Luận án Tiến sỹ Kỹ thuật Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến chất lượng sản phẩm và tiêu thụ năng lượng của máy trộn thức ăn chăn nuôi kiểu nằm ngang - Đỗ Thị Tám

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN ĐỖ THỊ TÁM NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ ĐẾN CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM VÀ TIÊU THỤ NĂNG LƯỢNG CỦA MÁY TRỘN THỨC ĂN CHĂN NUÔI KIỂU NẰM NGANG Chuyên ngành: Công n

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

ĐỖ THỊ TÁM

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ ĐẾN CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM VÀ TIÊU THỤ NĂNG LƯỢNG CỦA MÁY TRỘN THỨC ĂN CHĂN NUÔI KIỂU NẰM NGANG

LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT

Thái Nguyên, năm 2012

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

ĐỖ THỊ TÁM

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ ĐẾN CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM VÀ TIÊU THỤ NĂNG LƯỢNG CỦA MÁY TRỘN THỨC ĂN CHĂN NUÔI KIỂU NẰM NGANG

Chuyên ngành: Công nghệ Chế tạo máy

Mã số: 62 52 04 01

LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1.PGS.TS.NGUYỄN ĐĂNG BÌNH

2.GS.TSKH PHẠM VĂN LANG

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan những nội dung công bố trong luận án này là của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa được công bố trong bất cứ công trình luận án nào khác

Tác giả luận án

Đỗ Thị Tám

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của tập thể hướng dẫn khoa học PGS.TS Nguyễn Đăng Bình, GS.TSKH Phạm Văn Lang đã tạo mọi điều kiện từ nghiên cứu thiết kế mô hình, tổ chức thực nghiệm và hướng dẫn chi tiết trong quá trình hoàn thành luận án Đồng thời, tác giả bày tỏ lòng biết

ơn đối với các nhà khoa học: TS Nguyễn Năng Nhượng, TS Nguyễn Sĩ Hiệt, PGS

TS Nguyễn Văn Dự đã tận tình giúp đỡ, đặc biệt trong quá trình điều tra, xử lý số liệu qua thực nghiệm

Tác giả bày tỏ lòng biết ơn đối với Ban lãnh đạo Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, Trường Đại học Giao thông Vận tải, Viện Cơ điện Nông nghiệp và công nghệ STH đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ trong thời gian hoàn thành luận án

Tác giả cũng gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, đồng nghiệp và người thân

đã tạo mọi điều kiện tốt nhất để tác giả hoàn thành được luận án

Do năng lực bản thân còn nhiều hạn chế, nên luận án không tránh khỏi sai sót, tác giả mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo, các chuyên gia và các bạn đồng nghiệp để luận án được hoàn thiện hơn

Xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, tháng 6 năm 2012

Tác giả luận án

Đỗ Thị Tám

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

f Hệ số ma sát giữa vật liệu và bề mặt cơ cấu trộn

DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU

Bảng 1.1 Sản lượng thức ăn chăn nuôi được chế biến ở các nước 5

Bảng 1.3.Tỷ lệ % các doanh nghiệp có thiết bị chế biến tự động… 8 Bảng 1.4 Đặc điểm kỹ thuật của các loại máy trộn đang được sử dụng 13 Bảng 1.5 Các công ty có máy trộn trục ngang công suất 2 10 T/h 13 Bảng 1.6 Đặc điểm kỹ thuật của máy trộn vành xoắn (đai xoắn)… 15 Bảng 1.7 Đặc điểm kỹ thuật của máy trộn kiểu cánh dạng DFMF – P* 16 Bảng 1.8 Đặc điểm kỹ thuật của máy trộn kiểu cánh hai trục F- 500 18 Bảng 1.9 Quan hệ giữa công suất tiêu hao của cánh trộn với vị trí … 24

Bảng 2.2 Hệ số ma sát của một số nguyên liệu chế biến TACN 29

Bảng 2.4 Cơ sở xây dựng phần cơ bản của kế hoạch Box-Behnken 35

Bảng 4.1 Các kích thước cơ bản của máy trộn sử dụng trong thực … 70

Bảng 4.10 Lực cản trên cánh máy trộn mô hình với bộ thông số tối ưu 89 Bảng 4.11 Các loại máy sử dụng trong dây chuyền chế biến thức ăn … 91

Bảng 4.13.Lãi phát sinh trong thời gian đầu xây dựng cơ sở chế biến… 92

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 “Dây chuyền” chế biến thức ăn chăn nuôi tại Hà Tây 7

Hình 1.5 Mối quan hệ giữa thời gian trộn và độ đồng đều … 11

Hình 1.9 Kết cấu kiểu máy trộn ngang kiểu cánh gạt DFMF – P 16

Hình 1.13 Quỹ đạo chuyển động phức tạp của vật liệu trong máy … 19

Hình 2.1 Quan hệ giữa độ sai lệch bình phương trung bình 42

Hình 4.16 Quy trình sản xuất thức ăn chăn nuôi cỡ vừa và nhỏ 90

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ

1.Đỗ Thị Tám, “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến chất lượng trộn và

chi phí năng lượng của máy trộn công suất nhỏ qui mô hộ gia đình”,Tạp chí Nông

nghiệp và PTNT, số 124, Tr 105 – 109, 2008

2.Đỗ Thị Tám, Phạm Hồng Sơn,“Cơ sở chọn dãy máy trộn thức ăn gia súc (qui mô

nhỏ) phục vụ cho nông thôn miền núi”, Tạp chí Cơ khí Việt Nam, Số 135/10/2008,

Tr 24 -26, 2008

3 Phạm Văn Lang, Đỗ Thị Tám,“Kinh tế trang trại và quá trình đầu tư máy móc

phục vụ sản xuất, chế biến nông – lâm sản ở Thái Nguyên trong những năm gần đây”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ - Đại học Thái Nguyên, số 3-Tập 1,Tr 122 –

126, 2008

4 Phạm Văn Lang, Đỗ Thị Tám,“Nghiên cứu, đánh giá chất lượng thiết kế, chế tạo

máy móc cơ điện thực hiện cơ giới hóa nông nghiệp bằng phương pháp tập mờ”, Tạp

chí Khoa học và công nghệ các trường đại học kỹ thuật, số 68- trang 49 – 52, 2008

5 Đỗ Thị Tám, “Đánh giá mức độ đóng góp của cơ giới hóa chế biến thức ăn chăn

nuôi tại Tỉnh thái nguyên định hướng phát triển trong thời gian tới”, Câu lạc bộ

các trường kỹ thuật, Tháng 5, 2009, Hải Phòng

6 Phạm Văn Lang, Bùi Quang Huy, Phạm Hồng Sơn, Đỗ Thị Tám, “Evaluation of

agricultural mechanization standard in production areas”, International workshop

on agricultural and bio-systems engineering, 8-9 December 2009, Ha Noi, Viet Nam, Page 174 – 180

