nồi gồm 2 vỏ để xử lý Xếp xương vào nồi, đưa hơi nước vào giữa hai lớp

áp suất và nhiệt độ rồi lấy xương mang đi sấy khô

- Xử lý bằng sấy than: xương sạch, khô được sấy bằng lò sấy than Lò

sấy được xây bằng gạch có hệ thống dẫn hơi nóng tiếp xúc với xương (không

đốt xương trực tiếp) Xương được xếp trên dàn sắt có bánh xe trên đường ray

để dễ dàng đưa vào sấy và lấy ra khi kết thúc Nhiệt độ trong lò khoảng 150

trưng

- Làm nhỏ sơ bộ: dùng búa đập nhỏ những xương to, đặc biệt là xương

ống phải đập vỡ, xương sườn chặt ngắn khoảng 80÷100mm, xương khớp chặt nhỏ hơn 50÷60mm

- Nghiền: nghiền xương thành mảnh hoặc bột xương Xương đã đập nhỏ sơ bộ được nghiền bằng máy nghiền búa hoặc máy nghiền răng với mắt sàng 10÷19mm (thành xương mảnh) hoặc với mắt sàng 2mm (thành bột xương)

- Kiểm tra chất lượng: kiểm tra độ mịn, độ ẩm, hàm lượng Phospho, Canxi, Protein, vi khuẩn Các sản phẩm sau khi nghiền phải đảm bảo vệ sinh

an toàn thực phẩm theo quy định hiện hành

Hình 1.6a Thiết bị xử lý ướt

Hình 1.6b Thiết bị xử lý khô

- Đóng gói: bột xương được đóng gói vào các bao bì có khả năng chống

ẩm như: đóng gói trong bao giấy dày có tráng lớp chống ẩm hoặc túi PolyProtylen (PP) Trọng lượng mỗi túi tuỳ thuộc vào yêu cầu người sử dụng

- Bảo quản: bột xương được bảo quản trong kho khô, sạch; để nơi cao ráo, thoáng mát, không có chất độc hại và không mang mầm bệnh

1.3.2.3 Yêu cầu về chất lượng của bột xương nghiền [10 TCN 860:2006]

Mỗi quốc gia khác nhau có yêu cầu khác nhau về chất lượng của bột xương sau khi nghiền dùng làm thức ăn chăn nuôi, song nhìn chung đối với chăn nuôi lợn, gà, vịt thì yêu cầu độ nhỏ của bột sau khi nghiền là khoảng 0,2÷1mm; đối với trâu, bò là khoảng 1,0÷1,8mm, đối với ngựa, cừu là khoảng 1,8÷2,6mm.[2] Ngoài độ nhỏ của bột nghiền, người ta còn quy định độ bụi (những hạt có kích thước nhỏ hơn 0,2mm), yêu cầu độ bụi nhỏ hơn khoảng 10÷20% Bột nghiền càng đồng đều càng tốt

1.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ SỬ DỤNG MÁY NGHIỀN TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI

1.4.1 Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy nghiền trong nước

Ở nước ta, những năm trước kia, trong chế biến thức ăn chăn nuôi, máy nghiền chủ yếu được nhập về từ Liên Xô và Trung Quốc trang bị cho các nông trường quốc doanh dùng để nghiền nông sản, chế biến thức ăn chăn nuôi Trên cơ sở các mẫu máy này chúng ta đã cải tiến, chế tạo lại cho phù hợp với điều kiện sản xuất của Việt Nam, đồng thời mở rộng phạm vi ứng dụng sang các ngành khác Hiện nay máy nghiền ở nước ta được nhập về từ rất nhiều hãng, nhiều nước khác nhau; chúng khá đa dạng về mẫu mã và chủng loại, chất lượng máy tương đối tốt nhưng giá thành rất cao Còn các máy nghiền do nước ta tự chế tạo nhìn chung làm việc chưa ổn định, chi phí năng lượng riêng cao, tiếng ồn lớn, bụi nhiều ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe người lao động Thời gian gần đây các mẫu máy nghiền trên đã không ngừng

