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

1 M U 1. Tính cp thit ca đ tài Thc n chn nuôi chim phn ln chi phí chn nuôi (60 – 80%). Nm 2006, t l s dng thc n công nghip trong ngành chn nuôi ca Vit Nam là 41,6%, thp hn mc trung bình ca th gii là 48,2% và đc bit thp hn các nc có ngành chn nuôi phát trin nh Thy in, Na Uy, M, Nht Bn, Hàn Quc vi t l s dng thc n công nghip trên 80% (B NN & PTNT, 2007). Ngành ch bin thc n chn nuôi ca Vit Nam đc k vng là s giúp tng t trng thc n công nghip đc s dng trong ngành chn nuôi lên 55,5% vào nm 2010, 67,3% vào nm 2015 và 70,1% vào 2020 (Chin lc Phát trin ngành Chn nuôi đn nm 2020, B NN & PTNT, 2007). Các doanh nghip ch bin thc n chn nuôi va và nh chim hn 90% doanh nghip sn xut thc n hin nay, đc đánh giá là yu hn các doanh nghip quy mô ln v qun lý cht lng và công ngh (D án 030/06VIE, 2010). Vì th, đ đt đc k vng đó, mt trong nhng nhân t quan trng là phát trin công nghip ch bin thc n chn nuôi, đc bit là quy mô va và nh (2 – 5Tn/h) vi trang thit b đng b nhm nâng cao cht lng, gim giá thành sn phm, trong đó có khâu cui cùng- khâu trn thc n là quan trng. Trên th gii hin có rt nhiu các loi máy trn thc n chn nuôi đc nghiên cu và ch to, phn ln các tác gi tp trung nghiên cu máy trn cánh gt, nm ngang, làm vic gián đon hoc liên tc, nht là kiu hai trc cánh trn; nhng vic nghiên cu vn cha toàn din, ch yu mang tính cht thc nghim. Vic xác đnh các thông s ca quá trình trn và quy lut trn gp khó khn, ch yu là do nhiu yu t bin đi nh hng đn đng lc hc ca máy trn nh: thông s ch to, c lý tính ca các thành phn thc n, nguyên lý trn và các ch s công ngh khác Ti Vit Nam, máy trn thc n chn nuôi trong các dây chuyn sn xut đc nhp khu t nc ngoài hoc ch to theo kinh nghim vi rt nhiu kiu dáng, công sut khác nhau; Cho đn nay vic nghiên cu lý thuyt tính toán cng nh thc nghim cho máy trn thc n chn nuôi trc ngang kiu cánh gt (loi máy trn đang đc s dng ph bin trong các c s ch bin thc n chn nuôi quy mô va và nh) vn cha đc các nhà khoa hc trong nc quan tâm nghiên cu, thit k. c bit là ch tiêu v đ đng đu ca sn phm sau trn, tit kim chi phí nng lng. Các nghiên cu cho thy nu đ đng đu ca sn phm thc n chn nuôi sau trn nh hn 90 % thì đ tng trng ca vt nuôi s gim t 5 – 2 10 % [27],[28], tuy nhiên nu tng đ đng đu ca sn phm sau trn mà không quan tâm đn chi phí nng lng thì giá thành sn phm s cao. Trong khi đó giá thc n chn nuôi công nghip  Vit Nam hin nay cao hn khong 10-15% so vi các nc khác trong khu vc nh Thái Lan hay Trung Quc (www.mard.gov.vn). Chi phí chn nuôi cao là nguyên nhân quan trng nht dn ti kh nng cnh tranh thp ca ngành chn nuôi Vit Nam (IAE, 2005). Vì nhng lý do trên, vic tin hành nghiên cu đ tài “Nghiên cu nh hng ca mt s thông s đn cht lng sn phm và tiêu th nng lng ca máy