NGHIÊN CỨU MÁY THÁI NGHIỀN THÂN CÂY BẮP LÀM THỨC ĂN Ủ TƯƠI CHO ĐẠI GIA SÚC Ở DẠNG BAO TÚI HÚT CHÂN KHÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KĨ THUẬT

NGHIÊN CỨU MÁY THÁI NGHIỀN THÂN CÂY BẮP LÀM THỨC ĂN Ủ TƯƠI CHO ĐẠI GIA SÚC Ở DẠNG BAO TÚI HÚT CHÂN KHÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KĨ THUẬT BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH HUỲNH NGUYÊN THẢO NGHIÊN CỨU MÁY THÁI NGHIỀN THÂN CÂY BẮP LÀM THỨC ĂN Ủ TƯƠI CHO ĐẠI GIA SÚC Ở DẠNG BAO TÚI HÚT CHÂN KHÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KĨ THUẬT Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 92009 i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH HUỲNH NGUYÊN THẢO NGHIÊN CỨU MÁY THÁI NGHIỀN THÂN CÂY BẮP LÀM THỨC ĂN Ủ TƯƠI CHO ĐẠI GIA SÚC Ở DẠNG BAO TÚI HÚT CHÂN KHÔNG Chuyên ngành: Cơ khí công nghệ Mã số: 60.52.14 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT Hướng dẫn khoa học: PGS.TS. TRẦN THỊ THANH Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 92009 ii NGHIÊN CỨU MÁY THÁI NGHIỀN THÂN CÂY BẮP LÀM THỨC ĂN Ủ TƯƠI CHO ĐẠI GIA SÚC Ở DẠNG BAO TÚI HÚT CHÂN KHÔNG HUỲNH NGUYÊN THẢO Hội đồng chấm luận văn: 1. Chủ tịch: PGS.TS. NGUYỄN HAY Trường Đại học Nông Lâm TPHCM 2. Thư ký: TS. NGUYỄN VĂN HÙNG Trường Đại học Nông Lâm TPHCM 3. Phản biện 1: TS. NGUYỄN NGỌC PHƯƠNG Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM 4. Phản biện 2: TS. LÊ HIẾU GIANG Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM 5. Ủy viên: PGS.TS. TRẦN THỊ THANH Trường Đại học Nông Lâm TPHCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TPHCM HIỆU TRƯỞNG iii LÝ LỊCH CÁ NHÂN Tôi tên là Huỳnh Nguyên Thảo sinh ngày 27 tháng 11 năm 1977 tại tỉnh Bến Tre. Con ông Nguyễn Văn Rớt và bà Huỳnh Thị Điểm. Tốt nghiệp trung học phổ thông Nguyễn Đình Chiểu, Thị xã Bến Tre, tỉnh Bến Tre năm 1995. Tốt nghiệp trung cấp nghề Việt Đức trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thủ Đức, Thành Phố Hồ Chí Minh năm 1997. Tốt nghiệp đại học ngành Cơ Khí Chế Tạo Máy hệ chính qui tại Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thủ Đức, Thành Phố Hồ Chí Minh năm 2002. Năm 2002 làm giáo viên trường Kỹ thuật Công Nghiệp tỉnh Bến Tre. Năm 2004 làm giảng viên trường Cao Đẳng Bến Tre. Tháng 09 năm 2006 theo học Cao học ngành Cơ Khí Công Nghệ tại đại học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh. Tình trạng gia đình: có vợ và 1 con gái, năm kết hôn 2005 Địa chỉ liên lạc: 95A Nguyễn Trung Trực, Phường 2 Thành Phố Bến Tre, tỉnh Bến Tre Điện thoại: 0918.948849 Email: huynhnguyenthao77gmail.com iv LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Huỳnh Nguyên Thảo v LỜI CẢM TẠ Tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến: Cô PGS.TS Trần Thị Thanh, trưởng khoa Cơ Khí Công Nghệ, TS. Nguyễn Như Nam, Trưởng bộ môn Máy Sau thu hoạch – Chế biến trường Đại Học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh, đã tận tình hướng dẫn và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Ban giám hiệu, phòng đào tạo Sau đại học, ban chủ nhiệm khoa Cơ Khí Công Nghệ trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh đã cho phép và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện luận văn. Tập thể giảng viên khoa Cơ Khí Công Nghệ trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh đã tận tình giảng dạy và truyền đạt những kiến thức quý báu cho tôi trong suốt quá trình tôi học Cao Học. Tập thể học viên lớp cao học Cơ Khí Khóa 2006 đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện đề tài. vi TÓM TẮT Đề tài “Nghiên cứu máy thái nghiền thân cây bắp làm thức ăn ủ tươi cho đại gia súc ở dạng bao túi hút chân không” được tiến hành tại khoa Cơ khí – Công nghệ trường đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh, thời gian từ tháng 2 năm 2009 đến tháng 9 năm 2009. Mục tiêu đề tài là nghiên cứu mẫu máy thái nghiền thân cây bắp nằm trong dây chuyền sản xuất thức ăn ủ tươi cho đại gia súc ở dạng bao túi hút chân không. Nội dung nghiên cứu của đề tài là hệ thống hóa lý thuyết cắt thái, nghiền thân thực vật để tiến hành nghiên cứu lý thuyết và thực nghịệm mẫu máy thái nghiền cây bắp làm thức ăn ủ tươi dạng bao gói hút chân không có năng suất 3000 kgh. Phương pháp nghiên cứu của đề tài là ứng dụng và kế thừa lý thuyết cắt thái, nghiền thân thực vật, nguyên lý làm việc của máy thái nghiền Vonga – 5 để xây dựng mô hình máy thái nghiền cây bắp có năng suất 3000 kgh. Nghiên cứu máy mô hình bằng phương pháp qui hoạch thực nghiệm cực trị tối ưu. Thí nghiệm được bố trí dạng bậc II kiểu Box –Hunter. Bài toán tối ưu hóa được giải theo thuật toán ngẫu nhiên kết hợp dò tìm trực tiếp. Kết quả đã mô phỏng quá trình cắt bằng lưỡi dao, cuốn ép vật thái bằng trục cuốn và chế tạo một mẫu máy thái nghiền cây bắp MTN – 3000 có năng suất 3000 kgh. Chế độ tối ưu của máy: tỉ số truyền từ trục cuốn tới trục của băng tải itư = 1,40; số vòng quay của trống thái n1tư = 690 ÷ 930 vgph.; số dao băm lắp trên trống nghiền ztư = 9 cái; số vòng quay của trống nghiền n2tư = 1.310 vgph. Các chỉ tiêu tối ưu đạt được là độ nhỏ sản phẩm ltư = 9,1 ÷ 5,5 mm, tương ứng mức tiêu thụ điện năng riêng để thái nghiền là: 5,020 ÷ 6,361 kWhtấn. vii SUMMARY The thesis “Study on the corn trunk milling machine using for cattle feed in vacuum packet” was done at the faculty of Engineering, Nong Lam University in HCM city from February, 2009 to September, 2009. The thesis objective is to research, calculate and design the corn trunk milling machine using for cattle feed in vacuum packet. The content was concentrated on systematization of theories of cutting and milling treetrunks in order to research theory and experiment of the corn trunk milling machine using for cattle feed in vacuum packet 3000 kg per hour. The researched methods are application and inherit of theories of cutting milling treetrunks and principle of the Vonga5 milling machine to build a model of corn trunk milling machine using for cattle feed in vacuum packet 3000 kg per hour. The machine model was studied by the method of response surface design. The experiment was design basing on the secondclass BoxHunter method and the optimization program was solved with the algorithm of randomization and direct – seeking. The results of this thesis include the main parts such as simulation of blade – cutting process and pressscrolling, and manufacturing of the corn trunk milling machine MTN3000 with its capacity of 3000 kg per hour. The optimized regime of the machine includes the main parameters as following: transferring rate of scroller – conveyor is itư = 1.40; rotating velocity of the cutting drum is n1tư = 690 ÷ 930 RPM; the number of chopping blades on the milling machine is ztư = 9; rotating velocity of the miiling drum is n2tư = 1310 RPM. The target parameters wered obtained including the product dimension of 9.1 ÷ 5.5 mm correlativelly with the specific energy consumption of 5.020 ÷ 6.361 kWhton. viii MỤC LỤC NGHIÊN CỨU MÁY THÁI NGHIỀN THÂN CÂY BẮP ..................................... ii LÝ LỊCH CÁ NHÂN .............................................................................................. iii LỜI CAM ĐOAN............................................................................................................ iv LỜI CẢM TẠ........................................................................................................... v TÓM TẮT ............................................................................................................... vi MỤC LỤC ............................................................................................................. viii DANH SÁCH CÁC BẢNG ................................................................................... xii DANH SÁCH CÁC HÌNH ................................................................................... xiii Chương 1. MỞ ĐẦU ................................................................................................ 2 Chương 2. TỔNG QUAN ........................................................................................ 4 2.1 Đối tượng gia công ............................................................................................. 4 2.1.1 Đối tượng gia công .......................................................................................... 4 2.1.2 Máy thái cây bắp ............................................................................................. 5 2.1.2.1 Các loại máy thái trong nước: ...................................................................... 6 2.1.2.2 Máy thái rau cỏ rơm PCB3,5 ...................................................................... 7 2.1.2.3 Máy thái rau cỏ rơm PCC6,0 .................................................................... 10 2.1.2.4 Máy thái nghiền “Vonga 5” ..................................................................... 