Nghiên cứu một số thông số chính làm cơ sở để thiết kế chế tạo máy ép viên thức ăn cho nuôi trồng thuỷ sản kiểu vít đứng

Luận văn, thạc sỹ, tiến sĩ, cao học, kinh tế, nông nghiệp

Mở đầu Sản xuất nông nghiệp ở nớc ta hiện nay đang phát triển theo hớng công nghiệp hoá các ngành nghề trong nông nghiệp. Đặc biệt là trong các khâu bảo quản, chế biến nông sản và thức ăn chăn nuôi từng bớc đợc cơ khí hoá và tự động hoá nhằm giảm nhẹ sức lao động, tăng năng suất và chất lợng sản phẩm nhằm đáp ứng nhu cầu của thị trờng và hội nhập quốc tế. Các nghị quyết của các kỳ Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ VII, VIII, IX Ban Chấp hành Trung ơng Đảng Cộng sản Việt Nam đã khẳng định Song song với việc phát triển và tăng trởng kinh tế, Việt Nam cần tập trung các nỗ lực cho các hoạt động xoá đói giảm nghèo[11]. Trong phát triển nông nghiệp và nông thôn đa chăn nuôi thành nghành chính trong sản xuất nông nghiệp. Hội thảo tại Hà Nội 1995 trong lĩnh chăn nuôi và chế biến thức ăn cho chăn nuôi chúng ta cần khoảng 5 triệu tấn thức ăn cho nghành chăn nuôi. Hiện nay cả nớc có trên 150 nhà máy và xí nghiệp chế biến thức ăn chăn nuôi, mỗi năm sản xuất trên 3 triệu tấn thức ăn, so với nhu cầu còn thiếu trên 1 triệu tấn [8]. Thiết bị, máy móc sản xuất tức ăn chăn nuôi phần lớn là nhập ngoại, giá thành cao. Vì vậy nhiều cơ sở chăn nuôi có nhu cầu lắp đặt các hệ thống máy chế biến thức ăn chăn nuôi với thiết bị chế tạo trong nớc nhằm giảm bớt chi phí ban đầu. Trong hệ thống máy chế biến thức ăn hiện nay một số khâu đã có các máy chính tơng đối hoàn chỉnh nh máy nghiền, máy trộn, riêng dụng cụ, thiết bị ép viên thức ăn đã đợc chế tạo trong nớc song cha đợc nghiên cứu đầy đủ và cha có mẫu hoàn chỉnh bán trên thị trờng. Vì vậy việc nghiên cứu dần tiến tới hoàn thiện máy ép viên thức ăn chăn nuôi nói chung và cho nuôi trồng thuỷ sản nói riêng là cần thiết trong công nghệ chế biến thức ăn chăn nuôi. Hiện nay ngành chăn nuôi ngày một trở nên đa dạng hoá. Các phơng pháp và yêu cầu chăn nuôi khác nhau đòi hỏi phải có các dạng, loại thức ăn khác nhau cả về phơng pháp sản xuất, thành phần thức ăn, cách bảo quản và điều kiện sử dụng. Với những loại thức ăn dùng cho chăn nuôi nói chung và cho nuôi trồng thuỷ sản nói riêng có thể dùng trong thời gian tơng đối dài, thờng tồn tại dới dạng bột hoặc viên. Tuy nhiên trong ngành thuỷ sản, việc định mức khẩu phần ăn cho vật nuôi (cá, tôm, cua) là một vấn đề quan trọng, nó quyết định sự tồn tại, sinh trởng và phát triển của vật nuôi. Chính vì lẽ đó, công nghệ làm thức ăn viên cho cá, tôm đã mang lại những ý nghĩa to lớn cho