trn thc n chn nuôi kiu nm ngang” đang là vn đ cp bách và có ý ngha thc tin. 2. Mc tiêu nghiên cu. 2.1. Mc tiêu chung Nghiên cu, xác đnh mt s các yu t c bn nh hng đn cht lng sn phm sau trn và tiêu th nng lng riêng ca máy trn, trên c s đó tìm b thông s phù hp nhm tng cht lng sn phm sau khi trn và gim tiêu th nng lng riêng ca máy trn. 2.2. Mc tiêu c th -Tính toán các chun s đng dng nhm thit k ch to mô hình máy trn thc n chn nuôi trc ngang phc v cho mc tiêu nghiên cu chung; - Thc nghim xác đnh các thông s c bn nh hng đn đ đng đu ca thc n chn nuôi và tiêu th nng lng; - Xây dng b thông s phù hp trên máy trn mô hình đáp ng đng thi hai ch tiêu:  đng đu sn phm sau trn >90 % và gim tiêu th nng lng riêng; - Xác đnh dãy máy trn thc n chn nuôi vi các công sut khác nhau trên c s máy trn mô hình; - ánh giá th nghim đ tin cy ca máy thc. 3. i tng và phm vi nghiên cu 3.1. i tng nghiên cu - Mt s thông s chính ca máy trn bt khô, kiu nm ngang: Góc nâng cánh trn, đng kính cánh trn, đng kính thùng trn, bc vít, tc đ ca vít trn, thi gian trn, khi lng mt m trn, chi phí công sut ; 3 -Tính cht c bn ca vt liu trn. 3.2.Phm vi nghiên cu - Nghiên cu máy trn thc n chn nuôi trc ngang, kiu cánh gt, làm vic gián đon vi công sut c va (2  5 Tn/h) ti Vit Nam. 4. Ý ngha khoa hc và thc tin ca đ tài 4.1. Ý ngha khoa hc - Phát trin hng ng dng lý thuyt mô hình đng dng cho máy trn thc n chn nuôi trc ngang trong: + Tính toán thit k mô hình thí nghim; + Xác đnh lc cn trên cánh máy trn; + Xác đnh dãy máy trn. - Phát trin mô hình toán mô t quan h “vào – ra” ca máy trn thc n chn nuô trc ngang trong di công sut 2  5 Tn/h. 4.2. Ý ngha thc tin - Thit k máy trn thc n chn nuôi trc ngang dùng cho thc nghim, t đó đ xut dãy máy trn công sut 2 5 Tn/h cho quy mô sn xut va theo hng tng đ đng đu sau trn và tit kim nng lng. 5. Phng pháp nghiên cu - Phng pháp điu tra, ly ý kin chuyên gia, tp hp thông tin; - Phng pháp mô hình, đng dng và phép phân tích th nguyên; - Phng pháp quy hoch thc nghim. 4 CHNG 1 TNG QUAN 1.1. Thc trng ngành chn nuôi trên th gii và  Vit Nam 1.1.1. Tình hình chn nuôi trên th gii Chn nuôi là mt trong hai ngành sn xut chính ca kinh t nông nghip. Nó có vai trò rt quan trng trong s nghip công nghip hóa đt nc. Ngoài vic cung cp thc phm có giá tr dinh dng cao, ngành chn nuôi còn là ngun cung cp nguyên liu không th thiu cho mt s ngành công nghip.  nhng nc tiên tin, giá tr sn xut chn nuôi chim trên 50% tng giá tr sn xut nông nghip. 