Đặt vấn đề
Ngành chăn nuôi nước ta những năm gần đây đã có những bước phát triển
vượt bậc. Năm 1994 cả nước có khoảng 15 triệu con lợn 3,2 triệu con bò, trên
100 triệu con gia cầm, giá trị sản xuất ngành chăn nuôi đạt khoảng 10.283,2
tỷ đồng. Đến năm 2005 tăng lên khoảng 26 triệu con lợn, 4,9 triệu con bò,
trên 220 triệu con gia cầm. Hiện nay cả nước có khoảng trên 16708 trang trại
chăn nuôi và 34202 trang trại nuôi trồng thuỷ sản, dự kiến đến năm 2010
tiêu thụ khoảng 11,7 triệu tấn thức ăn chăn nuôi/năm. Trong thức ăn chăn
nuôi thành phần các chất khoáng tuy không cao song hết sức quan trọng và
không thể thiếu được. Có rất nhiều cách bổ sung các chất khoáng vào thức ăn
trong chăn nuôi, trong đó cách dùng bột xương tỏ ra rất hiệu quả. Bột chế
biến từ xương ở các xí nghiệp giết mổ động vật có giá trị dinh dưỡng rất cao,
khoảng 18÷ 25% Protein, 5% Canxi, 25% Photpho. Bột xương có thể bổ sung
vào thức ăn hỗn hợp cho chăn nuôi gia cầm khoảng 7,5% và cho chăn nuôi
lợn khoảng 5÷ 10% chủ yếu nhằm cân đối Canxi và Photpho. Dự kiến đến
khoảng năm 2010 nước ta cần khoảng 878.000 tấn thức ăn khoáng cho chăn
nuôi mỗi năm. Hiện nay đã có các nhà máy chuyên sản xuất thức ăn khoáng
cho chăn nuôi. Trong dây chuyền sản xuất thức ăn khoáng thì khâu nghiền là
khâu quan trọng nhất. Để nghiền nguyên liệu xương (dạng cục) thì các máy
nghiền búa va đập mềm làm việc kém hiệu quả trong khi đó các máy nghiền
va đập cứng tỏ ra có nhiều ưu điểm hơn. Như vậy việc nghiên cứu máy
nghiền xương động vật trong dây chuyền sản xuất bột khoáng làm thức ăn
chăn nuôi là việc làm cấp thiết, có ý nghĩa thực tiễn cao. Được sự giúp đỡ của
PGS.TS Trần Như Khuyên chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài “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”.
1
Chương 1
Lượng thức ăn
truyền thống (kg)
4,0
công nghiệp (kg)
2,1
1
1kg thịt gà
2
1kg trứmg gà
4,5
2,5
3
1kg thịt lợn
5,0
3,0
Theo số liệu thống kê, dự báo của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông
17,1
20
25
30
5,6
Thịt lợn hơi
Nghìn con
1006
1120
1640
2500
3000
14,5
Gia cầm
Triệu con
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
lực sản xuất thức ăn chăn nuôi ở nước ta còn rất khiêm tốn, việc sản xuất bột
khoáng để bổ sung vào thức ăn trong chăn nuôi chưa được quan tâm đúng mức. Để
phát triển mạnh được 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
sau:
Bảng 1.3. Dự tính nhu cầu thức ăn cho một số vật nuôi 2000-2010
Sản lượng thức ăn chăn nuôi (triệu
TT
tấn)
Chỉ tiêu
2000
2010
1
Thức ăn tinh cho lợn
5,75
8,40
2
Thức ăn giàu Protein cho lợn
Thức ăn cho tôm, cá
0,10
0,30
∑
Tổng
7,62
11,7
Nhu cầu thức ăn chăn nuôi ngày càng lớn, yêu cầu máy móc chế biến mà
trong đó có máy nghiền cũng ngày càng tăng lên. Các máy nghiền đang sử
dụng hiện nay ở nước ta có chi phí năng lượng riêng cao (khoảng 2030kWh/tấn), do đó việc nghiên cứu tạo ra các mẫu máy mới có chi phí năng
4
lượng riêng thấp có một ý nghĩa thiết thực, đem lại hiệu quả kinh tế cao luôn
luôn là mục tiêu phấn đấu của các nhà nghiên cứu.