ngành nuôi trồng thuỷ sản hiện nay. Xuất phát từ thực tế sản xuất và đợc sự hớng dẫn của thầy giáo TS. Trần Nh Khuyên chúng tôi thực hiện đề tài Nghiên cứu một số thông số chính làm cơ sở để thiết kế chế tạo máy ép viên thức ăn cho nuôi trồng thuỷ sản kiểu vít đứng. Trong nội dung luận văn này, chúng tôi hớng chủ yếu vào nghiên cứu máy ép viên thức ăn cho nuôi trồng thuỷ sản cỡ nhỏ sử dụng tiện lợi trong các trại chăn nuôi cá tôm tập thể cũng nh hộ gia đình. 1. Tổng quan nghiên cứu về máy ép viên 1.1. Nhu cầu và đặc điểm của thức ăn cho nuôi trồng thuỷ sản Hiện nay ở nớc ta có khoảng 1,8 triệu ha diện tích mặt nớc phù hợp cho nuôi trồng thuỷ sản. Ngành thuỷ sản đang có một tốc độ phát triển rất nhanh. Nuôi trồng thuỷ sản phải đợc xem là một hợp phần của phát triển nông thôn, góp phần ổn định cuộc sống của một bộ phận dân nghèo trong công đồng, kích thích phát triển nguồn nhân lực và góp phần cải thiện phúc lợi xã hội; Nuôi trồng thuỷ sản có thể là tiền đề phù hợp trong việc cải thiện sinh kế, trong lập kế hoạch sử dụng nguồn lợi, tài nguyên và góp phần cải thiện môi trờng [11]. Cụ thể là sản lợng năm 1990 chỉ mới đạt 890590 tấn nhng đến năm 2000 sản lợng đã đạt tới 1.969100 tấn. Sản lợng nuôi trồng đạt 727.140 tấn. Có khoảng 3,4 triệu ngời tham gia vào các hoạt động của nghề cá và có khoảng 600000 lao động tham gia vào nuôi trồng thuỷ sản. Nhà nớc đang phấn đấu đạt mức 2 triệu tấn cá vào năm 2010 và đóng góp khoảng 60 80 % tổng sản lợng cá trong cả nớc. Việt Nam và một số nớc đang phát triển là những nớc cung cấp sản phẩm thuỷ sản chính trên thị trờng thế giới và chiếm khoảng 50% trong tổng khối lợng xuất khẩu trên thị trờng thế giới. Việc buôn bán các sản phẩm thuỷ sản là nguồn thu ngoại tệ quan trọng đối với các nớc đang phát triển. Trung quốc và thái lan là hai nớc xuất khẩu chính trên thị trờng thế giới với Mĩ và Nhật Bản là hai nớc nhập khẩu chính. ở nớc ta, ngành nuôi trồng thuỷ sản (cá, cua tôm) đang phát triển mạnh mẽ. Đặc điểm của ngành này là thời gian ngắn nhng nguồn lợi thu về nhanh và nhiều. Nớc ta có diện tích ao hồ sông ngòi lớn. Trong những năm gần đây ở các địa phơng có sông ngòi ao hồ đã phát triển ngành nuôi cá lồng trên sông và nghề nuôi tôm cua xuất khẩu. Vấn đề gay gắt nhất hiện nay là giải quyết việc cung cấp thức ăn cho vật nuôi dới nớc, đặc biệt là nuôi cá lồng trên sông nớc chảy. Ngoài những yêu cầu cần chất lợng thức ăn theo quy định của ngành chăn nuôi, còn có yêu cầu không thể thiếu đợc đối với thức ăn cho loại vật nuôi dới nớc là thức ăn phải đợc ép thành dạng viên. 1.1.1. Các dạng thức ăn cho nuôi trồng thuỷ sản Căn cứ vào hàm lợng ẩm có trong thức ăn, theo ngời ta phân ra thức ăn ớt, thức ăn nửa ớt và thức ăn khô. Các loại thức ăn đợc phân loại theo sơ đồ trên (hình 1.1). Thức ăn Khô 8 -12% nớc Ướt > 45% nớc Nửa ớt 30 35% nớc Thỏi Viên Bột nhão làm lạnh Chìm Bột nhão Nổi Dạng cánh mỏng Nổi Lơ lửng Chìm Chìm Bền vững trong nớc Chìm Hình 1.1. Sơ đồ phân loại thức ăn cho nuôi trồng thuỷ sản a) Thức ăn ớt Thức ăn ớt có hàm lợng ẩm 50 ữ 80%. Nguyên liệu chế biến chủ yếu là cá và các sản phẩm phụ từ động vật. Loại thức ăn này có hàm lợng đạm khá cao và giàu vitamin. Chúng rất dễ bị h hỏng, vì vậy cần phải đợc bảo quản trong các kho lạnh. b) Thức ăn nửa ớt Thức ăn nửa ớt có độ ẩm 30 ữ 35%. Nguyên liệu sản xuất là thịt của các loại cá, các sản phẩm phụ từ động vật và bột nghiền. Thức ăn loại này có thành phần dinh dỡng khá đồng đều, thờng đợc sản xuất ra ở dạng viên hay thỏi, có thể nổi hoặc chìm. Giống nh thức ăn ớt, loại thức ăn này cũng rất khó bảo quản. Muốn cất giữ lâu cần phải đợc bảo quản trong các kho lạnh. c) Thức ăn khô Là loại thức ăn thông dụng nhất hiện nay, đợc sử dụng nhiều trong nuôi trồng thuỷ sản. Nguyên liệu chế biến gồm thịt, các sản phẩm phụ từ động vật, trong đó có tỉ lệ lớn là các loại hạt nghiền nhỏ nh mì, mạch , ngô và cám gạo. Phần lớn ngời ta dùng các loại hạt có dầu, ít xơ và có độ đạm. Độ ẩm thức ăn 8 ữ 12%. Loại thức ăn này có khả năng bảo quản đợc lâu dài, dễ chế biến. Chúng thờng đợc sản xuất ra dới dạng cánh mỏng, viên hoặc thỏi. Kích thớc viên và sức nổi của viên có thể thay đổi đợc cho thích hợp với từng loại vật nuôi ở trên mặt nớc hay ở dới nớc. Thành phần thức ăn đồng nhất về chất dinh dỡng, vì vậy đã tạo điều kiện thuận lợi cho việc xác định chế độ ăn cho các loại vật nuôi ở từng độ tuổi khác nhau. 1.1.2. Yêu cầu của viên thức ăn cho nuôi trồng thuỷ sản Viên thức ăn cho nuôi trồng thuỷ sản ngoài việc thoả mãn các yêu cầu chung cho các loại vật nuôi khác nhau, nó còn có những yêu cầu riêng sau: - Kích cỡ, hình dáng, màu sắc của viên thức ăn phải giống nh thức ăn dạng tự nhiên mà cá tôm vẫn th ờng ăn. - Mùi vị phải có sự hấp dẫn, bởi vì cá tôm có thể dùng vị giác hay khứu giác để nhận biết thức ăn từ xa. - Trọng lợng riêng của viên phải thích hợp với từng loại cá tôm sao cho viên thức ăn có thể chìm, nổi hoặc lơ lửng. - Viên thức ăn thả vào trong nớc cần phải đảm bảo bền vững trong một thời gian nhất định. Nếu bị tơi rữa thì cá, tôm không kịp ăn hết vừa gây lãng phí thức ăn vừa gây ô nhiễm môi trờng. Để viên thức ăn không bị tơi rữa trong một thời gian nhất định, đảm bảo cho cá tôm kịp ăn hết thì trong hỗn hợp thức