được cải tiến, chúng đã tham gia tích cực vào việc chế biến thức ăn chăn nuôi, đáp ứng được nhu cầu sản xuất Vì được nghiên cứu kỹ về lý thuyết, kết hợp với ứng dụng trong sản xuất ở Việt Nam; được tham khảo các mẫu máy nhập ngoại đang sử dụng trong nước nên các mẫu máy mới ra đời sau này có khả năng làm việc rộng hơn, các thông số thiết kế được lựa chọn phù hợp hơn, hạn chế phần nào nhược điểm của các máy nghiền cũ, giảm được khoảng 5÷10% chi phí năng lượng riêng Hầu hết các máy nghiền xương động vật ở nước ta hiện nay đều là máy nghiền búa hoạt động với nguyên lý, búa quay tốc độ cao va đập vào nguyên liệu trong buồng nghiền có một phần lắp tấm đập, một phần lắp sàng hoặc lắp sàng hoàn toàn, nhìn chung các máy nghiền trên vẫn còn các nhược điểm chính như sau:

- Hiện tượng lưu chuyển của nguyên liệu: lớp nguyên liệu chuyển động trong buồng nghiền theo chiều quay của rôto với tốc độ khá cao, làm giảm đáng kể vận tốc và số lần va đập của búa vào vật liệu nghiền, làm tiêu tốn năng lượng vô ích để vận chuyển khối nguyên liệu với tốc độ cao và giảm chất lượng sản phẩm

- Hiện tượng phân ly của nguyên liệu: nguyên liệu chuyển động trong buồng nghiền với tốc độ cao nên sinh ra lực ly tâm lớn, các hạt có kích thước lớn và khối lượng lớn hơn sẽ có lực ly tâm lớn hơn, chúng sẽ chuyển động ra phía ngoài sát với sàng Các hạt nhỏ có kích thước và khối lượng nhỏ hơn sẽ có lực ly tâm nhỏ hơn, chúng sẽ chuyển động ở phía bên trong làm cho khả năng phân ly qua sàng bị hạn chế Các hạt to chuyển động ra phía ngoài làm cho các hạt nhỏ đã đạt kích thước tiêu chuẩn khó thoát qua sàng ra ngoài, đồng thời khi

đó các hạt to sẽ ít bị va đập còn các hạt nhỏ khi đã đạt kích thước yêu cầu vẫn không thoát ra ngoài được sẽ bị va đập quá nhiều làm hạt quá nhỏ, tạo bụi bột, gây lãng phí năng lượng, làm tăng nhiệt độ của nguyên liệu, giảm chất lượng sản phẩm nghiền Đây chính là nguyên nhân làm cho chi phí năng

lượng riêng cao và chất lượng sản phẩm thấp của máy nghiền búa

Đặc tính một số máy nghiền đã và đang sử dụng phổ biến ở Việt Nam được thể hiện qua bảng (1.7)

Bảng 1.7 Đặc tính của một số máy nghiền đang sử dụng

phổ biến ở Việt Nam [5]

Tên máy

Năng suất (kg/h)

Công suất (kW)

Đường kính buồng nghiền (mm)

Bề rộng buồng nghiền (mm)

Vận tốc đầu búa (m/s)

1.4.2 Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy nghiền ở nước ngoài

Trên thế giới, máy nghiền đã được nghiên cứu, chế tạo và sử dụng từ rất sớm Đầu tiên nó được dùng trong ngành địa chất để nghiền quặng, sau đó

là chế biến nông sản và ứng dụng sang các ngành khác Năm 1830 lần đầu tiên trên thế giới, SchitkoJozef - Giáo sư Viện Hàn lâm Địa chất Budapest đã

đề xuất lý thuyết nghiền, phương pháp kiểm tra: Công làm vỡ hạt và chi phí năng lượng riêng Năm 1867 tại Belin, Rittinger đã hệ thống và nâng cao các phương pháp này làm cơ sở cho việc nghiên cứu đánh giá máy nghiền Đến nay lý thuyết “Diện tích bề mặt mới tạo thành” của Rittinger được ứng dụng rộng rãi trong việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và đánh giá máy nghiền Từ