1.2. Đặc điểm về cấu tạo và tính chất của xương động vật
1.2.1. Đặc điểm về cấu tạo của xương động vật
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
Clorua canxi: 1,20% và Phosphat magie 1,16% . Thành phần hoá học của
xương thay đổi theo lứa tuổi. Ở gia xúc non, chất vô cơ ít, chất hữu cơ nhiều
nên xương mềm và dẻo, ở gia xúc già chất hữu cơ giảm nhiều và chất vô cơ
tăng nên xương dòn, dễ gãy. Bột xương có thành phần chủ yếu là khoáng, so
với các loại thức ăn gia xúc 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 khoáng nên bột xương có giá trị năng lượng
thấp: 1100 – 1300 Kcal ME/kg VCK, hàm lượng Protein: 23 – 25% nên bột
xương được coi là một loại thức ăn bổ sung khoáng chủ yếu là canxi và
phospho cho gia súc. 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 rất cao. Vì vậy việc tận dụng tối đa sản
phẩm ở các lò giết mổ và chế biến để làm nguồn thức ăn bổ sung khoáng cho
chăn nuôi là cần thiết, nó vừa hạn chế ô nhiễm môi trường vừa mang lại hiệu
quả kinh tế cao.
Bảng 1.4. Hàm lượng phospho tổng số và phospho dễ hấp thu
trong một số loại thức ăn gia súc(%)
Phospho tổng số (%)
6
Phospho dễ hấp thu (%)
Tên thức ăn
Hạt yến mạch
0,33
0,10
Bột xương
11,95
9,80
Bột thịt xương 45% protein
5,25
4,87
Bột thịt xương 50% protein
4,96
4,61
Bột thịt xương 55% protein
4,29
3,99
Ở một số loại thức ăn, đặc biệt là thức ăn có nguồn gốc thực vật, phần lớn
phospho tồn tại ở dạng philate (một muối của axit phitic) rất khó hấp thu chỉ
chiếm 15 – 30% so với phospho tổng số (Jimmy L; Howar M, 1986). Trong
khi đó hàm lượng chất này ở bột xương chiếm khoảng 80 – 90%.
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
đã
hoặc Thịt
theotươi
hệ thống
băng chuyền rồi chuyển đến xưởng chế biến hoặc khu vực
Xương
Đầu và
Xác súc vật nguyên
lọc hết
tươi
chân chế biến Gelatin
sơ chế xương
xương làm nguyên liệu cho công nghiệp
hoặc
con không
đủ keo
tiêu
chuẩn giết mổ
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 xí nghiệp giết mổ hiện đại như sau:
Sơ đồ thu gom xương ở các xí nghiệp giết mổ hiện đại
Chế biến
thịt
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 1.1.
Bếp ăn
tập thể
Sơ đồ thu gom xương ở các nước đang phát triển
Xương bàn ăn
Phơi hoặc
xương hoang
9
Thu gom
Chế biến
xương
10
Hình 1.1. Xương thu gom từ các quán ăn
1.3.2. Kỹ thuật sản xuất bột xương
1.3.2.1. Phương pháp sản xuất bột xương
- Bột xương là nguồn cung cấp khoáng trong thức ăn chăn nuôi. Có 3 cách chế
biến bột xương chủ yếu là: đốt xương, sấy khô, ninh hầm dưới áp suất cao. Tuỳ
phương pháp chế biến mà có thể cho ra 3 loại sản phẩm tương ứng: Tro xương
và áp suất 2,8kg/cm2, trong thời gian 3h nên đã khử trùng gần như tuyệt đối.
1.3.2.2. Qui trình công nghệ chế biến bột xương
XỬ LÝ NHIỆT
Qui trình công nghệ chế biến các loại xương được tiến hành theo các bước
như sau:
XỬ LÝ VỚI ÁP
SUẤT KHÔ
ƯỚT
XỬ LÝ BẰNG
ĐỐT CHÁY
XỬ LÝ BẰNG LÒ
SẤY THAN
ĐẬP NHỎ SƠ BỘ
NGHIỀN MẢNH
HOẶC BỘT
KIỂM TRA
CHẤT LƯỢNG
11
ĐÓNG GÓI, GHI
NHÃN, BẢO QUẢN
Cách tiến hành của mỗi bước như sau:
nhiệt độ. Lấy xương mang đi sấy khô.
Hình 4. Thiết bị xử lý 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 150 đến 200 oC.
Thời gian sấy 6-8 giờ, xương có màu vàng và mùi đặc 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 bột hoặc mảnh xương. Xương đã đập nhỏ sơ
bộ được nghiền bằng máy nghiền búa hoặc máy nghiền răng với mắt sàng 1019mm (thành xương mảnh) hoặc 2,5mm (thành bột xương).