7 Nguyễn Đăng Bình, Đỗ Thị Tám “Ứng dụng phương pháp mô hình đồng dạng

và phân tích thứ nguyên trong việc xác định thông số đầu vào thực nghiệm trên mô hình máy trộn thức ăn chăn nuôi dạng trục ngang”, Tạp chí Cơ khí Việt Nam, số 4,

trang 26-28, 2011

8 Đỗ Thị Tám, Nghiên cứu thiết kế chế tạo mô hình thí nghiệm máy trộn thức ăn

chăn nuôi (qui mô vừa) dạng trục ngang nhằm đảm bảo chất lượng trộn và giảm tiêu thụ năng lượng riêng, Đề tài cấp Bộ,mã số B2009-TN02-11

9 Đỗ Thị Tám Nguyễn Thị Thu Dung, “Ứng dụng phương pháp mô hình đồng dạng

và phân tích thứ nguyên trong việc xác định lực cản trên cánh máy trộn thức ăn chăn nuôi dạng trục ngang”, Tạp chí Công nghiệp nông thôn, số 3 trang 30-32, 2011

10 Phạm Văn Lang, Bùi Quang Huy, Phạm Hồng Sơn, Đỗ Thị Tám, Evaluation of Agricultaral Mechanization Level in Agricultural production Areas, AMA, vol 42,

No 2, page 19-23, 2011

PHỤ LỤC

Phụ lục 1

Bảng tập hợp số lượng máy chế biến thức ăn chăn nuôi tại các địa phương

Bảng tổng hợp chế biến thức ăn chăn nuôi Đơn vị : Chiếc

Tổng số máy chế biến thức ăn Tính bình quân máy chế biến thức ăn chăn nuôi

Bộ

Tây Nguyên

Đông Nam

Bộ ĐBSCL

Mức độ đầu tư trang bị

Trong đó x14 là: Mức độ trang bị máy động lực trong trang trại (chiếc/100 hộ)

X15 là: Máy chế biến thức ăn gia súc (chiếc/100 hộ)

(Nguồn: Phạm Văn Lang, Bùi Quang Huy, Phạm Hồng Sơn, Đỗ Thị Tám, Đánh giá

trình độ cơ giới hóa nông nghiệp ở các vùng sản xuất, Tạp chí Nông nghiệp và phát

triển nông thôn, Số 11- 2008)

Phụ lục 2 Thông tin thí nghiệm

(%) wh mm độ v/p Kg w (ws/kg) N Nm rad/s tn1-1 90.7 42.3 304 60 50 40 1692 3806.6 164.8 323.3 5.23 tn1-2 83.2 42.2 304 60 50 40 1687.5 3796.9 164.4 322.4 5.23 tn1-3 86.5 41.9 304 60 50 40 1677.2 3773.7 163.4 320.5 5.23 tn2-1 83.2 40.6 456 60 50 40 1623.6 3653.2 105.4 310.3 5.23 tn2-2 90.7 40.4 456 60 50 40 1614.7 3633.1 104.8 308.5 5.23 tn2-3 90.5 40.5 456 60 50 40 1621 3647.3 105.2 309.7 5.23 tn3-1 86.5 43.2 304 80 50 40 1727.6 3887.1 168.3 330.1 5.23 tn3-2 83.3 42.8 304 80 50 40 1711.4 3850.7 166.7 327 5.23 tn3-3 82.7 43 304 80 50 40 1720.67 3871.5 167.6 328.8 5.23 tn4-1 82 40.5 456 80 50 40 1621.1 3647.5 105.2 309.7 5.23 tn4-2 81.7 40.5 456 80 50 40 1620.7 3646.6 105.2 309.7 5.23 tn4-3 82.1 40.6 456 80 50 40 1623.2 3652.2 105.4 310.2 5.23 tn5-1 89.6 40.8 304 70 40 40 1631.3 3670.4 198.6 389.6 4.19 tn5-2 89.3 40.4 304 70 40 40 1618 3640.4 197 386.4 4.19 tn5-3 89.6 41 304 70 40 40 1638.4 3686.4 199.5 391.3 4.19 tn6-1 77.5 38.3 456 70 40 40 1531.2 3445.3 124.3 365.7 4.19 tn6-2 77.1 38.2 456 70 40 40 1528.4 3438.8 124 365 4.19 tn6-3 77.6 38 456 70 40 40 1516.2 3411.5 123.1 362.1 4.19 tn7-1 90.5 44.1 304 70 60 40 1765 3971.2 143.2 281.1 6.28 tn7-2 91.1 44.1 304 70 60 40 1765.1 3971.5 143.3 281.1 6.28 tn7-3 90.4 44.3 304 70 60 40 1772.5 3988.2 143.9 282.2 6.28 tn8-1 90.5 42.5 456 70 60 40 1702.6 3830.9 92.1 271.1 6.28 tn8-2 90.3 42.5 456 70 60 40 1702.3 3830.1 92.1 271.1 6.28 tn8-3 90.9 42.6 456 70 60 40 1703.3 3832.4 92.1 271.2 6.28 tn9-1 84.1 39.3 380 60 40 40 1574.2 3541.9 153.3 376 4.19 tn9-2 84.3 39.4 380 60 40 40 1574.4 3542.4 153.3 376 4.19 tn9-3 84.4 39.7 380 60 40 40 1587.2 3571.2 154.6 379.1 4.19 tn10-

1 81.4 39.7 380 80 40 40 1586.5 3569.7 154.5 379 4.19 tn10-

2 80.9 40.1 380 80 40 40 1604.8 3610.9 156.3 383.3 4.19 tn10-

3 81.4 39.7 380 80 40 40 1589.4 3576.1 154.8 379.6 4.19 tn11-

1 91.8 43.7 380 60 60 40 1748 3932.9 113.5 278.3 6.28 tn11- 91.5 43.6 380 60 60 40 1744.5 3925.2 113.3 277.8 6.28

