II. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG MÁY LÀM MÁT
2.3.Tình hình nghiên cứu, áp dụng máy làm mát cám viên trên thế giớ
Máy làm mát viên nó có vai trò quan trọng trong dây chuyền chế biến thức ăn chăn nuôi, nó góp phần nâng cao chất lượng của viên. Do vậy trên thế giới cũng rất trú trọng ựến việc nghiên cứu, ứng dụng máy làm mát viên vào dây chuyền chế biến thức ăn chăn nuôi. Có thể liệt kê một số tập ựoàn trên thế giới mà máy làm mát viên ựã ựược du nhập vào Việt Nam như sau:
+ CPM - Mỹ;
+ Buhler AG - Thuỵ sỹ;
+ Van Aarsen international B.V Ờ Hà Lan; + Stolz Ờ Pháp;
+ Triumph Engineering Co. Ltự Ờ Thái Lan;
+ Yeong ming machine Indusial Co.,Ltự Ờ đài Loan; + Jiangsu Muyang Group Co., Ltự Ờ Trung Quốc; + Jiangsu Zhengchang Group Co., LTđ Ờ Trung Quốc; + Guangzhou Tinder Indusial Co.,Ltự Ờ Trung Quốc;
để làm mát viên thức ăn chăn nuôi có nhiều phương pháp, tuy nhiên trên thế giới hiện nay người ta thường sử dụng các nguyên lý sau [ 3,19,31,32,33 ]:
2.3.1. Nguyên lý làm mát cám viên lớp tĩnh.
Theo nguyên lý này, trong quá trình làm mát, lớp viên sẽ lằm im trong buồng làm mát khi lượng không khắ ựi qua và không có sự ựảo trộn nào (hình 1.3).
Máy làm mát viên gồm có 4 bộ phận chắnh: Buồng làm mát 1, bộ phận phân phối viên 3, bộ phận cấp viên 2 và bộ phận tháo viên 4.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ kỹ thuật nông nghiệpẦẦẦẦẦ 22
Hình 1.3. Nguyên lý cấu tạo máy làm mát viên lớp tĩnh
1- Buồng làm mát; 2-Bộ phận cấp viên; 3- Bộ phận phân phối viên; 4- Bộ phận tháo viên;
Ngoài ra ựể tạo ra luồng không khắ ựi qua lớp viên trong buồng làm mát và thu lại bột nhỏ trong không khắ sau khi ựi qua buồng làm mát còn có quạt ly tâm và xyclon. Hai thiết bị này ựã ựược ựề cập trong nhiều tài liệu và ựã ựược ứng dụng rộng rãi trong sản xuất, do vậy chúng tôi không ựi sâu phân tắch mà chỉựược tắnh toán, lựa chọn và sẽựược trình bầy ở chương III.
E C D AxB E 2 3 4 1 Viên từ máy ép Khắ nóng Không khắ môi trường Sản phẩm viên
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ kỹ thuật nông nghiệpẦẦẦẦẦ 23
Bảng 1.10 là kắch thước cơ bản của một số loại máy làm mát cám viên lớp tĩnh hay dùng trên thế giới
Bảng 1.10. Kắch thước cơbản của máy làm mát cám viên trên thế giới
kắch thước Kiểu A B C D E F Năng suất (T/h) K100 130 1160 2160 700 200 150 2 K132 1760 1500 2660 860 320 250 5 K168 2120 2940 3100 950 320 250 8 K202 2460 2300 3000 1000 430 300 15 K229 2750 2560 3220 1100 500 350 20 a. Máy làm mát cám viên lớp tĩnh kiểu ựứng một tầng
Viên cám sau khi ép ựược ựưa vào thiết bị, tại ựây viên cám ựược làm khô và làm mát ựồng thời. Tác nhân là không khắ ngoài trời, ựược hút xuyên qua lớp viên từ dưới lên nhờ quạt gió.
a) b)
Hình 1. 4. Máy làm mát cám viên lớp tĩnh kiểu ựứng một tầng SKLN5
của Trung Quốc
a) Máy làm mát xả viên theo kiểu trục quay và phân phối viên ựộng b) Máy làm mát xả viên theo kiểu ngăn kéo trượt và phân phối viên tĩnh
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ kỹ thuật nông nghiệpẦẦẦẦẦ 24
+ Ưu ựiểm:
Thiết bị có cấu tạo ựơn giản, kắch thước nhỏ gọn, chi phắ ựầu tư thấp.