ăn ngời ta cho thêm các chất phụ gia nh: aglimates, các chất xơ gốc mêtyl cácbon, hyđrô - côlôidôm có đặc tính liên kết để tăng độ dính kết. 1.1.3. Một số công thức chế biến thức ăn cho cá, tôm Bảng 1.1. Công thức chế biến thức ăn cho cá chép TT Nguyên liệu Khối lợng (kg) Năng lợng (j) Prôtít (g/kg) Lipít (g/kg) Muối (g/kg) Xơ (g/kg) 1 2 3 4 5 6 7 8 Bột sắn Bột đậu tơng Bột ngô Bột cá lạt Bột rau + cỏ Bột khô lạc cả vỏ Bột men tiêu hoá Bôt phụ gia + thuốc phòng 5,0 0,2 1,7 0,1 2,5 0,3 0,2 0,002 82,50 3,36 22,27 1,11 10 4,35 2,62 65,00 92,60 238 50 87,5 114 30,4 1,00 5,82 595 5,79 0,5 3,93 5,8 0,50 2,62 4,62 1,93 0,25 2,76 2,34 380 6 153 1 105 3,6 5,4 Tổng 10.002 126.2 677.5 28.79 14.8 654 Bảng 1.2. Công thức chế biến thức ăn cho cá trắm cỏ TT Nguyên liệu Khối lợng (kg) Năng lợng (j) Prôtít (g/kg) Lipít (g/kg) Muối (g/kg) Xơ (g/kg) 1 2 3 4 5 6 7 Bột sắn Bột ngô Bột cá Bột men Bột rau + cỏ xanh Bột khô lạc cả vỏ Bôt phụ gia + thuốc phòng 5,0 2,0 0,1 0,1 2,5 0,3 0,002 82,50 26,20 1,11 2,26 10,00 4,35 65,0 280,0 50,0 30,4 87,5 114,0 1,00 7,00 5,79 5,80 0,50 3,93 0,50 5,20 1,93 2,34 0,25 2,76 380,0 180,0 1,0 54,0 105,0 3,6 Tổng 10,002 126,42 626,9 24,02 12,98 723,6 Bảng 1.3 Công thức chế biến thức ăn cho tôm nớc ngọt TT Nguyên liệu Khối lợng (kg) Năng lợng (j) Prôtít (g/kg) Lipít (g/kg) Muối (g/kg) Xơ (g/kg) 1 Bột ngô 5,0 84,00 66,0 1,5 0,70 385,00 2 Cám 2,5 8,00 85,5 0,4 0,22 11,00 3 Bột khô đậu tơng 1,4 23,52 630,0 38,2 19,50 42,00 4 Bột men 0,3 2,80 45,5 8,7 3,51 3,12 5 Bột cỏ 2,2 11,00 90,0 0,8 0,30 100,00 6 Bột phụ gia 0,01 Tổng 11,401 129,32 917,0 49,6 24,23 541,12 1.2. Quy trình công nghệ ép viên thức ăn nuôi trồng thuỷ sản 1.2.1 Đặc điểm của nguyên liệu khi ép viên Các tính chất cơ lý tính của nguyên liệu dùng trong chế biến thức ăn cho nuôi trồng thuỷ sản có những đặc điểm liên quan đến quá trình ép viên nh sau: Nguyên liệu trớc khi đa vào ép viên là các sản phẩm, phụ phẩn đã đợc sơ chế làm vệ sinh, sấy khô và nghiền thành hạt theo kích thớc đã định và đợc trộn đều các thành phần theo từng loại thức ăn. Đối với nguyên liệu có dầu (lipít) hoặc có nhiều chất xơ thì việc liên kết giữa các phần tử thức ăn rất khó khăn. Muốn đảm bảo chất lợng viên thức ăn tốt thì yêu cầu lực ép phải lớn. Độ nhỏ và độ đồng nhất giữa các thành phần của hỗn hợp có ảnh hởng rất lớn đến độ chặt, độ bền, độ bóng bề mặt. Khi độ nghiền to và giữa các thành phần càng khác xa nhau về kích thớc và khối lợng thì chất lợng viên càng kém. Vì vậy để thuận lợi cho quá trình ép, ngời ta tiến hành gia công nhiệt ẩm bằng hơi nớc trớc khi ép viên hay đóng thỏi. Độ ẩm của hỗn