TN Y k NL x 1 x 2 x 3 x 4 CStb Y N Rc Mxt ω

tn11-3 91.2 43.3 380 60 60 40 1733 3899.1 112.5 276 6.28 tn12-

1 88.6 43.8 380 80 60 40 1752.3 3942.8 113.8 279 6.28 tn12-

2 88.1 44 380 80 60 40 1759.6 3959.1 114.2 280.1 6.28 tn12-

3 88.3 44 380 80 60 40 1758.5 3956.7 114.2 280 6.28 tn13-

1 88.3 30.2 304 70 50 30 1207 3621 117.5 230.6 5.23 tn13-

2 87.7 30.2 304 70 50 30 1206.9 3620.7 117.5 230.6 5.23 tn13-

3 87.7 30.2 304 70 50 30 1209.1 3627.4 117.8 231 5.23 tn14-

1 81.8 28.6 456 70 50 30 1145.5 3436.6 74.4 219 5.23 tn14-

2 81.9 28.9 456 70 50 30 1154.8 3464.3 75 220.6 5.23 tn14-

3 81.9 28.6 456 70 50 30 1143.8 3431.5 74.2 218.5 5.23 tn15-

1 91.2 53.6 304 70 50 50 2145 3861.1 208.9 410 5.23 tn15-

2 91.7 53.7 304 70 50 50 2148.1 3866.7 209.2 410.5 5.23 tn15-

3 91.3 53.3 304 70 50 50 2133.4 3840.2 207.8 407.6 5.23 tn16-

1 85.5 50.6 456 70 50 50 2022.8 3641.1 131.3 386.5 5.23 tn16-

2 85.2 50.6 456 70 50 50 2022.8 3641.1 131.3 386.5 5.23 tn16-

3 85.1 50.1 456 70 50 50 2004.5 3608.2 130.1 383 5.23 tn17-

1 84 29.4 380 60 50 30 1174.9 3524.6 91.5 224.5 5.23 tn17-

2 83.9 29.4 380 60 50 30 1178.4 3535.1 91.8 225.1 5.23 tn17-

3 83.7 29.6 380 60 50 30 1185.3 3555.9 92.3 226.5 5.23 tn18-

1 84 30 380 80 50 30 1201.1 3603.5 93.6 229.5 5.23 tn18-

2 83.4 30 380 80 50 30 1198.1 3594.3 93.3 229 5.23 tn18-

3 83.4 29.7 380 80 50 30 1189.3 3567.9 92.6 227.2 5.23

TN Y k NL x 1 x 2 x 3 x 4 CStb Y N Rc Mxt ω

tn19-1 90.4 51.8 380 60 50 50 2071 3727.6 161.4 395.7 5.23 tn19-

2 90.1 51.6 380 60 50 50 2065.7 3718.2 161 394.7 5.23 tn19-

3 90.5 51.8 380 60 50 50 2070.4 3726.8 161.3 395.6 5.23 tn20-

1 85.3 52.8 380 80 50 50 2112.4 3802.4 164.6 403.6 5.23 tn20-

2 84.7 52.2 380 80 50 50 2088.3 3758.9 162.7 399 5.23 tn20-

3 85.3 52.2 380 80 50 50 2089.8 3761.6 162.8 399.3 5.23 tn21-

1 80.3 28.7 380 70 40 30 1146.5 3439.7 111.7 273.8 4.19 tn21-

2 80 28.6 380 70 40 30 1143.1 3429.2 111.3 273 4.19 tn21-

3 80.7 28.8 380 70 40 30 1150.4 3451.3 112 274.8 4.19 tn22-

1 90.8 30.6 380 70 60 30 1226 3677.6 79.6 195.2 6.28 tn22-

2 90.5 30.6 380 70 60 30 1224.7 3674.2 79.5 195 6.28 tn22-

3 90.5 30.5 380 70 60 30 1220 3659.7 79.2 194 6.28 tn23-

1 87.3 48.6 380 70 40 50 1943.5 3498.4 189.3 464 4.19 tn23-

2 87.1 48.2 380 70 40 50 1929.5 3473.1 188 460.9 4.19 tn23-

3 87.7 48.3 380 70 40 50 1933 3479.4 188.3 461.8 4.19 tn24-

1 91.4 55.7 380 70 60 50 2228.1 4010.7 144.7 354.8 6.28 tn24-

2 91.1 55.6 380 70 60 50 2223.7 4002.7 144.4 354.1 6.28 tn24-

3 91.4 55.5 380 70 60 50 2221.4 3998.6 144.2 353.7 6.28 tn25-

1 93.1 40.5 380 70 50 40 1619.6 3644.1 126.2 309.4 5.23 tn25-

2 93.1 40.6 380 70 50 40 1625.1 3656.4 126.6 310.5 5.23 tn25-

3 93.5 40.8 380 70 50 40 1632.8 3673.9 127.2 312 5.23 tn26-

1 93.5 40.5 380 70 50 40 1620 3645 126.2 309.5 5.23

TN Y k NL x 1 x 2 x 3 x 4 CStb Y N Rc Mxt ω

tn26-2 93.2 40.5 380 70 50 40 1620.8 3646.7 126.3 309.6 5.23 tn26-

3 93.1 41 380 70 50 40 1637.8 3685 127.6 313 5.23 tn27-

1 92.9 40.5 380 70 50 40 1619.2 3643.2 126.2 309.4 5.23 tn27-

2 93.2 40.7 380 70 50 40 1630.2 3667.9 127 311.4 5.23 tn27-

3 93 40.8 380 70 50 40 1631.8 3671.5 127.1 311.8 5.23 Trong bảng trên

- TN: Mã số thí nghiệm

- tg: (s) Tổng thời gian của từng thí nghiệm

- Độ ĐĐ(%) Độ đồng đều

- NL: (Wh) Năng lượng tiêu hao của động cơ cho quá trình trộn

- NL/tg:( Wh/s)Năng lượng trung bình trên một giây của từng thí nghiệm

- CStb: Công suất trung bình của từng thí nghiệm

/

x

tg NL

x

vg NL

(N);

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Thức ăn chăn nuôi chiếm phần lớn chi phí chăn nuôi (60 – 80%) Năm 2006, tỷ

lệ sử dụng thức ăn công nghiệp trong ngành chăn nuôi của Việt Nam là 41,6%, thấp hơn mức trung bình của thế giới là 48,2% và đặc biệt thấp hơn các nước có ngành chăn nuôi phát triển như Thụy Điển, Na Uy, Mỹ, Nhật Bản, Hàn Quốc với tỷ lệ sử dụng thức ăn công nghiệp trên 80% (Bộ NN & PTNT, 2007)

Ngành chế biến thức ăn chăn nuôi của Việt Nam được kỳ vọng là sẽ giúp tăng tỷ trọng thức ăn công nghiệp được sử dụng trong ngành chăn nuôi lên 55,5% vào năm

2010, 67,3% vào năm 2015 và 70,1% vào 2020 (Chiến lược Phát triển ngành Chăn nuôi đến năm 2020, Bộ NN & PTNT, 2007)

Các doanh nghiệp chế biến thức ăn chăn nuôi vừa và nhỏ chiếm hơn 90% doanh nghiệp sản xuất thức ăn hiện nay, được đánh giá là yếu hơn các doanh nghiệp quy mô lớn về quản lý chất lượng và công nghệ (Dự án 030/06VIE, 2010) Vì thế,

để đạt được kỳ vọng nói trên, một trong những nhân tố quan trọng là phát triển công nghiệp chế biến thức ăn chăn nuôi, đặc biệt là quy mô vừa và nhỏ (2 – 5Tấn/h) với trang thiết bị đồng bộ nhằm nâng cao chất lượng, giảm giá thành sản phẩm, trong

đó có khâu cuối cùng- khâu trộn thức ăn là quan trọng

Trên thế giới hiện có rất nhiều các loại máy trộn thức ăn chăn nuôi được nghiên cứu và chế tạo, phần lớn các tác giả tập trung nghiên cứu máy trộn cánh gạt, nằm ngang, làm việc gián đoạn hoặc liên tục, nhất là kiểu hai trục cánh trộn; nhưng việc nghiên cứu vẫn chưa toàn diện, chủ yếu mang tính chất thực nghiệm Việc xác định các thông số của quá trình trộn và quy luật trộn gặp khó khăn, chủ yếu là do nhiều yếu tố biến đổi ảnh hưởng đến động lực học của máy trộn như: thông số chế tạo, cơ

lý tính của các thành phần thức ăn, nguyên lý trộn và các chỉ số công nghệ khác Tại Việt Nam, máy trộn thức ăn chăn nuôi trong các dây chuyền sản xuất được nhập khẩu từ nước ngoài hoặc chế tạo theo kinh nghiệm với rất nhiều kiểu dáng, công suất khác nhau Cho đến nay việc nghiên cứu lý thuyết tính toán cũng như thực nghiệm cho máy trộn thức ăn chăn nuôi trục ngang kiểu cánh gạt (loại máy trộn đang được sử dụng phổ biến trong các cơ sở chế biến thức ăn chăn nuôi quy mô vừa và nhỏ) vẫn chưa được các nhà khoa học trong nước quan tâm nghiên