+ Nhược ựiểm:
Nếu ựộ ẩm của viên trước khi làm mát lớn thì khó có thể ựảm bảo ựộ ẩm sau khi làm mát, hoặc nếu ựảm bảo ựộẩm thì năng suất giảm ựáng kể. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bề mặt lớp viên thường không ựều, do vậy ở các máy làm mát viên năng suất lớn cần thiết bị rải và san viên chuyên dụng.
+ Phạm vi ứng dụng:
Thiết bị ựược ứng dụng nhiều trong các dây chuyền chế biến TACN của phần lớn các nước như: Trung Quốc, Thái Lan, Hà Lan, mỹ, đài Loan.
Bảng 1.11 là thông số kỹ thuật của một số máy làm mát cám viên lớp tĩnh một tầng do Trung Quốc sản xuất.
Bảng 1.11. Thông số kỹ thuật của loại máy làm mát cám viên lớp tĩnh một tầng do Trung Quốc sản xuất Kiểu thiết bị SKLM1.5 SKLM2.5 SKLM4 SKLM5 SKLM6 Năng suất(T/h) 3-5 5-8 8-10 10-12 12-15 Thời gian làm mát(phút) 6 ọ10 Chênh lệch nhiệt ựộ với môi trường +(4 ọ 6) 0C Chiều cao lớp viên (mm) 400ọ750 Vận tốc trung bình gió(m/s) 1ọ1,5 Lưu lượng gió(m3/h) 10.000 14.000 19.000 36.000 48.000 Công suất tiêu thụ (kW) 0,75+0,55 +15 1,1+0,55 +18,5 1,5+0,55 +0,75+22 1,5+0,55 +1,1+30 2,2+0,75 +1,1+40
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ kỹ thuật nông nghiệpẦẦẦẦẦ 25
Số liệu ở bảng 1.11 cho thấy ở hầu hết các năng suất, thời gian lưu của viên trong buồng làm mát khoảng từ 6 ọ10 phút, chiều cao lớp viên 400ọ500mm. đây là các thông tin cần quan tâm khi tắnh toán lựa chọn các thông số cho mẫu máy làm mát cám viên nghiên cứu.
b. Máy làm mát và ủ cám viên lớp tĩnh kiểu ựứng hai tầng
Viên cám từ máy ép ựược ựưa vào buồng làm mát trên trong một thời gian. Không khắ ựược hút bởi quạt gió, ựi qua buồng làm mát, vì lúc này nhiệt ựộ của viên còn cao nên có quá trình làm khô (sấy) sẩy ra, làm bay hơi ẩm trong viên. Sau ựó ựược hệ thống xả tự ựộng xả viên xuống buồng làm mát dưới, ở ựây viên cũng ựược lưu lại một thời gian nhất ựịnh và tại ựây viên cám ựược tiếp tục là khô và làm mát nhờ quạt gió hút tạo dòng không khắ ựi qua lớp viên. Khi viên cám ựạt yêu cầu, cơ cấu xả tự ựộng xả viên vào thiết bị khác của dây chuyền, hình 1.5.
a) b)
Hình 1.5. Thiết bị làm mát và ủ lớp tĩnh kiểu ựứng2 tầng SWLN8x8 của Trung Quốc.
a) Xả viên theo kiểu trục quay tầng trên và ngăn kéo trượt tầng dưới b) Xả viên theo kiểu rung
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ kỹ thuật nông nghiệpẦẦẦẦẦ 26
+ Ưu ựiểm:
- Tăng thời gian viên nằm trong buồng làm mát. - Diện tắch chiếm chỗ ắt.
- Tận dụng ựược chắnh nguồn nhiệt của viên cám từ buồng làm mát ựể làm khô viên cám.
+ Nhược ựiểm:
- Phải dùng quạt có công suất lớn hơn, do quạt gió cùng lúc phải khắc phục trở lực của hai buồng làm việc liên tiếp.
- Chiều cao của máy lớn, không thuận tiện cho việc lắp ựặt vào dây chuyền.
- Khó khăn khi sửa chữa, bảo dưỡng. - Giá thành máy cao.
+Ứng dụng
- Loại máy này ựã ựược các nước sản xuất và ựưa vào ứng dụng. Bảng 1.12 là thông số kỹ thuật của một số máy làm mát cám viên kiểu ựứng hai tầng.
Bảng 1.12. Thông số kỹ thuật của máy làm mát và ủ cám viên kiểu
ựứng hai tầng do Trung Quốc sản xuất. Kiểu thiết bị SWLN 14x14 SWLN19x19 SWLN24x24 SWLN28x28 Năng suất (T/h) 3-5 5-8 8-12 12-15 Tổng thời gian viên lưu trong máy (cả hai tầng) (phút) 10ọ14
Nhiệt ựộ viên(0C) ≥ nhiệt môi trường 4ọ60C
Chiều cao lớp viên
(mm) 350ọ500 Vận tốc trung bình gió (m/s) 1ọ1,5 Lưu lượng gió (m3/h) 9000 12000 38000 45000 Công suất (KW) thiết bị 0,55+1,5+1,5+ 11 0,55+1,5+1,5+ 15 0,55+2,2+2,2 +30 0,55+2,5+2,5+ 40
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ kỹ thuật nông nghiệpẦẦẦẦẦ 27
Số liệu ở bảng 1.12 cho thấy tổng thời gian viên lưu trong buồng làm mát dài hơn và chiều cao lớp viên ở mỗi tầng thấp hơn máy làm mát cám viên một tầng. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2.3.2. Máy làm mát cám viên lớp ựộng.
Máy làm mát cám viên lớp ựộng là máy mà trong quá trình làm mát lớp viên liên tục chuyển ựộng dưới tác dụng của trọng lực, dòng khắ hay thiết bị chuyền tải. Theo nguyên lý này, có một số dạng máy sau:
a. Máy làm mát viên kiểu băng tải.
Thiết bị dạng này có cấu tạo hầm hoặc buồng, băng tải liên tục chuyển ựộng trong buồng, viên cám ựược rải trên băng.
Với máy làm mát dạng này, tác nhân chủ yếu là không khắ ngoài trời, chuyển ựộng cắt ngang qua chiều chuyển ựộng của băng tải. Chiều dài và tốc ựộ của băng tải phụ thuộc vào thời gian làm mát viên. Chiều rộng băng tải (cũng là chiều rộng lớp cám viên), ựộ dầy lớp cám và tốc ựộ băng tải phụ thuộc vào năng suất của thiết bị.
Sở dĩ có thể coi thiết bị làm mát kiểu băng tải làm việc theo nguyên lý lớp ựộng là vì: các thiết bị dạng này thường có cấu tạo nhiều lớp băng tải chuyền ựộng xen kẽ và ngược chiều nhau. Viên từ băng tải ở lớp trên sẽ ựổ xuống băng ở phắa dưới, mỗi lần như vậy là một lần lớp cám viên ựựơc ựảo trộn, hình 1.6. Ở một số thiết bị dạng này người ta còn kết hợp sấy hay làm mát tầng sôi trong khi băng tải vẫn chuyển ựộng lưu thông vật liệu.
Mỗi lớp băng tải 2 có cấu tạo dạng khay lật ựể ựổ vật liệu xuống lớp dưới khi cần thiết. đồng thời các khay này còn có cấu tạo ựể cám viên có thể di chuyển lần lượt cả hai mặt của một băng tải hay chỉ ở một mặt sau ựó xuống băng tải phắa dưới.