16 2.2 Công nghệ sản xuất thức ăn ủ đóng bao hút chân không phục vụ chăn nuôi đại gia súc ............................................................................................................ 17 2.2.1 Cơ sở khoa học ủ đóng gói chân không ........................................................ 17 2.2.2 Quy trình công nghệ sản xuất thức ăn ủ đóng gói chân không ..................... 22 2.3 Ý kiến nhận xét và đề xuất nhiệm vụ nghiên cứu ............................................ 26 2.3.1. Ý kiến nhận xét ............................................................................................ 26 2.3.2. Đề xuất nhiệm vụ nghiên cứu ...................................................................... 27 Chương 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................. 28 3.1 Nội dung nghiên cứu ........................................................................................ 28 ix 3.2 Phương pháp nghiên cứu .................................................................................. 28 3.2.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết ............................................................... 28 3.2.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm ......................................................... 29 3.2.2.1 Vật liệu ....................................................................................................... 29 3.2.2.2 Dụng cụ đo ................................................................................................. 29 3.2.2.3 Phương pháp đo ......................................................................................... 29 3.2.2.4 Phương pháp bố trí thí nghiệm ................................................................... 30 3.2.2.5 Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm .................................................... 31 3.2.2.6 Phương pháp khảo sát và nhận dạng bề mặt đáp ứng ................................ 31 Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................................. 33 4.1 Kết quả nghiên cứu mô hình hóa quá trình cung cấp và cắt thái ..................... 33 4.1.1 Nghiên cứu mô hình hóa quá trình cung cấp ................................................ 33 4.1.1.1 Nghiên cứu mô hình hóa quá trình cuốn ép vật thái .................................. 33 4.1.1.2 Nghiên cứu mô hình hóa quá trình nén ép vật thái trước khi cắt thái ........ 35 4.1.2 Ý kiến thảo luận ............................................................................................ 39 4.2 Khảo nghiệm thái nghiền cây bắp bằng máy thái nghiền Vonga – 5 .............. 39 4.2.1 Mục đích khảo nghiệm .................................................................................. 39 4.2.2 Điều kiện khảo nghiệm ................................................................................. 40 4.2.3 Kết quả khảo nghiệm .................................................................................... 40 4.2.4 Ý kiến thảo luận ............................................................................................ 41 4.3 Chế tạo máy thái nghiền cây bắp MTN – 3000 ............................................... 42 4.3.1 Các dữ liệu thiết kế ....................................................................................... 42 4.3.2 Lựa chọn nguyên lý cấu tạo và nguyên lý làm việc cho máy thái nghiền cây bắp MTN – 3000 .................................................................................................... 42 4.3.2.1 Nguyên lý cấu tạo máy thái nghiền cây bắp MTN – 3000 ........................ 42 4.3.2.2 Nguyên lý làm việc của máy thái nghiền cây bắp MTN – 3000 ............... 44 4.3.3 Tính toán thiết kế và chế tạo ......................................................................... 45 4.3.3.1 Thiết kế chép mẫu theo máy thái nghiền Vonga – 5 .................................. 45 4.3.3.2 Thiết kế các bộ phận làm việc mới ............................................................ 45 x 4.4 Nghiên cứu thực nghiệm máy thái nghiền cây bắp MTN – 3000 bằng phương pháp quy họach thực nghiệm cực trị ...................................................................... 46 4.4.1 Xây dựng bài toán ‘ Hộp đen’ ....................................................................... 46 4.4.1.1 Xác định các thông số ra ............................................................................ 46 4.4.1.2 Xác định các thông số vào ......................................................................... 46 4.4.2 Thực nghiệm theo phương án bậc I .............................................................. 50 4.4.2.1 Xác định miền nghiên cứu ......................................................................... 50 4.4.2.2 Lập ma trận thí nghiệm .............................................................................. 51 4.4.2.3 Kết quả thí nghiệm theo phương án bậc I .................................................. 52 4.4.2.4 Kết quả xử lý với mô hình không có số hạng chéo .................................... 52 4.4.2.5 Ở dạng mô hình có số hạng chéo ............................................................... 53 4.4.3 Lập mô hình thống kê thực nghiệm bậc II .................................................... 54 4.4.3.1 Xác định miền nghiên cứu ......................................................................... 55 4.4.3.2 Lập ma trận thí nghiệm .............................................................................. 55 4.4.3.3 Xử lý kết quả thực nghiệm ......................................................................... 57 4.4.3.4 Phân tích hàm độ nhỏ sản phẩm y1 (l) ....................................................... 59 4.4.3.5 Phân tích hàm mức tiêu thụ điện năng riêng để nghiền y2 (Ar) ................. 61 4.5 Kết quả tính toán tối ưu hoá ............................................................................. 64 4.5.1 Khái niệm thông số tối ưu và chỉ tiêu tối ưu ................................................. 64 4.5.2 Phát biểu các bài toán tối ưu ......................................................................... 64 4.5.3 Xác định các thông số tối ưu theo chỉ tiêu độ nhỏ sản phẩm bé nhất ........... 65 4.5.4 Xác định các thông số tối ưu theo chỉ tiêu mức tiêu thụ điện năng riêng để thái nghiền thấp nhất .............................................................................................. 65 4.5.5 Nghiên cứu các thông số tối ưu đa mục tiêu ................................................. 66 4.6 Khảo nghiệm so sánh ....................................................................................... 66 4.6.1 Mục đích khảo nghiệm .................................................................................. 66 4.6.2 Điều kiện khảo nghiệm ................................................................................. 67 4.6.3 Kết quả khảo nghiệm .................................................................................... 67 4.6.4 Kết quả xử lý số liệu và phân tích ................................................................. 68 xi 4.7 Ý kiến thảo luận ............................................................................................... 69 Chương 5 KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ....................................................................... 71 5.1 Kết luận ............................................................................................................ 71 5.2 Đề nghị 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 73 PHỤ LỤC ............................................................................................................... 75 Phụ lục 1. Bản vẽ................................................................................................ 75 Phụ lục 2. Thực nghiệm theo phương án bậc I ................................................... 76 Phụ lục 3. Thực nghiệm theo phương án bậc II ................................................. 79 Phụ lục 4. Kết quả phân tích ảnh hưởng của các hệ số hồi quy tới mô hình thống kê thực nghiệm ................................................................................................... 83 Phụ lục 5. Vẽ đồ thị biểu diễn ............................................................................ 84 Phụ lục 6. Kết quả tính toán tối ưu hóa .............................................................. 88 Phụ lục 7. Kết quả khảo nghiệm so sánh MTN – 3000 với Vonga – 5. ............. 92 Phụ lục 8. Một số hình ảnh khảo nghiệm ........................................................... 94 xii DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 2.1. Thành phần hóa học trong thân lá và lõi bắp (% chất khô) .................... 5 Bảng 2.2. Đặc tính kỹ thuật của máy thái rau cỏ rơm và máy thái rau cỏ ủ. ........ 15 Bảng 4.1. Kết quả khảo nghiệm máy thái nghiền Vongar – 5. .............................. 40 Bảng 4.2. Miền thực nghiệm theo phương án thực nghiệm bậc I............................ 40 Bảng 4.3. Ma trận thí nghiệm và kết quả thực nghiệm ......................................... 