1.1.2. Tình hình chn nuôi  Vit Nam Vit Nam là nc nông nghip, ngun nguyên liu phc v cho ch bin thc n chn nuôi đa dng và phong phú. Nhu cu tiêu th thc phm cht lng cao, thc phm an toàn ca ngi dân ngày càng tng. Hin nay, bình quân tht, trng, sa theo đu ngi còn thp, ch bng 40% ÷ 50% mc tiêu th ca các nc khu vc. Thc n ch bin mi ch 50 ÷ 60% tng lng thc n (các nc khu vc bình quân 50 ÷ 70%). Th trng tiêu th tht, trng và sa còn rng m. Tuy nhiên, th trng tht ni đa không n đnh, cha có th trng xut khu, giá sn phm cao hn 15 ÷ 20% so các nc khu vc. Vit Nam phi cnh tranh vi các nc, đó là thách thc ln vì: 1. Chn nuôi nhìn chung còn nh l và phân tán. Các mô hình chn nuôi công nghip còn ít. Nng sut, cht lng các sn phm chn nuôi cha cao. 2. Chm đi mi công ngh, thit b phc v ngành chn nuôi. * Hng phát trin ca ngành chn nuôi Vit Nam thi gian ti. Phn đu đa t trng ngành chn nuôi trong tng giá tr sn xut nông nghip t 21÷ 22% hin nay lên trên 30% vào nm 2010. n nm 2020 phn đu ch bin thc n chn nuôi: 10 triu tn/nm (Báo cáo ca B chính tr ti Hi ngh TW ln th 7, khoá X nm 2008). 1.1.3. Tình hình ch bin thc n chn nuôi trên th gii và Vit Nam 1.1.3.1 Tình hình ch bin thc n chn nuôi trên th gii Sn lng thc n chn nuôi công nghip trên toàn th gii nm 2003 đã đt mc k lc là 612 triu tn. D báo trong nm ti, sn xut công nghip s có mc 5 tng trng khong 1,5%/nm (trong khi đó thi gian va qua ch có mc tng trng xp x 1%/nm); ch yu do vic tng nhanh sn lng  mt s nc đi gia v lnh vc này nh: Trung Quc, Brazin, Mehico và  mt s nc thuc khu vc ông Nam Á. Bng 1.1 Sn lng thc n chn nuôi đc ch bin  các nc n v: 10 6 tn Nm Các nc 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 Châu Á Thái Bình Dng 13040 13410 14320 12810 13220 13500 - 14260 Cng đng chung Châu Âu 11340 11280 11520 11490 11640 11770 - 11500 ông Âu 5930 5960 5190 4740 4860 4760 - 4360 Châu M la tinh 3990 4140 4900 4960 5130 5250 - 5950 Trung M 330 300 300 280 280 250 - 300 Châu Phi và vùng Trung ông 2140 2180 1960 2160 2400 2450 - 2600 Bc M 14810 15090 17120 17350 17390 18100 18237 18630 Tng 51250 52060 56190 57500 58600 59100 59700 60400 Ngun: Tào Khang, 2003 [17] Thc n gia cm chim t trng cao nht: 38%, đt 233 triu tn; tip đó là thc n cho ln: 32%; thc n cho bò sa: 17%; cho bò tht 7%; còn thc n cho thu sn và các đi tng vt nuôi khác chim 6%. Hin nay có khong 3.500 nhà máy thc n chn nuôi công sut ln trên th gii đm nhn sn xut trên 80% sn lng thc n chn nuôi toàn cu. Riêng 50 nc có ngành sn xut thc n chn nuôi tiên tin đã đt trên 90% sn lng thc n chn nuôi ca c th gii, trong đó có 5 nc: M, Trung Quc, Brazin, Nht Bn và Pháp. Nm tp đoàn đng đu th gii v sn xut thc n chn nuôi là Cargill, Charoen Porkphand, Land O’Lakes, Tyson Food và Zen-noh Cooperative hàng nm cung cp ra th trng khong 8% lng thc n chn nuôi. Công nghip ch bin thc n chn nuôi  các nc phát trin đã tri qua hàng trm nm kinh nghim và đã đt đn s hoàn ho ca khoa hc công ngh vi trang 6 thit b hin đi, công ngh tiên tin. ó là các nc M, Hà Lan, Thu S, Pháp, c, Trung Quc, ài Loan, Thái Lan, v.v… vi các tp đoàn, công ty ni