lý thuyết này năm 1874 Kirpicsov và năm 1885 Kick đã xây dựng thuyết nghiền “Thể tích” P.A Rebinde xây dựng lý thuyết nghiền “Thể tích về bề mặt” Ngày nay, cùng với việc phát triển khoa học kỹ thuật, với các trang thiết bị hiện đại, việc nghiên cứu lý thuyết cũng như thiết kế chế tạo các mẫu

máy nghiền luôn không ngừng phát triển nhằm đáp ứng nhu cầu ngày một cao

của sản xuất và đời sống

Trên thế giới, máy nghiền được ứng dụng rộng rãi trong chế biến nông sản và thức ăn chăn nuôi, đó chủ yếu là các máy nghiền kiểu búa có bộ phận lọc sản phẩm bằng sàng đặt trong buồng nghiền để đảm bảo kích thước, độ nhỏ sản phẩm theo yêu cầu Ở các nước phát triển, với trình độ khoa học kỹ thuật cao; để đáp ứng nhu cầu chế biến thức ăn phục vụ cho ngành chăn nuôi, máy nghiền được nghiên cứu kỹ cả về lý thuyết lẫn thực nghiệm và các mẫu máy mới sản xuất đã được cơ khí hóa, tự động hóa cao nhằm nâng cao hiệu quả công việc và thuận tiện cho người sử dụng

1.4.2.1 Máy nghiền búa

Máy nghiền kiểu búa làm việc theo nguyên lý va đập vỡ (hình 1.7) Vật thể bị đập vỡ nhờ động năng va đập của búa Tuỳ theo từng loại vật liệu mà vận tốc đầu búa có thể từ 35÷80m/s Máy nghiền búa được kết cấu theo hai dạng: dạng có sàng và dạng không sàng:

a) Máy nghiền búa có sàng:

Hình 1.7 Sơ đồ máy nghiền kiểu búa

a) sơ đồ máy; b) đĩa nghiền; c) trống nghiền; d) búa nghiền

1- Búa nghiền; 2- đĩa nghiền; 3- sàng; 4- tấm nhám; 5- phễu cấp liệu

Về cấu tạo, máy có các bộ phận chính như sau :

- Bộ phận cung cấp nguyên liệu: gồm phễu cấp liệu 5, trên đó có van điều chỉnh tải Nếu nghiền nguyên liệu thô cần phải thái trước khi nghiền thì có thêm bộ phận thái và băng chuyền, trục cuốn để đưa nguyên liệu vào

- Bộ phận nghiền gồm các búa 1 lắp lỏng trên trục lắp búa thành từng hàng, trục và búa được lắp trên đĩa nghiền hoặc trống nghiền Bao quanh đĩa

phần còn lại là tấm nhám) Trong quá trình làm việc đĩa hay trống quay với tốc độ cao, đảm bảo vận tốc đầu búa khoảng 35÷80m/s, khi đó mới tạo ra được động năng va đập đủ lớn để phá vỡ vật thể Để làm việc tốt với những vật liệu nghiền khác nhau, búa nghiền thường có cấu tạo nhiều dạng khác nhau (hình.1.7-d) Búa dạng hình chữ nhật dùng để nghiền các loại hạt thông thường; búa loại cắt bậc thang dùng để nghiền hạt có nhiều màng vỏ; loại cắt bậc thang nhọn cạnh dùng để nghiền nguyên liệu có nhiều thớ sợi và cỏ khô; loại búa chữ T và búa ghép hình, đầu búa nặng hơn dùng để nghiền thức ăn cục to như: bánh dầu, nguyên liệu đóng bánh, muối cục, xương, Độ nhỏ của bột nghiền được điều chỉnh bằng cách thay đổi sàng với các kích thước lỗ

Loại máy nghiền này có ưu điểm: năng suất cao, vạn năng, điều chỉnh được độ nghiền bằng cách thay đổi sàng có kích thước lỗ khác nhau; máy có

số vòng quay cao nên dễ truyền động trực tiếp từ động cơ không cần qua hộp giảm tốc Nhược điểm của máy là: dễ gây rung động, tiếng ồn lớn, chi phí

năng lượng riêng khá cao, gây nhiều bụi bột, loại máy này chỉ áp dụng có hiệu quả khi nghiền vật liệu dạng hạt, rau, cỏ khô,…

b) Máy nghiền không sàng

Sơ đồ nguyên lý cấu tạo được thể hiện trên hình 1.8

Hình 1.8 Máy nghiền búa không sàng

1- Rôto; 2- Đường đi của nguyên liệu; 3- Búa nghiền; 4- Thân máy; 5- Tấm đập; 6- Cửa ra sản phẩm; 7- Sàng; 8- Buồng lọc