cứu, thiết kế, đặc biệt là chỉ tiêu về độ đồng đều của sản phẩm sau trộn, tiết kiệm

chi phí năng lượng Các nghiên cứu cho thấy nếu độ động đều của sản phẩm thức

ăn chăn nuôi sau trộn nhỏ hơn 90 % thì độ tăng trọng của vật nuôi sẽ giảm từ 5 –

10 % [27],[28], tuy nhiên nếu tăng độ đồng đều của sản phẩm sau trộn mà không

quan tâm đến chi phí năng lượng thì giá thành sản phẩm sẽ cao Trong khi đó giá thức ăn chăn nuôi công nghiệp ở Việt Nam hiện nay cao hơn khoảng 10-15% so với các nước khác trong khu vực như Thái Lan hay Trung Quốc (www.mard.gov.vn) Chi phí chăn nuôi cao là nguyên nhân quan trọng nhất dẫn tới khả năng cạnh tranh thấp của ngành chăn nuôi Việt Nam (IAE, 2005)

Vì những lý do trên, việc tiến hành nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến chất lượng sản phẩm và tiêu thụ năng lượng của máy trộn thức ăn chăn nuôi kiểu nằm ngang” đang là vấn đề cấp bách và có ý nghĩa

- Xác định dãy máy trộn thức ăn chăn nuôi với các công suất khác nhau trên

cơ sở máy trộn mô hình;

- Đánh giá thử nghiệm độ tin cậy của máy thực

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

- Một số thông số chính của máy trộn bột khô, kiểu nằm ngang: Góc nâng cánh trộn, đường kính cánh trộn, đường kính thùng trộn, bước vít, tốc độ của vít trộn, thời gian trộn, khối lượng một mẻ trộn, chi phí công suất ;

-Tính chất cơ bản của vật liệu trộn

- Phát triển hướng ứng dụng lý thuyết mô hình đồng dạng cho máy trộn thức

ăn chăn nuôi trục ngang trong:

+ Tính toán thiết kế mô hình thí nghiệm;

- Thiết kế máy trộn thức ăn chăn nuôi trục ngang dùng cho thực nghiệm, từ đó

đề xuất dãy máy trộn công suất 2 5 Tấn/h cho quy mô sản xuất vừa theo hướng tăng độ đồng đều sau trộn và tiết kiệm năng lượng

5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp điều tra, lấy ý kiến chuyên gia, tập hợp thông tin;

- Phương pháp mô hình đồng dạng và phép phân tích thứ nguyên;

- Phương pháp quy hoạch thực nghiệm

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MÁY TRỘN THỨC ĂN CHĂN NUÔI

1.1 Thực trạng ngành chăn nuôi trên thế giới và ở Việt Nam

1.1.1 Tình hình chăn nuôi trên thế giới

Chăn nuôi là một trong hai ngành sản xuất chính của kinh tế nông nghiệp Nó

có vai trò rất quan trọng trong sự nghiệp công nghiệp hóa đất nước Ngoài việc cung cấp thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, ngành chăn nuôi còn là nguồn cung cấp nguyên liệu không thể thiếu cho chế biến công nghiệp Ở những nước tiên tiến, giá trị sản xuất chăn nuôi chiếm trên 50% tổng giá trị sản xuất nông nghiệp

1.1.2 Tình hình chăn nuôi ở Việt Nam

Việt Nam là nước nông nghiệp, nguồn nguyên liệu phục vụ cho chế biến thức

ăn chăn nuôi đa dạng và phong phú

Nhu cầu tiêu thụ thực phẩm chất lượng cao, thực phẩm an toàn của người dân ngày càng tăng Hiện nay, bình quân thịt, trứng, sữa theo đầu người còn thấp, chỉ bằng 40% ÷ 50% mức tiêu thụ của các nước khu vực Thức ăn chế biến mới chỉ 50

÷ 60% tổng lượng thức ăn (các nước khu vực bình quân 50 ÷ 70%) Thị trường tiêu thụ thịt, trứng và sữa còn rộng mở

Tuy nhiên, thị trường thịt nội địa không ổn định, chưa có thị trường xuất khẩu, giá sản phẩm cao hơn 15 ÷ 20% so các nước trong khu vực Việt Nam phải cạnh tranh với các nước, đó là thách thức lớn vì:

1 Chăn nuôi nhìn chung còn nhỏ lẻ và phân tán Các mô hình chăn nuôi công nghiệp còn ít Năng suất, chất lượng sản phẩm chăn nuôi chưa cao

2 Chậm đổi mới công nghệ, thiết bị phục vụ ngành chăn nuôi

* Hướng phát triển của ngành chăn nuôi Việt Nam thời gian tới

Phấn đấu đưa tỷ trọng ngành chăn nuôi trong tổng giá trị sản xuất nông nghiệp từ 21÷ 22% hiện nay lên trên 30% vào năm 2010 Đến năm 2020 phấn đấu chế biến thức ăn chăn nuôi: 10 triệu tấn/năm (Báo cáo của Bộ chính trị tại Hội nghị

TW lần thứ 7, khoá X năm 2008)

1.1.3 Tình hình chế biến thức ăn chăn nuôi trên thế giới và Việt Nam

1.1.3.1 Tình hình chế biến thức ăn chăn nuôi trên thế giới

Sản lượng thức ăn chăn nuôi công nghiệp trên toàn thế giới năm 2003 đã đạt mức kỷ lục là 612 triệu tấn Dự báo trong năm tới, sản xuất công nghiệp sẽ có mức

tăng trưởng khoảng 1,5%/năm (trong khi đó thời gian vừa qua chỉ có mức tăng trưởng xấp xỉ 1%/năm); chủ yếu do việc tăng nhanh sản lượng ở một số nước như: Trung Quốc, Brazin, Mehico và ở một số nước thuộc khu vực Đông Nam Á

Bảng 1.1 Sản lượng thức ăn chăn nuôi được chế biến ở các nước

Châu Âu 11340 11280 11520 11490 11640 11770 - 11500 Đông Âu 5930 5960 5190 4740 4860 4760 - 4360 Châu Mỹ la tinh 3990 4140 4900 4960 5130 5250 - 5950

Châu Phi và vùng

Trung Đông 2140 2180 1960 2160 2400 2450 - 2600 Bắc Mỹ 14810 15090 17120 17350 17390 18100 18237 18630 Tổng 51250 52060 56190 57500 58600 59100 59700 60400

Nguồn: Tào Khang, 2003 [17]

Thức ăn gia cầm chiếm tỷ trọng cao nhất: 38%, đạt 233 triệu tấn; tiếp đó là thức ăn cho lợn: 32%; thức ăn cho bò sữa: 17%; cho bò thịt 7%; còn thức ăn cho

thuỷ sản và các đối tượng vật nuôi khác chiếm 6% Hiện nay có khoảng 3.500 nhà

máy thức ăn chăn nuôi công suất lớn trên thế giới đảm nhận sản xuất trên 80% sản lượng thức ăn chăn nuôi toàn cầu