ting nh CPM, Van Aarsen, Buller, Stolz, Himel Salmateg, Triumph, Jiangsu Zhengchang, Yeong Minh, v.v…Các công ty trên đã đa ra các dây chuyn ch bin TACN quy mô 5; 10; 15; 20; 30; 50 tn/gi và ln hn vi dây chuyn thit b đng b, điu khin t đng hoàn toàn hoc t đng tng công đon, đáp ng nhu cu đa dng ca sn xut. Nhiu tp đoàn nh Proconco, CP group, AFC, Cargill…đã to lp đc uy tín trên th trng Vit Nam. Thc n công nghip tit kim đc 40 - 48% nguyên liu so vi thc n truyn thng đ vt nuôi tng tng 1kg (bng 1.2). Do đó các nc đu t khá ln trong loi hình ch bin này. Bng 1.2 Tiêu th thc n chn nuôi TT Sn phm chn nuôi Thc n truyn thng ( kg) Thc n công nghip ( kg) 1 1 kg tht - Gà công nghip 4,0 1,8-1,9 - Gà th vn 4,5 2,3-2,5 2 1 kg trng gà 4,5 2,5 3 1 kg tht ln 5,0 2,5-2,6 Ngun: D án 030/06VIE, 2010 [7] 1.1.3.2 Ch bin thc n chn nuôi  Vit Nam Trong 10 nm tr li đây, ngành chn nuôi phát trin nhanh dn đn thúc đy ngành sn xut thc n chn nuôi công nghip, nhiu doanh nghip trong và ngoài nc đu t sn xut thc n chn nuôi vi nhiu loi thit b, công ngh hin đi công sut t 30.000 – 200.000 tn/nm. Các dây chuyn có công sut t 5.000 – 10.000 tn/nm do nhp khu, hoc trong nc ch to. Các công ty 100% nc ngoài đu t dây chuyn đng b thit b hin đi, công ngh tiên tin, công sut 100.000-200.000tn/nm nh Proconco; CP group Các hãng sn xut thc n 100% vn nc ngoài có u th v thit b, công ngh, cht lng sn phm n đnh, đc bit kinh nghim trong chính sách tip th, qung cáo linh hot, nhy bén; 7 tuy nhiên giá thành các dây chuyn sn xut và ph tùng thay th rt cao (Dây chuyn ch bin TAGS công sut 10 tn/h ca công ty HEEMHORST - Hà Lan chào vi giá 1,2 triu USD; Buller – Thy S – 2 triu USD). Các doanh nghip ln chim 65 % th phn trong ngành sn xut thc n chn nuôi, nhng có rt nhiu các doanh nghip qui mô va và nh cng đang hot đng trong lnh vc này. Sc ép đè nng lên các doanh nghip va và nh trong nc đ duy trì đc kh nng cnh tranh. Vic nghiên cu hng phát trin cho các doanh nghip va và nh có ý ngha rt ln vì:1) Các doanh nghip này ca Vit Nam; 2) Doanh nghip thng đc đt  các vùng nông thôn nhiu hn  thành th, có xu hng cung cp cho các khách hàng  xa khu vc sn xut và nhng khách hàng này thng là nhng h chn nuôi nh; 3) Các doanh nghip này s dng mt t l ln các nguyên liu thô đc sn xut  đa phng. Nguyên nhân dn đn nng lc cnh tranh thp ca các doanh nghip sn xut thc n chn nuôi va và nh trên th trng là do thit b c công ngh lc hu, cht lng sn phm cha cao. V dây chuyn ch bin thc n chn nuôi: Do vn đu t nh, ti các doanh nghip sn xut thc n chn nuôi va và nh hin nay, các dây chuyn sn xut thc n chn nuôi đc nhp li t nc ngoài (đã qua s dng), hoc thuê ch to máy mi theo mu máy có sn, thm chí dùng máy nghin kt hp vi máy trn bê tông, cùng vi máy đóng bao bì cng có th thành mt “dây chuyn” sn