- Kiểm tra chất lượng: Kiểm tra độ mịn, độ ẩm, hàm lượng phospho, protein,
vi khuẩn...Các sản phẩm sau khi nghiền phải đảm bảo vệ sinh an toàn thực
phẩm theo quy định hiện hành.
14
- 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 ngưới 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.
Quy trình chế biến bột xương được trình bày tóm tắt bằng sơ đồ sau:
1.4. Tình hình nghiên cứu và áp dụng máy nghiền xương động vật trong
nước và trên thế giới
1.4.1. Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy nghiền trong nước
Ở nước ta trước kia, máy nghiền chủ yếu được nhập từ Liên Xô và Trung
Thiết kế chế tạo máy nghiền NT-02 với tấm đập đứng để hạn chế hiện tượng
lưu chuyển và phân ly của nguyên liệu trong buồng nghiền giảm chi phí năng
lượng riêng; Năng suất 250-300kg/h; Công suất động cơ 7,0 kW.
Các mẫu máy nghiền trên đã được phổ biến, tham gia vào mạng lưới chế
biến thức ăn gia súc, đáp ứng được nhu cầu sản xuất. Vì được nghiên cứu kỹ
về lý thuyết, kết hợp với thực tế 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 có khả năng làm việc rộng hơn, các thông số thiết kế được lựa chọn
phù hợp, hạn chế một phần nào nhược điểm của máy nghiền cũ, giảm được 510% chi phí năng lượng riêng. Nhưng cũng như các máy nghiền búa của nước
ta và nước ngoài đang sử dụng trong sản xuất hiện nay 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 về
nguyên lý cấu tạo, các máy nghiền trên vẫn còn các nhược điểm sau:
- Hiện tượng lưu chuyển của nguyên liệu: Lớp hạt và bột chuyển động trong
buồng nghiền theo chiều quay của búa với tốc độ khá cao làm giảm đáng kể vận
16
tốc và số lần va đập của búa vào hạt, làm tiêu tốn năng lượng vô ích để chuyển
động khối nguyên liệu với tốc độ cao và giảm chất lượng sản phẩm .
- Hiện tượng phân ly của nguyên liệu (hạt bột) chuyển động trong buồng
nghiền với vận tốc cao nên sinh ra lực ly tâm, các hạt có kích thước lớn hơn
chuyển động ra phía ngoài sát với sàng, còn các hạt nhỏ chuyển động ở phía
bên trong làm cho khả năng lọc bị hạn chế, các hạt to chuyển động bên ngoài
làm cho các hạt nhỏ khó thoát qua sàng ra ngoài đồng thời các hạt to lại ít bị
va đập nên khả năng đập bị hạn chế, hạt nhỏ lại bị va đập nhiều hơn nên khi
đã đạt kích thước yêu cầu không thoát ra ngoài được bị va đập nhiều hơn làm
hạt quá nhỏ không cần thiết gây lãng phí năng lượng, tăng nhiệt độ, làm giảm
chất lượng sản phẩm nghiền. Đây là những nguyên nhân chính làm cho chi
Vận tốc
buồng nghiền
buồng nghiền
đầu búa
(mm)
490
420
560
460
(mm)
136
200
150
295
(m/s)
60
54
75
72
10
10
10
260
460
172
150
180
180
225
150
78
60
56
56
40
70
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, 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 rất quen thuộc và 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
Máy nghiền búa kiểu kín là loại máy nghiền có bộ phận lọc được đặt trong
buồng nghiền để đảm bảo kích thước sản phẩm. Hiện nay máy nghiền được
ứng dụng trong chế biến nông sản, thức ăn chăn nuôi chủ yếu là máy nghiền
kín. Máy nghiền kín có hai dạng cấu tạo (Máy nạp liệu hướng đầu búa và
máy nạp liệu bên hông), tùy theo nguyên liệu và yêu cầu sản phẩm mà người
ta sử dụng kiểu máy cho phù hợp .
19
- Máy nghiền búa kiểu trục đứng:
Hạt nguyên liệu được cấp vào trong buồng nghiền được các búa nghiền va
đập bắn vào sàng nảy ra lại bị va đập hạt sản phẩm đạt kích thước qua sàng
(2) được quạt hút (5) thu hồi thổi qua ống dẫn bột (6) ra ngoài, động cơ điện
(7) được gắn trên thân máy(4).