Riêng 50 nước có ngành sản xuất thức ăn chăn nuôi tiên tiến đã đạt trên 90% sản lượng thức ăn chăn nuôi của cả thế giới, trong đó có 5 nước: Mỹ, Trung Quốc, Brazin, Nhật Bản và Pháp Năm tập đoàn đứng đầu thế giới về sản xuất thức ăn chăn nuôi là Cargill, Charoen Porkphand, Land O’Lakes, Tyson Food và Zen-noh Cooperative hàng năm cung cấp ra thị trường khoảng 8% lượng thức ăn chăn nuôi Công nghiệp chế biến thức ăn chăn nuôi ở các nước phát triển đã trải qua hàng trăm năm kinh nghiệm và đã đạt đến sự hoàn hảo của khoa học công nghệ với trang thiết bị hiện đại, công nghệ tiên tiến Đó là các nước Mỹ, Hà Lan, Thuỵ Sĩ, Pháp,

Đức, Trung Quốc, Đài Loan, Thái Lan, v.v… với các tập đoàn, công ty nổi tiếng như CPM, Van Aarsen, Buller, Stolz, Himel Salmateg, Triumph, Jiangsu Zhengchang, Yeong Minh, v.v…Các công ty trên đã đưa ra các dây chuyền chế biến TACN quy mô 5; 10; 15; 20; 30; 50 tấn/giờ và lớn hơn với dây chuyền thiết bị đồng bộ, điều khiển tự động hoàn toàn hoặc tự động từng công đoạn, đáp ứng nhu cầu đa dạng của sản xuất Nhiều tập đoàn như Proconco, CP group, AFC, Cargill…đã tạo lập được uy tín trên thị trường Việt Nam

Thức ăn công nghiệp tiết kiệm được 40 - 48% nguyên liệu so với thức ăn truyền thống để vật nuôi tăng tặng 1kg (bảng 1.2) Do đó các nước đầu tư khá lớn

trong loại hình chế biến này

Bảng 1.2 Tiêu thụ thức ăn chăn nuôi

TT Sản phẩm chăn nuôi Thức ăn truyền thống

1.1.3.2 Chế biến thức ăn chăn nuôi ở Việt Nam

Trong 10 năm trở lại đây, ngành chăn nuôi phát triển nhanh dẫn đến thúc đẩy ngành sản xuất thức ăn chăn nuôi công nghiệp, nhiều doanh nghiệp trong và ngoài nước đầu tư sản xuất thức ăn chăn nuôi với nhiều loại thiết bị, công nghệ hiện đại công suất từ 30.000 – 200.000 tấn/năm Các dây chuyền có công suất từ 5.000 – 10.000 tấn/năm do nhập khẩu, hoặc trong nước chế tạo Các công ty 100% nước ngoài đầu tư dây chuyền đồng bộ thiết bị hiện đại, công nghệ tiên tiến, công suất 100.000-200.000tấn/năm như Proconco; CP group Các hãng sản xuất thức ăn 100% vốn nước ngoài có ưu thế về thiết bị, công nghệ, chất lượng sản phẩm ổn định, đặc biệt kinh nghiệm trong chính sách tiếp thị, quảng cáo linh hoạt, nhạy bén; tuy nhiên giá thành các dây chuyền sản xuất và phụ tùng thay thế rất cao (Dây chuyền

chế biến TAGS công suất 10 tấn/h của công ty HEEMHORST - Hà Lan chào với giá 1,2 triệu USD; Buller – Thụy Sỹ – 2 triệu USD)

Các doanh nghiệp lớn chiếm 65 % thị phần trong ngành sản xuất thức ăn chăn nuôi, nhưng có rất nhiều các doanh nghiệp qui mô vừa và nhỏ cũng đang hoạt động trong lĩnh vực này Sức ép đè nặng lên các doanh nghiệp vừa và nhỏ trong nước để duy trì được khả năng cạnh tranh Việc nghiên cứu hướng phát triển cho các doanh nghiệp vừa và nhỏ có ý nghĩa rất lớn vì:1) Các doanh nghiệp này của Việt Nam; 2) Doanh nghiệp thường được đặt ở các vùng nông thôn nhiều hơn ở thành thị, có xu hướng cung cấp cho các khách hàng ở xa khu vực sản xuất và những khách hàng này thường là những hộ chăn nuôi nhỏ; 3) Các doanh nghiệp này sử dụng một tỷ lệ lớn các nguyên liệu thô được sản xuất ở địa phương

Nguyên nhân dẫn đến năng lực cạnh tranh thấp của các doanh nghiệp sản xuất

thức ăn chăn nuôi vừa và nhỏ trên thị trường là do thiết bị cũ công nghệ lạc hậu,

chất lượng sản phẩm chưa cao

Về dây chuyền chế biến thức ăn chăn nuôi: Do vốn đầu tư nhỏ, tại các doanh nghiệp sản xuất thức ăn chăn nuôi vừa và nhỏ hiện nay, các dây chuyền sản xuất thức ăn chăn nuôi được nhập lại từ nước ngoài (đã qua sử dụng), hoặc thuê chế tạo máy mới theo mẫu máy có sẵn, thậm chí dùng máy nghiền kết hợp với máy trộn bê tông, cùng với máy đóng bao bì cũng có thể thành một “dây chuyền” sản xuất Hình 1.1 minh họa một “dây chuyền” như vậy

Hình 1.1 “Dây chuyền” chế biến thức ăn chăn nuôi tại Hà Tây

Các doanh nghiệp sản xuất thức ăn chăn nuôi quy mô vừa và nhỏ chủ yếu sử dụng các dây chuyền chế biến bán tự động, làm việc gián đoạn

Máy trộn là thiết bị cuối cùng, quyết định chất lượng trong dây chuyền sản xuất thức ăn chăn nuôi, tuy nhiên trong số 40.000 máy chế biến thức ăn gia súc và

11.500 máy chế biến thức ăn thuỷ sản được sử dụng hiện nay, máy trộn chỉ chiếm từ

1.2 Công nghệ và thiết bị trộn của dây chuyền chế biến thức ăn chăn nuôi 1.2.1 Dây chuyền chế biến thức ăn chăn nuôi

Công nghệ chế biến thức ăn có các cải tiến đáng kể trong những năm gần đây Nếu sáu mươi năm trước, nguyên liệu chỉ được pha trộn trên sàn nhà kho thì giờ đây đã có các thiết bị chế biến thức ăn chăn nuôi hiện đại gắn hệ thống điều khiển Tuy nhiên, các khái niệm cơ bản về pha trộn các thành phần với nhau để có nguồn

dinh dưỡng cân bằng vẫn không thay đổi [54] Hình 1.2 mô tả dây chuyền chế biến thức ăn thông dụng

Hình 1.2 Dây chuyền chế biến thức ăn chăn nuôi

1.2.2 Thiết bị trộn trong dây chuyền chế

biến thức ăn chăn nuôi

1.2.2.1 Thiết bị trộn trên thế giới

Trong chế biến thức ăn chăn nuôi thì

trộn hỗn hợp là khâu chế biến cuối cùng có vai

trò rất quan trọng đối với chất lượng thức ăn

chăn nuôi

Các nghiên cứu gần đây của ngành chăn

nuôi cho thấy rằng: nếu độ trộn đều hỗn hợp

nhỏ hơn 90% có thể làm giảm mức tăng trọng

của gà và lợn từ 5 - 10% [27],[28]

Công nghệ trộn trong chế biến thức ăn chăn

nuôi thường chia làm công nghệ trộn thức ăn

chăn nuôi phối hợp, công nghệ trộn bổ sung

thêm liều lượng đã trộn trước và công nghệ trộn

thêm chất lỏng Hình thức trộn chia thành hai

loại: trộn mẻ (gián đoạn) và trộn liên tục

c) Máy trộn liên tục ngang định dạng DFMA/DPSD Bühler

Máy trộn liên tục: Máy trộn liên tục ngang kiểu cánh xẻng xoắn; Máy trộn liên tục ngang cánh xẻng với đường kính thay đổi Heemhort; Máy trộn liên tục ngang định dạng DFMA/DPSD Bühler; Máy trộn liên tục đứng cánh xẻng

Máy trộn gián đoạn : Hiện nay, trên thế giới hình thành nhiều kiểu máy trộn thức ăn chăn nuôi, nhưng phổ biến nhất là loại máy trộn gồm bộ phận trộn quay, thùng máy đứng yên như : máy trộn vít, máy trộn cánh gạt, máy trộn hành tinh, máy trộn vít đứng, máy trộn cánh xoắn, máy trộn ly tâm, máy trộn nghiền trộn (kiểu va đập) [17],[24],[44] Một số máy trộn thức ăn chăn nuôi được minh họa trên hình 1.3

Về nghiên cứu quá trình trộn đều thức ăn chăn nuôi, hầu hết các tác giả trên thế giới đều thống nhất đánh giá: hệ số biến thiên độ đồng đều  (CV) đảm bảo chất lượng trộn như sau:

- Thức ăn chăn nuôi hỗn hợp  10%;

ăn, tháo lắp và làm sạch thuận tiện, có khả năng bố trí vào liên hợp máy chế biến liên tục; Máy trộn vít đứng phổ biến cho các loại thức ăn bột khô, mức tiêu thụ điện năng riêng nhỏ, diện tích bố trí máy gọn, giá thành chế tạo và giá thành sản phẩm tương đối thấp nhưng chất lượng trộn không cao; Máy trộn trống có cấu tạo phức tạp, năng

suất thấp; Máy trộn giải xoắn phổ biến ở Mỹ, Pháp có chất lượng trộn tốt, trộn được nhiều loại thức ăn, nhưng cấu tạo phức tạp, tiêu thụ điện năng riêng cao (hình 1.5);

1.2.2.2 Thiết bị trộn tại Việt Nam

a.Quy mô phân tán

Quy mô chế biến thức ăn chăn nuôi phân tán thường có năng suất 300 – 1.000 kg/giờ sản xuất các loại thức ăn tổng hợp dạng bột phục vụ chính cho cở sở chăn nuôi hoặc làm dịch vụ phục vụ tại các thôn xã

Thiết bị trong các mô hình này chủ yếu là máy trộn và máy nghiền Máy trộn thường dùng máy trộn đứng công suất 100 – 300kg/mẻ do trong nước chế tạo Rất ít

cơ sở dùng máy trộn ngang, mặc dù máy trộn ngang cho độ đồng đều cao hơn, nhưng tiêu tốn nhiều điện năng hơn và giá thành cũng cao hơn

b Quy mô tập trung

 Quy mô sản xuất vừa 2 – 5 tấn/giờ

Hình 1.4 Đường đặc tính trộn của máy trộn

1 Máy trộn cánh diệp hai trục Forberg

2 Máy trộn đai xoắn phổ thông

1 Máy trộn một vít xoắn kiểu đứng

Các cơ sở có vốn ít, nhất là các cơ sở mới thành lập thường chọn quy mô 2 5 tấn/giờ để đầu tư Sản phẩm chủ yếu là thức ăn tổng hợp và đậm đặc dạng bột Có một số cơ sở đầu tư sản xuất thức ăn viên nhưng chưa nhiều

Tại Việt Nam, máy trộn được sử dụng trong các doanh nghiệp sản xuất thức

ăn chăn nuôi vừa và nhỏ là máy trộn ngang, cánh gạt hoặc dải xoắn, cũng có một số

cơ sở sử dụng máy trộn trục đứng; các máy này được nhập khẩu từ Trung Quốc, Đài Loan (mới hoặc đã qua sử dụng) hoặc chế tạo trong nước nhưng theo mẫu máy

có sẵn Mẫu máy trộn ngang được các công ty như Công ty TNHH Tân Thiên Phú, Công ty TNHH An Nam Máy trộn xuất xứ tại Trung Quốc đang được chào bán và sử dụng trong các cơ sở chế biến thức ăn, nhưng thông tin về đặc tính kỹ thuật về máy rất

ít hoặc không có

Ở dây chuyền sản xuất thức ăn chăn nuôi dạng bột, ngoài một số thiết bị phụ trợ (gầu tải, vít tải, quạt hút ), thiết bị chủ yếu là máy nghiền và máy trộn đứng Đi tiên phong trong quy mô này là Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ Sau thu hoạch Từ năm 2000 đến nay trên 50 dây chuyền đã được chuyển cho sản xuất

Để giảm kinh phí đầu tư, trong dây chuyền này dùng hai máy trộn đứng 500kg/mẻ hoặc 1.000 kg/mẻ Qua khảo sát các máy trộn đứng đang dùng trong sản xuất thấy nhiều máy chất lượng trộn chưa đảm bảo, thời gian trộn 15 -20 phút nhưng độ đồng đều cũng chỉ đạt 90 - 93% Ngoài Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ Sau thu hoạch, nhiều cơ sở khác như trường Đại học Nông lâm TP HCM, Viện nghiên cứu thiết kế máy nông nghiệp v.v… cũng nghiên cứu chế tạo thiết bị cho quy mô này

Hình 1.6 Máy trộn ngang Tr70-Tr500

TNHH An Nam

Hình 1.7 Máy trộn ngang HW-100

Bảng1.4 Đặc điểm kỹ thuật của các loại máy trộn đang đƣợc sử dụng trong các doanh nghiệp sản xuất thức ăn chăn nuôi vừa và nhỏ tại Việt Nam

Công suất lắp đặt, kW

Năng

1 Máy trộn trục ngang TN- 500 2,7 ÷ 3,0 2 Quảng Xương, Thanh Hóa

2 Máy trộn trục ngang TN- 500 2,7 ÷ 3,0 2 Rừng thông, Đông Sơn

3 Máy trộn trục ngang TN- 500 2,7 ÷ 3,0 2 Ngọc Hồi, Hà Nội

4 Máy trộn trục ngang TN- 500 2,7 ÷ 3,0 2 Hưng Yên

5 Máy trộn trục đứng TĐ – 500 2,7 ÷ 3,0 2 Văn Điển, Hà Nội

6 Máy trộn trục đứng TĐ – 500 2,7 ÷ 3,0 2 Đồng Văn, Hà Nội

7 Máy trộn trục đứng TĐ – 500 2 Thái Nguyên

Đề tài cũng đã khảo sát, tập hợp thêm thông tin về sản xuất, sử dụng máy trộn qui

mô sản xuất vừa và nhỏ trong nhiều vùng khác nhau

Bảng 1.5 Các công ty có máy trộn trục ngang công suất 2 10 T/h

12 Công ty TACN-Thái Dương 10 Văn Lâm – Hưng Yên

(Nguồn: kết quả khảo sát của tác giả, 2009)

Đối với quy mô 5 tấn/giờ, do nhu cầu của sản xuất, Viện Cơ điện nông nghiệp

và Công nghệ Sau thu hoạch, Viện nghiên cứu thiết kế máy nông, Công ty cơ khí động lực, Công ty Quang Minh, Cơ sở Bùi Văn Ngọ v.v… đã nghiên cứu thiết kế, chế tạo hoặc chế tạo kết hợp với nhập ngoại dây chuyền thiết bị đồng bộ sản xuất thức ăn chăn nuôi dạng bột và viên kết hợp với điều khiển tự động từng phần hay tự động hoàn toàn

Mặc dù đã thiết kế, chế tạo được tất cả các máy, thiết bị trong dây chuyền, trừ máy ép viên, tuy nhiên chủ yếu là nghiên cứu dựa trên một số mẫu của nước ngoài

và theo kinh nghiệm, thiếu các nghiên cứu cơ bản nên chưa đáp ứng được nhu cầu

đa dạng của sản xuất

 Quy mô 10 – 30 tấn/giờ và lớn hơn

Với quy mô 10 – 30 tấn/giờ, hiện tại ở Việt Nam cũng song song tồn tại hai quy trình công nghệ (Định lượng trước, nghiền sau và Nghiền trước định lượng sau ), theo đó là hệ thống máy móc thiết bị Tuy nhiên ở quy mô này hầu hết các máy và thiết bị được nhấp khẩu đồng bộ từ nước ngoài, trong nước chưa chế tạo được Thời gian gần đây, giá thành nhập đồng bộ dây chuyền cao, do vậy nhiều cơ sở chỉ nhập những thiết bị chính, còn các thiết bị phụ trợ như gầu tải, vít tải, thứng chứa v.v… chế tạo trong nước để giảm chi phí đầu tư

Nhận xét

Sau khi tìm hiểu về tình hình ứng dụng các loại máy trộn thức ăn chăn nuôi ở Việt Nam hiện nay và xu hướng sử dụng máy trộn thức ăn chăn nuôi trên thế giới, cho thấy các loại máy trộn liên tục được sử dụng trong các dây chuyền công suất lớn (trên 10Tấn/h); Máy trộn vít đứng được sử dụng nhiều trong các cơ sở chế biến thức ăn chăn nuôi phân tán (dưới 1Tấn/h) do công suất nhỏ và độ trộn đều thấp Trong khi đó vấn đề đặt ra là nghiên cứu loại máy trộn phù hợp với quy mô sản suất thức ăn chăn nuôi vừa và nhỏ phổ biến tại Việt Nam hiện nay (công suất 2 5 Tấn/h) ; vì thế luận án tập trung nghiên cứu loại máy trộn ngang, làm việc gián đoạn, cụ thể là ba loại: cánh gạt một trục, cánh gạt hai trục và giải xoắn; nhằm thu hẹp được phạm vi nghiên cứu và hướng phát triển tiếp theo

1.2.3 Các dạng máy trộn trục ngang, làm việc gián đoạn

1.2.3.1 Máy trộn ngang một trục giải xoắn vít

Máy trộn ngang, dải xoắn vít kiểu nằm có hai loại: một trục và hai trục

Nguyên lý làm việc

Nguyên liệu sau khi nạp vào máy trộn

(xem hình 1.8), dưới tác dụng chuyển động của

dải xoắn, vật liệu được tiến hành trộn Vật liệu

trộn ở vành ngoài được chuyển đi dọc theo

buồng trộn; ở vành trong, vật liệu chuyển động

theo hướng ngược lại; vật liệu của lớp bên

trong sau khi bị đẩy về một phía, từ trong lại

vận động ra phía ngoài; vật liệu trộn ở lớp

ngoài sau khi bị đẩy về một phía từ ngoài lại chuyển động vào bên trong Trong quá trình đối lưu, hai phần vật liệu này chảy xuyên thấm lẫn nhau, làm thay đổi vị trí tiến hành trộn Nhược điểm chủ yếu của thiết bị này là thời gian trộn kéo dài (từ 3 –

SLH 0,6

SLHY

1

SLHY 2,5

SLHY

5

SLHY 7,5

SLHY

10

SLHY 12,5

Hệ số biến thiên độ

trộn đều (, %) 7 7 7 7 7 7 7 7 7 Thời gian trộn mỗi

mẻ (phút) 3÷6 3÷6 3÷6 3÷6 3÷6 3÷6 3÷6 3÷6 3÷6 Nguồn động lực,

* Dãy máy SLH và LSHY

1.2.3.2 Máy trộn ngang một trục kiểu cánh gạt

Máy trộn kiểu cánh một trục nằm ngang do hãng Bühler Thụy Sỹ sản xuất, chủ yếu có hai dạng: kiểu DFMF – P và DFML Kiểu DFML là máy trộn tốc độ nhanh mới được sản xuất gần đây Thời gian trộn chỉ cần 1,5 phút, hệ số biến thiên của độ đồng đều trộn  <5%; thời gian chuyển vật liệu trộn ra ngoài là 10 giây Máy trộn kiểu cánh xẻng một trục dạng nằm ngang được ứng dụng rộng rãi

Hình 1.8 Trục máy trộn dải xoắn

a Đặc điểm kết cấu chủ yếu của máy trộn ngang một trục kiểu cánh gạt DFMF – P

Máy trộn cánh (xẻng) hình DFMF – P (minh họa

trên hình 1.9) sử dụng kết cấu bằng thép cacbon, hoặc sử

dụng kết cấu thép không rỉ [17] Đặc điểm:

- Kết cấu giản đơn, sử dụng kết cấu kiểu cánh một trục,

góc nghiêng giữa cánh và trục có thể điều chỉnh thuận lợi

- Thời gian trộn khoảng 1,5 phút nhanh hơn so với máy

trộn kiểu đai xoắn vít- Kết cấu hai cửa (hoặc một cửa)

đều đóng kín bằng khí động học nên vật liệu không rò

rỉ và sót rất ít

- Phạm vi ứng dụng rộng, kích thước gọn, thao tác thuận

tiện, giá thành sửa chữa thấp

Bảng 1.7 Đặc điểm kỹ thuật của máy trộn kiểu cánh dạng DFMF – P*

Số cánh

Kích thước buồng trộn, mm

(* Do Trung Quốc chế tạo)

b Đặc điểm kỹ thuật máy trộn kiểu cánh một trục dạng nằm ngang DFML

Nguyên lý cơ bản của máy trộn kiểu cánh một trục dạng nằm ngang DFML cũng giống kiểu DFMF – P Sự khác nhau là chiều dài buồng trộn đựợc rút ngắn,

Hình 1.9 Kết cấu kiểu máy trộn ngang kiểu cánh gạt

DFMF – P

Hình 1.10 Máy trộn ngang kiểu cánh gạt DFMF

chiều rộng buồng trộn tương đối lớn (phóng đại đường kính của rôto) Sử dụng hai cửa để xả thức ăn; thời gian xả liệu chỉ cần 10 giây Tính năng tổng hợp ưu việt hơn DFMF – P

Đặc điểm kỹ thuật

- Thời gian trộn 1,5 phút; hệ số biến thiên độ trộn

đều 5%

- Đường kính rôto lớn, chiều dài ngắn, lắp bốn

hoặc sáu cánh, thao tác sửa chữa thuận tiện

- Có hai cửa lớn với tốc độ xả liệu nhanh khoảng

10 giây

- Kết cấu kín, có thể phòng ngừa được hạt với cữ

mắt sàng 140 hoặc vật liệu có độ hạt rất nhỏ đi qua

1.2.3.3 Máy trộn ngang hai trục kiểu cánh gạt

Máy trộn hai trục ngang kiểu cánh gạt là sản phẩm

của hãng Forberg – Na-uy Dãy máy trộn này có tốc độ trộn nhanh, độ trộn đều cao (hệ

số độ trộn đều biến thiên  <5%), phạm vi ứng dụng rộng và có đặc điểm là tiêu hao năng lượng thấp Trong các sơ sở chế biến thức ăn chăn nuôi qui mô lớn và vừa thường ứng dụng dạng máy trộn này [50]

+ Đơn giản, dễ chế tạo, tốc độ thoát liệu nhanh;

+ Phạm vi ứng dụng rộng rãi, không chỉ cho ngành thức ăn chăn nuôi, mà còn dùng cho ngành hoá công nghiệp, y dược, và cho ngành chế biến lương thực, v.v…

* Nguyên lý làm việc của máy trộn ngang hai trục kiểu cánh gạt Forberg

Khi cơ cấu trộn làm việc, hai rôto quay ngược chiều nhau Các cánh trộn đưa vật liệu qua rãnh của khoang máy, vừa xoay chiều ngược kim đồng hồ, mặt khác đảo vật liệu, tại nơi rôto giao nhau hình thành vùng mất trọng lượng (phụ thuộc vào độ chặt của vật liệu, kích thước của các nguyên liệu v.v…) Tại rãnh của máy trộn hình thành vùng

bị nhào trộn liên tục, tuần hoàn …do đó tốc độ trộn nhanh, hiệu quả trộn đều

Nguyên liệu trong máy trộn dưới tác động của các cánh, vận động vòng tròn và vừa vận động dọc theo trục Nguyên liệu trộn được tác dụng của lực khuyếch tán trong buồng trộn

Bảng 1.8 Đặc điểm kỹ thuật của máy trộn kiểu cánh hai trục F- 500

Tốc độ quay, vòng/ph

Đường kính rôto, mm

Kích thước cánh,

mm

Khe

hở giữa đáy với cánh,

mm

Khe hở đỉnh máy với cánh diệp,

mm

Số đầu phun chất lỏng (*)

Tốc độ quay của máy đảo quấy chất lỏng, vòng/phút

Thời gian thoát liệu, giây

F-500 0,5 340 37,14 73,66 4 -23x21 6,35 305 3 1311,5  5

(*) Trường hợp máy trộn phun chất lỏng dùng cho máy ép viên, làm thức ăn cho tôm, cá

1.3 Một số nghiên cứu về máy trộn ngang

1.3.1 Sự chuyển động của vật liệu rời trong máy trộn

Phương pháp khuấy trộn bột rời (và có khi ở dạng nhão) thức ăn chăn nuôi (gia súc, thức ăn thủy sản) đều xem xét từ việc xác định các dạng với những đặc trưng cơ bản là tốc độ quay và đặc điểm tạo thành dòng chảy Theo đặc trưng sử dụng tốc độ, cơ cấu khuấy trộn chia ra dạng: tốc độ thấp (quay chậm) và quay nhanh Theo đặc điểm tạo thành dòng chảy, cơ cấu khuấy trộn có thể theo hướng tiếp tuyến, hướng tâm

- Dòng chảy tiếp tuyến: vật liệu rời hay là bột thức ăn chăn nuôi chuyển động thành vòng tròn đồng tâm với trục quay Dòng này thường sinh ra do cơ cấu khuấy - trộn kiểu mái chèo

- Dòng chảy hướng kính: Vật liệu rời chảy thành dòng theo phương vuông góc với trục quay hướng từ tâm ra thành thiết bị Dòng này thường sinh ra do cơ cấu khuấy kiểu tuốc bin

- Dòng chảy hướng trục: Vật liệu rời chảy thành dòng song song với trục quay, dòng này được sinh ra do cơ cấu khuấy kiểu chong chóng, mái chèo cánh nghiêng

Hình 1.13 Quỹ đạo chuyển động phức tạp của vật liệu trong

máy trộn trục ngang

Hình 1.12 Chuyển động của vật liệu trong buồng trộn

a Chuyển động theo dạng tiếp tuyến

b Chuyển động hướng kính

c Chuyển động hướng trục

1.3.2 Chế độ động học khi khuấy - trộn

Tốc độ chuyển động của nguyên liệu trong thiết bị khuấy - trộn phụ thuộc vào tốc độ chuyển động của của cơ cấu khuấy Thường sử dụng chuẩn số Reynold đặc trưng cho quá trình chuyển động của nguyên liệu trong buồng trộn [4]



 2

k

ek

D n

Trong đó: Rek – chuẩn số Reynold dùng cho quá trình đảo - trộn;

 - khối lượng riêng của nguyên liệu, kg/m3;

n - số vòng quay của cánh khuấy-trộn, s-1 ;

 - độ nhớt động lực của nguyên liệu trong buồng trộn, N.s/m2;

Dk - đường kính cơ cấu khuấy trộn

Chế độ chảy của nguyên liệu trong thiết bị khuấy - trộn đựơc chia thành ba miền tương ứng với giá trị của chuẩn số Reynold

Các cánh hướng tâm của máy trộn nghiêng một góc  đối với trục quay, khi cánh quay, nguyên liệu được chuyển dịch hướng tâm và hướng trục Vì vậy công suất N cần thiết đối với máy :

N E v E v kW

z

ht ht

, 1000

1

0 0

 (1.4) Trong đó: Eht - thành phần hướng tâm hợp lực các lực cản của sản phẩm tác dụng lên cánh nhúng chìm trong nguyên liệu, F (kg);

) cos ).(sin

2 45 ( cos

sin

) sin ).(cos

2 45 ( sin

cos

2 0

0 2

E

E

ftg h E

E

E

tb

tb ht

htb- chiều sâu nhúng chìm của cánh,cm

Đối với cánh hướng tâm htb được xác định: htb = 0,5 h (với h: độ dài cánh)

1.3.4 Thời gian trộn

A.Ia Xokolov [4] khi nghiên cứu máy trộn dạng trục ngang, coi thời gian của

một lần trộn sản phẩm trong máy trộn, thức ăn chăn nuôi được chuyển liên tục qua vít tải, thùng chứa, thời gian trộn được thể hiện:

tchg= t (m+2) (1.6)

ms ht

E

ms

E

Hình 1.14 Sơ đồ xác định trở lực tác dụng lên cánh