51 Bảng 4.4. Miền thực nghiệm theo phương án quay bậc II Box –Hunter. ............. 55 Bảng 4.5. Ma trận thí nghiệm và kết quả thực nghiệm ......................................... 56 Bảng 4.6. Nhận dạng đồ thị. .................................................................................. 61 Bảng 4.7. Nhận dạng đồ thị hàm y2. ...................................................................... 63 Bảng 4.8. Kết quả khảo nghiệm so sánh. ............................................................... 68 xiii DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 2.1. Cây bắp .................................................................................................... 4 Hình 2.2. Máy thái cỏ theo mẫu INRI cải tiến ........................................................ 5 Hình 2.3. Máy thái cỏ tự chế ................................................................................... 5 Hình 2.4. Máy thái rau cỏ rơm PCB (RXB)3,5.......................................................... 8 Hình 2.5. Trống thái .......................................................................................................8 Hình 2.6. Máy thái rau cỏ rơm PCC6,0. .............................................................. 11 Hình 2.7. Các bộ phận cung cấp và thái ................................................................ 13 Hình 2.8. Sơ đồ truyền động của máy thái rau cỏ rơm PCC6. ............................. 14 Hình 2.9. Sơ đồ máy băm rau củ Vongar5. .......................................................... 16 Hình 2.10. Sơ đồ quy trình công nghệ. .................................................................. 24 Hình 2.11. Sản phẩm sau thái nghiền. ................................................................... 25 Hình 2.12. Bao ủ trong kho. .................................................................................. 26 Hình 2.13. Sản phẩm ủ đóng gói chân không. ...................................................... 26 Hình 4.1. Sơ đồ mô phỏng tính toán các trục cuốn ............................................... 33 Hình 4.2. Sơ đồ chuyển động của vật thái theo các chế độ vận tốc. ..................... 34 Hình 4.3. Sơ đồ quá trình nén ép vật thái trước khi vào cắt thái ........................... 35 Hình 4.4. Sơ đồ mô hình cắt thái bằng lưỡi dao. ................................................... 37 Hình 4.5. Sơ đồ cấu tạo máy thái nghiền cây bắp MTN – 3000. .......................... 43 Hình 4.6. Sơ đồ truyền động của máy thái nghiền cây bắp MTN – 3000 ............. 44 Hình 4.7. Mô hình bài toán ‘Hộp đen’. ................................................................. 50 Hình 4.8. Đồ thị ảnh hưởng của các hệ số hồi qui đến hiệu suất nghiền .............. 60 Hình 4.9. Đồ thị quan hệ l – i – n1 ở dạng không gian 3 chiều. ........................... 60 Hình 4.10. Đồ thị quan hệ l – i – n1 ở dạng phẳng. .............................................. 60 Hình 4.11. Đồ thị ảnh hưởng của các hệ số hồi qui ............................................. 62 xiv Hình 4.12. Đồ thị quan hệ Ar – i – n1 ở dạng không gian 3 chiều. ...................... 64 Hình 4.13. Đồ thị quan hệ Ar – i – n1.................................................................... 64 Hình 4.14. Chuẩn bị máy khảo nghiệm. ................................................................ 67 Hình 4.15. Khảo nghiệm ....................................................................................... 67 1 2 Chương 1 MỞ ĐẦU Thức ăn ủ tươi dưới dạng bao túi hút chân không được sản xuất từ thân cây bắp là thức ăn quan trọng trong cho chăn nuôi đại gia súc ở những quốc gia có ngành chăn nuôi phát triển. Ở Việt Nam, thức ăn ủ tươi cũng là loại thức ăn quan trọng dùng để tồn trữ khi chăn nuôi đại gia súc ở mô hình công nghiệp. Ngoài ra, thức ăn ủ tươi dưới dạng bao túi hút chân không là mặt hàng giá trị có khả năng xuất khẩu sang nhiều nước xứ lạnh trên thế giới như Hàn Quốc, Nhật Bản và nhiều quốc gia châu Âu khác. Trong công nghệ chế biến thức ăn ủ tươi dưới dạng bao túi hút chân không thì nguyên liệu chính là thân cây bắp, cỏ voi và khâu thái làm nhỏ có vai trò quan trọng. Yêu cầu công nghệ của công đoạn này là độ dài đoạn thái phải không vượt quá 15 mm. Với độ nhỏ này đảm bảo việc trộn đều các thành phần và hút chân không trong túi ủ theo yêu cầu. Tuy nhiên hầu hết các máy thái được sản xuất trong nước không có khả năng đạt được yêu cầu kỹ thuật này, chủ yếu độ dài đoạn thái nằm trong khoảng từ 30 ÷ 40 mm trở lên, thậm chí lớn hơn 70 mm. Máy thái nước ngoài nhập khẩu vào trong nước duy nhất có máy thái nghiền “Vonga – 5” do Liên Xô (cũ) chế tạo. Tuy nhiên, do những máy cuối cùng nhập vào Việt Nam cũng đã trên 30 năm, nên hầu như không thấy tham gia sản xuất. Việc nhập khẩu loại máy này cũng rất khó khăn do bạn không còn sản xuất, việc đặt hàng và nhập khẩu đơn chiếc sẽ có giá thành rất cao. Giá nhập khẩu một máy gần 1 tỉ đồng. Đây là một trở ngại rất lớn cho các nhà sản xuất trong nước. Vì vậy nhiều đơn vị sản xuất trong nước đã tìm đến trường đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh đặt hàng thiết kế, chế tạo máy thái nghiền thân thực vật, trong đó có thân cây bắp. Đặc biệt trong số này có cả các nhà đầu tư Nhật Bản, Hàn Quốc muốn trang bị loại 3 máy thái nghiền này tại các vùng chuyên canh bắp ở An Giang, Tây Nguyên và Khánh Hòa. Từ yêu cầu thực tế của sản xuất, được sự chấp thuận của Hội đồng khoa học Khoa Cơ Khí – Công Nghệ, và Ban Giám hiệu trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh, dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Trần Thị Thanh, chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu máy thái nghiền thân cây bắp làm thức ăn ủ tươi cho đại gia súc ở dạng bao túi hút chân không” Đề tài tiến hành nghiên cứu lý thuyết và ứng dụng quá trình cắt thái và nghiền thân thực vật phục vụ công nghệ sản xuất thức ăn ủ tươi cho đại gia súc ở dạng bao túi hút chân không có năng suất 1 – 3 tấnh. Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu mẫu máy thái nghiền thân cây bắp phục vụ dây chuyền sản xuất thức ăn ủ tươi cho đại gia súc ở dạng bao túi hút chân không . Tính mới của đề tài là lần đầu tiên trong nước chế tạo thành công mẫu máy kết hợp đồng thời thái và nghiền cây bắp ứng dụng vào sản xuất làm thức ăn ủ tươi dạng bao gói hút chân không . Ý nghĩa thực tiễn của đề tài là kết quả nghiên cứu sẽ được triển khai và ứng dụng trực tiếp vào sản xuất, là cơ sở tạo ra một mẫu máy mới ở trong nước. Góp phần phát triển chăn nuôi theo hướng bền vững, tạo ra sản phẩm có giá trị xuất khẩu với số lượng lớn. 4 Chương 2 TỔNG QUAN 2.1 Đối tượng gia công 2.1.1 Đối tượng gia công Theo Bo Gohl (1993) cây bắp trông tương tự như cây của loài tre và các khớp nối (các mấu hay mắt) có thể có cách nhau khoảng 2030 cm. Cây bắp có hình thái rất khác biệt, các lá hình mũi mác rộng bản, dài 50100 cm và rộng 510 cm; thân cây thẳng, thông thường cao 23m, với rất nhiều mấu, với các lá tỏa ra từ mỗi mấu với bẹ nhẵn, dưới các lá này và ôm sát thân cây là trái bắp. Khi trái bắp còn non chúng dài ra khoảng 3 cm mỗi ngày. Từ các đốt ở phía dưới sinh ta một số rễ. (http:wapedia. viNg%C3%B4) a b Hình 2.1. Cây bắp a. Trước khi thu hoạch; b. Sau khi thu hoạch 5 Hiện nay, cây bắp là thức ăn gia súc rất quan trọng. Trong thức ăn hỗn hợp của hầu hết các nước trên thế giới có khoảng 70% chất tinh bột là từ cây bắp. Ngoài việc cung cấp tinh bột cây bắp còn là thức ăn xanh và ủ chua lý tưởng cho đại gia súc, đặc biệt là bò sữa do thân, lá và lõi bắp cũng có giá trị dinh dưỡng cao nhất là vào thời kỳ chín sữa. ( Bảng 2.1) Bảng 2.1 Thành phần hóa học trong thân lá và lõi bắp (% chất khô) Thành phần Cây xanh không bắp Cây già không bắp Lõi bắp Nước 77,30 13,50 10,17 Protid 1,30 4,36 2,40 Lipid 0,40 0,74 0.50 Đường bột 13,69 39,25 54,90 Cullulose 6,00 33,63 30,10 Chất khoáng 1,40 6,70 1,40 (Nguồn:Slusanschi 1957) Ở nước ta hiện nay cũng được tiến hành đưa vào sản xuất những giống bắp giàu chất dinh dưỡng và phù hợp với nhu cầu của vật nuôi để phục vụ cho việc chế biến thức ăn cho chúng. 2.1.1.2 Yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm sau khi thái làm thức ăn ủ đóng bao hút chân không phục vụ chăn nuôi đại gia súc Độ dài đoạn thái phải không vượt quá 10 mm. Sản phẩm sau khi thái cần được làm mềm Không làm mất nhiều nước trong thân cây 2.1.2 Máy thái cây bắp Trong sản xuất thức ăn ủ tươi, máy thái dùng trong quá trình làm nhỏ cây bắp phổ biến là các loại máy thái cỏ kiểu đĩa có trục nằm ngang. Đây là các loại máy thái thường thu hồi sản phẩm bằng phương pháp khí động, nên phù hợp cho việc cơ giới hóa ở các khâu tiếp theo như thổi vào hố ủ hay chất sản phẩm thái lên xe vận chuyển. Ngoài ra còn có một số loại máy thái kiểu dao xoắn dạng trống. Để 6 có thể thái nhỏ thân thực vật tới 0,5 – 1 cm, máy thái còn bố trí thêm bộ phận nghiền như máy thái nghiền Vonga – 5. 