Hình 1.5 Máy nghiền búa kiểu trục đứng
1- Phễu nạp liệu; 2- Sàng; 3- Búa nghiền và đĩa;
4- Quạt thu sản phẩm; 5- Thân máy; 6- Ống dẫn bộ;t 7- Động cơ điện.
1.4.2.3. Máy nghiền không sàng
Máy nghiền không sàng là loại máy nghiền kiểu kín mà không có sàng lắp
bên trong buồng nghiền, các bộ phận lọc sản phẩm được lắp ở bên ngoài
buồng nghiền.
- Máy nghiền không sàng dạng quả trứng
Nguyên lý làm việc: Nguyên liệu được đưa vào trong buồng nghiền từ
phễu nạp liệu, do góc nghiêng của phễu và phần không khí do Roto (1) hút
vào trong buồng nghiền theo hướng tâm 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)
nảy ra và tiếp tục bị va đập khi đến buồng lọc (8) hạt có kích thước đạt yêu
1.4.2.4. Máy nghiền bột đá kiểu búa mềm ERZ
Cấu tạo: Gồm một số đĩa lắp đồng tâm trên trục, trên mỗi đĩa có lắp 4 búa
nghiền, búa nghiền quay trên chốt búa và quay cùng với đĩa nghiền.
Hình 1.8. Máy nghiền bột đá kiểu búa mềm ERZ
Khi lắp các đĩa lên trục thì các đĩa được bố trí tạo thành 12 hàng trên trục để
22
sau mỗi vòng quay của búa xác suất gặp các cục vật liệu là lớn nhất.
Để tập trung khối lượng đầu búa thì ở đầu các tay lắp búa kết cấu búa
nghiền có kích thước đầu búa lớn hơn, được liên kết với các tay búa thông
qua khớp bản lề và đồng thời cũng để tiện cho quá trình thay thế khi đầu búa
bị mòn. Để tăng khả năng đập vỡ thì mặt trong của buồng nghiền có kết cấu
tấm nhám dạng răng khía nhằm tăng lực chà sát. Khe hở mặt trong của vỏ
buồng nghiền và đầu búa có thể điều chỉnh được bằng cơ cấu xi lanh thuỷ lực
nhờ đó có thể điều chỉnh được độ to nhỏ của sản phẩm nghiền. Trục lắp búa
đặt lệch tâm so với trục vỏ buồng nghiền nhằm tạo ra sản phẩm nghiền mịn
hơn trước khi qua cửa thoát ra ngoài.
- Đặc tình kĩ thuật: Máy do hãng AUBEMA của Đức sản xuất. Năng suất máy
2000m3/h; công suất máy 1500 Kw.
1.4.2.5. Máy nghiền búa mềm MAHLE
- Cấu tạo: Gồm trống trên đó có lắp 8 hàng búa, mỗi búa được cấu tạo bởi các
tay lắp búa có thể xoay tự do trên chốt lắp để tập trung khối lượng đầu búa và
tiện lợi trong việc thay thế đầu búa khi bị mòn.
Hình 1.9. Máy nghiền búa mềm MAHLE
Các búa được lắp lỏng trên các tay lắp búa. Buồng nghiền do hai đầu vỏ có
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
roto quay ngược chiều nhau.
Hình 1.11. Máy nghiền răng
1- thân máy; 2- giá lắp gối đỡ; 3- bánh đai; 4- trục;
5- moay-ơ; 6- phễu cấp liệu; 7- vỏ máy; 8- đĩa; 9- răng.
Rô to gồm có đĩa 8 trên đó có các răng 9 đợc bố trí thành các dãy 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 dãy răng của hai rô to nằm
xen kẽ nhau. Hai rôto đợc dẫn động bằng hai bộ truyền động riêng. Tốc độ
vòng của dãy răng ngoài cùng khoảng 22-37 m/s. Các đĩa của ro to lắp chặt
với moay-ơ 5 và moay-ơ này đợc lắp chặt với trục 4 bằng then.
Vật liệu nghiền từ phễu 6 rơi vào phần trung tâm của ro to đợc hàng răng
trong cùng đập vỡ ra, vật liệu đã được đập vỡ cùng quay theo roto 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
*Đánh giá và nhận xét: Qua nghiên cứu, phân tích và tìm hiểu tổng quan
25
Copyright: Tài liệu đại học ©