Hình 1.6. là sơ ựồ nguyên lý máy làm mát cám viên kiểu băng tải và hình 1.7 là máy làm mát cám viên kiểu băng tải SWGZ5 do trung quốc sản xuất
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ kỹ thuật nông nghiệpẦẦẦẦẦ 28
Bảng 1.13 là một vài thông số kỹ thuật của máy làm mát cám viên kiểu băng tải của Trung Quốc sản xuất
Hình 1.6. Sơựồ nguyên lý máy làm mát cám viên kiểu băng tải. 1- Phễu cấp viên; 4 - Thân máy;
2- Băng tải; 5 - đường không khắ vào;
3- Vật liệu làm mát; 6 - đường không khắ hơi ẩm ra.
Dưới ựây là mẫu máy làm mát cám viên kiểu băng tải SWGZ5 do Trung Quốc sản xuất.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ kỹ thuật nông nghiệpẦẦẦẦẦ 29
+ Ưu ựiểm:
- độ ẩm của viên cám sau làm mát ựồng ựều.
- Thời gian lưu viên trong buồng làm mát có thể ựiều chỉnh trong khoảng rộng, tuỳ theo yêu cầu.
+ Nhược ựiểm:
- Kắch thước máy lớn, mặc dù cùng năng suất thiết kế. - Cấu tạo tương ựối phức tạp, giá thành ựầu tư cao.
- Trong quá trình viên di chuyển, sẽ làm lượng viên vỡ nhiều và tạo ra nhiều bột.
+ Phạm vi ứng dụng:
Loại máy này chủ yếu ứng dụng cho việc sản xuất thức ăn viên cho chó và mèo ở các nước công nghiệp phát triển.
Bảng 1.13. Thông số kỹ thuật của máy làm mát cám viên kiểu băng tải SWGZ do Trung Quốc sản xuất. Ký hiệu máy SWGZ4/4a SWGZ5 Năng suất (t/h) 1,5 - 3 2 Ờ 4 Thời gian lưu viên (phút) 15-30 15-30 Công suất (kW) (không có quạt gió) 1,5 + 0,75 2,2+0,75
b. Máy làm mát cám viên kiểu thùng quay và kiểu trục cuốn.
Hình 1.8 là sơ ựồ nguyên lý làm việc của máy làm mát cám viên kiểu thùng quay (a) và và kiểu trục cuốn (b), hình 1.9 là máy làm mát cám viên kiểu thùng quay GKLW của hãng Muyang do Trung Quốc sản xuất.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ kỹ thuật nông nghiệpẦẦẦẦẦ 30
Bảng 1.14 là thông số kỹ thuật của một số máy làm mát cám viên thùng quay do Trung quốc sản xuất. a) b) Hình 1.8. Sơựồ nguyên lý máy làm mát cám kiểu thùng quay (a) và kiểu trục cuốn (b). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Dưới ựây là mẫu máy làm mát cám viên kiểu thùng quay GKLM do Trung Quốc sản xuất.
Hình 1. 9. Máy làm mát cám viên kiểu thùng quay GKLW
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ kỹ thuật nông nghiệpẦẦẦẦẦ 31
+ Ưu ựiểm: Vật liệu ựược xáo trộn tốt trong thùng, do ựó vật ựược làm mát tốt hơn, ựộ ựồng ựều của sản phẩm cao.
+ Nhược ựiểm: Do vật liệu ựược xáo trộn liên tục, cho lên có thể làm vỡ viên và tạo ra nhiều bột nhất là giai ựoạn ựầu khi viên còn mềm, do vậy không phù hợp với làm mát viên thức ăn gia súc.
+ Phạm vi ứng dụng:
- Loại này ứng dụng nhiều trong các dây chuyền chế biến thức ăn cho thuỷ sản ép ựùn, thức ăn ựùn nở.
Bảng 1.14. Thông số kỹ thuật của máy làm mát cám viên kiểu thùng quay GKLW do Trung Quốc sản xuất.