xut. Hình 1.1. “Dây chuyn” ch bin thc n chn nuôi ti Hà Tây 8 Các doanh nghip sn xut thc n chn nuôi quy mô va và nh ch yu s dng các dây chuyn ch bin bán t đng, làm vic gián đon. Máy trn là thit b cui cùng, quyt đnh cht lng trong dây chuyn sn xut thc n chn nuôi, tuy nhiên trong s 40.000 máy ch bin thc n gia súc và 11.500 máy ch bin thc n thu sn đc s dng hin nay, máy trn ch chim t 5- 7 % (Ph lc 1) Bng 1.3. T l % các doanh nghip có thit b ch bin t đng và /hoc bán t đng Min Bc Min Nam Quy mô T đng Bán T đng T đng Bán T đng Nh 25 75 0 100 Va 0 100 11 89 Ln 67 33 0 100 Ngun: D án 030/06VIE, 2010 [7]  đy mnh tc đ phát trin ngành chn nuôi Vit Nam, tng tính cnh tranh trên th trng trong nc và khu vc, có tính u tiêu đn thúc đy sn xut trong nc và tng phát trin quy mô ti ch cho các vùng nông thôn, cn phát trin quy mô sn xut ca các doanh nghip sn xut thc n chn nuôi va nh theo hng đu t đc thit b sn xut hin đi vi vn đu t nh, tit kim chi phí nng lng, đng thi đm bo đc t l dinh dng thc n trong mi kg sn phm (đ đng đu ca sn phm); đây cng là hng nghiên cu mà đ tài quan tâm đn. 1.2. Công ngh và thit b trn ca dây chuyn ch bin thc n chn nuôi 1.2.1. Dây chuyn ch bin thc n chn nuôi Công ngh ch bin thc n có các ci tin đáng k trong nhng nm gn đây. Nu sáu mi nm trc, nguyên liu ch đc pha trn trên sàn nhà kho thì gi đây đã có các thit b ch bin thc n chn nuôi hin đi gn h thng điu khin. Tuy nhiên, các khái nim c bn v pha trn các thành phn vi nhau đ có ngun dinh dng cân bng vn không thay đi [54]. 9 Hình 1.2. Dây chuyn ch bin thc n chn nuôi 1.2.2. Thit b trn trong dây chuyn ch bin thc n chn nuôi 1.2.2.1. Thit b trn trên th gii Trong ch bin thc n chn nuôi thì trn hn hp là khâu ch bin cui cùng có vai trò rt quan trng đi vi cht lng thc n chn nuôi. Các nghiên cu gn đây ca ngành chn nuôi cho thy rng: nu đ trn đu hn hp nh hn 90% có th làm gim mc tng trng ca gà và ln t 5 - 10% [27],[28]. Công ngh trn trong ch bin thc n chn nuôi thng chia làm công ngh trn thc n chn nuôi phi hp, công ngh trn b sung thêm liu lng đã trn trc và công ngh trn thêm cht lng. Hình thc trn chia thành hai loi: trn m (gián đon) và trn liên tc. Máy trn liên tc: Máy trn liên tc Hình 1.3. Mt s loi máy trn a) Máy trn liên tc ngang dng cánh xng xon. b) Máy trn liên tc ngang cánh xng đng kính thay đi Heemhort. c) Máy trn liên tc ngang đnh dng DFMA/DPSD Bühler. d) Máy tr n li ên t c đng cánh 10 ngang kiu cánh xng xon; Máy trn liên tc ngang cánh xng vi đng kính thay đi Heemhort; Máy trn liên tc ngang đnh dng DFMA/DPSD Bühler; Máy trn liên tc đng cánh xng Máy trn gián đon : Hin nay, trên th gii hình thành nhiu kiu máy trn thc n chn nuôi, nhng ph bin nht là loi máy trn gm b phn trn quay, thùng máy đng yên nh : máy trn vít, máy trn cánh gt, máy trn hành tinh, máy