hợp nguyên liệu là yếu tố ảnh hởng lớn nhất đến năng suất, chất lợng sản phẩm và chi phí năng lợng riêng. Độ ẩm thích hợp là 25 ữ35%. Khi độ ẩm thấp, viên ép ra ít bị biến dạng, khả năng liên kết kém. Vì vậy lực ép phải cao, năng lợng tiêu thụ lớn. Khi độ ẩm cao thì ngợc lại, trờng hợp độ ẩm quá cao, thì nguyên liệu dễ bị dính bết trong máy và vicắt ra thờng hay bị biến dạng méo mó. Với mỗi loại động vật thủy sản có yêu cầu thức ăn khác nhau, loại ăn nổi, loại ăn chìm, loại ăn lơ lửng thì cần phải có thức ăn phù hợp cho chúng. 1.2.2 Quy trình công nghệ Sơ đồ quy trình công nghệ chế biến đợc trình bày trên (hình 1.2) Phân tỷ lệ (cân đo) Nghiền nhỏ Trộn ép viên ép thỏi Làm nguội Sấy/ Làm nguội Tạo thành hạt nhỏ Sàng định cỡ Thoa chất béo Sản phẩm Sản phẩm Kho chứa nguyên liệu Hình 1.2 Sơ đồ quy trình công nghệ chế biến thức ăn cho cá tôm 1.2.3 Mục đích của ép viên - Nâng cao chất lợng thức ăn: Nhờ quá trình ép kết hợp với quá trình xử lí nhiệt (hấp chín và làm nguội) đã nâng cao đợc giá trị dinh dỡng của viên thức ăn. - Vệ sinh thức ăn: Qua xử lý nhiệt và đặc biệt là nhiệt ma sát sinh ra trong quá trình ép làm cho nhiệt độ thức ăn lên tới 80 0 C. ở nhiệt độ cao này hầu hết các loại vi khuẩn và nấm có hại đều bị tiêu diệt. - Tiết kiệm đợc thức ăn: Trong thức ăn thờng có đầy đủ các thành phần dinh dỡng trong đó có cả thức ăn ngon và thức ăn không ngon. Khi ép thành viên bột, cá tôm phải ăn hết cả phần thức ăn ngon và thức ăn không ngon, do đó sẽ không làm lãng phí thức ăn. - Tăng khối lợng viên: Thông thờng các viên thức ăn có khối lợng viên cao hơn khoảng 15% so với khối lợng viên của thức ăn ở dạng bột rời. Nhờ đó giảm đợc dung thích chứa, thuận lợi cho việc bao gói, vận chuyển và bảo quản Để nâng cao chất lợng viên thức ăn, ngời ta đã sử dụng các máy ép có thể làm giãn nở viên sau khi ra khỏi khuôn. Trớc hết ngời ta cho hỗn hợp thịt bột vào buồng ép có áp suất cao, tạo ra lực ép lớn làm tăng nhanh nhiệt độ hỗn hợp. Sau đó mới cho hỗn hợp ép qa lỗ khuôn tạo hình. Nhờ nhiệt độ tăng đột ngột nên vật liệu đợc làm chín nhanh, khi chui qua lỗ khuôn chúng sẽ giãn nở và tự bẻ gãy. Khi tạo viên nở sẽ có tác dụng: + Tăng chất lợng viên + Hầu hết vi khuẩn bị tiêu diệt trong quá trình ép + Cho phép linh động hơn trong việc lựa chọn nguyên liệu . tài Nghiên cứu một số thông số chính làm cơ sở để thiết kế chế tạo máy ép viên thức ăn cho nuôi trồng thuỷ sản kiểu vít đứng. Trong nội dung luận văn này,. đích Nghiên cứu ảnh hởng của một số thông số chính đến chất lợng sản phẩm, năng suất, chi phí năng lợng riêng làm cơ sở thiết kế chế tạo máy ép viên thức ăn