2.1.2.1 Các loại máy thái trong nước: 2.1.2.1.1 Máy thái cỏ theo mẫu của IRRI: Trung tâm Năng lượng và Máy Nông Nghiệp đã cải tiến Máy thái cỏ theo mẫu của Viện Nghiên cứu lúa Quốc Tế (IRRI) để chế tạo máy thái cỏ có năng suất từ 700 1000 kgh sử dụng ở các nông hộ và các trang trại vừa và nhỏ ở Việt Nam. Hình 2.2 Máy thái cỏ theo mẫu INRI cải tiến Nguồn (Theo Trung tâm Năng lượng và Máy Nông nghiệp, Trường ĐH Nông Lâm TPHCM) 2.1.2.1.2 Máy thái cỏ tự chế ở công ty cổ phần Quốc Tế Xanh Công ty Cổ Phần Quốc Tế Xanh (huyện Cẩm Mỹ, tỉnh Đồng Nai) chế tạo và sử dụng, máy có cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo gồm 2 động cơ truyền động cho trục cuốn và dao thái. Sản phẩm thái có độ dài từ 40 mm đến 100 mm 7 Hình 2.3 Máy thái cỏ tự chế Năm 2005 kỹ sư Trịnh Văn Trại thực hiện đề tài “Hoàn thiện công nghệ và thiết bị ủ cỏ cho chăn nuôi hộ gia đình và trang trại nhỏ” cấp Thành phố Hồ Chí Minh đã chế tạo chép mẫu máy thái cỏ PCB – 3,5. Đề tài này nghiệm thu vào tháng 11 năm 2008. Đề tài thực hiện không có kết quả khoa học lý thuyết. Kết quả về thực nghiệm đã chế tạo hoàn chỉnh 01 mẫu máy thái cỏ đạt các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật là: năng suất 1 tấnh, độ dài đọan thái với phần thân cây bắp là 5 cm, phần lá 15 cm. Máy thái không có bộ phần nghiền. Như vậy so sánh với yêu cầu kỹ thuật đặt ra, máy không đảm bảo được độ nhỏ sản phẩm thái. 2.1.2.2 Máy thái rau cỏ rơm PCB3,5 Máy thái PCB – 3,5 (trích dẫn bởi Nguyễn Như Nam và Trần Thị Thanh, 2000) có xuất sứ từ Liên Xô (cũ). Máy có cấu tạo như hình 2.2. Đây là loại máy dùng để thái rau, cỏ, rơm làm thức ăn chăn nuôi đại gia súc thuộc loại máy tĩnh tại. Năng suất tính toán cực đại khi thái rơm tới 1 tấnh và khi thái thức ăn xanh tới 4 tấnh. Máy gồm những bộ phận cơ bản sau đây : khung 1 làm bằng thép góc; dây chuyền chất liệu 2 kiểu xích lắp các thanh ngang; hai trục cuốn cung cấp 4 và 5 kiểu răng; họng thái với tấm kê thái 10; trống thái lắp các dao 7 và cơ cấu truyền động. Nguyên lý làm việc của máy như sau: Thực vật chất thành lớp phẳng trên dây chuyền, sẽ được chuyền vào các trục cuốn cung cấp. Các trục cuốn, cuốn lấy thức ăn, nén nó xuống và đẩy vào họng thái tới các dao của trống. Thức ăn đã thái rơi theo máng nghiêng xuống nền và thu đi bằng tay hay bằng các thiết bị vận chuyển. 8 Hình 2.4. Máy thái rau cỏ rơm PCB (RXB)3,5. 1.Khung; 2.Dây chuyền; 3.Cần đóng mở; 4.,5.Trục cuốn cung cấp dưới và trên; 6.Lò xo nén; 7.Trống thái; 8.Bánh đà; 9.Máng; 10.Tấm kê thái. Dây chuyền kiểu xích lắp các thanh (hình 2.4) rộng 310 mm và dài 1000 mm, đặt nằm ngang và gồm có hai xích vô tận 2 nối với nhau bằng những thanh kim loại 3. Xích mắc vào hai cặp bánh sao lắp trên các trục chủ động 1 và phụ động 7. Nhánh trên của dây chuyền tựa lên một tấm gỗ đỡ lắp vào khung. Để điều chỉnh độ căng của các xích dùng những đai ốc 6 dịch chuyển trục phụ động cùng với gối đỡ dọc theo khung. Cơ cấu cung cấp gồm có hai trục cuốn bằng gang nhiều răng, đường kính mỗi cái 100 mm, trục nọ đặt trên trục kia giữa hai thanh bên thẳng đứng. Các trục cuốn quay ngược chiều nhau với cùng một vận tốc. Trục của trục cuốn trên cùng 9 với gối đỡ đặt trong các rãnh thẳng đứng của các thanh bên và có thể dịch chuyển theo đường thẳng đứng dưới tác dụng của phản lực của lớp vật liệu thái. Tác dụng nén ép của trục cuốn được bảo đảm bằng lực căng của lò xo, ngoài trọng lượng bản thân của trục cuốn trên. Họng thái mà lớp thức ăn nén đi qua, có thể tháo lắp được. Hai má bên của họng thái thẳng đứng, tấm kê thái 1 ở phía dưới và vị trí trục cuốn trên loại bơi ở phía trên. Kích thước của họng thái bằng: bề rộng 320 mm, bề cao 60 mm (tùy theo vị trí trục cuốn). Tấm kê thái lắp vào khung bằng các đinh vít, để có thể điều chỉnh được tấm đó đối với lưỡi dao của trống. Cạnh phía trước của họng thái được cắt theo góc 70o. Để tránh cho các thân rau cỏ không quấn vào trục dưới, có lắp một tấm răng lược cạnh tấm kê, còn các răng của trục cuốn đều nghiêng về phía sau theo chiều quay. Trống thái (hình 2.5) có đường kính 280 mm và chiều dài 400 mm gồm một trục với hai khớp chữ thập 6 và bộ phận ly hợp 5, trên mặt lắp bằng đinh ốc bốn dao 4 cong theo đường xoắn. Trục của trống đặt trong các gối đỡ bi, lắp trên khung máy. Dao bằng thép dày 4 mm có góc mài của lưỡi là 12o và góc nghiêng của lưỡi đối với đường sinh của trống là 30o, có các lỗ dài ở hai đầu lắp đinh ốc để điều chỉnh được dao đối với tấm kê thái. Ở phần giữa dao được lắp vào bộ phận ly hợp 5 bằng các đinh ốc. Hình 2.5. Trống thái. 1.Bánh đà; 2.Bánh răng nhỏ thay thế; 3.Thân gối đỡ; 4.Dao; 5.Bộ phận ly hợp; 6.Khớp chữ thập; 7.Trục; 8.Bánh răng lớn thay thế; 9.Puli. 10 Điều kiện để dao làm việc tốt khe hở giữa cạnh sắc lưõi dao và lưỡi tấm kê thái không nhỏ hơn 0,5 mm. Trống được nhận truyền động trực tiếp từ động cơ điện và truyền cho trục cuốn cung cấp tới dây chuyền. Bộ phận truyền động gồm có hai cặp bánh răng hình trụ và hai xích. Nó cho phép đạt được hai vận tốc quay của trục cuốn và trục chủ động của dây chuyền và do đó thu được hai độ dài đoạn thái 14 và 20 mm. Khi cần có đoạn thái dài hơn, phải tháo hai dao đối xứng nhau. Trong trường hợp này chiều dài đoạn thái là 28 và 40 mm. Trống có tốc độ quay 400 vgph. Phía trên trống che kín bằng một vỏ lắp bản lề để bảo đảm an toàn. Trong cơ cấu truyền động có bộ phận ly hợp đóng mở bằng bộ phận điều khiển. Các bánh răng và xích được che kín bằng vỏ an toàn. Đặc tính kỹ thuật của máy thái rau cỏ rơm PCB3,5 ghi trong bảng 2.2. Máy thái rau cỏ rơm PCB3,5 đã được nhập vào Việt Nam và sử dụng chủ yếu ở các trung tâm nghiên cứu, nông trường chăn nuôi. Tuy nhiên máy còn một số hạn chế như sau: có một số chi tiết thay thế khó chế tạo bằng vật liệu trong nước, chưa cơ giới hóa khâu thu sản phẩm. 2.1.2.3 Máy thái rau cỏ rơm PCC6,0 Máy thái PCC – 6 (Nguyễn Như Nam và Trần Thị Thanh, 2000) là loại máy thái tĩnh tại, kiểu đĩa, có cơ khí hóa việc cung cấp và thu thức ăn. Năng suất tính toán cực đại của máy khi thái rơm tới 1,5 tấnh khi thái thức ăn xanh tới 6 tấnh. 11 Hình 2.6. Máy thái rau cỏ rơm PCC6,0. 1.Khung; 2.Cơ cấu căng dây chuyền; 3.Dây chuyền; 4.Tay điều khiển khớp ly hợp; 5.Thanh đỡ và lò xo của trục cuốn cung cấp phía trên. Những phần chính của máy là: 1) khung với các bánh xe; 2) dây chuyền chất thức ăn; 3) các trục cuốn cung cấp; 4) họng thái với tấm kê thái; 5) bộ phận dao thái làm liền với quạt gió; 6) bộ ống dẫn của dây chuyền quạt gió; 7) cơ cấu truyền động. 12 Sơ đồ làm việc chung của máy giống như sơ đồ làm việc của máy PCB3,5, chỉ có khác là, ở đây vật thái xong được chuyển ra khỏi vỏ của bộ phận dao thái bằng luồng gió theo ống dẫn tới nơi chứa. Khung được hàn, và lắp bằng các thanh thép góc, đặt trên 4 bánh xe. Các bánh xe bằng gang. Trục bánh xe sau làm dài hơn để cho máy đứng vững chắc hơn. Trục trước xoay được và có lắp một móc ngắn. Bánh xe dùng để di chuyển máy trên đường đất với vận tốc không lớn lắm và với khoảng cách ngắn (trong phạm vi trại). Khi vận chuyển máy thái rau cỏ rơm trên những khoảng xa, phải chở trên ô tô. Dây chuyền cấp liệu kiểu xích gồm hai xích với các thanh kim loại. Trên xích lắp các thanh rộng 360mm và dài 1,7m. Xích chuyển động nhờ hai cặp bánh răng hình sao ở các trục chủ động và phụ động. Nhánh trên trượt trên hai thanh gỗ dọc lắp vào khung. Căng xích bằng cách thực hiện dịch chuyển trục phụ động với các gối đỡ dọc theo khung dùng các đai ốc điều chỉnh. Cơ cấu cung cấp (hình 2.7 a) gồm hai trục cuốn bằng gang, trục dưới 8 có răng, đường kính 100 mm. Trục trên 2 có các rãnh răng dài đường kính 160mm. Cả hai trục cuốn quay cùng vận tốc vòng như nhau. Tăng đường kính của trục cuốn trên với mục đích để thu ép lớp thức ăn tốt hơn. Trục trên lắp bơi. Nó cùng với trục quay và gối đỡ di chuyển được dọc theo rãnh thẳng đứng ở các má bên của họng thái dưới tác dụng của phản lực của lớp thức ăn. Lực nén lớp thức ăn của các trục cuốn được điều chỉnh nhờ lò xo 3. Để cạo sạch những thân rau cỏ quấn vào trục cuốn dưới, các răng của nó làm nghiêng về phía sau theo chiều quay và đi qua khe giữa các răng của tấm lược cố định. Trên mép phía trước của tấm lược lắp tấm kê thái bằng thép 7. 13 Hình 2.7. Các bộ phận cung cấp và thái của máy thái rau cỏ rơm PCC6,0. a) Mặt cắt: 1.Dây chuyền kiểu xíchthanh; 2.Trục cuốn trên; 3.Lò xo; 4.Cánh quạt gió 5.Dao; 6.Đinh ốc điều chỉnh; 7.Tấm kê thái; 8.Trục cuốn dưới; b) Dạng chung của cánh quay : 1.Dao; 2.Cánh quạt; 3.