trn vít đng, máy trn cánh xon, máy trn ly tâm, máy trn nghin trn (kiu va đp) [17],[24],[44]. V nghiên cu quá trình trn đu thc n chn nuôi, hu ht các tác gi trên th gii đu thng nht đánh giá: h s bin thiên đ đng đu  (CV) đm bo cht lng trn nh sau: - Thc n chn nuôi hn hp   10%; - Thc n đm đc   5%; Hãng Forberg, Nauy đã nghiên cu thit k loi máy trn ngang, cánh khuy dng tm xng (hay còn gi là tay trn, lá trn…) đm bo bin thiên đ trn đu <5%. Kt qu thc nghim cho thy loi máy trn cánh gt cho kt qu tt hn so vi kiu máy trn có b phn khuy đai xon (Hình 1.4); Tác gi Mc.Ellhiney đã nghiên cu mi quan h gia thi gian trn t và h s bin thiên đ trn đu %, cho thy loi máy trn kiu cánh 2 trc đm bo đ trn đu đt cht lng vi thi gian t 1-3 giây, loi máy này trn đc nhiu loi thc n, tháo lp và làm sch thun tin, có kh nng b trí vào liên hp máy ch bin liên tc; Máy trn vít đng ph bin cho các loi thc n bt khô, mc tiêu th đin nng riêng nh, din tích b trí máy gn, giá thành ch to và giá thành sn phm tng đi thp nhng cht lng trn không cao; Máy trn trng có cu to phc tp, nng sut thp; Máy trn gii xon ph bin  M, Pháp có cht lng trn tt, trn đc nhiu loi thc n, nhng cu to phc tp, tiêu th đin nng riêng cao (hình 1.5); [...]... t,min Hình 1.4 1 Máy tr Hình 1.5 M tr máy tr di 2 Máy tr 1 Máy tr 2 Máy tr 3 Máy tr 4 Máy tr 5 Máy tr 1.2.2.2 Thi Vi a.Quy mô phân tán Quy mô ch – 1.000 kg/gi ph nuôi ho àm d Thi ã ình này ch ùng máy tr ùng máy tr à máy tr à máy nghi – 300kg/m ng, m ù máy tr b Quy mô t Quy mô s –5t ành l t m à th 5 12 T à nh à máy tr o ã qua s có s M ú, Công ty TNHH An Nam Máy tr ào bán và s d ít ho d tr à máy nghi tiên... dây chuy à máy tr à Công ngh ã ày dùng hai máy tr 500kg/m ùng trong s xu -20 phút - 93% Ngoài Vi Công ngh i à , nhi HCM, Vi ên c thi ên c này Hình 1.6 Máy tr TNHH An Nam -Tr500 Hình 1.7 Máy tr HW-100 13 B 4 doanh nghi g các v à nh Mã hi Công su TN- 500 2,7 ÷ 3,0 2 Qu TN- 500 Lo TT c lo 2,7 ÷ 3,0 2 R Ng su T/h 1 Máy tr 2 Máy tr 3 Máy tr TN- 500 2,7 ÷ 3,0 2 4 Máy tr TN- 500 2,7 ÷ 3,0 2 5 Máy tr – 500... 7 7 7 7 7 7 7 Th m 3÷6 3÷6 3÷6 3÷6 3÷6 3÷6 3÷6 3÷6 3÷6 Ngu (kW) 2,2 5,5 11 18,5 30 37 45 55 75 H tr , %) * Dãy máy SLH và LSHY 1.2.3.2 Máy tr Máy tr ch nhanh m c tr ãng Bühler Th – P và DFML Ki à máy tr . mô hình máy trn thc n chn nuôi trc ngang phc v cho mc tiêu nghiên cu chung; - Thc nghim xác đnh các thông s c bn nh hng đn đ đng đu ca thc n chn nuôi và tiêu th. nht là loi máy trn gm b phn trn quay, thùng máy đng yên nh : máy trn vít, máy trn cánh gt, máy trn hành tinh, máy trn vít đng, máy trn cánh xon, máy trn ly tâm, máy trn nghin. hình này ch yu là máy trn và máy nghin. Máy trn thng dùng máy trn đng công sut 100 – 300kg/m do trong nc ch to. Rt ít c s dùng máy trn ngang, mc dù máy trn ngang cho đ đng