Ký hiệu máy GKLW90 GKLW100 GKLW120
Năng suất (t/h) 0,8-1,2 2-3 3-5
Lưư lượng gió (m3/h) 4.000 6.000 9.000 Công suất (kW)
(Không bao gồm quạt gió) 1,1 2,2 5,5
2.3.3. Bộ phận phân phối viên
Trong quá trình làm mát, không khắ ựược thổi qua lớp viên với một vận tốc nhất ựịnh, mang theo nhiệt ựộ và ựộ ẩm của viên. Viên cám chỉ ựược làm mát ựồng ựều và hiệu quả khi lượng gió xuyên qua lớp viên tương ựối ựều nhau trên xuốt diện tắch mặt cắt ngang của lớp viên. để ựảm bảo ựiều này, người ta thường bố trắ một bộ phận phân phối viên ngay dưới bộ phận cấp viên. Nhiệm vụ của bộ phận này là nhằm phân phối ựều viên trên khắp bề mặt lớp viên trong buồng làm mát (hình 1.10 và hình 1.11)
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ kỹ thuật nông nghiệpẦẦẦẦẦ 32
a) b)
c) d)
Hình 1.10. Bộ phận phân phối viên ựộng và bộ phận làm phẳng bề mặt viên a)Bộ phận phân phối liệu ựộng kết hợp với bộ phận làm phẳng bề mặt viên
b) Bộ phận làm phẳng bề mặt viên trong buồng làm mát c) Bộ phận phân phối viên ựộng
d)Bộ phận phân phối liệu ựộng kết hợp với băng tải rải ựều viên
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ kỹ thuật nông nghiệpẦẦẦẦẦ 33
Tuỳ theo diện tắch mặt cắt ngang của máy làm mát (tức năng suất của máy) mà ta sử dụng bộ phận phân phối viên cho hợp lý, nhằm ựạt hiệu quả cao. Bộ phận phân phối viên tĩnh hình 1.11 thường dùng cho những máy làm mát có diện tắch mặt cắt ngang vừa và nhỏ, tức là máy có năng suất khoảng 10 T/h trở lại, thì bộ phận chia viên dạng này vẫn cơ bản ựảm bảo ựược ựộ ựồng ựều mặt trên của viên trong buồng làm mát. Bộ phận phân phối viên ựộng và kết hợp bộ phận làm phẳng bề mặt viên nhưhình 1.10 cho những máy có diện tắch mặt cắt ngang lớn, tức là máy có năng suất lớn, vì bộ phận rải viên ựược gắn với ựộng cơ và quay tròn nó sẽ chia viên ựều hơn bộ chia viên tĩnh, nhưng cấu tạo phức tạp, cồng kềnh làm cho kắch thước máy làm mát lớn, giá thành cao.
Qua phân tắch những bộ phận phân phối viên trên ta thấy: ựối với máy làm mát có năng suất 5 Ờ 6 T/h sử dụng phân phối viên tĩnh là hợp lý hơn: vì ựơn giản, gọn nhẹ, dễ ựiều chỉnh, chế tạo mà vẫn ựảm bảo ựược yêu cầu ựặt ra. Trong thực tế những máy làm mát cám viên có năng suất dưới 10 tấn/giờ thường dùng bộ phận phân phối viên tĩnh. Do vậy trong ựề tài này chúng tôi chọn cơ cấu phân phối liệu kiểu tĩnh ựể nghiên cứu.
2.3.4. Bộ phận tháo viên
Cơ cấu ra viên trong máy làm mát có nhiệm vụ ựịnh kỳ tháo viên ra, ựảm bảo một lượng viên (tức ựộ cao viên) cần thiết trong buồng làm mát. Nó vừa giữ cho viên không tự rơi xuống phễu tháo viên, ựồng thời vẫn ựảm bảo lượng không khắ cần thiết ựi qua ựến làm mát cho lớp viên bên trên.
Trong máy làm mát viên hiện nay có hai nguyên lý ra viên ựang ựược sử dụng phổ biến là: Nguyên lý chuyển ựộng tắnh tiến qua lại hay còn gọi là kiểu ngăn kéo trượt ( hình 1.12 a) và nguyên lý với các phần tử chuyển ựộng quay gọi là kiểu trục quay ( hình 1.12 b)
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sỹ kỹ thuật nông nghiệpẦẦẦẦẦ 34
Hình 1.12. Bộ phận ra viên (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
a) Bộ phận ra viên kiểu ngăn kéo trượt; b) Bộ phận ra viên kiểu trục quay.