Đinh ốc điều chỉnh. Họng thái có thể tháo lắp được, bề rộng 380 mm, chiều cao cực đại là 100 mm. Bộ phận dao gồm có cánh quay (hình 2.7 b) với hai dao và hai cánh quạt. Cánh quay bằng thép đúc, đường kính 1200 mm, tiết diện cắt ngang ở đầu cánh có dạng thanh thép góc không đều cạnh, lắp bằng ổ trục vào trục chính của máy, giữ chặt bằng then và có hai đinh ốc hãm. Các dao 1 có lưỡi cong theo dạng vòng tròn sai tâm, được lắp bằng đai ốc vào các mặt cạnh của cánh quay. Để điều chỉnh vị trí của lưỡi dao đối với tấm kê thái có các đai ốc điều chỉnh 3. Dao làm bằng thép lá dày 3 mm, với góc mài của lưỡi là 12o. Hai cánh quạt 2 dùng để tạo thành luồng gió trong ống dẫn của dây chuyền quạt gió, được lắp vào các mặt trước của cánh quay. Trục của bộ phận dao đặt trên hai gối đỡ bi của khung và được truyền chuyển động quay với tốc độ 450 vgph. Cánh quay với dao và cánh quạt gió có vỏ che kín (hình 2.7). Phần dưới của vỏ lắp cố định vào khung và có đoạn ống để 14 nối ống dẫn. Phần trên của vỏ lắp bản lề mở lật được và đóng chặt bằng khóa móc. Ở trung tâm thành mặt trước của vỏ có lỗ để thông không khí và vỏ. Trong quá trình làm việc lớp thức ăn liên tục đưa từ họng thái vào, được các dao thái, rơi xuống đáy vỏ và từ đó nhờ các cánh quạt gió quạt văng vào đoạn ống dẫn. Tiếp theo nó được luồng gió do cánh quay tạo nên thổi lên theo ống dẫn tới độ cao 10 m. Hình 2.8. Sơ đồ truyền động của máy thái rau cỏ rơm PCC6. Ống dẫn của dây chuyền quạt gió là loại tháo rời được, nó gồm những khâu ống riêng rẽ, chiều dài mỗi khâu ống là 1,4 m và đường kính 0,3 m. Đầu trên cùng của ống dẫn lắp miệng hướng dẫn dùng để hướng các đoạn thái rơi vào trong tháp ủ hay vào giữa hào ủ. Cơ cấu truyền động (hình 2.8) từ trục chính với các cánh quay tới các trục cuốn và dây chuyền gồm ba cặp bánh răng hình trụ, một cặp bánh răng hình nón và một cặp bánh xích. Bằng cách thay đổi các bánh răng 1,2 ta có thể đạt được 6 kiểu độ dài đoạn thái (6, 15, 25, 27, 40 và 104 mm). Đóng và mở bộ phận truyền động tới các trục cuốn và dây chuyền nhờ khớp ly hợp 3, điều khiển bằng tay kéo. Các bánh răng và xích đều có vỏ an toàn che kín. Máy thái rau cỏ rơm PCC 6 được nhập nhiều vào Việt Nam trước và sau năm 1975, như trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội (Hà Nội), Nông trường Ba Vì (Hà Nội), Nông Trường Bò Sữa Đức Trọng (Lâm Đồng), Trung Tâm Nghiên Cứu trâu và đồng cỏ Sông Bé (Bình Dương), .... Máy dùng để thái cỏ tươi làm 15 thức ăn xanh hay thức ăn ủ tốt. Dựa theo mẫu máy PCC 6, Khoa Cơ Khí Công Nghệ Trường Đại Học Nông Lâm đã chế tạo và đưa vào sử dụng 03 chiếc tại Công ty Bò Sữa An Phú Thành Phố Hồ Chí Minh. Các máy này có cải tiến băng chuyền cung cấp dạng băng tải đai cho phù hợp với điều kiện Việt Nam, máy hiện đang hoạt động tốt. Bảng 2.2. Đặc tính kỹ thuật của máy thái rau cỏ rơm và máy thái rau cỏ ủ Các chỉ số PCB3,5 PCC6,0 Năng suất cực đại th Khi thái rơm Khi thái cỏ Kiểu bộ phận thái Đường kính của trống hay đĩa,mm Số dao Số vòngphút của trống hay đĩa Độ dài đoạn thái tính toán, mm Kích thước của họng thái, mm Bề rộng Bề cao Đường kính của puly truyền, mm Độ cao cực đại nâng thức ăn đã thái,m Công suất cần thiết. kW Kích thước của máy, mm dài rộng cao Khối lượng, kg... 1,0 4,0 trống 280 1 350400 14,20,28 và 10 320 6080 400 3,5 1910 970 1265 250 2,5 6,0 đĩa 1150 2 450 5,15,25,27,10 và 101 250 100 350 10 68 2836 1770 2000 770 16 2.1.2.4 Máy thái nghiền “Vonga 5” Máy thái nghiền Vonga – 5 (trích dẫn bởi X. V. Melnhikov 1978) có chức năng thái và nghiền nhỏ thân lá thực vật. Đây là loại máy thái đã nhập vào nước ta. Cấu tạo gồm: Bộ phận thái 4 và bộ phận băm 8. Bộ phận thái kiểu trống, có sáu dao xoắn (đường kính trống, tính tới cạnh sắc của dao là 450 mm), tấm kê 3. Khe hở của hai lưỡi dao và tấm kê được điều chỉnh 1 ÷ 4 mm bằng cách xê dịch cả trống dao (và từng dao nếu cần). Trên nắp trống dao có lắp bộ phận mài dao 6 để mài dao khi cùn được thuận tiện kịp thời. Hình 2.9. Sơ đồ máy băm rau củ Vongar5. 1.Băng chuyền; 2.Băng ép; 3. Tấm kê thái; 4.Bộ phận thái 5.Dao thái; 6. Bộ phận mài dao; 7. Vít tải;8.Bộ phận nghiền; 9.Tấm kê nghiền; 10. Phễu thoát; 11. Trục trung gian; 12.Động cơ Bộ phận băm theo nguyên lý băm khô, có chín dao cố định (làm nhiệm vụ tấm kê), đường kính đầu dao 500 mm. Đầu vào bộ phận băm có lắp đoạn trục vít 7 (đường kính 440 mm) để đẩy rau củ đã thái vào bộ phận băm. Đầu ra bộ phận băm có ống xả (có thể dùng một dây chuyền lắp kề vào cửa xả để thu sản phẩm). Bộ cấp liệu gồm băng chuyền 1 đưa rau củ vào bộ phận thái, phối hợp với 17 băng ép 2 để cuốn và nén rau củ khi cung cấp vào họng thái. Bộ phận động lực và truyền động có động cơ điện và các bánh đai thang, lắp trên khung máy. Khi sử dụng, cho máy chạy, chất rau củ lên băng chuyền 1, rải đều. Rau củ được hai băng chuyền nén và cuốn vào bộ phận thái. Rau củ được thái với kích thước 20 ÷ 80 mm, rơi xuống vít 7 để cung cấp vào bộ phận băm, được băm nhỏ với kích thước 2 ÷ 10 mm. Sau đó rau củ thoát ra ống xả . Kích thước băm có thể điều chỉnh (độ nhỏ) bằng cách thay đổi số dao quay. Nếu bị mắc kẹt vì quá tải, hay lẫn các tạp chất rắn thì máy có bộ phận tự động ngắt. Cần chú ý mài dao kịp thời, theo quy định: đối với dao thái, sau 200 ÷ 250 tấn rau củ, đối với dao băm, sau 100 ÷ 150 tấn. Máy thái nghiền “Vonga 5” đáp ứng yêu cầu kỹ thuật cho các loại vật nuôi, nhất là chăn nuôi lợn, gà, hoặc băm thái nhỏ để phơi sấy. 2.2 Công nghệ sản xuất thức ăn ủ đóng bao hút chân không phục vụ chăn nuôi đại gia súc 2.2.1 Mục đích của ủ đóng gói chân không: “Ủ đóng gói chân không” (Nguyễn Như Nam, 2009) là một kỹ thuật bảo quản thức ăn thô xanh với 3 mục đích cơ bản sau: + Bảo quản giá trị dinh dưỡng của cây thức ăn không bị mất chất lượng so với thời điểm thu cắt để có thể sử dụng lâu dài trong nhiều tuần hoặc nhiều tháng. + Bằng quá trình lên men yếm khí làm cho thức ăn trở nên dễ tiêu hóa, các phần cứng của thân cây bắp, cỏ voi, đọt mía… sẽ bị mềm ra kích thích gia súc thích ăn và tiêu hóa tốt hơn. + Kỹ thuật ủ đóng gói chân không thức ăn thô xanh có thể giúp người chăn nuôi hoàn toàn chủ động trong việc bảo đảm nguồn cung cấp thức ăn thô xanh ổn định cho đại gia súc và có thể khai thác sử dụng có hiệu quả các nguồn nguyên liệu phụ phế phẩm nông nghiệp. 2.2.1 Cơ sở khoa học ủ đóng gói chân không Thực chất của việc ủ đóng gói chân không là xếp chặt thức ăn thô xanh vào bao kín không có không khí. Trong quá trình ủ đó các vi khuẩn biến đổi các 18 đường dễ hòa tan như: Fructan, sacarôza, glucôza, fructôza, pentôza thành axit lactic, axit axêtic và các axit hữu cơ khác. Chính các axit này làm hạ thấp độ pH của môi trường thức ăn ủ chua xuống ở mức 3,8 – 4,5. Ở độ pH này hầu hết các vi khuẩn và các enzim của thực vật đều bị ức chế. Do vậy, thức ăn ủ đóng gói chân không có thể bảo quản được trong một thời gian dài. Khi ủ các quá trình sau đây sẽ xảy ra: + Hô hấp hiếu khí: Dấu hiệu đầu tiên của sự hô hấp này là nhiệt độ tăng cao. Nguyên nhân chủ yếu là do những tế bào thực vật còn sống nhờ ôxy của không khí còn xót lại trong bao ủ vẫn tiếp tục hô hấp và sản sinh ra năng lượng Đường + O2 Hô hấp tế bào CO2 + H2O + nhiệt Nấm men và nấm mốc Giai đoạn hô hấp hiếu khí kéo dài hay ngắn tùy thuộc vào sự có mặt của ôxy trong bao ủ. Thức ăn bị tổn thất về chất dinh dưỡng, chủ yếu là hydratcacbon do quá trình hô hấp này. Vì vậy khi ủ càng nén chặt, hút chân càng tốt bao nhiêu (để loại bỏ không khí trong bao ủ) thì càng tốt bấy nhiêu. Sản phẩm cuối cùng của quá trình là CO2 + H2O và nhiệt. Nếu ủ đúng kỹ thuật thì giai đoạn này sẽ ngắn, nhiệt độ là 380 C . Nếu ủ chậm, nén không chặt, để không khí lọt vào thì giai đoạn này sẽ kéo dài, mất nhiều chất dinh dưỡng, nhiệt sinh ra nhiều làm nóng và hư hỏng thức ăn. + Hô hấp yếm khí: Khi sử dụng hết ôxy trong bao ủ, tế bào thực vật không bị chết ngay mà nhờ có quá trình hô hấp yếm khí nên tế bào vẫn có thể tiếp tục sống thêm được một thời gian nhất định nữa. Trong quá trình này chất đường tích lũy trong thức ăn tiếp tục bị phân giải cho ra rượu và các axit hữu cơ. Lượng nước trong thức ăn càng nhiều thì quá trình hô hấp yếm khí càng lâu. Nhưng số lượng các axit hữu cơ sản sinh ra trong quá trình này vẫn ít, không có tác dụng bảo quản thức ăn. + Phân giải prôtêin: 19 Trong thức ăn đem ủ đóng gói chân không có khoảng 75 – 90% Nitơ tổng số tồn tại ở dạng prôtêin. Sau khi thu hoạch cây bắp, prôtêin nhanh chóng bị phân giải (thủy phân mạch nối peptit) và do đó làm hàm lượng prôtêin có thể bị tổn thất khoảng 50% sau một vài ngày phơi trên ruộng. Mức độ phân giải này phụ thuộc vào loại thức ăn, nhiệt độ. Khi thức ăn được ủ đóng gói chân không, quá trình phân giải prôtêin vẫn tiếp tục mặc dù có giảm xuống khi pH giảm. Sản phẩm của quá trình phân giải prôtêin này là các axit amin và peptit có độ dài khác nhau. Quá trình biến đổi tiếp tục đối với các axit amin sinh ra amôniac hoặc do các enzim thực vật, nhưng chủ yếu là do hoạt động của vi sinh vật. + Lên men vi sinh vật: Nấm và vi khuẩn hiếu khí là những vi sinh vật chủ yếu có trong cây cỏ xanh, nhưng trong điều kiện yếm khí chúng bị thay thế bởi vi khuẩn có khả năng sinh trưởng trong điều kiện thiếu ôxy. Các vi khuẩn này bao gồm vi khuẩn lactic, vi khuẩn clostridia và enterobacteria. Vi khuẩn lactic: Vi khuẩn lactic thường có trong cây bắp đang sinh trưởng với số lượng nhỏ, nhưng chúng tăng nhanh sau khi thu hoạch, đặc biệt là cây đã bị chặt nhỏ hoặc làm nát. Khi ủ, vi khuẩn lactic tiếp tục tăng, chúng lên men phân giải hydratcacbon dễ hòa tan trong cây bắp để tạo thành các axit hữu cơ và chủ yếu là các axit lactic, dẫn đến làm giảm độ pH của môi trường. Trong quá trình ủ đóng gói chân không, quá trình thủy phân hemixenluloza cũng xảy ra, giải phóng đường pentôza và đường này cũng có thể được lên men để tạo thành axit lactic và axit axêtic. Các loài vi khuẩn thuộc loại lên men đồng chất (homofermentative) như Lactobacillus plantarium, Pediococcous pentosaceus, Enterococcus faecalis biến đổi: Glucôza → 2 axit lactic Fructôza → 2 axit lactic Pentôza → axit lactic + 2 axit axêtic 20 Các loài vi khuẩn thuộc loại lên men dị chất (heterofermentative) như Lactobacillus brevis, Leuconostoc mesenteroidos biến đổi: Glucôza → axit lactic + entano + CO2 3 Fructôza → axit lactic + 2 manitol + axit axêtic + CO2 Pentôza → axit lactic + axit axêtic Vi khuẩn clostridia: Vi khuẩn clostridia có mặt trong cây bắp dưới dạng bào tử và chỉ phát triển dưới điều kiện yếm khí. Clostridia phân giải axit lactic tạo thành axit butyric làm tăng giá trị pH. Clostridia còn có khả năng phân giải prôtêin thành axit lactic và axit butyric, amin và amôniac. Các loài phân giải đường (Saccharolytic) như Clostridium butyricum, Clostridium tyrobutyricum biến đổi: 2 axit lactic → axit butyric + 2CO2 + 2H2 Các loài phân giải prôtêin (Prôtêolytic) như Clostridium bifermentans, Clostridium sporogenes có thể khử amin hoặc khử cacboxyl: Khử amin: Amin glutamic → axit axêtic + axit pyruvic + NH3 Lysin → axit axêtic + axit butyric + NH3 Khử cacboxyl: Axit glutamic → axit aminobutyric + CO Histidin → histamin + CO2 Ôxy hóa khử: Alanin + 2 glyxin → 3 axit axêtic + 3NH3 + CO2 Clostridia rất nhạy cảm với nước và đòi hỏi thức ăn phải rất ẩm mới hoạt động tốt. Khi thức ăn quá ẩm thì thậm chí độ pH hạ xuống dưới mức 4 vẫn có thể không ức chế được chúng. Enterobacteria: Enterobacteria thường có số lượng rất ít trong cây bắp. Chúng là những vi khuẩn yếm khí tùy tiện và có khả năng phân giải đường dể tan để tạo ra axit 21 axêtic, ethanol và hydrô: Glucôza → axit axêtic + enthanol + 2CO2 + 2 H2 Ngoài ra, cũng giống như vi khuẩn clostridia chúng có khả năng khử cacbôxyl và khử amin các axit amin, sản xuất ra một số lượng lớn amôniac, pH thích hợp cho sự sinh trưởng của enterobacteria là 7,0 và thường chỉ hoạt động mạnh ở các giai đoạn lên men đầu tiên. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng thức ăn ủ đóng gói chân không: + Thành phần nguyên liệu. + Hàm lượng ẩm: Để ủ đóng gói chân không tốt, các nguyên liệu đem đi ủ phải đạt độ ẩm từ 65 – 75%. Giá trị pH của thức ăn ủ đóng gói chân không phụ thuộc vào hàm lượng ẩm ban đầu, hàm lượng ẩm càng thấp thì pH phải xuống càng thấp thì mới có giá trị bảo quản lâu dài. + Hàm lượng đường: Nếu hàm lượng đường trong nguyên liệu quá thấp thì quá trình lên men lactic không đủ để hạ pH xuống mức cần thiết để bảo quản được thức ăn. Khi nguyên liệu ủ có lượng nước cao, đường dễ tan thấp dẫn đến chất lượng thức ăn ủ kém và không còn đường dễ tan trong thức ăn ủ. + Khả năng đệm: Nếu nguyên liệu có tính đệm cao thì việc giảm pH sẽ khó khăn hơn. Ngược lại khi khả năng đệm quá thấp, thức ăn dễ bị chua hóa, làm giảm khả năng thu nhận thức ăn của gia súc. Vì vậy nguyên liệu có tính đệm vừa phải thì thức ăn ủ sẽ đạt chất lượng tốt. Khi chất lượng thức ăn không đáp ứng được các yêu cầu cho quá trình lên men lactic được tốt, một số biện pháp hỗ trợ sau đây có thể áp dụng: + Bổ sung đường dễ lên men như rỉ mật. + Phơi héo sơ bộ đưa độ ẩm của cây bắp nguyên liệu về khoảng 70% + Bổ sung thêm muối hoặc CaCO3 để đệm đề phòng cây ủ chua quá và tăng áp suất thẩm thấu. 22 + Bổ sung vi sinh vật lên men lactic. + Bổ sung axit hữu cơ để hạ nhanh pH Các yếu tố kỹ thuật: + Thời gian ủ đóng gói chân không: Nếu thao tác ủ quá lâu không những thức ăn không tốt làm mất chất dinh dưỡng mà còn sinh nhiều nhiệt, nhiệt độ cao trong bao ủ sẽ làm thức ăn bị hỏng. + Độ kín khí: Điều kiện không khí không có trong bao ủ là rất cần thiết để thức ăn lúc đầu khỏi sinh nhiệt lượng cao do vi khuẩn hoạt động và về sau vẫn giữ được phẩm chất tốt. Muốn vậy, cần phải nén chặt thức ăn (tốt nhất là dùng máy nén ép định lượng) để giảm thiểu những kẻ hở, không cho không khí tồn tại trong bao ủ. + Nhiệt độ: Nhiệt độ thích hợp trong bao ủ là từ 20 – 600 C. Nếu ủ vài ngày mà nhiệt độ trong túi ủ lên quá cao là do thức ăn không được nén chặt, hoặc do bao ủ không được kín để không khí lọt vào nhiều, hoặc do ánh nắng mặt trời trực tiếp chiếu vào túi ủ quá mạnh. Nhiệt độ trong khối thức ăn ủ cao sẽ làm hỏng thức ăn, phản ứng Milliard sẽ xảy ra, thức ăn bị đen. 2.2.2 Quy trình công nghệ sản xuất thức ăn ủ đóng gói chân không Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất thức ăn ủ đóng gói chân không được trình bày như hình 2.8. (Nguyễn Như Nam, 2009) • Nguyên liệu: Chất lượng của thức ăn ủ đóng gói chân không không những phụ thuộc vào kỹ thuật ủ mà còn phụ thuộc vào nguyên liệu đem ủ: Loại cây thức ăn, giai đoạn thu cắt cây thức ăn…Trong giới hạn của đề tài này, đối tượng ủ là cây bắp. Thu hoạch cây bắp đúng thời điểm: + Thời điểm cắt cây bắp để ủ chua được xác định tùy thuộc vào hàm lượng các chất dinh dưỡng có mặt trong toàn bộ cây bắp. Thời điểm lý tưởng để cắt bắp ủ chua là khi có 50% số bắp trên thửa ruộng và hạt đạt tới giai đoạn chín sáp. Để xác định thời điểm lý tưởng, thích hợp cho việc cắt cây bắp ủ đóng gói 23 chân không, có thể áp dụng một phương pháp đơn giản sau: Bắt đầu từ khi bắp hình thành bắp, tiến hành thăm ruộng bắp đều đặn (cứ cách nhau 3 4 ngày thăm một lần), đi trên mảnh ruộng theo hai đường chéo. Cứ sau 10 bước chân thì mở một bắp ra và dùng móng tay ép các hạt bắp. Mỗi sào ruộng thử 10 bắp và nếu có 5 bắp thấy bột sền sệt, nửa đặc hoặc nửa lỏng và không có dịch chảy ra thì đó là giai đoạn lý tưởng cắt cây bắp để ủ. Nếu có ít hơn 5 bắp ở vào giai đoạn “cắt được” , lại tiến hành quan sát 3 hoặc 4 ngày sau đó để cắt cây bắp đúng thời điểm. + Khi thu hoạch bắp để ủ đóng gói chân không cần thu hoạch toàn bộ số bắp nằm trên cây, không bỏ riêng ra ngoài. Bởi vì hạt bắp có chứa đường, tạo thuận lợi cho quá trình lên men. Nếu chỉ ủ chua những cây bắp không bắp sẽ không thể cho ra loại thức ăn ủ chua có chất lượng tốt nhất. Cũng có thể tiến hành ủ đóng gói chân không loại cây bắp chín sữa – chín sáp và đã thu hết bắp (trong trường hợp cây bắp lấy bắp đem bán non). Tuy nhiên, ta phải sử dụng lượng rỉ mật lớn hơn (thường là dùng gấp đôi lượng rỉ mật). Hoặc đối với loại cây bắp đã thu hết bắp: Đó là trường hợp trồng bắp lấy hạt. Thực tế, nhiều vùng ở nông thôn trồng bắp với mục đích này và bỏ lại lượng thân và lá bắp rất lớn, chủ yếu dùng phơi khô và đun nấu, rất lãng phí. Chúng ta cũng có thể ủ chua lại cây bắp sau khi thu hoạch. Nhưng cần lưu ý là phải ủ chua vào chính ngày thu bắp, không phải phơi thêm gì cả. Trước khi thái cây và lá bắp, cần loại bỏ bớt một số lá già, khô phần dưới gốc cây. + Phơi nắng: Sau khi cắt cây bắp cần phơi dưới nắng khoảng nửa ngày, làm cho cây thức ăn bị mất nước và khô đi một chút. Đó là một yếu tố thuận lợi cho việc ủ đóng gói chân không thành công. Nhưng cũng lưu ý là không nên phơi quá khô cây bắp trước khi thái nhỏ và đưa vào ủ. Để xác định trạng thái lý tưởng của cây bắp, người ta đề xuất một phương pháp kiểm tra đơn giản như sau: Khoảng 4 – 6 giờ sau khi cắt cây bắp, lấy ngẫu nhiên 3 hoặc 4 lần lá bắp rải 24 phơi trên cánh đồng hoặc trên sân (mỗi lần một lá) nắm chặt trong lòng bàn tay. Sau đó ta mở dần bàn tay ra và quan sát các nếp nhăn trên lá. Nếu các nếp nhăn để lại là các đường không rõ ràng và ẩm nhưng không rỉ nước hoặc lá không bị gãy nát (khi đó độ ẩm của ngô là khoảng 65 – 70%) thì đó là trạng thái lý tưởng để thái cây bắp đem đi ủ đóng gói chân không. Hình 2.10. Sơ đồ quy trình công nghệ. Thái: Công đoạn chế biến đầu tiên là thái làm nhỏ cây bắp thành những đoạn nhỏ. Yêu cầu kỹ thuật của công đọan này là thái cáng nhỏ càng tốt. Sản phẩm sau thái nghiền đạt độ nhuyễn thích hợp và được chuyển qua máy ép tách nước. Công việc cung cấp cây bắp vào máy thái làm nhỏ và vận chuyển sản phẩm sau khi thái để đưa vào máy ép tách nước có thể dùng các thiết bị vận chuyển hoặc bằng thủ Nguyên liệu Thái nghiền Nén ép định lượng Ủ Ép tách nước Hút chân không Vô bao Xúc tác 25 công do công nhân thực hiện. Thiết bị dùng để thái chủ yếu là các lọai máy thái rau – cỏ rơm dạng dao thái kiểu đĩa có trục nằm ngang hay máy thái nghiền. Hình 2.11. Sản phẩm sau thái nghiền. Ép tách nước: Do nhu cầu sản xuất rất lớn, nguyên liệu thu mua về không thể phơi nắng trong thời gian dài. Vì vậy cây bắp thường ở độ ẩm cao, nên sản phẩm sau thái nghiền cần phải được ép tách nước để đạt độ ẩm thích hợp từ 65 – 70% . Thiết bị để ép tách nước thường là máy ép thủy lực với lực ép từ 5 – 50 tấn. Nén ép định lượng: Sau khi được ép tách nước đạt độ ẩm thích hợp, sản phẩm thái nghiền được cho vào máy nén ép định lượng. Tại đây, máy sẽ nén