Nguyên liệu được đưa vào trong buồng nghiền từ phễu nạp liệu, do góc nghiêng của phễu và phần không khí do rôto 1 hút vào trong buồng nghiền theo hướng trục máy Búa nghiền 3 quay với vận tốc cao va đập với nguyên liệu làm chúng bị vỡ ra và bắn vào các tấm đập 5, nguyên liệu nảy ra và tiếp tục bị các búa nghiền khác va đập khi đến buồng lọc 8 các hạt có kích thước đạt yêu cầu sẽ qua sàng 7 ra cửa thoát sản phẩm 6; các hạt có kích thước chưa đạt yêu cầu được đưa trở lại buồng nghiền tiếp tục quá trình va đập

1.4.2.2 Máy nghiền kiểu trục cuốn

Máy nghiền kiểu trục cuốn được sử dụng để bẻ nhỏ nguyên liệu dạng cục như bánh dầu, thức ăn đóng bánh, muối cục, xương, do hãng AUBEMA

2

của Đức sản xuất; năng suất máy 2500 m3/h Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của máy được thể hiện trên hình 1.9 Máy gồm 2 trục cuốn dạng hình trụ trên đó có

xẻ rãnh khía, hai trục quay ngược chiều nhau Vật liệu nghiền sau khi đi qua khe hở giữa 2 trục sẽ được bẻ nhỏ thành dạng các hạt có kích thước từ 20÷30mm Loại máy này có nhược điểm là độ mịn bột nghiền thấp nhưng năng suất máy cao; nó được sử dụng phổ biến để làm nhỏ sơ bộ vật liệu trước khi đưa vào nghiền mịn

Hình 1.9 Máy nghiền kiểu trục cuốn

1.4.2.3 Máy nghiền chậu con lăn

Máy nghiền chậu con lăn còn gọi là máy nghiền quả lăn được dùng để nghiền bột mịn hoặc rất mịn Nó được sử dụng trong chế biến lương thực và chế biến thức ăn chăn nuôi (nghiền thức ăn khoáng như: vỏ xò, vỏ hến, muối cục, xương, )

Sử dụng phổ biến trong sản xuất là các loại máy nghiền chậu con lăn kết cấu theo các dạng sau: chậu đựng vật liệu nghiền đứng yên, các con lăn quay quanh trục của chậu hoặc chậu quay và các con lăn đứng yên

Các con lăn thường có dạng hình trụ, hình nón, hình cầu chúng có thể lắp trên trục thẳng đứng hoặc nằm ngang và có thể xếp thành một hoặc nhiều dãy, tương ứng với nó sẽ có một hoặc nhiều tầng chậu Trên hình 1.10 là sơ đồ nguyên lý cấu tạo máy nghiền con lăn trụ loại chậu đứng yên

Hình1.10 Máy nghiền chậu con lăn

1- con lăn; 2- trục con lăn; 3- ổ đỡ đầu trục; 4- trục máy nghiền;

5- chậu nghiền; 6- cặp bánh răng nón; 7- ổ đỡ con lăn; 8- tấm gạt liệu

1.4.2.4 Máy nghiền răng

Quá trình nghiền trong máy nghiền răng cũng là quá trình va đập của

răng nghiền với vật liệu nghiền và cũng giống như ở máy nghiền kiểu búa, vì vậy nó được xếp cùng loại với máy nghiền búa Máy nghiền răng có thể

nghiền nguyên liệu tạo thành bột nghiền mịn hoặc rất mịn Nó được áp dụng phổ biến trong ngành chế biến lương thực, thực phẩm, sản xuất thức ăn chăn nuôi; dùng để nghiền xương, vỏ xò, muối khoáng và dùng trong cả ngành hoá chất luyện kim (nghiền quặng)

Trong sản xuất người ta thường dùng hai loại máy nghiền răng là: loại

có 1 rôto quay và loại 2 rôto quay Ở cả 2 loại máy này đều có thể lắp sàng hoặc không lắp sàng Trên hình 1.11 là sơ đồ nguyên lý cấu tạo máy nghiền răng loại có hai rôto quay ngược chiều nhau Rôto gồm có đĩa 8 trên đó có các răng 9 được bố trí thành các vòng tròn đồng tâm Một đầu răng tán chặt vào đĩa 8, còn đầu kia tán chặt vào một vòng vành khăn Răng có tiết diện vuông hoặc tròn Các vòng răng của hai rôto nằm xen kẽ nhau Hai rôto được dẫn động bằng hai bộ truyền động riêng độc lập với nhau Tốc độ vòng của vòng răng ngoài cùng khoảng 22÷37m/s Các đĩa của ro to lắp chặt với moayơ 5 và moayơ này được lắp chặt với trục 4 bằng then

Hình 1.11 Máy nghiền răng loại 2 rôto

1- thân máy; 2- giá lắp gối đỡ; 3- bánh đai; 4- trục;

5- moayơ; 6- phễu cấp liệu; 7- vỏ máy; 8- đĩa; 9- răng

Nguyên liệu từ phễu 6 rơi vào phần trung tâm của rôto được hàng răng trong cùng đập vỡ ra, vật liệu đã được đập vỡ cùng quay theo rôto và chuyển đến vòng răng tiếp theo rồi bị đập vỡ, cứ như thế đến vòng răng ngoài cùng thì nó đạt được độ nhỏ theo yêu cầu

Nhận xét: Qua phân tích và tìm hiểu tổng quan về tình hình nghiên cứu và ứng dụng máy nghiền xương động vật trong nước và nước ngoài, ta có thể rút

ra nhận xét như sau:

a) Về lĩnh vực nghiên cứu

Qua thực tế sử dụng các loại máy trong sản xuất, về mặt tiêu thụ năng lượng và hao mòn các bộ phận máy trong quá trình làm việc thì quá trình nghiền là một quá trình kỹ thuật khá tốn kém Vì vậy, vấn đề đặt ra cho các nhà khoa học là phải nghiên cứu cải tiến các máy nghiền cho phù hợp với đối tượng vật liệu đưa vào nghiền Đã có rất nhiều công trình nghiên cứu, cải tiến máy nghiền và đã thu được nhiều kết quả khả quan như: tạo ra các hốc trong buồng nghiền để giảm bớt hiện tượng lưu chuyển và hiện tượng phân ly của nguyên liệu, thiết kế máy nghiền không quạt hoặc không sàng,

- Đối với máy nghiền kiểu búa có sàng bao quanh buồng nghiền thường tạo ra sản phẩm nghiền có độ nhỏ đồng đều nhưng chi phí năng lượng riêng cao, thể tích vùng làm việc bị hạn chế, nhiều phần tử tuy đã đủ độ nhỏ nhưng vẫn không kịp thời thoát qua lỗ sàng ra ngoài mà vẫn ở lại buồng nghiền tiếp tục quá trình va đập, gây hao phí năng lượng và tạo ra nhiều bụi bột

- Đối với máy nghiền kiểu búa không sàng có bộ phận lọc bằng khí động tuy khắc phục được một số nhược điểm của máy nghiền có sàng nhưng lọc bằng khí động để tách sản phẩm nghiền thì độ nhỏ sản phẩm không đồng đều, máy có kết cấu cồng kềnh, phức tạp không phù hợp với điều kiện chế tạo

và sản xuất ở nước ta hiện nay

- Đối với máy nghiền răng thực hiện chế độ va đập cứng nên đã tăng

được lực va đập lên rất nhiều so với chế độ va đập mềm trong máy nghiền kiểu búa Nhờ đó mà máy nghiền răng sử dụng rất có hiệu quả để đập các loại nguyên liệu dạng cục to như bánh dầu, thức ăn đóng bánh, muối cục, xương, Mặt khác nhờ tác dụng của các răng tĩnh đã làm giảm đáng kể hiện tượng lưu chuyển vật liệu trong buồng nghiền so với máy nghiền búa do đó

đã làm tăng vận tốc va đập giữa răng nghiền với vật liệu, giảm chi phí năng lượng riêng Hơn nữa răng tĩnh còn có tác dụng lọc bột nghiền theo phương hướng kính để hạn chế những hạt to bám vào mặt sàng làm cản trở quá trình phân ly bột nghiền đã đủ độ nhỏ qua sàng

- Đối với máy nghiền chậu con lăn thực hiện quá trình ép nghiền vật liệu nhờ các con lăn Loại máy này cho phép nghiền vật liệu thành bột có độ mịn rất cao nhưng năng suất thấp, cấu tạo máy phức tạp, cồng kềnh

- Máy nghiền kiểu trục cuốn làm việc theo nguyên lý cắt nghiến vỡ nguyên liệu bằng các răng Loại máy này thường có năng suất cao nhưng sản phẩm nghiền có kích thước lớn, chỉ thích hợp để làm nhỏ sơ bộ vật liệu trước khi đưa vào nghiền mịn

b) Về mặt sử dụng:

Hiện nay ở nước ta cũng như ở nước ngoài, để nghiền xương động vật làm bột xương, người ta thường sử dụng các dạng máy nghiền nêu trên Tùy theo yêu cầu công nghệ của sản phẩm nghiền mà người ta lựa chọn loại máy nghiền cho thích hợp Ở nước ta cho đến nay xương động vật vẫn được nghiền chủ yếu bằng máy nghiền búa Thực tế sử dụng cho thấy loại máy này không thích hợp với việc nghiền vật liệu là xương động vật; vì năng suất máy

và chất lượng sản phẩm nghiền thấp, chi phí năng lượng riêng rất cao; hơn nữa bộ phận nghiền (búa nghiền, chốt lắp búa nghiền, sàng ) và bộ phận truyền động (dây đai, vòng bi, ) rất nhanh bị mòn hỏng; điều đó đã làm tăng chi phí cho một đơn vị sản phẩm nghiền Vì vậy, việc nghiên cứu, thiết kế và

chế tạo máy nghiền dạng răng để nghiền xương động vật là hoàn toàn phù hợp với điều kiện sản xuất ở nuớc ta hiện nay, đáp ứng mong đợi của các cơ

sở sản xuất, chế biến thức ăn chăn nuôi

1.5 MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

1.5.1 Mục đích nghiên cứu

Xác định một số thông số chính về cấu tạo và chế độ làm việc của máy nghiền xương động vật dạng răng làm cơ sở để thiết kế, chế tạo máy nhằm nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm nghiền, giảm chi phí năng lượng riêng

1.5.2 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu qui trình công nghệ sản xuất thức ăn khoáng từ xương

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Căn cứ vào kết quả tìm hiểu tổng quan về tình hình nghiên cứu và sử dụng

máy nghiền trong nước và nước ngoài, chúng tôi chọn máy nghiền dạng răng

để nghiền xương động vật trong dây chuyền sản xuất bột khoáng làm thức ăn chăn nuôi có năng suất 1tấn/h làm đối tượng nghiên cứu Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của máy nghiền răng (ký hiệu NR-1) được thể hiện trên hình 2.1

10

8 7

12

6

5

Hình 2.1 Sơ đồ cấu tạo máy nghiền xương động vật dạng răng NR-1

1-Khung máy; 2- Sàng; 3- Răng tĩnh;

4- Đĩa răng tĩnh; 5-Quạt gió; 6- Phễu cấp liệu ; 7- Nắp ;

8 – Rôto.;9-Ổ đỡ trục ; 10- Trục; 11- Bộ truyền đai; 12-Động cơ điện

Cấu tạo máy gồm có rôto 8 lắp trên trục quay 10; trên rôto có lắp các răng nghiền tạo thành các vòng tròn đồng tâm Các vòng răng càng xa tâm quay thì bước răng càng giảm Đối diện với rôto là đĩa răng tĩnh, đĩa răng tĩnh lắp chặt với nắp máy Trên đĩa răng tĩnh cũng lắp các răng nghiền tạo thành các vòng tròn đồng tâm Các răng này càng xa tâm quay bước răng càng giảm dần Các vòng răng trên đĩa răng tĩnh nằm xen kẽ giữa các vòng răng trên rôto

Quá trình làm việc của máy như sau: nguyên liệu được đưa vào buồng nghiền từ phễu nạp liệu 6 qua cửa nạp liệu, nhờ góc nghiêng của phễu nạp liệu và luồng không khí do rôto quay tạo nên, nguyên liệu rơi vào trong buồng nghiền theo hướng trục máy Răng nghiền quay với tốc độ cao va đập vào nguyên liệu làm chúng bị vỡ ra, nguyên liệu bắn vào các răng tĩnh lắp trên đĩa răng tĩnh nảy ra tiếp tục bị các răng động va đập, nguyên liệu tiếp tục bị đập

vỡ nhỏ dần Những hạt có kích thước phù hợp sẽ lọt dần qua các hàng răng;

cứ như thế cho đến khi nguyên liệu có độ nhỏ nhất định sẽ thoát qua sàng 2 ra ngoài qua cửa thoát sản phẩm Hạt nguyên liệu có kích thước chưa đạt yêu cầu tiếp tục bị các răng va đập, chà sát cho đến khi đạt độ nhỏ theo yêu cầu sản phẩm Với kết cấu như trên máy có những ưu điểm nổi bật như sau:

- Máy sử dụng toàn bộ thể tích làm việc trong buồng nghiền nhờ các răng được lắp trên các vòng răng của rôto và nắp máy Do các răng tĩnh lắp trên nắp máy không quay theo chiều quay của rôto nên chúng có tác dụng như những tấm đập cản trở dòng nguyên liệu lưu chuyển, tức là khắc phục được phần lớn hiện tượng lưu chuyển của nguyên liệu trong buồng nghiền, làm tăng vận tốc va đập thực của răng nghiền vào vật liệu

Việc bố trí khoảng cách giữa các răng trên các vòng răng khác nhau là khác nhau có tác dụng như là các cấp sàng sơ bộ (vì khe hở giữa các răng trên các vòng răng càng càng xa tâm quay càng nhỏ) và khi nguyên liệu di chuyển

từ vòng trong cùng ra tới vòng răng ngoài cùng thì độ nhỏ của hạt nguyên liệu đã đạt yêu cầu kích thước sản phẩm

- Khe hở giữa vòng răng động lắp trên rôto ở vòng ngoài cùng với sàng rất nhỏ do đó tăng khả năng va đập, chà sát và đảo trộn nguyên liệu, chống hiện tượng phân ly đồng thời tăng khả năng lọc thoát sản phẩm qua sàng

- Các cánh quạt được hàn trên rôto nên khi rôto quay sẽ tạo ra một lưu lượng gió nhất định, vừa có tác dụng hút nguyên liệu từ cửa nạp liệu vào trong buồng nghiền, vừa đẩy các hạt nguyên liệu qua các vòng răng và qua sàng ra ngoài làm tăng khả năng phân ly và lọc sản phẩm nghiền

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.2.1 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Áp dụng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm để xác định ảnh hưởng của các thông số đến chất lượng sản phẩm, năng suất máy và chi phí năng lượng riêng; xác định giá trị tối ưu của các thông số làm cơ sở cho việc hoàn thiện thiết kế và chế tạo máy

Để lựa chọn các yếu tố ảnh hưởng trong nghiên cứu thực nghiệm, có thể dùng phương pháp thu thập các thông tin qua các tài liệu tham khảo và tìm hiểu ý kiến của các chuyên gia có nhiều kinh nghiệm về vấn đề đang nghiên cứu, nhờ đó có thể loại bớt những yếu tố không cần thiết không cần đưa vào nghiên cứu Đối với máy nghiền nghiên cứu, chúng tôi đã lựa chọn được các yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất đến quá trình nghiền, đó là: tốc độ quay của rôto, n(v/ph); lượng cung cấp nguyên liệu, q(kg/h) và kích thước của

lỗ sàng d(mm)

Trong phạm vi của đề tài, bước đầu chúng tôi tiến hành phương pháp thí nghiệm đơn yếu tố để xác định mức độ ảnh hưởng riêng của các yếu tố

Các thông số vào được ký hiệu như sau: