1
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 đó, 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

- 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 ;
3
-Tính chất cơ bản của vật liệu trộn.
3.2.Phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu máy trộn thức ăn chăn nuôi trục ngang, kiểu cánh gạt, làm việc gián đoạn
với công suất cỡ vừa (2 ÷ 5 Tấn/h) tại Việt Nam.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
4.1. Ý nghĩa khoa học
- 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;
+ Xác định lực cản trên cánh máy trộn;
+ Xác định dãy máy trộn.
- Phát triển mô hình toán mô tả quan hệ “vào – ra” của máy trộn thức ăn chăn
nuô trục ngang trong dải công suất 2 ÷ 5 Tấn/h.
4.2. Ý nghĩa thực tiễn
- 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.
4
CHƯƠNG 1

mức kỷ lục là 612 triệu tấn. Dự báo trong năm tới, sản xuất công nghiệp sẽ có mức
5
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 đại
gia về lĩnh vực này 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
Đơn vị: 10
6
tấn
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
Năm
Các nước
1995
1996
1997
1998
1999

định, đặc biệt kinh nghiệm trong chính sách tiếp thị, quảng cáo linh hoạt, nhạy bén;
TT
Sản phẩm chăn nuôi
Thức ăn truyền thống
( kg)
Thức ăn công nghiệp
( kg)
1
1 kg thịt
7
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

Miền Nam
Quy mô
Tự động
Bán Tự động
9
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
Hình 1.3. Một số loại máy trộn
nuôi thường chia làm công nghệ trộn thức ăn
a) Máy trộn liên tục ngang dạng
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.
Máy trộn liên tục: Máy trộn liên tục
cánh xẻng xoắn.
b) Máy trộn liên tục ngang cánh
xẻng đường kính thay đổi
Heemhort.

CV(%)
CV(%)
1
2
5
1
3
4
t,min
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
t,min
Hình 1.5. Mối quan hệ giữa thời gian
trộn và độ đồng đều của một số loại
máy trộn thức ăn chăn nuôi
1. Máy trộn một vít xoắn kiểu đứng
2. Máy trộn kiểu cánh 2 trục
3. Máy trộn kiểu cánh 1 trục
4. Máy trộn trống quay
5. Máy trộn đai xoắn
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.

doanh nghiệp sản xuất thức ăn chăn nuôi vừa và nhỏ tại Việt Nam
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
(Nguồn: kết quả khảo sát của tác giả, 2009)
TT
Công ty
Năng suất trộn, T/h
Địa điểm
1
Công ty Victoria
2
Thanh hóa
2
Công ty Kiên Hà
2
Hưng Yên
3
Công ty Việt Mỹ
2
Thanh Hóa
4
Công ty Hòa Bình
2
Hòa Bình
TT
Loại máy
Mã hiệu
Công
suất lắp

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.
15
Nguyên lý làm việc [17]
Nguyên liệu sau khi nạp vào máy trộn,
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
Hình 1.8. Trục máy trộn dải xoắn
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 – 6 phút).
Bảng 1.6. Đặc điểm kỹ thuật của máy trộn vành xoắn (đai xoắn) kiểu ngang
* 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

rỉ và sót rất ít.
- Phạm vi ứng dụng rộng, kích thước gọn, thao tác thuận
Hình 1.9. Kết cấu kiểu máy
trộn ngang kiểu cánh gạt
DFMF – P
tiện, giá thành sửa chữa thấp.
Bảng 1.7. Đặc điểm kỹ thuật của máy trộn kiểu cánh dạng DFMF – P*
(* 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,
Mã
hiệu
Dung tích
3
hữu hạn, m
Công suất
lắp đặt, kW
Tốc độ
quay
của rôto,
vòng/phút
Số
cánh
Kích thước
buồng trộn, mm
17
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.

nằm chỉ bằng khoảng 50%.
18
+ 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
( hãng Forberg)
(*) 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.
Mã
hiệu
máy
Dung
tích hữu

ek
=
ρ
.n.D
k2
µ
(1.3)
Trong đó:
R
ek
– c huẩn số Reynold dùng cho quá trình đảo - trộn;
ρ - khối lượng riêng của nguyên liệu, kg/m
3
;
n - số vòng quay của cánh khuấy-trộn, s
-1
;
µ - độ nhớt động lực của nguyên liệu trong buồng trộn, N.s/m
2
;
D
k
- 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.
- chảy theo dòng:
- chảy quá độ:
- chảy xoáy rối:
0 ≤ R
ek

1000
, kW
(1.4)
Trong đó: E
ht
- thành phần hướng tâm hợp lực các lực cản của sản phẩm tác dụng
lên cánh nhúng chìm trong nguyên liệu, F (kg);
21
E
0
- Thành phần chiều
trục hợp lực các lực cản của
sản phẩm tác dụng lên cánh
nhúng chìm trong nguyên
E
0ms
E
0'
liệu, F (kg);
v
ht
- tốc độ hướng tâm
của những điểm đặt hợp lực
E
ms
E
ht'
α
E
htms

= E sin
α
− E
µ
cos
α
=
γ
h
tb
ftg
2
(45 +
ρ
).(cos
α
+ sin
α
)
2
ρ
).(sin
α
− sin
α
)
2
(1.5)
Trong đó: α- góc nghiêng của cánh đối với trục quay;
f- diện tích cánh nhúng chìm trong sản phẩm, cm

Trong đó: V- là thể tích sản phẩm trong thùng chứa của máy trộn, m
3
;
Q
vt
– năng suất trộn của máy trộn, m
3
/s.
Thời gian trộn chung sẽ là:
t
ch
=
V ( m + 2)
Q
vt
(1.8)
1.3.5. Độ trộn đều
Pacкaтoвa E.A [37] đã đề xuất phương trình động học của quá trình trộn
dưới dạng:
V
C
= f
1
(t) + f
2
(t);
(1.9)
Trong đó:
V
C

l
ω
2
,
ϕ
,
ω
t)
(1.11)
Trong đó:
A, B, D - là hàm của các đại lượng không thứ nguyên;
df
1
(
t
)
df
2
(
t
)
V
c
= A(
ω
t )
−B
+ D lg(
ω
t) = f (