chặt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ****************** HUỲNH NGUYÊN THẢO NGHIÊN CỨU MÁY THÁI NGHIỀN THÂN CÂY BẮP LÀM THỨC ĂN Ủ TƯƠI CHO ĐẠI GIA SÚC Ở DẠNG BAO TÚI HÚT CHÂN KHÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KĨ THUẬT Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 9/2009 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ******************** HUỲNH NGUYÊN THẢO NGHIÊN CỨU MÁY THÁI NGHIỀN THÂN CÂY BẮP LÀM THỨC ĂN Ủ TƯƠI CHO ĐẠI GIA SÚC Ở DẠNG BAO TÚI HÚT CHÂN KHƠNG Chun ngành: Cơ khí cơng nghệ Mã số: 60.52.14 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT Hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRẦN THỊ THANH Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 9/2009 i NGHIÊN CỨU MÁY THÁI NGHIỀN THÂN CÂY BẮP LÀM THỨC ĂN Ủ TƯƠI CHO ĐẠI GIA SÚC Ở DẠNG BAO TÚI HÚT CHÂN KHÔNG HUỲNH NGUYÊN THẢO Hội đồng chấm luận văn: Chủ tịch: PGS.TS NGUYỄN HAY Trường Đại học Nông Lâm TPHCM Thư ký: TS NGUYỄN VĂN HÙNG Trường Đại học Nông Lâm TPHCM Phản biện 1: TS NGUYỄN NGỌC PHƯƠNG Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM Phản biện 2: TS LÊ HIẾU GIANG Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM Ủy viên: PGS.TS TRẦN THỊ THANH Trường Đại học Nơng Lâm TPHCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM TPHCM HIỆU TRƯỞNG ii LÝ LỊCH CÁ NHÂN Tôi tên Huỳnh Nguyên Thảo sinh ngày 27 tháng 11 năm 1977 tỉnh Bến Tre Con ông Nguyễn Văn Rớt bà Huỳnh Thị Điểm Tốt nghiệp trung học phổ thơng Nguyễn Đình Chiểu, Thị xã Bến Tre, tỉnh Bến Tre năm 1995 Tốt nghiệp trung cấp nghề Việt Đức trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thủ Đức, Thành Phố Hồ Chí Minh năm 1997 Tốt nghiệp đại học ngành Cơ Khí Chế Tạo Máy hệ qui Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thủ Đức, Thành Phố Hồ Chí Minh năm 2002 Năm 2002 làm giáo viên trường Kỹ thuật Công Nghiệp tỉnh Bến Tre Năm 2004 làm giảng viên trường Cao Đẳng Bến Tre Tháng 09 năm 2006 theo học Cao học ngành Cơ Khí Công Nghệ đại học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh Tình trạng gia đình: có vợ gái, năm kết hôn 2005 Địa liên lạc: 9/5A Nguyễn Trung Trực, Phường Thành Phố Bến Tre, tỉnh Bến Tre Điện thoại: 0918.948849 Email: huynhnguyenthao77@gmail.com iii LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nghiên cứu nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Huỳnh Nguyên Thảo iv LỜI CẢM TẠ Tôi xin bày tỏ lòng kính trọng biết ơn sâu sắc đến: Cô PGS.TS Trần Thị Thanh, trưởng khoa Cơ Khí Cơng Nghệ, TS Nguyễn Như Nam, Trưởng mơn Máy Sau thu hoạch – Chế biến trường Đại Học Nơng Lâm Thành phố Hồ Chí Minh, tận tình hướng dẫn động viên tơi suốt q trình thực luận văn Ban giám hiệu, phòng đào tạo Sau đại học, ban chủ nhiệm khoa Cơ Khí Cơng Nghệ trường Đại Học Nơng Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh cho phép tạo điều kiện thuận lợi cho thực luận văn Tập thể giảng viên khoa Cơ Khí Cơng Nghệ trường Đại Học Nơng Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh tận tình giảng dạy truyền đạt kiến thức quý báu cho suốt q trình tơi học Cao Học Tập thể học viên lớp cao học Cơ Khí Khóa 2006 giúp đỡ tơi q trình học tập thực đề tài v TÓM TẮT Đề tài “Nghiên cứu máy thái nghiền thân bắp làm thức ăn ủ tươi cho đại gia súc dạng bao túi hút chân khơng” tiến hành khoa Cơ khí – Công nghệ trường đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh, thời gian từ tháng năm 2009 đến tháng năm 2009 Mục tiêu đề tài nghiên cứu mẫu máy thái nghiền thân bắp nằm dây chuyền sản xuất thức ăn ủ tươi cho đại gia súc dạng bao túi hút chân không Nội dung nghiên cứu đề tài hệ thống hóa lý thuyết cắt thái, nghiền thân thực vật để tiến hành nghiên cứu lý thuyết thực nghịệm mẫu máy thái nghiền bắp làm thức ăn ủ tươi dạng bao gói hút chân khơng có suất 3000 kg/h Phương pháp nghiên cứu đề tài ứng dụng kế thừa lý thuyết cắt thái, nghiền thân thực vật, nguyên lý làm việc máy thái nghiền Vonga – để xây dựng mơ hình máy thái nghiền bắp có suất 3000 kg/h Nghiên cứu máy mơ hình phương pháp qui hoạch thực nghiệm cực trị tối ưu Thí nghiệm bố trí dạng bậc II kiểu Box –Hunter Bài tốn tối ưu hóa giải theo thuật tốn ngẫu nhiên kết hợp dò tìm trực tiếp Kết mơ q trình cắt lưỡi dao, ép vật thái trục chế tạo mẫu máy thái nghiền bắp MTN – 3000 có suất 3000 kg/h Chế độ tối ưu máy: tỉ số truyền từ trục tới trục băng tải itư = 1,40; số vòng quay trống thái n1tư = 690 ÷ 930 vg/ph.; số dao băm lắp trống nghiền ztư = cái; số vòng quay trống nghiền n2tư = 1.310 vg/ph Các tiêu tối ưu đạt độ nhỏ sản phẩm ltư = 9,1 ÷ 5,5 mm, tương ứng mức tiêu thụ điện riêng để thái nghiền là: 5,020 ÷ 6,361 kWh/tấn vi SUMMARY The thesis “Study on the corn trunk milling machine using for cattle feed in vacuum packet” was done at the faculty of Engineering, Nong Lam University in HCM city from February, 2009 to September, 2009 The thesis objective is to research, calculate and design the corn trunk milling machine using for cattle feed in vacuum packet The content was concentrated on systematization of theories of cutting and milling tree-trunks in order to research theory and experiment of the corn trunk milling machine using for cattle feed in vacuum packet 3000 kg per hour The researched methods are application and inherit of theories of cutting - milling tree-trunks and principle of the Vonga-5 milling machine to build a model of corn trunk milling machine using for cattle feed in vacuum packet 3000 kg per hour The machine model was studied by the method of response surface design The experiment was design basing on the second-class Box-Hunter method and the optimization program was solved with the algorithm of randomization and direct – seeking The results of this thesis include the main parts such as simulation of blade – cutting process and press-scrolling, and manufacturing of the corn trunk milling machine MTN-3000 with its capacity of 3000 kg per hour The optimized regime of the machine includes the main parameters as following: transferring rate of scroller – conveyor is itư = 1.40; rotating velocity of the cutting drum is n1tư = 690 ÷ 930 RPM; the number of chopping blades on the milling machine is ztư = 9; rotating velocity of the miiling drum is n2tư = 1310 RPM The target parameters wered obtained including the product dimension of 9.1 ÷ 5.5 mm correlativelly with the specific energy consumption of 5.020 ÷ 6.361 kWh/ton vii MỤC LỤC NGHIÊN CỨU MÁY THÁI NGHIỀN THÂN CÂY BẮP ii LÝ LỊCH CÁ NHÂN iii LỜI CAM ĐOAN iv LỜI CẢM TẠ v TÓM TẮT vi MỤC LỤC viii DANH SÁCH CÁC BẢNG xii DANH SÁCH CÁC HÌNH xiii Chương MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN 2.1 Đối tượng gia công 2.1.1 Đối tượng gia công 2.1.2 Máy thái bắp 2.1.2.1 Các loại máy thái nước: 2.1.2.2 Máy thái rau cỏ rơm PCB-3,5 2.1.2.3 Máy thái rau cỏ rơm PCC-6,0 10 2.1.2.4 Máy thái nghiền “Vonga - 5” 16 2.2 Công nghệ sản xuất thức ăn ủ đóng bao hút chân khơng phục vụ chăn nuôi đại gia súc 17 2.2.1 Cơ sở khoa học ủ đóng gói chân không 17 2.2.2 Quy trình cơng nghệ sản xuất thức ăn ủ đóng gói chân khơng 22 2.3 Ý kiến nhận xét đề xuất nhiệm vụ nghiên cứu 26 2.3.1 Ý kiến nhận xét 26 2.3.2 Đề xuất nhiệm vụ nghiên cứu 27 Chương NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 3.1 Nội dung nghiên cứu 28 viii 3.2 Phương pháp nghiên cứu 28 3.2.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 28 3.2.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 29 3.2.2.1 Vật liệu 29 3.2.2.2 Dụng cụ đo 29 3.2.2.3 Phương pháp đo 29 3.2.2.4 Phương pháp bố trí thí nghiệm 30 3.2.2.5 Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm 31 3.2.2.6 Phương pháp khảo sát nhận dạng bề mặt đáp ứng 31 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33 4.1 Kết nghiên cứu mơ hình hóa q trình cung cấp cắt thái 33 4.1.1 Nghiên cứu mô hình hóa q trình cung cấp 33 4.1.1.1 Nghiên cứu mơ hình hóa q trình ép vật thái 33 4.1.1.2 Nghiên cứu mơ hình hóa q trình nén ép vật thái trước cắt thái 35 4.1.2 Ý kiến thảo luận 39 4.2 Khảo nghiệm thái nghiền bắp máy thái nghiền Vonga – 39 4.2.1 Mục đích khảo nghiệm 39 4.2.2 Điều kiện khảo nghiệm 40 4.2.3 Kết khảo nghiệm 40 4.2.4 Ý kiến thảo luận 41 4.3 Chế tạo máy thái nghiền bắp MTN – 3000 42 4.3.1 Các liệu thiết kế 42 4.3.2 Lựa chọn nguyên lý cấu tạo nguyên lý làm việc cho máy thái nghiền bắp MTN – 3000 42 4.3.2.1 Nguyên lý cấu tạo máy thái nghiền bắp MTN – 3000 42 4.3.2.2 Nguyên lý làm việc máy thái nghiền bắp MTN – 3000 44 4.3.3 Tính tốn thiết kế chế tạo 45 4.3.3.1 Thiết kế chép mẫu theo máy thái nghiền Vonga – 45 4.3.3.2 Thiết kế phận làm việc 45 ix P.3.3 Kết xử lý số liệu cho hàm mức tiêu thụ điện riêng để thái nghiền P.3.3.1 Kết xử lý số liệu phân tích phương sai lần I 09/18/09 05:57:17 AM Page ANOVA for y2 - factor study Effect Sum of Squares DF Mean Sq F-Ratio P-value A:x1 2926042 2926042 37.64 0009 B:x2 1485227 1485227 19.11 0047 C:x3 3341760 3341760 42.99 0006 D:x4 6888482 6888482 88.62 0001 AB 1142440 1142440 14.70 0086 AC 0157503 0157503 2.03 2045 AD 0370563 0370563 4.77 0717 BC 0183602 0183602 2.36 1752 BD 1870562 1870562 24.06 0027 CD 1197160 1197160 15.40 0078 AA 0272173 0272173 3.50 1105 BB 1134107 1134107 14.59 0088 CC 1015807 1015807 13.07 0112 DD 1179575 1179575 15.17 0080 Lack-of-fit 2481353 10 0248135 3.19 0843 Pure error 0466397 0077733 Total (corr.) 2.53189787 30 R-squared = 0.883575 R-squared (adj for d.f.) = 0.781704 P.3.3.2 Kết xử lý số liệu phân tích phương sai lần II 09/18/09 05:58:25 AM Page ANOVA for y2 - factor study Effect Sum of Squares DF Mean Sq F-Ratio P-value A:x1 2926042 2926042 37.64 0009 B:x2 1485227 1485227 19.11 0047 C:x3 3341760 3341760 42.99 0006 D:x4 6888482 6888482 88.62 0001 AB 1142440 1142440 14.70 0086 BD 1870562 1870562 24.06 0027 CD 1197160 1197160 15.40 0078 BB 1030642 1030642 13.26 0108 CC 0917396 0917396 11.80 0139 DD 1074258 1074258 13.82 0099 Lack-of-fit 3465194 14 0247514 3.18 0810 Pure error 0466397 0077733 Total (corr.) 2.53189787 30 R-squared = 0.844718 R-squared (adj for d.f.) = 0.767076 P.3.3.3 Kết xử lý số liệu tính tốn hệ số hồi quy dạng mã hóa 09/18/09 05:58:50 AM Page Regression coeffs for y2 - factor study - 82 constant = 5.95506 A:x1 = -0.110417 B:x2 = 0.0786667 C:x3 = 0.118 D:x4 = 0.169417 AB = -0.0845 BD = -0.108125 CD = 0.0865 BB = -0.0596941 CC = -0.0563191 DD = -0.0609441 - P.3.3.4 Kết xử lý số liệu tính tốn hệ số hồi quy dạng thực 09/18/09 07:42:51 AM Page Regression coeffs for Ar - factor study constant = -19.6947 A:i = 10.1287 B:n1 = 0.0387524 C:z = 0.324035 D:n2 = 7.82629E-3 AB = -0.0169 BD = -7.20833E-6 CD = 5.76667E-4 BB = -5.96941E-6 CC = -0.0563191 DD = -2.70863E-6 - Phụ lục Kết phân tích ảnh hưởng hệ số hồi quy tới mô hình thống kê thực nghiệm P.4.1 Hàm độ nhỏ sản phẩm thái nghiền Pa reto Cha rt for y1 Pa reto Cha rt for l BB AD DD C:z D:n2 BD B:n1 BC A:i AC AA CC AB 5.36 -4.63 -4.56 -4.44 -4.38 4.31 -4.31 -4.15 -3.98 -3.91 3.63 -3.48 3.18 BB AD DD C:x3 D:x4 BD B:x2 BC A:x1 AC AA CC AB 5.36 -4.63 -4.56 -4.44 -4.38 4.31 -4.31 -4.15 -3.98 -3.91 3.63 -3.48 3.18 sta nd a rd ized effec ts 83 sta nd a rd ize d effec ts Đồ thị ảnh hưởng hệ số hồi qui Đồ thị ảnh hưởng hệ số hồi qui đến độ nhỏ sản phẩm thái nghiền dạng đến độ nhỏ sản phẩm thái nghiền dạng mã hóa thực P.4.2 Hàm mức tiêu thụ điện riêng để thái nghiền Pa reto Cha rt for y2 D:x4 C:x3 A:x1 BD B:x2 CD AB DD BB CC Pa reto Cha rt for A r 9.41 6.56 -6.14 -4.91 4.37 3.92 -3.83 -3.72 -3.64 -3.44 D:n2 C:z A :i BD B:n1 CD AB DD BB CC 10 sta nd a rd ize d e ffe c ts 9.41 6.56 -6.14 -4.91 4.37 3.92 -3.83 -3.72 -3.64 -3.44 10 sta nd a rd ized effec ts Đồ thị ảnh hưởng hệ số hồi qui Đồ thị ảnh hưởng hệ số hồi qui đến mức tiêu thụ điện riêng để thái đến mức tiêu thụ điện riêng để thái nghiền dạng mã hóa nghiền dạng thực Phụ lục Vẽ đồ thị biểu diễn P.5.1 Hàm độ nhỏ sản phẩm thái nghiền DO THI l - i - n1 DO THI l - i - n1 20.2187 19.3762 18.5337 930 26 830 17.6913 n1(vg/ p h) 24 730 l(mm ) 22 20 18 16 1.2 1.24 1.281.32 1.36 1.4 930 830 730 630 530n1(vg / p h) 16.8488 630 530 i 84 24.4309 23.5885 22.746 21.9035 21.0611 1.2 1.24 1.28 1.32 1.36 1.4 i DO THI l - i - z DO THI l - i - z 21 12.4412 13.1847 13.9282 14.6718 15.4154 16.1589 16.9024 z(c a i) 19 l(mm ) 17 17.646 15 13 18.3895 11 1.2 1.24 z(c a i) 1.281.32 1.36 1.4 1.2 1.24 1.28 1.32 1.36 1.4 i i DO THI l - i - n2 DO THI l - i - n2 10.7643 11.6113 12.4582 13.3052 14.1521 14.9991 15.846 16.6929 17.5399 1310 1210 20 n2(vg / p h) 1110 18 1010 l(mm ) 16 14 12 10 1.2 1.24 1.281.32 1.36 1.4 1310 1210 1110 1010 910 810n2(vg / p h) 710 910 18.3868 810 710 1.2 1.24 1.28 1.32 1.36 1.4 i i DO THI l - n1 - z DO THI l - n1 - z 12.1059 12.9037 13.7015 14.4993 15.2971 16.0949 16.8926 17.6904 22 z(c a i) 20 l(mm ) 18 16 14 18.4882 19.286 12 z(c a i) 530 630 730 830 930 n1(vg / p h) 530 85 630 730 830 n1(vg / p h) 930 DO THI l - n1 - n2 DO THI l - n1 - n2 13.5844 1310 1210 22 n2(vg / p h) 1110 20 1010 l(mm ) 18 16 14 12 530 630 730 830 930 1310 1210 1110 1010 910 810n2(vg / p h) 710 17.0787 910 810 710 530 n1(vg / p h) 17.9523 18.8259 20.573 19.6994 16.2051 15.3315 14.458 630 730 830 n1(vg / p h) 930 DO THI l - z - n2 DO THI l - z - n2 1310 1010 13.3691 n2(vg / p h) 18 l(m m ) 16 14 12 10 1110 10.8519 11.4812 12.1105 12.7398 1210 1310 1210 1110 1010 910 810 710 n2(vg / p h) 16.5157 15.8864 15.2571 14.6278 13.9985 910 810 710 z(c a i) z(c a i) P.5.2 Hàm mức tiêu thụ điện riêng để thái nghiền DO THI Ar - i - n1 DO THI Ar - i - n1 930 6.5 6.3 6.1 5.9 5.7 930 830 5.5 730 5.3 630 1.2 1.24 n1(vg / p h) 530 1.281.32 1.36 1.4 Ar(kWh/ ta n) n1(vg/ p h) 830 730 6.32068 6.20892 6.09715 5.98538 5.76185 530 1.2 1.24 1.28 1.32 1.36 1.4 i 86 5.65008 5.87362 630 i 5.42655 5.53831 DO THI Ar - i - z DO THI Ar - i - z 5.75526 z(c a i) Ar(kWh/ ta n) 6.4 6.2 5.8 5.6 5.4 5.2 z(c a i) 1.2 1.24 1.281.32 1.36 1.4 6.23757 6.14111 6.04465 5.94818 5.85172 5.6588 5.56234 5.46587 5.36941 1.2 1.24 1.28 1.32 1.36 1.4 i i DO THI Ar - i - n2 DO THI Ar - i - n2 1310 1210 6.3 6.1 5.9 5.7 5.5 1310 1210 5.3 1110 1010 5.1 910 810n2(vg / p h) 1.2 1.24 1.281.32 710 1.36 1.4 5.83671 6.179266.065085.95089 Ar(m m) n2(vg/ p h) 1110 1010 5.72253 910 5.60835 5.49417 5.37998 5.2658 5.15162 810 710 1.2 1.24 1.28 1.32 1.36 1.4 i i DO THI Ar - n1- z DO THI Ar - n1- z z(c a i) Ar(kWh/ ta n) 6.2 5.8 5.6 5.4 5.2 z(c a i) 530 630 730 830 930 6.04265 5.94815 5.19217 5.28667 5.38116 530 630 730 830 n1(vg / p h) n1(vg / p h) 87 5.85365 5.75916 5.66466 5.57016 5.47566 930 DO THI A r - n1 - n2 DO THI Ar - n1 - n2 1310 5.65276 1210 6.3 5.7 5.4 5.1 1310 1210 4.8 1110 1010 4.5 910 810n2(vg / p h) 530 630 710 730 830 930 n1(vg / p h) 5.81118 5.96959 Ar(kWh/ ta n) n2(vg / p h) 1110 1010 910 810 4.70226 4.86067 5.01909 5.17751 5.33592 5.49434 710 530 630 730 830 930 n1(vg / p h) DO THI Ar - z - n2 DO THI Ar - z - n2 1310 1210 6.5 6.26987 n2(vg / p h) 1110 Ar(kWh/ ta n) 6.2 6.13291 5.99594 5.85897 5.722 5.58504 5.44807 5.3111 5.17414 1010 5.9 5.6 5.3 6.40684 1310 1210 1110 1010 910 810n2(vg / p h) 710 910 810 710 z(c a i) Phụ lục Kết tính tốn tối ưu hóa 88 z(c a i) 89 90 91 Phụ lục Kết khảo nghiệm so sánh MTN – 3000 với Vonga – P.7.1 Kết khảo nghiệm FILE: SOSAQ 09/19/09 Row MAY MTN MTN MTN MTN MTN VONGA – VONGA – VONGA – VONGA – 10 VONGA – P.7.2 Kết xử lý số liệu 05:01:41 PM Q 3,052 3,122 3,046 3,018 3,104 3,025 2,998 3,108 3,172 3,012 Page L (mm) 5,4 5,2 5,6 5,5 5,7 9,8 11,2 12,4 10,6 10,3 Ar (kWh/tấn) 5,612 5,543 5,626 5,536 5,842 6,102 6,058 6,085 6,042 6,094 P.7.2.1 So sánh suất 09/19/09 04:55:49 PM Page Analysis of Variance for SOSAQ.Q - Type III Sums of Squares -Source of variation Sum of Squares d.f Mean square F-ratio Sig.level MAIN EFFECTS A:SOSAQ.MAY 9.00000E-005 9.00000E-005 024 8814 RESIDUAL 0295360 0036920 TOTAL (CORRECTED) 0296260 missing values have been excluded 92 All F-ratios are based on the residual mean square error 09/19/09 04:56:21 PM Page Multiple range analysis for SOSAQ.Q by SOSAQ.MAY Method: 95 Percent LSD Level Count LS Mean Homogeneous Groups VONGA 3.0630000 X MTN 3.0690000 X contrast difference +/- limits MTN - VONGA 0.00600 0.08864 * denotes a statistically significant difference P.7.2.2 So sánh độ nhỏ sản phẩm 09/19/09 Page 04:57:38 PM Analysis of Variance for SOSAQ.l - Type III Sums of Squares Source of variation Sum of Squares d.f.Mean square F-ratio Sig level MAIN EFFECTS A:SOSAQ.MAY 72.361000 72.361000 139.828 0000 RESIDUAL 4.1400000 5175000 TOTAL (CORRECTED) 76.501000 missing values have been excluded All F-ratios are based on the residual mean square error 09/19/09 04:57:59 PM Page Multiple range analysis for SOSAQ.l by SOSAQ.MAY Method: 95 Percent LSD Level Count LS Mean Homogeneous Groups MTN 5.480000 X VONGA 10.860000 X contrast difference +/limits MTN - VONGA -5.38000 1.04946 * • denotes a statistically significant difference 93 P.7.2.3 So sánh mức tiêu thụ điện riêng 09/19/09 05:00:12 PM Page Analysis of Variance for SOSAQ.Ar - Type III Sums of Squares Source of variation Sum of Squares d.f Mean square F-ratio Sig level MAIN EFFECTS A:SOSAQ.MAY 4937284 4937284 61.492 0001 RESIDUAL 0642336 0080292 TOTAL (CORRECTED) 5579620 missing values have been excluded All F-ratios are based on the residual mean square error 09/19/09 05:00:29 PM Page Multiple range analysis for SOSAQ.Ar by SOSAQ.MAY Method: 95 Percent LSD Level Count LS Mean Homogeneous Groups MTN 5.6318000 X VONGA 6.0762000 X contrast difference limits MTN - VONGA -0.44440 0.13072 * * denotes a statistically significant difference Phụ lục Một số hình ảnh khảo nghiệm Máy thái nghiền “Vonga-5” Băng chuyền máy “Vonga-5” 94 Bộ phận thái máy “Vonga-5” Bộ phận băm máy “Vonga-5” Trục MTN-3 Bộ phận băm máy MTN-3 Bộ phận thái MTN-3000 Lò xo nén MTN-3000 95 Máy MTN-3000 Băng chuyền MTN-3000 Cấp liệu cho máy MTN-3000 Sản phẩm sau thái nghiền máy MTN-3000 96 ... 9/5A Nguyễn Trung Trực, Phường Thành Phố Bến Tre, tỉnh Bến Tre Điện thoại: 0918.948849 Email: huynhnguyenthao77@gmail.com iii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu,