Nghiên cứu một số thông số của máy nghiền xương động vật dạng răng trong dây chuyền sản xuất bột khoáng làm thức ăn gia súc

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan những số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là hoàn toàn trung thực và chưa hề được sử dụng để bảo vệ bất kỳ một công trình nghiên cứu khoa học hay một học vị nào. Tôi xin cam đoan, mọi sự giúp đỡ cho việc hoàn thành luận văn này đều đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều đã được chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả luận văn Vũ Huy Mai ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, tôi đã trải qua hai năm học tập tại Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội. Trong thời gian đó, tôi đã tiếp thu được rất nhiều những kiến thức về khoa học qua sự truyền đạt, hướng dẫn, giúp đỡ của quý thầy, cô giáo. Nhân dịp này, tôi xin trân trọng cảm ơn quý thầy, cô giáo cùng toàn thể cán bộ, công nhân viên Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội đã giảng dạy, quản lý và quan tâm giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu tại Trường: -Tôi xin trân trọng cảm ơn thầy giáo: PGS.TS. Trần Như Khuyên; người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn. - Tôi xin trân trọng cảm ơn tập thể quý thầy, cô giáo khoa Cơ điện Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội đã đóng góp ý kiến và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Tôi xin trân trọng cảm ơn những người thân trong gia đình; tập thể lãnh đạo và đội ngũ quý thầy, cô giáo, cán bộ, công nhân viên Trường Cao đẳng nghề Cơ điện - Xây dựng và Nông lâm Trung Bộ, nơi tôi đang công tác cùng toàn thể bạn bè, đồng nghiệp đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành nhiệm vụ của toàn khoá học. Tác giả luận văn Vũ Huy Mai iii MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục các bảng vi Danh mục các hình vii MỞ ĐẦU 1 Chương 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 3 1.1. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ BỘT XƯƠNG ĐỘNG VẬT 3 1.2. ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ TÍNH CHẤT CỦA XƯƠNG ĐỘNG VẬT 5 1.2.1. Đặc điểm về cấu tạo của xương động vật 5 1.2.2. Tính chất của xương động vật 6 1.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP THU GOM VÀ CHẾ BIẾN XƯƠNG ĐỘNG VẬT 9 1.3.1. Nguồn xương nguyên liệu và phương pháp thu gom 9 1.3.2. Kỹ thuật sản xuất bột xương 11 1.4. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ SỬ DỤNG MÁY NGHIỀN TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI 17 1.4.1. Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy nghiền trong nước 17 1.4.2. Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy nghiền ở nước ngoài 19 1.5. MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 28 1.5.1. Mục đích nghiên cứu 28 1.5.2. Nhiệm vụ nghiên cứu 28 iv Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29 2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 29 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31 2.2.1. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 31 2.2.2. Phương pháp xác định một số thông số nghiên cứu của máy nghiền răng 32 2.2.3. Phương pháp xử lý và gia công số liệu thực nghiệm 34 Chương 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH NGHIỀN 37 3.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH NGHIỀN NHỎ VẬT LIỆU 37 3.1.1. Cơ sở vật lý của quá trình nghiền 37 3.1.2. Các thuyết nghiền 37 3.1.3. Những yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình nghiền 45 3.2. LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH NGHIỀN TRONG MÁY NGHIỀN BÚA 46 3.2.1. Vận tốc va đập cần thiết để phá vỡ vật thể 46 3.2.2. Sàng và khe hở giữa đầu búa - sàng 48 3.2.3. Vận tốc gió và khí động học trong máy nghiền kiểu búa 50 3.2.4. Năng lượng nghiền 54 Chương 4 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY NGHIỀN RĂNG 64 4.1. QUÁ TRÌNH ĐẬP NHỎ VÀ PHÂN LY NGUYÊN LIỆU TRONG BUỒNG NGHIỀN 64 4.1.1. Quá trình đập nhỏ 64 4.1.2. Quá trình lọc sản phẩm nghiền 67 4.2. XÁC ĐỊNH NĂNG LƯỢNG NGHIỀN 72 4.2.1. Cơ sở lý thuyết xác định năng lượng nghiền 72 v 4.2.2. Công suất tiêu hao để đập vỡ nguyên liệu 75 4.3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY NGHIỀN RĂNG NR-1 76 4.3.1. Xác định các thông số cơ bản của máy nghiền răng NR-1 76 4.3.2. Tính toán thiết kế các bộ phận chính của máy nghiền răng 79 Chương 5 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 86 5.1. VẬT LIỆU VÀ DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM 86 5.1.1. Vật liệu thí nghiệm: 86 5.1.2. Dụng cụ thí nghiệm 86 5.2. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 86 5.2.1. Ảnh hưởng của tốc độ quay của rôto x1 87 5.2.2. Ảnh hưởng của lượng cung cấp nguyên liệu x2 90 5.2.3. Ảnh hưởng của đường kính lỗ sàng x3 94 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 98 1.KẾT LUẬN 98 2. ĐỀ NGHỊ 99 vi DANH MỤC CÁC BẢNG STT Tên bảng Trang 1.1. So sánh lượng thức ăn truyền thống với thức ăn công nghiệp 4 1.2. Số lượng vật nuôi ở nước ta từ 1995 đến 2010 4 1.3. Dự tính nhu cầu thức ăn cho một số vật nuôi từ năm 2000 đến năm 2010 5 1.4. Hàm lượng Phospho tổng số và Phospho dễ hấp thu trong một số loại thức ăn khoáng dùng trong chăn nuôi 8 1.5. Hàm lượng khoáng trong thức ăn hỗn hợp hoàn chỉnh cho gia cầm. 8 1.6. Hàm lượng khoáng trong thức ăn hỗn hợp hoàn chỉnh cho lợn. 9 1.7. Đặc tính của một số máy nghiền đang sử dụng phổ biến ở Việt Nam 19 3.1. Quá trình phân chia vật liệu nghiền 39 4.1. Các thông số cơ bản của bộ phận nghiền 81 5.1. Ảnh hưởng của yếu tố x1 tới hàm Y1 87 5.2. Ảnh hưởng của tốc độ quay rôto x1 tới hàm Y2 89 5.3. Ảnh hưởng của yếu tố x2 tới hàm Y1 91 5.4. Ảnh hưởng của yếu tố x2 tới hàm Y2 92 5.5. Ảnh hưởng của yếu tố x3 tới hàm Y1 94 5.6. Ảnh hưởng của yếu tố x3 tới hàm Y2 96 vii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊđ STT Tên hình ảnh, đồ thị Trang 1.1. Sơ đồ thu gom xương ở các nước có ngành chăn nuôi và chế biến thịt phát triển. 11 1.2. Sơ đồ thu gom xương ở các nước đang phát triển 12 1.3. Xương thu gom từ các nhà hàng 12 1.4. Qui trình công nghệ chế biến các loại xương 14 1.5. Đốt xương 15 1.6a. Thiết bị xử lý ướt 16 1.6b. Thiết bị xử lý khô 16 1.7. Sơ đồ máy nghiền kiểu búa 20 1.8. Máy nghiền búa không sàng 22 1.9. Máy nghiền kiểu trục cuốn 23 1.10. Máy nghiền chậu con lăn 24 1.11. Máy nghiền răng loại 2 rôto 25 2.1. Sơ đồ cấu tạo máy nghiền xương động vật dạng răng NR-1 29 2.2. Dụng cụ xác định độ nhỏ M của bột nghiền 33 3.1. Sơ đồ các mặt phẳng nghiền 38 3.2. Đồ thị phụ thuộc của lực P với độ biến dạng λ 41 3.3. Lực và vận tốc va đập 47 3.4. Sự biến thiên của z và Rx theo thời gian t 49 3.5. Sự phụ thuộc của t và Klc vào vb 51 3.6. Sơ đồ lưu chuyển dòng khí trong buồng nghiền 52 3.7. Trường vận tốc khí qua các lỗ sàng 53 3.8. Sự phân bố vận tốc v và áp suất tĩnh p trong trường xoáy lốc phẳng của buồng nghiền 53 3.9. Phân tích vận tốc trước và sau va đập 56 3.10. Phân tích vận tốc trước và sau va đập 57 viii 3.11. Sơ đồ xác định hệ số phục hồi k. 58 3.12. Sơ đồ hạt va đập vào tấm nhám 60 3.13. Sơ đồ tấm nhám có răng khía 61 4.1. Mô hình quá trình đập nhỏ vật liệu trong máy nghiền răng 64 4.2. Đồ thị quá trình lọc sản phẩm 68 4.3. Sơ đồ hạt nguyên liệu bị biến dạng do va đập (hình a) và quan hệ giữa lực tác dụng P với biến dạng ∆l (hình b) 72 4.4. Sơ đồ xác định vận tốc va chạm của vật liệu với các răng nghiền 77 4.5. Mô hình đĩa răng động máy nghiền răng 80 4.6. Mô hình đĩa răng tĩnh máy nghiền răng 80 4.7. Cấu tạo răng nghiền của máy nghiền răng 82 4.8. Sơ đồ tính toán sàng 83 4.9. Sơ đồ bố trí lỗ sàng 84 5.1. Đồ thị ảnh hưởng của số vòng quay rôto x1 đến các hàm Y1, Y2 90 5.2. Đồ thị ảnh hưởng của lượng cung cấp x2 đến các hàm Y1, Y2 94 5.3. Đồ thị ảnh hưởng của đường kính lỗ sàng x3 đến các hàm Y1, Y2 97 1 MỞ ĐẦU Ngành chăn nuôi nước ta những năm gần đây đã có những bước phát triển vượt bậc. Năm 1994 cả nước có khoảng 15 triệu con lợn 3,2 triệu con bò, trên 100 triệu con gia cầm, giá trị sản xuất ngành chăn nuôi đạt khoảng 10.283,2 tỷ đồng. Đến năm 2005 tăng lên khoảng 26 triệu con lợn, 4,9 triệu con bò, trên 220 triệu con gia cầm. Hiện nay cả nước có khoảng trên 16708 trang trại chăn nuôi và 34202 trang trại nuôi trồng thuỷ sản, dự kiến đến năm 2010 tiêu thụ khoảng 11,7 triệu tấn thức ăn chăn nuôi mỗi năm. Trong thức ăn chăn nuôi thành phần các chất khoáng tuy không cao song hết sức quan trọng và không thể thiếu được (trong hỗn hợp thức ăn cho chăn nuôi gia cầm khoảng 7,5% và cho chăn nuôi lợn khoảng 5÷ 10%).[3] Dự kiến đến khoảng những năm 2010 nước ta cần 878.000 tấn thức ăn khoáng cho chăn nuôi mỗi năm. Hiện nay thức ăn khoáng được sản xuất chủ yếu là từ bột đá vôi, thành phần chủ yếu là Cacbonat Canxi, ngoài ra còn một số thành phần tạp chất khác không phải là Cacbonat Canxi lẫn vào, những tạp chất này có hại cho vật nuôi nhưng rất khó tách lọc trong quá trình chế biến, do đó chất lượng của bột khoáng sản xuất từ đá vôi không đảm bảo. Trong khi đó, bột chế biến từ xương tươi có giá trị dinh dưỡng rất cao, khoảng 18÷ 25% Protein, 5% Canxi, 25% Phospho nên được sử dụng rất có hiệu quả để thay thế thức ăn khoáng được sản xuất từ bột đá. Chính vì vậy ở các nước phát triển người ta đã sử dụng bột khoáng chế biến từ xương làm thức ăn chăn nuôi từ những năm 80 của thế kỷ trước với công nghệ và hệ thống thiết bị khá hiện đại. Ở nước ta, xương động vật hầu như chưa được tận dụng để làm thức ăn chăn nuôi nên phần lớn lượng xương này được coi là rác thải phải mang đi chôn lấp, vừa gây lãng phí, vừa gây ô nhiễm môi trường. Trong khoảng 5-7 năm gần đây, đã hình thành các cơ sở thu gom, chế biến, tiêu thụ bột xương trong nước hoặc 2 xuất khẩu xương động vật dạng thô ra nước ngoài, (chủ yếu xuất sang Trung Quốc). Năm 2006 Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đã ban hành Quy trình công nghệ chế biến thức ăn khoáng từ xương động vật làm thức ăn chăn nuôi. Trong dây chuyền sản xuất thức ăn khoáng thì khâu nghiền là khâu quan trọng nhất, quyết định đến chất lượng và giá thành sản phẩm. Hầu hết các cơ sở chế biến bột xương ở nước ta hiện nay đều sử dụng máy nghiền kiểu búa. Do xương động vật có độ cứng và độ bền lớn hơn rất nhiều so với các nguyên liệu có nguồn gốc thực vật khác, nên việc sử dụng các máy nghiền búa va đập mềm tỏ ra kém hiệu quả, trong khi đó các máy nghiền răng va đập cứng tỏ ra có nhiều ưu điểm hơn. Vì vậy việc nghiên cứu máy nghiền xương động vật trong dây chuyền sản xuất bột khoáng làm thức ăn chăn nuôi là một việc làm cấp thiết, có ý nghĩa thực tiễn cao. Được sự giúp đỡ của PGS.TS. Trần Như Khuyên chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu một số thông số của máy nghiền xương động vật dạng răng trong dây chuyền sản xuất bột khoáng làm thức ăn chăn nuôi”. 3 Chương 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ BỘT XƯƠNG ĐỘNG VẬT Ngành chăn nuôi của nước ta trong những năm gần đây luôn đạt mức tăng trưởng khá, bình quân trên 8%/năm. Chắc chắn trong những năm tới ngành chăn nuôi nước ta sẽ còn phát triển mạnh vì GDP của nước ta hàng năm tăng khá (khoảng 7÷8% năm), nhu cầu tiêu thụ thực phẩm chất lượng cao, thực phẩm an toàn ngày càng tăng. Mức tiêu thụ thịt, trứng bình quân theo đầu người của nước ta hiện nay còn thấp, chỉ bằng khoảng 40÷60% so với các nước trong khu vực. Thức ăn công nghiệp dùng trong chăn nuôi mới chỉ đạt khoảng 30% tổng lượng thức ăn (trong khi đó các nước trong khu vực bình quân khoảng (50÷70%). Thức ăn là điều kiện quan trọng để phát triển chăn nuôi. Khoảng (65÷75% giá thành của sản phẩm chăn nuôi là chi phí cho thức ăn, như vậy giá thức ăn chăn nuôi cao hay thấp đều ảnh hưởng trực tiếp đến đầu ra của sản phẩm chăn nuôi. Nguyên liệu chính để sản xuất thức ăn chăn nuôi là ngô, đậu tương, cám gạo, sắn lát khô, khô dầu lạc, bột cá, bột xương động vật và các chất vi lượng khác. Các nguyên liệu này ở Việt Nam tương đối phong phú. Nhưng để chế biến nó thành các loại thức ăn chăn nuôi công nghiệp có chất lượng và hiệu quả cao thì vẫn đang là bài toán khó cần quan tâm giải quyết. Sử dụng thức ăn công nghiệp sẽ tiết kiệm được một lượng thức ăn rất lớn. Theo số liệu nghiên cứu của Trung Quốc việc sử dụng thức ăn truyền thống so với thức ăn công nghiệp được thể hiện trên bảng 1.1. Theo số liệu thống kê, dự báo của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn thì số lượng vật nuôi từ năm 1995 đến năm 2010 thể hiện qua bảng 1.2. Với tình hình 4 chăn nuôi đang phát triển mạnh mẽ như hiện nay thì nhu cầu thức ăn chăn nuôi trong những năm tới sẽ là rất lớn. Bảng 1.1: So sánh lượng thức ăn truyền thống với thức ăn công nghiệp TT Sản phẩm chăn nuôi Lượng thức ăn truyền thống (kg) Lượng thức ăn công nghiệp (kg) 1 1kg thịt gà 4,0 2,1 2 1kg trứmg gà 4,5 2,5 3 1kg thịt lợn 5,0 3,0 Bảng 1.2: Số lượng vật nuôi ở nước ta từ 1995 đến 2010 Số lượng vật nuôi hàng năm Chỉ tiêu Đơn vị tính 1995 1996 2000 2005 Dự báo 2010 Tốc độ tăng hàng năm (%) Đàn lợn Triệu con 13,6 17,1 20 25 30 5,6 Gia cầm Triệu con 142 160 260 320 400 12,1 Đàn bò Triệu con 3,6 3,75 4,4 5,1 5,8 4,1 Đàn trâu Triệu con 3,0 3,0 3,1 3,2 3,3 0,7 Như vậy ngành chế biến thức ăn chăn nuôi trong những năm tới cũng cần phải có những chuyển biến tích cực, kịp thời để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của sản xuất và đời sống xã hội. So với một số quốc gia khác ở châu á cũng như trên thế giới thì sản lượng thức ăn chăn nuôi công nghiệp của nước ta còn quá thấp, việc sản xuất bột khoáng để bổ sung vào thức ăn trong chăn nuôi hầu như chưa được quan tâm đúng mức. Để phát triển mạnh ngành chăn nuôi, có được khối lượng hàng hóa lớn, chất lượng sản phẩm cao và có khả năng cạnh tranh trên thị trường thế giới 5 cần phải đẩy nhanh công nghiệp sản xuất, chế biến thức ăn chăn nuôi. Trên cơ sở số lượng vật nuôi hiện có và dự kiến đến năm 2010 thì lượng thức ăn chăn nuôi dự tính để đáp ứng được nhu cầu của ngành chăn nuôi thể hiện qua bảng 1.3. Bảng 1.3. Dự tính nhu cầu thức ăn cho một số vật nuôi từ năm 2000 đến năm 2010 Nhu cầu thức ăn chăn nuôi (triệu tấn) TT Chỉ tiêu Năm 2000 Năm 2010 1 Thức ăn tinh cho lợn 5,75 8,40 2 Thức ăn giàu Protein cho lợn 1,02 1,70 3 Thức ăn tinh cho gia cầm 0,52 0,86 4 Thức ăn giàu Protein cho gia cầm 0,18 0,31 5 Thức ăn tinh bột cho bò 0,05 0,15 6 Thức ăn cho tôm, cá 0,10 0,30 ∑ Tổng 7,62 11,7 Nhu cầu thức ăn chăn nuôi ngày càng lớn, yêu cầu máy móc chế biến mà đặc biệt là máy nghiền ngày càng tăng lên. Các máy nghiền đang sử dụng ở nước ta hiện nay nhìn chung có chi phí năng lượng riêng còn cao, chất lượng sản phẩm còn thấp, người lao động sử dụng máy còn vất vả, do đó việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo ra các mẫu máy mới có chi phí năng lượng riêng thấp, chất lượng sản phẩm cao, thuận tiện trong sử dụng có một ý nghĩa hết sức thiết thực, đem lại hiệu quả kinh tế - xã hội cao. 1.2. ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ TÍNH CHẤT CỦA XƯƠNG ĐỘNG VẬT 1.2.1. Đặc điểm về cấu tạo của xương động vật[10] Trong cơ thể động vật, xương đóng vai trò quan trọng, chúng làm nhiệm vụ chống đỡ, bảo vệ cơ thể; ngoài ra xương còn đóng vai trò quan trọng trong sự chuyển hoá một số chất, đặc biệt là muối, vôi. Cấu tạo của tổ 6 chức xương cũng rất đặc biệt nhằm thích nghi với chức phận chống đỡ của tổ chức liên kết. Từ lâu đã có nhiều công trình nghiên cứu về xương. Các tác giả đã khám phá ra trong bộ xương có khoảng 200 xương riêng biệt. Căn cứ vào hình dạng của xương mà người ta chia xương ra làm các loại như sau: - Xương dài: là loại xương dạng hình trụ rỗng, xương này chia làm 3 phần: giữa là cán xương và hai đầu là khớp xương. Xương dài có tác dụng làm cán vận động, đồng thời có tác dụng chống đỡ toàn bộ cơ thể. Chính vì vậy nên xương chắc và dày, nó chịu được lực kéo, nén và mômen uốn. Chính vì phải chịu các lực tác dụng phức tạp trên, nên xương thường có tiết diện tròn, bên trong có tuỷ và phần gần khớp là nơi bám của các cơ. Ngoài ra có loại xương dài hình cung, xương này rất dài, hình bán nguyệt và không có ống tuỷ như xương dài, loại xương này thường gặp là xương sườn. -Xương ngắn: là loại xương không lớn lắm, thường là khối hơi vuông, có nhiều cạnh, mặt ngoài của xương ngắn gần giống cổ của xương dài. Xương cũng có tác dụng làm cán vận động, chống đỡ, ngoài ra còn có tác dụng tăng thêm tính đàn hồi của xương. -Xương có hình dạng phức tạp: như xương đốt sống, xương hàm trên, xương sàng…, ngoài ra còn có một số xương nhỏ hình đĩa, hình hạt đỗ như xương bánh chè, xương đậu, xương vừng. 1.2.2. Tính chất của xương động vật[10] Thành phần hoá học đảm bảo cho xương một độ bền vững đặc biệt với hai tính chất là rắn và đàn hồi. Khối lượng riêng của xương khoảng 1700÷2000kg/m3. Tính rắn của xương do chất vô cơ tạo nên, tính đàn hồi do chất hữu cơ tạo nên. Ở xương của gia xúc, các chất vô cơ chứa rất nhiều: Khoảng 48÷74% khối lượng vật chất khô, trong đó bao gồm khoảng 28÷53% là chất khoáng, 32%÷32,8% là Colagen và 1,3÷26,9% mỡ. Ở xương chiếm 7 83% toàn bộ chất khoáng trong cơ thể động vật. Chất vô cơ trong xương chủ yếu là muối Canxi như: Phosphat Canxi 51,64%; Cacbonat Canxi 11,30%; Fluorua Canxi 2%; Clorua Canxi: 1,20% và Phosphat Magie 1,16%. Thành phần hoá học của xương không phải là cố định mà chúng thay đổi theo lứa tuổi. Ở gia xúc non, chất vô cơ ít, chất hữu cơ nhiều nên xương mềm và dẻo hơn, ở gia xúc già chất hữu cơ giảm nhiều và chất vô cơ tăng do đó xương cứng, dòn và dễ gãy hơn. Xương sau khi làm sạch và xử lý nhiệt được nghiền nhỏ thành các hạt kích thước khoảng 0,2÷1mm được gọi là bột xương, bột xương dùng làm thức ăn bổ sung trong chăn nuôi. Bột xương có thành phần chủ yếu là các chất khoáng; so với một số loại thức ăn chăn nuôi khác thì khoáng tổng số của bột xương cao hơn rất nhiều: gấp 2,45 lần bột cá loại I; gấp 12,17 lần hạt đậu tương và gấp 41,25 lần ngô... Vì thành phần chủ yếu là các chất khoáng nên bột xương có giá trị năng lượng thấp, do đó bột xương được coi là một loại thức ăn bổ sung các chất khoáng, mà chủ yếu là Canxi và Phospho cho vật nuôi. Bột xương không những có hàm lượng Canxi và Phospho cao hơn so với các loại thức ăn khác mà giá trị sinh học của Canxi và Phospho trong dinh dưỡng động vật cũng rất cao. Vì vậy việc tận dụng tối đa xương động vật để làm nguồn thức ăn bổ sung các chất khoáng cho vật nuôi là cần thiết, nó vừa hạn chế ô nhiễm môi trường vừa mang lại hiệu quả kinh tế cao. Hàm lượng Phospho dễ hấp thu trên hàm lượng Phospho tổng số trong một số loại thức ăn, đặc biệt là thức ăn có nguồn gốc thực vật rất thấp, phần lớn Phospho tồn tại ở dạng philate rất khó hấp thu; hàm lượng Phospho dễ hấp thu chỉ chiếm khoảng 15÷30% so với Phospho tổng số (Jimmy L; Howar M, 1986). Trong khi đó hàm lượng Phospho dễ hấp thu ở bột xương chiếm khoảng 80÷90% so với Phospho tổng số . 8 Hàm lượng Phospho tổng số và Phospho dễ hấp thu trong một số loại thức ăn chăn nuôi được thể hiện trên bảng 1.4. Bảng 1.4. Hàm lượng Phospho tổng số và Phospho dễ hấp thu trong một số loại thức ăn khoáng dùng trong chăn nuôi (%) Tên thức ăn Phospho tổng số (%) Phospho dễ hấp thu (%) Bột xương 11,95 9,80 Bột thịt xương 45% protein 5,25 4,87 Bột thịt xương 50% protein 4,96 4,61 Bột thịt xương 55% protein 4,29 3,99 Ở nước ta Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn quy định hàm lượng Canxi và Photpho trong thức ăn hỗn hợp hoàn chỉnh cho gia cầm và cho lợn được thể hiện trên bảng 1.5 và bảng 1.6. Bảng 1.5. Hàm lượng khoáng trong thức ăn hỗn hợp hoàn chỉnh cho gia cầm. (10 TCN 838:2006) Cho gà Cho vịt Số TT Tên nguyên tố Gà thịt Gà sinh sản hướng thịt Gà sinh sản hướng trứng Vịt thịt Vịt sinh sản hướng thịt Vịt sinh sản hướng trứng 1 Can xi (%) 0,8 - 1,2 0,8 - 4,0 0,8 - 1,2 0,8 - 4,0 2 Phot pho tổng số (%), min 0,6 0,45 0,50 0,60 9 Bảng 1.6. Hàm lượng khoáng trong thức ăn hỗn hợp hoàn chỉnh cho lợn. Số TT Tên nguyên tố Lợn con tập ăn và sau cai sữa đến 15 kg Lợn thịt Lợn cái và đực hậu bị Lợn nái chửa và nuôi con 1 Can xi (%) 0,7 – 2,0 0,8 – 1,2 0,8 – 1,0 0,8 – 1,2 2 Phot pho tổng số (%), min 0,5 0,6 0,55 0,6 1.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP THU GOM VÀ CHẾ BIẾN XƯƠNG ĐỘNG VẬT 1.3.1. Nguồn xương nguyên liệu và phương pháp thu gom[10] Trung bình xương chiếm khoảng 15% trọng lượng cơ thể động vật. Tuy nhiên tỷ lệ xương so với các phần khác của cơ thể còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: Giống, tuổi, trạng thái dinh dưỡng... Tuỳ thuộc vào mức độ đã sử dụng của con người mà xương nguyên liệu được chia làm 3 loại: xương tươi, xương hoang và xương bàn ăn. - Xương tươi (green bone): đó là loại xương còn tươi, chưa qua bất kỳ khâu chế biến nào, chúng được thu gom từ các lò mổ ngay sau khi gia súc bị giết mổ và lọc hết thịt và mỡ. -Xương hoang (desert bone): đó là tất cả các xương động vật để hoang hoá một thời gian dài, các chất hữu cơ của xương đã bị phân huỷ. - Xương bàn ăn: là toàn bộ xương thu gom được từ các nhà hàng ăn uống, các khách sạn hoặc các hộ gia đình; nếu loại xương này không được thu gom, chế biến ngay mà lại để hoang hoá một thời gian dài thì lại được xếp vào nhóm xương hoang. 10 Ngoài ra trong công nghệ chế biến xương người ta còn phân chia xương gia súc ra làm hai loại theo tính chất vật lý của chúng, đó là: -Xương cứng: (hard bone) gồm xương ống, xương đòn, xương bả vai, xương chậu, xương bàn, xương ngón và xương sống. -Xương mềm: (Spongy bone) gồm xương sọ, xương sườn, xương hàm, xương ức và lõi sừng. Ở các nước có ngành chăn nuôi và chế biến thịt phát triển, nguồn xương thu gom chủ yếu là xương tươi lấy từ các nhà máy giết mổ và chế biến súc sản sau công đoạn lọc xương, tất cả các loại xương này được thu gom bằng tay hoặc theo hệ thống băng chuyền rồi chuyển đến xưởng chế biến hoặc khu vực sơ chế xương làm nguyên liệu cho công nghiệp chế biến Gelatin hoặc keo dính hoặc được đưa vào cùng với xác súc vật chết, súc vật bệnh không đủ tiêu chuẩn giết mổ để biến thành bột xương thịt hoặc bột thịt xương. Sơ đồ thu gom xương ở các nước có ngành chăn nuôi và chế biến thịt phát triển được thể hiện trên sơ đồ hình 1.1. Ở hầu hết các nước đang phát triển, do điều kiện kinh tế, xã hội; phong tục, tập quán và hệ thống lò giết mổ nhỏ lẻ, phân tán; nguồn xương tươi rất hiếm do xương sau công đoạn lọc thịt, xương tươi được con người sử dụng làm thực phẩm mà chủ yếu là làm nước dùng (súp) hoặc chế biến thành gia vị cho dịch vụ ăn uống, nên xương tồn tại chủ yếu ở hai dạng là xương bàn ăn và xương hoang. Sơ đồ thu gom xương ở các nước đang phát triển được thể hiện trên sơ đồ hình 1.2. Qua tìm hiểu thực tế chúng tôi thấy, ở nước ta hiện nay xương từ các lò giết mổ hầu hết được tận dụng làm thức ăn cho người, lượng xương thải ra từ các nhà hàng ăn uống được tận thu gần như triệt để, chúng được thu mua và gom lại với số 11 lượng lớn sau đó chuyển đến các cơ sở chế biến bột xương hoặc bán ra nước ngoài. Xương thu gom từ các nhà hàng được thể hiện trên hình 1.3. Hình 1.1. Sơ đồ thu gom xương ở các nước có ngành chăn nuôi và chế biến thịt phát triển. 1.3.2. Kỹ thuật sản xuất bột xương [10] 1.3.2.1. Các dạng sản phẩm từ xương động vật Bột xương là nguồn cung cấp các chất khoáng trong thức ăn chăn nuôi. Có 3 cách chế biến bột xương chủ yếu, đó là: đốt xương; sấy khô và ninh hầm dưới áp suất cao. Tuỳ theo phương pháp chế biến mà có thể cho ra 3 loại sản phẩm tương ứng, đó là: tro xương (bone ash); bột xương thô (rawbone meal) Xác súc vật nguyên con không đủ tiêu chuẩn giết mổ Nhà máy giết mổ và chế biến thịt Xương tươi Đầu và chân Sơ chế Chế biến bột thịt xương,bột xương Chế biến Gelatin Chế biến keo dính Thịt tươi đã lọc hết xương Chế biến thịt 12 và bột xương hấp hơi (steam med bone meal). Hình 1.2. Sơ đồ thu gom xương ở các nước đang phát triển Hình 1.3. Xương thu gom từ các nhà hàng Các chất thải Lò mổ Xương tươi Máu và phụ tạng Bếp ăn tập thể Xương bàn ăn Phơi hoặc xương hoang Thịt Thu gom Chế biến xương 13 - Tro xương: tro xương chỉ còn các chất khoáng; chủ yếu là Canxi (khoảng 30%) và Phospho (khoảng15%); năng suất của tro xương khoảng 60% trọng lượng xương khô. - Bột xương thô: bột xương thô là các cục xương đã được nghiền sơ bộ, chúng có thể lọt qua mắt sàng có đường kính thường là: 19mm; 16mm hoặc 10mm, các hạt xương có kích thước trên được dùng để chiết cao xương hoặc làm bột xương. Bột xương thô cần phải được khử trùng và nghiền nhỏ trước khi bổ xung vào thức ăn chăn nuôi. - Bột xương hấp hơi (Stean med bone meal): bột xương hấp hơi là bột xương đã qua công đoạn xử lý nhiệt. Do sử lý nhiệt ở nhiệt độ khoảng 121÷1260C dưới áp suất khoảng 2,8kg/cm2, trong thời gian khoảng 3h nên bột xương đã được khử trùng gần như tuyệt đối. 1.3.2.2. Qui trình công nghệ chế biến bột xương[18] Qui trình công nghệ chế biến các loại bột xương được tiến hành theo các bước như trên sơ đồ hình 1.4. Cách tiến hành của mỗi bước như sau: - Xương nguyên liệu: xương nguyên liệu là xương các loại động vật (trâu, bò, lợn, ...), xương có thể tươi đã lọc thịt hoặc xương tận dụng, xương hoang thu gom từ các cửa hàng ăn hoặc các lò giết mổ. - Vệ sinh sơ bộ xương nguyên liệu: các loại xương nguyên liệu thu gom về cơ sở chế biến được ngâm trong nước vôi 5% tối thiểu trong 7 ngày sau đó rửa sạch các chất bẩn trên bề mặt bằng vòi nước phun mạnh hoặc thùng rửa chuyên dùng sau đó để khô hết nước trước khi đưa vào xử lý nhiệt. - Xử lý nhiệt bằng đốt xương: xương được xếp trên lưới sắt dày khoảng 50cm; được đốt bằng củi hoặc than phía dưới (hình 1.5). Thời gian đốt khoảng 2 giờ sau đó xương được đem đi nghiền nhỏ. - Xử lý nhiệt bằng hầm xương (xử lý ướt -Wet rendering): phương 14 pháp này đòi hòi có thiết bị hầm xương (hình 1.6a). Xếp xương vào nồi, chỉ xếp đầy 3/4 nồi và đổ nước ngập xương; phần còn lại là để chứa hơi gây áp suất. Đặt chế độ gia nhiệt khoảng 121÷126oC và áp suất khoảng 2,8kg/cm2; tiến hành hầm xương trong khoảng 6 giờ, sau đó ngừng cung cấp nhiệt, mở van áp suất và mở van tháo nước dưới đáy, lấy xương đem sấy khô và đem nghiền. Hình 1.4. Qui trình công nghệ chế biến các loại xương XỬ LÝ BẰNG ĐỐT CHÁY THU GOM XƯƠNG NGUYÊN LIỆU XỬ LÝ VỆ SINH SƠ BỘ XỬ LÝ VỚI ÁP SUẤT KHÔ HOẶC ƯỚT XỬ LÝ NHIỆT XỬ LÝ BẰNG LÒ SẤY THAN ĐẬP NHỎ SƠ BỘ NGHIỀN MẢNH HOẶC BỘT KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG ĐÓNG GÓI, GHI NHÃN, BẢO QUẢN 15 Hình 1.5. Đốt xương -Xử lý khô (dry rendering): dùng nồi chịu áp suất cao (Hình 1.6b) cấu tạo nồi gồm 2 vỏ để xử lý. Xếp xương vào nồi, đưa hơi nước vào giữa hai lớp vỏ với áp suất khoảng 4,2kg/cm2, thời gian từ 45 phút đến 90 phút sau đó hạ áp suất và nhiệt độ rồi lấy xương mang đi sấy khô. - Xử lý bằng sấy than: xương sạch, khô được sấy bằng lò sấy than. Lò sấy được xây bằng gạch có hệ thống dẫn hơi nóng tiếp xúc với xương (không đốt xương trực tiếp). Xương được xếp trên dàn sắt có bánh xe trên đường ray để dễ dàng đưa vào sấy và lấy ra khi kết thúc. Nhiệt độ trong lò khoảng 150 đến 200oC. Thời gian sấy khoảng 6÷8 giờ, xương có màu vàng và mùi đặc trưng. - Làm nhỏ sơ bộ: dùng búa đập nhỏ những xương to, đặc biệt là xương ống phải đập vỡ, xương sườn chặt ngắn khoảng 80÷100mm, xương khớp chặt nhỏ hơn 50÷60mm. - Nghiền: nghiền xương thành mảnh hoặc bột xương. Xương đã đập nhỏ sơ bộ được nghiền bằng máy nghiền búa hoặc máy nghiền răng với mắt sàng 10÷19mm (thành xương mảnh) hoặc với mắt sàng 2mm (thành bột xương). 16 - Kiểm tra chất lượng: kiểm tra độ mịn, độ ẩm, hàm lượng Phospho, Canxi, Protein, vi khuẩn...Các sản phẩm sau khi nghiền phải đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm theo quy định hiện hành. Hình 1.6a. Thiết bị xử lý ướt Hình 1.6b. Thiết bị xử lý khô 17 - Đóng gói: bột xương được đóng gói vào các bao bì có khả năng chống ẩm như: đóng gói trong bao giấy dày có tráng lớp chống ẩm hoặc túi PolyProtylen (PP). Trọng lượng mỗi túi tuỳ thuộc vào yêu cầu người sử dụng. - Bảo quản: bột xương được bảo quản trong kho khô, sạch; để nơi cao ráo, thoáng mát, không có chất độc hại và không mang mầm bệnh. 1.3.2.3. Yêu cầu về chất lượng của bột xương nghiền [10 TCN 860:2006] Mỗi quốc gia khác nhau có yêu cầu khác nhau về chất lượng của bột xương sau khi nghiền dùng làm thức ăn chăn nuôi, song nhìn chung đối với chăn nuôi lợn, gà, vịt thì yêu cầu độ nhỏ của bột sau khi nghiền là khoảng 0,2÷1mm; đối với trâu, bò là khoảng 1,0÷1,8mm, đối với ngựa, cừu là khoảng 1,8÷2,6mm.[2] Ngoài độ nhỏ của bột nghiền, người ta còn quy định độ bụi (những hạt có kích thước nhỏ hơn 0,2mm), yêu cầu độ bụi nhỏ hơn khoảng 10÷20%. Bột nghiền càng đồng đều càng tốt. 1.4. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ SỬ DỤNG MÁY NGHIỀN TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI 1.4.1. Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy nghiền trong nước Ở nước ta, những năm trước kia, trong chế biến thức ăn chăn nuôi, máy nghiền chủ yếu được nhập về từ Liên Xô và Trung Quốc trang bị cho các nông trường quốc doanh dùng để nghiền nông sản, chế biến thức ăn chăn nuôi. Trên cơ sở các mẫu máy này chúng ta đã cải tiến, chế tạo lại cho phù hợp với điều kiện sản xuất của Việt Nam, đồng thời mở rộng phạm vi ứng dụng sang các ngành khác. Hiện nay máy nghiền ở nước ta được nhập về từ rất nhiều hãng, nhiều nước khác nhau; chúng khá đa dạng về mẫu mã và chủng loại, chất lượng máy tương đối tốt nhưng giá thành rất cao. Còn các máy nghiền do nước ta tự chế tạo nhìn chung làm việc chưa ổn định, chi phí năng lượng riêng cao, tiếng ồn lớn, bụi nhiều ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe người lao động. Thời gian gần đây các mẫu máy nghiền trên đã không ngừng 18 được cải tiến, chúng đã tham gia tích cực vào việc chế biến thức ăn chăn nuôi, đáp ứng được nhu cầu sản xuất. Vì được nghiên cứu kỹ về lý thuyết, kết hợp với ứng dụng trong sản xuất ở Việt Nam; được tham khảo các mẫu máy nhập ngoại đang sử dụng trong nước nên các mẫu máy mới ra đời sau này có khả năng làm việc rộng hơn, các thông số thiết kế được lựa chọn phù hợp hơn, hạn chế phần nào nhược điểm của các máy nghiền cũ, giảm được khoảng 5÷10% chi phí năng lượng riêng. Hầu hết các máy nghiền xương động vật ở nước ta hiện nay đều là máy nghiền búa hoạt động với nguyên lý, búa quay tốc độ cao va đập vào nguyên liệu trong buồn._.g nghiền có một phần lắp tấm đập, một phần lắp sàng hoặc lắp sàng hoàn toàn, nhìn chung các máy nghiền trên vẫn còn các nhược điểm chính như sau: - Hiện tượng lưu chuyển của nguyên liệu: lớp nguyên liệu chuyển động trong buồng nghiền theo chiều quay của rôto với tốc độ khá cao, làm giảm đáng kể vận tốc và số lần va đập của búa vào vật liệu nghiền, làm tiêu tốn năng lượng vô ích để vận chuyển khối nguyên liệu với tốc độ cao và giảm chất lượng sản phẩm . - Hiện tượng phân ly của nguyên liệu: nguyên liệu chuyển động trong buồng nghiền với tốc độ cao nên sinh ra lực ly tâm lớn, các hạt có kích thước lớn và khối lượng lớn hơn sẽ có lực ly tâm lớn hơn, chúng sẽ chuyển động ra phía ngoài sát với sàng. Các hạt nhỏ có kích thước và khối lượng nhỏ hơn sẽ có lực ly tâm nhỏ hơn, chúng sẽ chuyển động ở phía bên trong làm cho khả năng phân ly qua sàng bị hạn chế. Các hạt to chuyển động ra phía ngoài làm cho các hạt nhỏ đã đạt kích thước tiêu chuẩn khó thoát qua sàng ra ngoài, đồng thời khi đó các hạt to sẽ ít bị va đập còn các hạt nhỏ khi đã đạt kích thước yêu cầu vẫn không thoát ra ngoài được sẽ bị va đập quá nhiều làm hạt quá nhỏ, tạo bụi bột, gây lãng phí năng lượng, làm tăng nhiệt độ của nguyên liệu, giảm chất lượng sản phẩm nghiền. Đây chính là nguyên nhân làm cho chi phí năng 19 lượng riêng cao và chất lượng sản phẩm thấp của máy nghiền búa. Đặc tính một số máy nghiền đã và đang sử dụng phổ biến ở Việt Nam được thể hiện qua bảng (1.7). Bảng 1.7. Đặc tính của một số máy nghiền đang sử dụng phổ biến ở Việt Nam [5] Tên máy Năng suất (kg/h) Công suất (kW) Đường kính buồng nghiền (mm) Bề rộng buồng nghiền (mm) Vận tốc đầu búa (m/s) ND-500 450 10 560 150 75 NB-60 550 14 460 295 72 NDQ 02 250 7 460 172 78 ND-02 450 10 580 150 60 NT-1 600 14 736 180 56 DKY-M 600 10 736 180 56 1.4.2. Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy nghiền ở nước ngoài Trên thế giới, máy nghiền đã được nghiên cứu, chế tạo và sử dụng từ rất sớm. Đầu tiên nó được dùng trong ngành địa chất để nghiền quặng, sau đó là chế biến nông sản và ứng dụng sang các ngành khác. Năm 1830 lần đầu tiên trên thế giới, SchitkoJozef - Giáo sư Viện Hàn lâm Địa chất Budapest đã đề xuất lý thuyết nghiền, phương pháp kiểm tra: Công làm vỡ hạt và chi phí năng lượng riêng. Năm 1867 tại Belin, Rittinger đã hệ thống và nâng cao các phương pháp này làm cơ sở cho việc nghiên cứu đánh giá máy nghiền. Đến nay lý thuyết “Diện tích bề mặt mới tạo thành” của Rittinger được ứng dụng rộng rãi trong việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và đánh giá máy nghiền. Từ lý thuyết này năm 1874 Kirpicsov và năm 1885 Kick đã xây dựng thuyết nghiền “Thể tích”. P.A Rebinde xây dựng lý thuyết nghiền “Thể tích về bề mặt”. Ngày nay, cùng với việc phát triển khoa học kỹ thuật, với các trang thiết bị hiện đại, việc nghiên cứu lý thuyết cũng như thiết kế chế tạo các mẫu 20 máy nghiền luôn không ngừng phát triển nhằm đáp ứng nhu cầu ngày một cao của sản xuất và đời sống. Trên thế giới, máy nghiền được ứng dụng rộng rãi trong chế biến nông sản và thức ăn chăn nuôi, đó chủ yếu là các máy nghiền kiểu búa có bộ phận lọc sản phẩm bằng sàng đặt trong buồng nghiền để đảm bảo kích thước, độ nhỏ sản phẩm theo yêu cầu. Ở các nước phát triển, với trình độ khoa học kỹ thuật cao; để đáp ứng nhu cầu chế biến thức ăn phục vụ cho ngành chăn nuôi, máy nghiền được nghiên cứu kỹ cả về lý thuyết lẫn thực nghiệm và các mẫu máy mới sản xuất đã được cơ khí hóa, tự động hóa cao nhằm nâng cao hiệu quả công việc và thuận tiện cho người sử dụng. 1.4.2.1. Máy nghiền búa Máy nghiền kiểu búa làm việc theo nguyên lý va đập vỡ (hình 1.7). Vật thể bị đập vỡ nhờ động năng va đập của búa. Tuỳ theo từng loại vật liệu mà vận tốc đầu búa có thể từ 35÷80m/s. Máy nghiền búa được kết cấu theo hai dạng: dạng có sàng và dạng không sàng: a) Máy nghiền búa có sàng: Hình 1.7. Sơ đồ máy nghiền kiểu búa a) sơ đồ máy; b) đĩa nghiền; c) trống nghiền; d) búa nghiền 1- Búa nghiền; 2- đĩa nghiền; 3- sàng; 4- tấm nhám; 5- phễu cấp liệu. 21 Về cấu tạo, máy có các bộ phận chính như sau : - Bộ phận cung cấp nguyên liệu: gồm phễu cấp liệu 5, trên đó có van điều chỉnh tải. Nếu nghiền nguyên liệu thô cần phải thái trước khi nghiền thì có thêm bộ phận thái và băng chuyền, trục cuốn để đưa nguyên liệu vào. - Bộ phận nghiền gồm các búa 1 lắp lỏng trên trục lắp búa thành từng hàng, trục và búa được lắp trên đĩa nghiền hoặc trống nghiền. Bao quanh đĩa hoặc trống là các tấm sàng 3 và tấm nhám 4 (sàng thường bao góc 180o÷ 270o phần còn lại là tấm nhám). Trong quá trình làm việc đĩa hay trống quay với tốc độ cao, đảm bảo vận tốc đầu búa khoảng 35÷80m/s, khi đó mới tạo ra được động năng va đập đủ lớn để phá vỡ vật thể. Để làm việc tốt với những vật liệu nghiền khác nhau, búa nghiền thường có cấu tạo nhiều dạng khác nhau (hình.1.7-d) Búa dạng hình chữ nhật dùng để nghiền các loại hạt thông thường; búa loại cắt bậc thang dùng để nghiền hạt có nhiều màng vỏ; loại cắt bậc thang nhọn cạnh dùng để nghiền nguyên liệu có nhiều thớ sợi và cỏ khô; loại búa chữ T và búa ghép hình, đầu búa nặng hơn dùng để nghiền thức ăn cục to như: bánh dầu, nguyên liệu đóng bánh, muối cục, xương,... Độ nhỏ của bột nghiền được điều chỉnh bằng cách thay đổi sàng với các kích thước lỗ to nhỏ khác nhau. - Bộ phận thu sản phẩm nghiền gồm có cửa thoát bột, quạt gió hút và thổi bột vào bình thu bột để tách gió và phân ly riêng bột nghiền. Để đơn giản về cấu tạo có những máy nghiền không trang bị quạt và bình thu bột. Máy nghiền làm việc theo nguyên tắc va đập, đáp ứng tốt các yêu cầu kỹ thuật hơn so với các nguyên tắc nghiền khác nên loại máy này được sử dụng khá rộng rãi. Loại máy nghiền này có ưu điểm: năng suất cao, vạn năng, điều chỉnh được độ nghiền bằng cách thay đổi sàng có kích thước lỗ khác nhau; máy có số vòng quay cao nên dễ truyền động trực tiếp từ động cơ không cần qua hộp giảm tốc. Nhược điểm của máy là: dễ gây rung động, tiếng ồn lớn, chi phí 22 năng lượng riêng khá cao, gây nhiều bụi bột, loại máy này chỉ áp dụng có hiệu quả khi nghiền vật liệu dạng hạt, rau, cỏ khô,…. b) Máy nghiền không sàng Sơ đồ nguyên lý cấu tạo được thể hiện trên hình 1.8. Hình 1.8. Máy nghiền búa không sàng 1- Rôto; 2- Đường đi của nguyên liệu; 3- Búa nghiền; 4- Thân máy; 5- Tấm đập; 6- Cửa ra sản phẩm; 7- Sàng; 8- Buồng lọc. Nguyên liệu được đưa vào trong buồng nghiền từ phễu nạp liệu, do góc nghiêng của phễu và phần không khí do rôto 1 hút vào trong buồng nghiền theo hướng trục máy. Búa nghiền 3 quay với vận tốc cao va đập với nguyên liệu làm chúng bị vỡ ra và bắn vào các tấm đập 5, nguyên liệu nảy ra và tiếp tục bị các búa nghiền khác va đập khi đến buồng lọc 8 các hạt có kích thước đạt yêu cầu sẽ qua sàng 7 ra cửa thoát sản phẩm 6; các hạt có kích thước chưa đạt yêu cầu được đưa trở lại buồng nghiền tiếp tục quá trình va đập. 1.4.2.2. Máy nghiền kiểu trục cuốn Máy nghiền kiểu trục cuốn được sử dụng để bẻ nhỏ nguyên liệu dạng cục như bánh dầu, thức ăn đóng bánh, muối cục, xương,....do hãng AUBEMA 2 23 của Đức sản xuất; năng suất máy 2500 m3/h. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của máy được thể hiện trên hình 1.9. Máy gồm 2 trục cuốn dạng hình trụ trên đó có xẻ rãnh khía, hai trục quay ngược chiều nhau. Vật liệu nghiền sau khi đi qua khe hở giữa 2 trục sẽ được bẻ nhỏ thành dạng các hạt có kích thước từ 20÷30mm. Loại máy này có nhược điểm là độ mịn bột nghiền thấp nhưng năng suất máy cao; nó được sử dụng phổ biến để làm nhỏ sơ bộ vật liệu trước khi đưa vào nghiền mịn. Hình 1.9. Máy nghiền kiểu trục cuốn 1.4.2.3. Máy nghiền chậu con lăn Máy nghiền chậu con lăn còn gọi là máy nghiền quả lăn được dùng để nghiền bột mịn hoặc rất mịn. Nó được sử dụng trong chế biến lương thực và chế biến thức ăn chăn nuôi (nghiền thức ăn khoáng như: vỏ xò, vỏ hến, muối cục, xương,...) Sử dụng phổ biến trong sản xuất là các loại máy nghiền chậu con lăn kết cấu theo các dạng sau: chậu đựng vật liệu nghiền đứng yên, các con lăn quay quanh trục của chậu hoặc chậu quay và các con lăn đứng yên. 24 Các con lăn thường có dạng hình trụ, hình nón, hình cầu chúng có thể lắp trên trục thẳng đứng hoặc nằm ngang và có thể xếp thành một hoặc nhiều dãy, tương ứng với nó sẽ có một hoặc nhiều tầng chậu. Trên hình 1.10 là sơ đồ nguyên lý cấu tạo máy nghiền con lăn trụ loại chậu đứng yên. Hình1.10. Máy nghiền chậu con lăn 1- con lăn; 2- trục con lăn; 3- ổ đỡ đầu trục; 4- trục máy nghiền; 5- chậu nghiền; 6- cặp bánh răng nón; 7- ổ đỡ con lăn; 8- tấm gạt liệu 1.4.2.4. Máy nghiền răng Quá trình nghiền trong máy nghiền răng cũng là quá trình va đập của răng nghiền với vật liệu nghiền và cũng giống như ở máy nghiền kiểu búa, vì vậy nó được xếp cùng loại với máy nghiền búa. Máy nghiền răng có thể 25 nghiền nguyên liệu tạo thành bột nghiền mịn hoặc rất mịn. Nó được áp dụng phổ biến trong ngành chế biến lương thực, thực phẩm, sản xuất thức ăn chăn nuôi; dùng để nghiền xương, vỏ xò, muối khoáng ... và dùng trong cả ngành hoá chất luyện kim (nghiền quặng). Trong sản xuất người ta thường dùng hai loại máy nghiền răng là: loại có 1 rôto quay và loại 2 rôto quay. Ở cả 2 loại máy này đều có thể lắp sàng hoặc không lắp sàng. Trên hình 1.11 là sơ đồ nguyên lý cấu tạo máy nghiền răng loại có hai rôto quay ngược chiều nhau. Rôto gồm có đĩa 8 trên đó có các răng 9 được bố trí thành các vòng tròn đồng tâm. Một đầu răng tán chặt vào đĩa 8, còn đầu kia tán chặt vào một vòng vành khăn. Răng có tiết diện vuông hoặc tròn. Các vòng răng của hai rôto nằm xen kẽ nhau. Hai rôto được dẫn động bằng hai bộ truyền động riêng độc lập với nhau. Tốc độ vòng của vòng răng ngoài cùng khoảng 22÷37m/s. Các đĩa của ro to lắp chặt với moayơ 5 và moayơ này được lắp chặt với trục 4 bằng then. Hình 1.11. Máy nghiền răng loại 2 rôto 1- thân máy; 2- giá lắp gối đỡ; 3- bánh đai; 4- trục; 5- moayơ; 6- phễu cấp liệu; 7- vỏ máy; 8- đĩa; 9- răng. 26 Nguyên liệu từ phễu 6 rơi vào phần trung tâm của rôto được hàng răng trong cùng đập vỡ ra, vật liệu đã được đập vỡ cùng quay theo rôto và chuyển đến vòng răng tiếp theo rồi bị đập vỡ, cứ như thế đến vòng răng ngoài cùng thì nó đạt được độ nhỏ theo yêu cầu. Nhận xét: Qua phân tích và tìm hiểu tổng quan về tình hình nghiên cứu và ứng dụng máy nghiền xương động vật trong nước và nước ngoài, ta có thể rút ra nhận xét như sau: a) Về lĩnh vực nghiên cứu Qua thực tế sử dụng các loại máy trong sản xuất, về mặt tiêu thụ năng lượng và hao mòn các bộ phận máy trong quá trình làm việc thì quá trình nghiền là một quá trình kỹ thuật khá tốn kém. Vì vậy, vấn đề đặt ra cho các nhà khoa học là phải nghiên cứu cải tiến các máy nghiền cho phù hợp với đối tượng vật liệu đưa vào nghiền. Đã có rất nhiều công trình nghiên cứu, cải tiến máy nghiền và đã thu được nhiều kết quả khả quan như: tạo ra các hốc trong buồng nghiền để giảm bớt hiện tượng lưu chuyển và hiện tượng phân ly của nguyên liệu, thiết kế máy nghiền không quạt hoặc không sàng,... - Đối với máy nghiền kiểu búa có sàng bao quanh buồng nghiền thường tạo ra sản phẩm nghiền có độ nhỏ đồng đều nhưng chi phí năng lượng riêng cao, thể tích vùng làm việc bị hạn chế, nhiều phần tử tuy đã đủ độ nhỏ nhưng vẫn không kịp thời thoát qua lỗ sàng ra ngoài mà vẫn ở lại buồng nghiền tiếp tục quá trình va đập, gây hao phí năng lượng và tạo ra nhiều bụi bột. - Đối với máy nghiền kiểu búa không sàng có bộ phận lọc bằng khí động tuy khắc phục được một số nhược điểm của máy nghiền có sàng nhưng lọc bằng khí động để tách sản phẩm nghiền thì độ nhỏ sản phẩm không đồng đều, máy có kết cấu cồng kềnh, phức tạp không phù hợp với điều kiện chế tạo và sản xuất ở nước ta hiện nay. - Đối với máy nghiền răng thực hiện chế độ va đập cứng nên đã tăng 27 được lực va đập lên rất nhiều so với chế độ va đập mềm trong máy nghiền kiểu búa. Nhờ đó mà máy nghiền răng sử dụng rất có hiệu quả để đập các loại nguyên liệu dạng cục to như bánh dầu, thức ăn đóng bánh, muối cục, xương,.... Mặt khác nhờ tác dụng của các răng tĩnh đã làm giảm đáng kể hiện tượng lưu chuyển vật liệu trong buồng nghiền so với máy nghiền búa do đó đã làm tăng vận tốc va đập giữa răng nghiền với vật liệu, giảm chi phí năng lượng riêng. Hơn nữa răng tĩnh còn có tác dụng lọc bột nghiền theo phương hướng kính để hạn chế những hạt to bám vào mặt sàng làm cản trở quá trình phân ly bột nghiền đã đủ độ nhỏ qua sàng. - Đối với máy nghiền chậu con lăn thực hiện quá trình ép nghiền vật liệu nhờ các con lăn. Loại máy này cho phép nghiền vật liệu thành bột có độ mịn rất cao nhưng năng suất thấp, cấu tạo máy phức tạp, cồng kềnh. - Máy nghiền kiểu trục cuốn làm việc theo nguyên lý cắt nghiến vỡ nguyên liệu bằng các răng. Loại máy này thường có năng suất cao nhưng sản phẩm nghiền có kích thước lớn, chỉ thích hợp để làm nhỏ sơ bộ vật liệu trước khi đưa vào nghiền mịn. b) Về mặt sử dụng: Hiện nay ở nước ta cũng như ở nước ngoài, để nghiền xương động vật làm bột xương, người ta thường sử dụng các dạng máy nghiền nêu trên. Tùy theo yêu cầu công nghệ của sản phẩm nghiền mà người ta lựa chọn loại máy nghiền cho thích hợp. Ở nước ta cho đến nay xương động vật vẫn được nghiền chủ yếu bằng máy nghiền búa. Thực tế sử dụng cho thấy loại máy này không thích hợp với việc nghiền vật liệu là xương động vật; vì năng suất máy và chất lượng sản phẩm nghiền thấp, chi phí năng lượng riêng rất cao; hơn nữa bộ phận nghiền (búa nghiền, chốt lắp búa nghiền, sàng... ) và bộ phận truyền động (dây đai, vòng bi,...) rất nhanh bị mòn hỏng; điều đó đã làm tăng chi phí cho một đơn vị sản phẩm nghiền. Vì vậy, việc nghiên cứu, thiết kế và 28 chế tạo máy nghiền dạng răng để nghiền xương động vật là hoàn toàn phù hợp với điều kiện sản xuất ở nuớc ta hiện nay, đáp ứng mong đợi của các cơ sở sản xuất, chế biến thức ăn chăn nuôi. 1.5. MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 1.5.1. Mục đích nghiên cứu Xác định một số thông số chính về cấu tạo và chế độ làm việc của máy nghiền xương động vật dạng răng làm cơ sở để thiết kế, chế tạo máy nhằm nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm nghiền, giảm chi phí năng lượng riêng. 1.5.2. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu qui trình công nghệ sản xuất thức ăn khoáng từ xương động vật; - Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của quá trình nghiền trong máy nghiền răng; - Xác định một số thông số cơ bản của máy nghiền răng và tính toán thiết kế các bộ phận chính của máy nghiền răng; - Nghiên cứu thực nghiệm xác định ảnh hưởng của một số thông số đến chất lượng sản phẩm, năng suất máy và chi phí điện năng riêng. 29 Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Căn cứ vào kết quả tìm hiểu tổng quan về tình hình nghiên cứu và sử dụng máy nghiền trong nước và nước ngoài, chúng tôi chọn máy nghiền dạng răng để nghiền xương động vật trong dây chuyền sản xuất bột khoáng làm thức ăn chăn nuôi có năng suất 1tấn/h làm đối tượng nghiên cứu. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của máy nghiền răng (ký hiệu NR-1) được thể hiện trên hình 2.1. 10 8 7 4 3 2 1 11 9 12 6 5 Hình 2.1. Sơ đồ cấu tạo máy nghiền xương động vật dạng răng NR-1 1-Khung máy; 2- Sàng; 3- Răng tĩnh; 4- Đĩa răng tĩnh; 5-Quạt gió; 6- Phễu cấp liệu ; 7- Nắp ; 8 – Rôto.;9-Ổ đỡ trục ; 10- Trục; 11- Bộ truyền đai; 12-Động cơ điện. 30 Cấu tạo máy gồm có rôto 8 lắp trên trục quay 10; trên rôto có lắp các răng nghiền tạo thành các vòng tròn đồng tâm. Các vòng răng càng xa tâm quay thì bước răng càng giảm. Đối diện với rôto là đĩa răng tĩnh, đĩa răng tĩnh lắp chặt với nắp máy. Trên đĩa răng tĩnh cũng lắp các răng nghiền tạo thành các vòng tròn đồng tâm. Các răng này càng xa tâm quay bước răng càng giảm dần. Các vòng răng trên đĩa răng tĩnh nằm xen kẽ giữa các vòng răng trên rôto. Quá trình làm việc của máy như sau: nguyên liệu được đưa vào buồng nghiền từ phễu nạp liệu 6 qua cửa nạp liệu, nhờ góc nghiêng của phễu nạp liệu và luồng không khí do rôto quay tạo nên, nguyên liệu rơi vào trong buồng nghiền theo hướng trục máy. Răng nghiền quay với tốc độ cao va đập vào nguyên liệu làm chúng bị vỡ ra, nguyên liệu bắn vào các răng tĩnh lắp trên đĩa răng tĩnh nảy ra tiếp tục bị các răng động va đập, nguyên liệu tiếp tục bị đập vỡ nhỏ dần. Những hạt có kích thước phù hợp sẽ lọt dần qua các hàng răng; cứ như thế cho đến khi nguyên liệu có độ nhỏ nhất định sẽ thoát qua sàng 2 ra ngoài qua cửa thoát sản phẩm. Hạt nguyên liệu có kích thước chưa đạt yêu cầu tiếp tục bị các răng va đập, chà sát cho đến khi đạt độ nhỏ theo yêu cầu sản phẩm. Với kết cấu như trên máy có những ưu điểm nổi bật như sau: - Máy sử dụng toàn bộ thể tích làm việc trong buồng nghiền nhờ các răng được lắp trên các vòng răng của rôto và nắp máy. Do các răng tĩnh lắp trên nắp máy không quay theo chiều quay của rôto nên chúng có tác dụng như những tấm đập cản trở dòng nguyên liệu lưu chuyển, tức là khắc phục được phần lớn hiện tượng lưu chuyển của nguyên liệu trong buồng nghiền, làm tăng vận tốc va đập thực của răng nghiền vào vật liệu. Việc bố trí khoảng cách giữa các răng trên các vòng răng khác nhau là khác nhau có tác dụng như là các cấp sàng sơ bộ (vì khe hở giữa các răng trên các vòng răng càng càng xa tâm quay càng nhỏ) và khi nguyên liệu di chuyển từ vòng trong cùng ra tới vòng răng ngoài cùng thì độ nhỏ của hạt nguyên liệu đã đạt yêu cầu kích thước sản phẩm. 31 - Khe hở giữa vòng răng động lắp trên rôto ở vòng ngoài cùng với sàng rất nhỏ do đó tăng khả năng va đập, chà sát và đảo trộn nguyên liệu, chống hiện tượng phân ly đồng thời tăng khả năng lọc thoát sản phẩm qua sàng. - Các cánh quạt được hàn trên rôto nên khi rôto quay sẽ tạo ra một lưu lượng gió nhất định, vừa có tác dụng hút nguyên liệu từ cửa nạp liệu vào trong buồng nghiền, vừa đẩy các hạt nguyên liệu qua các vòng răng và qua sàng ra ngoài làm tăng khả năng phân ly và lọc sản phẩm nghiền. 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.2.1. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm Áp dụng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm để xác định ảnh hưởng của các thông số đến chất lượng sản phẩm, năng suất máy và chi phí năng lượng riêng; xác định giá trị tối ưu của các thông số làm cơ sở cho việc hoàn thiện thiết kế và chế tạo máy. Để lựa chọn các yếu tố ảnh hưởng trong nghiên cứu thực nghiệm, có thể dùng phương pháp thu thập các thông tin qua các tài liệu tham khảo và tìm hiểu ý kiến của các chuyên gia có nhiều kinh nghiệm về vấn đề đang nghiên cứu, nhờ đó có thể loại bớt những yếu tố không cần thiết không cần đưa vào nghiên cứu. Đối với máy nghiền nghiên cứu, chúng tôi đã lựa chọn được các yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất đến quá trình nghiền, đó là: tốc độ quay của rôto, n(v/ph); lượng cung cấp nguyên liệu, q(kg/h) và kích thước của lỗ sàng d(mm). Trong phạm vi của đề tài, bước đầu chúng tôi tiến hành phương pháp thí nghiệm đơn yếu tố để xác định mức độ ảnh hưởng riêng của các yếu tố đến độ độ nhỏ sản phẩm M(mm) và chi phí điện năng riêng Nr (kWh/tấn). Các thông số vào được ký hiệu như sau: - Tốc độ quay của rôto, n, (x1) (v/ph); - Lượng cung cấp nguyên liệu, q, (x2) (kg/h); - Đường kính các lỗ sàng, d, (x3) (mm). 32 Các thông số ra được ký hiệu như sau: - Độ nhỏ của bột nghiền, M, (Y1) (mm); - Chi phí điện năng riêng, Nr, (Y2) (kWh/tấn). Mô hình nghiên cứu như sau: Các thí nghiệm đơn yếu tố sẽ xác định được ảnh hưởng của từng yếu tố vào đến các thông số ra: Y1 và Y2; đồng thời cũng xác định được mức cơ sở, khoảng biến thiên và khoảng nghiên cứu của các yếu tố làm cơ sở cho việc nghiên cứu thực nghiệm đa yếu tố sau này. 2.2.2. Phương pháp xác định một số thông số nghiên cứu của máy nghiền răng 2.2.2.1) Phương pháp định độ nhỏ của bột nghiền [8] - Độ nghiền Z: độ nghiền Z là tỷ số giữa kích thước trung bình của vật thể trước và sau khi nghiền. Nếu coi các cục nguyên liệu và các hạt bột là những vật thể hình cầu có đường kính là D và d hoặc hình lập phương có cạnh L và l thì độ nghiền Z được xác định theo công thức: Z = d D hoặc Z = l L (2.1) Với một loại nguyên liệu cụ thể thì khi Z càng lớn thì bột nghiền càng nhỏ. Độ nghiền Z được ứng dụng trong việc xây dựng các thuyết nghiền, để nghiên cứu chi phí năng lượng tiêu hao trong quá trình nghiền. - Độ nhỏ M: độ nhỏ M của hạt bột là kích thước trung bình của chúng, đó là đường kính trung bình của hạt bột. Nếu coi hạt bột tương đương với những X3 X2 X1 Y2 Đối tượng nghiên cứu Y1 33 vật thể hình cầu hoặc coi là đường kính trung bình của các lỗ mà các hạt bột có thể lọt qua theo mặt cắt ngang. Để xác định độ nhỏ của bột nghiền người ta thường dùng bộ sàng phân tích (hình 2.2). Hình 2.2. Dụng cụ xác định độ nhỏ M của bột nghiền Dùng một bộ sàng gồm nhiều sàng có kích thước lỗ khác nhau xếp chồng lên nhau; lần lượt sàng lỗ to ở trên, sàng lỗ nhỏ ở dưới; dưới cùng là tấm kín trên cùng là nắp đậy. Cho lượng bột P =100g lên sàng trên cùng. Tạo cho bộ sàng rung, lắc nhờ bộ phận rung của dụng cụ chạy bằng động cơ điện với số vòng quay khoảng 270 v/ph trong thời gian khoảng 5÷10phút. Sau đó đem cân để xác định lượng bột có ở đáy và trên từng sàng. Độ nhỏ của bột nghiền được xác định theo công thức 2.2: Trong đó: Pi - lượng bột có ở đáy và trên các sàng, (g) di - đường kính lỗ sàng thứ i, d(mm). 1 0 0 2 ( ) n i i i i n i i d d P M mm P + = = + = ∑ ∑ (2.2) 34 Để xác định độ nhỏ của bột nghiền, chúng tôi dùng bộ sàng gồm 3 sàng có đường kính lỗ d1=1mm, d2 =2mm, d3 =3mm và đáy coi như do = 0mm; ta có: M = P dd P dd P dd P dd Po 2222 43 3 32 2 21 1 10 ++ + + + + + M = 100 5,35,25,15,0 3210 PPPP +++ (2.3) 2.2.2.2. Phương pháp xác định mức tiêu thụ điện năng riêng Mức tiêu thụ điện năng riêng Nr được xác định bằng phương pháp đo lường điện thông dụng và tính theo công thức sau: r a N q = , kWh/tấn (2.4) Trong đó: a- chỉ số điện năng tiêu thụ trên công tơ; kWh; q- Lượng bột nghiền thu được trong thời gian một lầm thí nghiệm. 2.2.3. Phương pháp xử lý và gia công số liệu thực nghiệm Trong nghiên cứu thực nghiệm, các kết quả đo đạc thu được thường là các đại lượng ngẫu nhiên. Trong kỹ thuật nông nghiệp và công nghiệp thực phẩm, xác suất tin cậy thường dùng trong khoảng 0,7÷0,9; xác suất của dụng cụ đo trong khoảng 0,95÷0,99. Vì vậy để đảm bảo độ tin cậy, các thí nghiệm phải được lặp lại ít nhất 3 lần. Để xử lý và gia công các số liệu thí nghiệm, chúng tôi áp dụng qui tắc của lý thuyết xác xuất và thống kê toán học. 2.2.3.1 Phương pháp xử lý số liệu [7] Sau khi đã lặp lại n lần thí nghiệm, ta nhận được các giá trị Xi (i =1÷n). Giá trị trung bình của mỗi lần đo được tính theo công thức sau: 1 1 n i i X X n = = ∑ (2.5) Sai lệch bình phương trung bình: 35 2 1 ( ) 1 n i i i X X n δ = − = − ∑ (2.6) Sai số trung bình: n tb δ =σ (2.7) Giá trị độ tin cậy được tính theo tiêu chuẩn Student với mức ý nghĩa α = 0,05; bậc tự do f = n – 1. Khi đó độ tin cậy sẽ là: α±= tXX tbσ Đối với các số liệu nghi ngờ, cần được kiểm tra lại theo qui tắc σ3 . Nếu: Xnghi ngờ - 3X σ> thì loại bỏ số liệu đó. 2.2.3.2 Phương pháp gia công số liệu Sau khi thí nghiệm cần phải tiến hành gia công số liệu theo phương pháp phân tích phương sai để xác định độ tin cậy về mức độ ảnh hưởng của mỗi yếu tố tới các thông số mục tiêu và tính đồng nhất của phương sai. Thuật toán của phân tích phương sai như sau: - Để xác định độ tin cậy về mức độ ảnh hưởng của các yếu tố cần phải tính phương sai yếu tố và phương sai thí nghiệm: Phương sai yếu tố là tổng bình phương sai lệch của từng thí nghiệm, giữa các giá trị trung bình của tổng thể (Y ..) với các giá trị trung bình của .Y j ứng với mỗi mức yếu tố xi : k 2 j j 12 yt (Y. Y..) S K 1 = − = − ∑ (2.8) Phương sai thí nghiệm là tổng bình phương các sai lệch giữa giá trị trung bình j.Y ứng với mỗi mức yếu tố xi với giá trị ijY ứng với mỗi lần đo lặp lại với mỗi mức yếu tố. Phương sai thí nghiệm được xác định theo công thức: 36 kN ).YY( S n 1i k 1j 2 jij 2 tn − − = ∑∑ = = (2.9) Dùng tiêu chuẩn Fisher để đánh giá tỷ số F = 2 2 tn yt S S để kiểm nghiệm “ giả định không” xem hai phương sai đó khác nhau ít hay nhiều. Đối chiếu với trị số b 2f;1f;Fα tra theo bảng tiêu chuẩn Fisher (với mức ý nghĩa α = 0,05 và bậc tự do f1= k–1, f2 =N–k). Nếu b 2f;1f;FF α> thì yếu tố đó có ảnh hưởng đến thông số mục tiêu và sẽ không ảnh hưởng đến thông số mục tiêu trong trường hợp ngược lại. - Để đánh giá tính đồng nhất của phương sai ta phải tính phương sai thí nghiệm ngẫu nhiên 2jS đối với mỗi thí nghiệm ở mỗi mức biến thiên của yếu tố xi: 1n ).YY( S n 1i 2 jij 2 j − − = ∑ = (2.10) Vì số thí nghiệm lặp lại lớn hơn 2 (n=3) nên có thể áp dụng tiêu chuẩn Coocren để đánh giá tỷ số G giữa phương sai cực đại 2maxjS với tổng phương sai ∑ = k 1j 2 jS xem có đảm bảo không vượt quá tiêu chuẩn b 2f;1f;Gα tra theo bảng tiêu chuẩn Coocren (với mức ý nghĩa α =0,05 và bậc tự do f1=k–1, f2=N–k) hay không. 2 jmax k 2 j j 1 S G S = = ∑ (2.11) Nếu b 2f;1f;GG α< thì các giá trị phương sai được coi là đồng nhất, khi đó kết quả đo đạc đảm bảo độ tin cậy. 37 Chương 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH NGHIỀN 3.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH NGHIỀN NHỎ VẬT LIỆU 3.1.1. Cơ sở vật lý của quá trình nghiền [9] Nghiền là quá trình phân chia vật thể thành các mảnh vụn bằng các lực cơ học, trong đó các bộ phận làm việc của máy phải khắc phục được lực liên kết phân tử của các phần tử vật thể, kết quả là tạo ra bề mặt mới. Bằng kết quả nhiều công trình nghiên cứu của các nhà khoa học kết hợp với phương tiện đo đạc tiên tiến, người ta đã đi đến kết luận: - Muốn phá vỡ vật thể phải dùng ngoại lực tác dụng sao cho ngoại lực đó phải thắng được ứng suất bền của vật thể (ứng suất nén). Khi đó vật thể chịu biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo (có thể từ từ hay đột ngột ) và cuối cùng bị phá vỡ. Mặc dù ứng suất phá vỡ có thể theo một hướng nhưng lại gây cho vật thể hiện tượng nén ở nhiều hướng. - Khi có ngoại lực tác dụng gây nên sóng chấn động làm rạn nứt vật thể. Để vật thể vỡ phải tạo cho sóng chấn động truyền qua hết vật thể theo chiều tác động của lực và tốc độ truyền sóng bằng tốc độ âm thanh. - Khi vật thể không bị phá vỡ mà chỉ bị nứt thì do lực hút phân tử, các vết nứt có thể tự khép lại; muốn tiếp tục phá vỡ vật thể phải tốn thêm năng lượng để khắc phục lực hút phân tử đó. 3.1.2. Các thuyết nghiền [3], [14] Nghiền là quá trình tiêu tốn nhiều năng lượng, vì vậy việc xây dựng các thuyết nghiền nhằm xác định các mối quan hệ giữa năng lượng nghiền với các đặc tính nghiền nhỏ vật thể như: độ nghiền hay độ nhỏ, thể tích riêng hay thể tích chịu biến dạng sẽ có ý nghĩa rất lớn: - Cho phép ta tìm ra phương hướng để hoàn thiện các máy nghiền, lựa 38 chọn đúng các kiểu máy phù hợp với vật liệu cần nghiền. - Thực hiện quá trình nghiền với mức tiêu thụ năng lượng riêng thấp nhất, thu được hiệu quả kinh tế cao nhất. Dưới đây là nội dung của một số lý thuyết nghiền: a) Thuyết diện tích Thuyết diện tích do P.R. Rittinger, (Đức, 1867) đề xuất: “Công cần thiết để nghiền vỡ vật thể tỷ lệ thuận với diện tích mới tạo thành”. Hình 3.1. Sơ đồ các mặt phẳng nghiền Giả sử ta có một vật thể hình lập phương (hình 3.1) mỗi cạnh bằng L được lần lượt nghiền vỡ thành các hình lập phương mỗi cạnh bằng l: Do đó, ta sẽ suy ra các hệ thức giữa m, n và Z như sau: n = Z3 và m = 3(Z-1) = 3( 13 −n ) (3.1) Nội dung của thuyết diện tích là: giả thiết muốn làm vỡ vật thể hình lập phương đó bằng một mặt phẳng (vỡ đôi) thì phải tiêu thụ một công A. Nếu 39 nghiền vỡ vật đó thành những vật thể lập phương với mỗi cạnh l = 2 L thì phải dùng ba mặt phẳng, khi đó công tiêu thụ sẽ bằng 3A (số phần tử lập phương mới được tạo thành là 23 = 8). Vậy muốn nghiền thành các phần tử lập phương với mỗi cạnh l = Z L thì phải dùng tới m = 3(Z–1) mặt phẳng, số phần tử lập phương mới tạo thành là n=Z3. Khi đó công tiêu thụ để nghiền sẽ là: mA = 3A(Z - 1). Quá trình phân chia vật liệu nghiền được thể hiện trong bảng 3.1. Bảng 3.1. Quá trình phân chia vật liệu nghiền Tỷ số l/L Độ nghiền Z = l L Số phần tử hình lập phương mới được tạo thành n Số mặt phẳng nghiền vỡ m 1/2 1/3 1/4 2 3 4 8 27 64 3 6 9 Nếu gọi A1 và A2 là công cần thiết để nghiền vỡ cùng một vật thể hình lập phương với số mặt phẳng nghiền m1 và m2, với độ nghiền tương ứng Z1 và Z2 thì ta có thể viết tỷ số công nghiền vỡ như sau : 1 Z 1- Z )1(3 )1(3A m A A 2 1 2 1 2 1 2 1 − = − − == ZA ZA Am (3.2) Trường hợp Z1 và Z2 lớn, có thể bỏ qua số 1 ở tử số và mẫu số, thì ta có : 2 1 2 1 Z Z A A = (3.3) Điều đó chứng tỏ rằng nếu nghiền nhỏ (với các độ nghiền lớn) thì công nghiền tỷ lệ thuận với độ nghiền Z. Nếu coi công A không đổi thì có thể viết: Ar = Kr (Z-1) (3.4) Trong đó: Ar - công tiêu thụ toàn phần; 40 Kr - hệ số tỷ lệ. Từ công thức (3.4) ta lại có: Ar = Kr       − Ll L 66 6 = K’R(sr –Sr) (3.5) Công thức (3.5) thể hiện rõ công tiêu thụ tỷ lệ thuận với độ tăng diện tích riêng từ lúc đầu của vật thể là Sr = L 6 ứng với kích thước L hoặc D tới khi vật thể vỡ thành bột là sr = l 6 ứng với kích thước l hay d. Ngoài ra, nếu ta biết công cho 1 đơn vị diện tích mới tạo thành là A0, tức là ta có A=2A0L 2, thì công thức (3.4) có thể viết theo dạng sau: AR = 6A0L 2(Z – 1) = A0.∆S với ∆S = 6L2(Z – 1) (3.6) ∆S- tổng diện tích mới tạo thành. Mặt khác, nếu coi A0 và Z là không đổi, ta có thể viết: AR = "RK L 2 = "RK D 2 (3.7) Các hệ số KR, ' R K và ''RK phụ t._.hạt sản phẩm tạo ra Zi sau khi nghiền một hạt nguyên liệu từ kích thước D xuống thành kích thước sản phẩm d được tính như sau: iii a d D 3 00 3 3 3 λλ ====Ζ (4.31) Trong đó: D - kích thước hạt nguyên liệu đem nghiền, mm; d - kích thước sản phẩm nghiền, mm; λ0 - mức độ nghiền sau một lần va đập a0 - mức độ nghiền một lần theo thể tích; i - số lần va đập cần thiết để đập nhỏ nguyên liệu từ kích thước D của nguyên liệu xuống kích thước d của sản phẩm; Lấy log của phương trình (4.31) ta có: 0 03lg lg 3 lgi a iλ λ= = (4.32) Do đó số lần va đập cần thiết i được tính như sau: 0 lg lg i λ λ= (4.33) Như vậy ứng với một lần va đập của răng nghiền vào hạt nguyên liệu kích thước D thì tốn một công A; vậy công va đập A1 để đập vỡ một hạt nguyên liệu từ kích thước D xuống kích thước d ứng với số lần va đập cần thiết i là: 75 2 3 1 0 D lg A A.i 2Elg σ λ = = λ (4.34) Nếu số lượng hạt có trong một khối lượng nguyên liệu G(kg) là m thì công tiêu hao Ag để đập vỡ một khối nguyên liệu từ kích thước hạt D xuống kích thước d sản phẩm là: g 1 13 G A mA A D = = γ (4.35) Trong đó: 3 G m D = γ Thay (4.34) vào phương trình (4.35) ta có: 2 3 2 g 3 0 D Glg iG A 2ED lg 2E σ λ σ = = γ λ γ (4.36) Trong đó: γ - Khối lượng riêng của nguyên liệu, kg/m3; 4.2.2. Công suất tiêu hao để đập vỡ nguyên liệu Công suất tiêu hao N để đập vỡ nguyên liệu từ kích thước D xuống kích thước d với lượng cung cấp nguyên liệu q(kg/s) được xác định theo công thức sau: 2iq N 2E σ = γ (4.37) Nếu không kể mất mát bụi bột bay ra ngoài trong quá trình nghiền thì lượng cung cấp nguyên liệu q(kg/s) vào máy nghiền đúng bằng lượng nguyên liệu lọt qua sàng phân ly qL(kg/s). Thay giá trị của qL từ công thức (3.29) vào công thức (4.37) ta có: 0 ok F2 oiq (1 e )N 2E − εσ − = γ (4.38) Công thức (4.38) thể hiện mối quan hệ giữa công suất nghiền với lượng cung cấp nguyên liệu q và số lần va đập i. 76 4.3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY NGHIỀN RĂNG NR-1 4.3.1. Xác định các thông số cơ bản của máy nghiền răng NR-1 4.31.1. Xác định số vòng răng cần thiết và bán kính lớn nhất của rôto nghiền a) Xác định số vòng răng cần thiết của rôto nghiền Gọi λ =6 là mức độ nghiền sau mỗi lần va đập, giả sử cục vật liệu ban đầu (sau khi đập nhỏ sơ bộ) có kích thước trung bình D=30mm, sau một lần va đập kích thước trung bình cục vật liệu giảm xuống và bằng d1: 1 D 30 d 5mm 6 = = = λ (4.39) Nếu gọi dn =1mm là cỡ sản phẩm cần đạt sau i lần va đập; ta có: n D d i = λ (4.40) Số lần va đập i được tính theo công thức: n D 30 i 5 d 6.1 = = = λ (4.41) Vậy số vòng răng cần thiết của rôto là n =5 b) Xác định bán kính lớn nhất của rôto nghiền Gọi: a là khoảng cách các vòng răng, R1 là bán kính vòng răng trong cùng. Căn cứ kích thước cục vật liệu lớn nhất và khả năng cung cấp nguyên liệu vào máy nghiền, ta chọn: a=52mm; R1= 145mm. Khi đó bán kính vòng răng ngoài cùng được xác định như sau: Rn= R1+ a(i +1) = 145 + 52(5+1) = 457mm (4.42) 4.3.1..2. Xác định số vòng quay cần thiết của rôto [3], [11] Số vòng quay cần thiết của rôto máy nghiền răng được xác định trên cơ sở tính vận tốc va đập cần thiết để phá vỡ vật liệu nghiền. Sơ đồ tính toán được thể hiện trên hình 4.4 77 Hình 4.4. Sơ đồ xác định vận tốc va chạm của vật liệu với các răng nghiền Trong trường hợp tổng quát, ta xác định số vòng quay của rôto nghiền khi máy có 2 đĩa răng chuyển động quay ngược chiều nhau với số vòng quay n1 và n2. như sau: Giả thiết vận tốc nạp liệu vào trong máy nghiền bằng không vì nó rất nhỏ so với vận tốc của các răng nghiền. Do đó, khi cục vật liệu vào máy gặp răng nghiền của vòng răng trong cùng có bán kính R1 đang quay với số vòng quay n1(v/ph) tương ứng với số vòng quay n1 sẽ có vận tốc va chạm w1: 1 11 1w 30 R n V pi = = (4.43) Cục vật liệu bị văng ra theo phương tiếp tuyến và lại gặp răng nghiền của vòng răng kế tiếp đang quay với số vòng quay n2(v/ph) tương ứng với vận tốc v2 sẽ làm văng cục vật liệu ra theo phương tiếp tuyến với vòng tròn bán kính R2. Vận tốc va chạm của cục vật liệu với răng nghiền của vòng răng thứ hai w2 bao gồm vận tốc văng v1 và hình chiếu vận tốc răng v2 lên phương của v1: 2 1 2w . osv v c α= + (4.44) Vì: 1 2 R os R c α = ; nên: 12 1 2 2 w . R v v R = + α R2 V1 V2 o R1 α 78 Hay: )( 3030 2 12211 2 R RnRnR w pipi += ; hoặc ( )2112 30 nn R w += pi (4.45) Từ đó ta suy ra vận tốc va chạm của cục vật liệu với răng nghiền của vòng răng thứ i sẽ là: ( )1 230 i i R w n n pi = + (4.46) Vận tốc va chạm giữa răng nghiền với vật liệu nghiền cần phải lớn hơn vận tốc va đập để phá vỡ vật thể; vận tốc đó được tính theo biểu thức: wi > wđ hay: ( ) ( )1 2 230 1i R g n n E pi σ γ ε + > − (4.47) Ở máy nghiền có hai rôto cùng quay với số vòng quay n1=n2=n nhưng ngược chiều nhau thì từ biểu thức (4.47) ta có: ( )215 1i nR g E pi σ γ ε > − (5.19) Đối với máy nghiền răng có một rôto quay với số vòng quay n(v/ph) thì từ biểu thức (4.47) ta có: ( )230 1i nR g E pi σ γ ε > − (4.48) Như vậy số vòng quay cần thiết n của rôto nghiền được xác định như sau: 2 30 (1 )i g n R E σ pi γ ε > − (4.49) Thay số vào (4.49) với Ri=R1 và tính ta được: 6 6 2 9,8 190.10 52,7 / 70000.10 .2000.(1 0,3 )d v m s= ≈ − (Quy đổi tương đương ta được: n ≈ 1090V/p) 79 4.3.2. Tính toán thiết kế các bộ phận chính của máy nghiền răng 4.3.2.1. Tính toán thiết kế bộ phận nghiền [4] Bộ phận nghiền là bộ phận quan trọng nhất của máy nghiền. Đối với máy nghiền thiết kế, bộ phận nghiền gồm một đĩa răng động (rôto), một đĩa răng tĩnh. Các đĩa răng được chế tạo bằng thép tấm có độ dày khoảng 20÷25mm, trên đó có gia công các lỗ ren để lắp các răng nghiền. - Đĩa răng động được lắp chặt với đầu trục quay côngxon bằng lỗ côn ở tâm đĩa; mặt sau của đĩa có gia công các đường gân lồi để tăng cường độ cứng và độ ổn định khi rôto làm việc. Theo kết quả tính toán ở mục 4.3.1; để đảm bảo độ nhỏ bột nghiền theo yêu cầu; ta chọn số vòng răng cần thiết của rôto nghiền là 5 vòng và bán kính vòng răng ngoài cùng là 457mm. Các răng nghiền được lắp thành 5 vòng tròn đồng tâm. Vòng răng trong cùng của rôto có khoảng cách giữa các răng lớn nhất để thuận tiện cho việc nạp liệu; các vòng răng tiếp theo khoảng cách giữa các răng giảm dần để tăng khả năng đập nhỏ và lọc bột nghiền. - Đĩa răng tĩnh được lắp cố định với nắp của máy nghiền. Về cấu tạo, đĩa răng tĩnh cũng tương tự như đĩa răng động. Điểm khác biệt so với đĩa răng động là trên đĩa răng tĩnh có lỗ ở tâm có kích thước đủ lớn để nạp liệu vào trong buồng nghiền; mặt trong của đĩa có lắp các răng tĩnh, mặt ngoài của đĩa có lắp phễu nạp liệu. Mô hình cấu tạo của đĩa răng động và đĩa răng tĩnh được thể hiện trên hình 4.5 và 4.6. 80 Hình 4.5. Mô hình đĩa răng động máy nghiền răng ơ Hình 4.6. Mô hình đĩa răng tĩnh máy nghiền răng 81 Các thông số tính toán bộ phận nghiền được ghi trong bảng 4.1. Bảng 4.1. Các thông số cơ bản của bộ phận nghiền Các thông số kết cấu Đĩa răng động Đĩa răng tĩnh Số lượng răng 106 83 Bán kính các vòng răng (mm) Vòng răng 1 Vòng răng 2 Vòng răng 3 Vòng răng 4 Vòng răng 5 R1=145 R2=223 R3=301 R4=379 R5=457 R1=184 R2=262 R3=340 R4=418 Bề dày đĩa răng (mm) 20 20 Bán kính đĩa răng (mm) 477 448 Bán kính buồng nghiền 487 Các thông số trong bảng 4.1 là cơ sở để xác định đường kính buồng nghiền, bề rộng buồng nghiền, nắp máy, phễu cấp liệu,... 4.3.2.2. Tính toán thiết kế răng nghiền Răng nghiền là bộ phận trực tiếp tác động vào vật nghiền. Cấu tạo của răng nghiền được thể hiện trên hình 4.7. Do lực va đập vào vật liệu nghiền rất lớn nên răng nghiền được chế tạo bằng thép và được tôi cứng bề mặt để tăng khả năng chống mài mòn. Răng nghiền có dạng hình trụ, phần chân răng được tiện ren để lắp với đĩa nghiền, thuận lợi cho việc thay thế. Khi lắp vào đĩa nghiền, các đỉnh răng của mỗi vòng răng được liên kết với nhau bởi mặt bích dạng hình vành khăn nhằm tăng độ cứng. Chiều dài răng là 155mm, trong đó chiều dài phần làm việc là 135mm, chiều dài phần ren được lấy bằng độ dày của đĩa răng (20mm). Số lượng răng lắp trên đĩa động là 106 chiếc và trên đĩa tĩnh là 83 chiếc; Số lượng răng trên các vòng răng được phân bố như sau: 82 - Trên đĩa răng động: - vòng I = 6 chiếc; - vòng II = 10 chiếc; - vòng III= 20 chiếc; - vòng IV = 30 chiếc; - vòng V= 40 chiếc. - Trên đĩa răng tĩnh: - vòng I = 8 chiếc; - vòng II = 15 chiếc; - vòng II = 25 chiếc; - vòng III= 35 chiếc. Các kích thước cơ bản của răng nghiền như sau: - chiều dài răng: Lr = 155(mm); - đường kính răng: Ø = 20(mm); - chiều dài phần ren: 20mm. Hình 4.7. Cấu tạo răng nghiền của máy nghiền răng 4.3.2.3 Tính toán thiết kế sàng Sàng được lắp bao quanh đĩa nghiền, dùng để lọc bột đã nghiền ra khỏi vùng làm việc của máy nghiền đồng thời sàng cũng làm tăng hiệu quả nghiền. Sàng được cấu tạo bởi một tấm thép lá uốn cong chiếm 1/2 chu vi buồng 135 155 Ø20 M18 83 nghiền. Trên sàng có dập lỗ với kích thước tùy thuộc vào yêu cầu về độ nhỏ của bột nghiền. Đối với máy nghiền được thiết kế, chúng tôi chế tạo 5 bộ sàng có đường kính lỗ từ 1mm đến 3mm. Sơ đồ cấu tạo sàng được thể hiện trên hình 4.8. Hình 4.8. Sơ đồ tính toán sàng a) thông số cấu tạo của sàng: - Bề rộng của sàng bằng bề rộng của buồng nghiền cộng thêm một lượng dư sang 2 bên gờ của thân máy. Bs = Br + 2.15 = 200+30 =230(mm); - Chiều dài sàng bằng một nửa chu vi buồng nghiền cộng thêm lượng dư hai bên mép (40mm) 487.3.14=1529,18, lấy tròn số là 1530mm - Diện tích sàng được xác định theo công thức Fs = L.Bs = 1530.230 =352000(mm 2) - Diện tích làm việc của sàng: Flv = (230-30).(1530-40)=298000(mm 2) b) Bố trí lỗ sàng: Sự phân bố lỗ sàng có ảnh hưởng lớn đến quá trình lọc sản phẩm. Độ rơi qua sàng tăng theo với số lượng chung của lỗ trên đơn vị diện tích mặt sàng. Nếu diện tích làm việc của sàng là F, diện tích các lỗ sàng là F0 thì tỷ số giữa 23 0 1530 15 15 15 25 84 diện tích các lỗ sàng với diện tích làm việc của sàng được gọi là hệ số rơi, ký hiệu là µ . 0F F µ = Khả năng lọt qua sàng lớn hơn ứng với sàng có hệ số µ lớn hơn. Do tính chất vật liệu chế tạo sàng nên hệ số µ không thể tăng quá giới hạn cho phép. Đối với sàng lỗ tròn thường phân bố trên các lỗ theo hình lục giác đều, cứ 3 lỗ gần nhau tạo thành một tam giác đều Lỗ sàng được gia công theo phương pháp đột dập, lỗ có dạng tròn côn, phần có kích thước lớn hướng về phía sản phẩm đi ra, đường kính d, mm. Hình 4.9. Sơ đồ bố trí lỗ sàng Trên hình 4.9 các thông số được ký hiệu như sau: tm - khoảng cách giữa tâm 2 lỗ kề nhau trên một hàng, mm; tt - khoảng cách giữa 2 mép lỗ kề nhau trên một hàng, mm; h - khoảng cách giữa hàng với hàng liền kề, mm; r - bán kính lỗ sàng, mm; Gọi 2m = a = tt là khoảng cách giữa tâm 2 lỗ kề nhau trên một hàng, mm. Để tm h tt r 85 đảm bảo độ bền của sàng, trị số 2m phải hoả mãn bất đẳng thức: dmd 2,128,0 ≤≤ (4.50) Đối với sàng của máy nghiền thiết kế, để đảm bảo yêu cầu về độ nhỏ của bột nghiền thì đường kính lỗ sàng được chọn là d = 2mm. Thay vào công thức (4.50) ta có: 697,1213,1 ≤≤ m Ta chọn m = 0,75 Khoảng cách giữa tâm 2 lỗ liên tiếp trên một hàng tm được xác định theo công thức: tm = 2m + 2Rlỗ = 2.0,75 + 2.1 = 3,5 (mm) Khoảng cách giữa các hàng tính theo tâm lỗ được xác định theo công thức: ( ). 3 3,5. 3 3,03 2 2 mth mm= = = (4.51) Như vậy số lỗ trên một hàng theo chiều dài sàng là: 1530 40 426 3,5 − = (lỗ). Số lỗ trên một hàng theo chiều rộng sàng là: 230 30 65 3,05 − = (lỗ). Tổng số lỗ trên sàng là: 426.65 =15990 (lỗ) Do đó diện tích tổng các lỗ sàng F0 là: 15990.12.3,14≈50209 (mm2) Kiểm tra lại hệ số rơi: 50209 16,8% 298000 o S F F µ = = ≈ Khi bố trí lỗ sàng theo hình lục giác đều có ưu điểm là tăng diện tích rơi và đảm bảo độ bền của sàng đều theo 3 hướng. 86 Chương 5 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 5.1. VẬT LIỆU VÀ DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM 5.1.1. Vật liệu thí nghiệm: Vật liệu thí nghiệm là xương là xương trâu, bò, được thu gom từ các lò giết mổ và được xử lý theo qui trình công nghệ chế biến xương đã giới thiệu ở chương 1. Tính chất vật lý: Kích thước cục sau khi đập sơ bộ D<30mm, khối lượng lượng riêng 1700÷2000kg/m3. 5.1.2. Dụng cụ thí nghiệm Dụng cụ phục vụ cho quá trình thí nghiệm bao gồm: - Thiết bị đo số vòng quay Unitest 93412- do Đức sản xuất (dải đo: 0÷20.000v/ph, sai số ±1%); - Thiết bị đo điện (Ampe kìm) CHB 48 – của Đức (dải đo: 100W÷600kW, sai số ± 2%); - Thiết bị đo điện Ampe kìm LH 1050 – của Anh (dải đo 0÷600W, sai số ± 0,5%); - Cân điện tử hiện số APX 3202- Của Đức; Max 3200g; sai số ± 0,02g; - Cân điện tử hiện số Satoriuos-300- Của Đức; Max 500g; sai số ± 0,01g; - Cân bàn 500kg và cân đĩa 5kg CHINE-1995; - Thước kẹp, đồng hồ bấm giây; - Bộ sàng phân loại và máy lắc sàng Macaroc CHINE-1999. 5.2. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM Trong các thí nghiệm đơn yếu tố, chúng tôi đều lấy mức biến thiên k=5 với khoảng biến thiên là như nhau giữa các mức yếu tố, số lần thí nghiệm lặp lại 87 n=3. Kết quả khảo nghiệm đã xác định được ảnh hưởng của các thông số đầu vào đến thông số đầu ra như sau: 5.2.1. Ảnh hưởng của tốc độ quay của rôto x1 (v/ph) Điều kiện thí nghiệm: lượng cung cấp nguyên liệu x2 = 1000kg/h và đường kính các lỗ sàng x3 =2mm, cho x1 biến thiên từ 1000÷1400v/ph. 5.2.1.1. Ảnh hưởng của tốc độ quay của rôto x1 tới độ nhỏ của bột nghiền Y1 (mm); Kết quả thực nghiệm xác định ảnh hưởng của thông số x1 đến hàm Y1 được thể hiện trong bảng 5.1. Bảng 5.1. Ảnh hưởng của yếu tố x1 tới hàm Y1 Y1 x1 1 2 3 jY ( )2j ..Y.Y − ( ) 2n 1i jji .YY∑ = − S2j 1000 1,12 1,14 1,24 1,1667 0,217184 0,008267 0,004134 1100 0,85 0,76 0,75 0,78667 0,073960 0,006067 0,003034 1200 0,64 0,60 0,62 0,62000 0,065076 0,000800 0,000400 1300 0,53 0,51 0,52 0,52000 0,032642 0,000200 0,000100 1400 0,40 0,42 0,41 0,41000 0,084890 0,000200 0,000100 Y = 0,70067 ( )2jk 1j ..Y.Y −∑ = =0,473775 ( )2n 1i jji k 1j .YY∑∑ == − =0,0015534 ∑ − k 1j j 2 S =0,00777 - Xác định độ tin cậy về ảnh hưởng của tốc độ quay của rôto x1 tới hàm độ nhỏ của bột nghiền Y1. Xác định phương sai yếu tố và phương sai thí nghiệm : 2 1 .0,473775 =0,1184438 5 1yt S = − ( ) 2 1 .0,0015534 = 0,00015534 5 3 1tn S = − Dùng tiêu chuẩn Fisher để đánh giá tỉ số giữa phương sai yếu tố và phương sai thí nghiệm: 88 2 yt 2 tn S 0,1184438 76,25 S 0,00015534 F = = = Tra bảng tiêu chuần Fisher tìm giá trị Fbα, f1, f2 với mức ý nghĩa α = 0,05 và các bậc tự do; f1 = k - 1 = 4; f2 = N – k = 10, ta có: F b = 3,48 So sánh F và Fb α, f1,f2 ta nhận thấy F > F b α, f1,f2 nên ảnh hưởng của yếu tố x1 tới hàm độ nhỏ bột nghiền Y1 đảm bảo độ tin cậy. - Kiểm tra tính thuần nhất của phương sai: Dùng tiêu chuẩn Coocren để đánh giá tính thuần nhất của phương sai thí nghiệm. 2 j jmax K 2 j 1 S 0,004134 = 0,532 0,00777S G = = = ∑ Tra bảng tìm giá trị Gb α, f1,f2 , với α = 0,05; f1 = n – 1 = 2; f2 = K = 5; ta được Gb = 0,6838. So sánh G và Gb α, f1,f2 ta nhận thấy G < G b α, f1,f2 nên các phương sai được coi là thuần nhất. 5.2.1.2. Ảnh hưởng của tốc độ quay rôto x1 tới hàm chi phí năng lượng riêng Y2 Kết quả thực nghiệm xác định ảnh hưởng của tốc độ quay rôto x1 đến hàm Y2 được thể hiện trong bảng 5.2 - Xác định độ tin cậy về ảnh hưởng của tốc độ quay của rôto x1 tới hàm chi phí năng lượng riêng Y2: Phương sai yếu tố và phương sai thí nghiệm : 2 1 .12,40534 = 3,101335 5 1yt S = − ( ) 2 1 .1,564667= 0,1564667 5 3 1tn S = − 89 Dùng tiêu chuẩn Fisher để đánh giá tỉ số giữa phương sai yếu tố và phương sai thí nghiệm: 2 yt 2 tn S 3,101335 19,82 S 0,1564667 F = = = Tra bảng tiêu chuần Fisher tìm giá trị Fbα, f1, f2 với mức ý nghĩa α =0,05 và các bậc tự do; f1 = k - 1 = 4; f2 = N – k = 10, ta có: F b = 3,48. So sánh F và Fb α, f1,f2 ta nhận thấy F > F b α, f1,f2 nên ảnh hưởng của tốc độ quay rôto x1 tới hàm chi phí năng lượng riêng Y2 đảm bảo độ tin cậy. Bảng 5.2. Ảnh hưởng của tốc độ quay rôto x1 tới hàm Y2 Y2 x1 1 2 3 jY ( )2j ..Y.Y − ( ) 2n 1i jji .YY∑ = − S2j 1000 8,02 8,06 7,25 7,7776 4,09091 0,416869 0,2084 1100 8,51 8,46 8,62 8,5300 1,61341 0,013400 0,0067 1200 9,72 9,31 9,81 9,6133 0,03493 0,142067 0,0710 1300 10,90 11,34 10,72 10,9867 1,40778 0,203467 0,1017 1400 11,37 12,41 12,50 12,0933 5,25831 0,788867 0,3944 Y =9,8002 ( )2jk 1j ..Y.Y −∑ = =12,40534 ( )2n 1i jji k 1j .YY∑∑ == − =1,564667 ∑ − k 1j j 2S =0,7823 - Kiểm tra tính thuần nhất của phương sai thí nghiệm: Dùng tiêu chuẩn Coocren để đánh giá tính thuần nhất của phương sai thí nghiệm: 2 jmax K 2 j j 1 S 0,3944 = 0,50415 0,7823S G = = = ∑ Tra bảng tiêu chuẩn Coocren: Gb α, f1,f2 = 0,6838. So sánh G và Gb α, f1,f2 ta nhận thấy: G < G b α, f1,f2 nên các phương sai được 90 coi là thuần nhất. Ảnh hưởng của số vòng quay rôto x1 đến các thông số ra được thể hiện trên đồ thị hình 5.1. 1000 1100 1200 1300 1400 7 8 9 10 11 12 13 M (mm) Nr (kWh/t) n (v/ph) 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 0 NrM Hình 5.1. Đồ thị ảnh hưởng của số vòng quay rôto x1 đến các hàm Y1, Y2 Trên đồ thị hình 5.1 ta thấy khi tăng số vòng quay của rôto sẽ làm tăng khả năng va đập của răng nghiền vào vật liệu, khi đó kích thước của bột nghiền giảm xuống nhưng chi phí điện năng riêng sẽ tăng lên. 5.2.2. Ảnh hưởng của lượng cung cấp nguyên liệu x2 (kg/h) Điều kiện thí nghiệm: số vòng quay của rô to x1=1200v/ph, đường kính lỗ sàng x3=2mm, cho x2 biến thiên từ 900÷1100kg/h. 4.2.2.1. Ảnh hưởng của lượng cung cấp nguyên liệu x2 tới độ nhỏ bột nghiền Y1 Kết quả thực nghiệm xác định ảnh hưởng của lượng cung cấp nguyên liệu x2 đến hàm Y1 được thể hiện trong bảng 5.3. - Xác định độ tin cậy về ảnh hưởng của lượng cung cấp nguyên liệu x2 tới hàm Y1. Phương sai yếu tố và phương sai thí nghiệm: 91 2 1 .0,01276 =0,00319 5 1yt S = − ( ) 2 1 .0,006265 = 0,0006265 5 3 1tn S = − Dùng tiêu chuẩn Fisher để đánh giá tỉ số giữa phương sai yếu tố và phương sai thí nghiệm: 2 yt 2 tn S 0,00319 5,09 S 0,0006265 F = = = Tra bảng tìm giá trị Fb α, f1, f2 với định mức ý nghĩa α = 0,05 các bậc tự do; f1 = k - 1 = 4; f2 = N – k = 10; Ta có: F b = 3,48. So sánh F và Fb α, f1,f2 ta nhận thấy F > F b α, f1,f2 nên ảnh hưởng lượng cung cấp nguyên liệu x2 tới hàm Y1 đảm bảo độ tin cậy. Bảng 5.3. Ảnh hưởng của yếu tố x2 tới hàm Y1 Y1 x2 1 2 3 jY ( )2j ..Y.Y − ( ) 2n 1i jji .YY∑ = − S2j 800 0,90 0,95 0,93 0,9333 0,03334 0,001398 0,000699 900 0,82 0,81 0,84 0,8233 0,00528 0,000467 0,000233 1000 0,73 0,68 0,71 0,7066 0,00194 0,001268 0,000634 1100 0,61 0,60 0,64 0,6233 0,01621 0,000998 0,000496 1200 0,68 0,64 0,68 0,6667 0,00704 0,001067 0,000533 Y =0,7506 ( )2jk 1j ..Y.Y −∑ = = 0,01276 ( )2n 1i jji k 1j .YY∑∑ == − =0,006265 ∑ − k 1j j 2S =0,00595 - Kiểm tra tính thuần nhất của phương sai thí nghiệm: Dùng tiêu chuẩn Coocren để đánh giá tính thuần nhất của phương sai thí nghiệm, ta có: j 2 jmax K 2 j 1 S 0,000699 0,1175 0,00595S G = = = = ∑ 92 Tra bảng tìm giá trị Gb α, f1,f2 , với α = 0,05; f1 = n – 1 = 2; f2 = K = 5; ta được Gb = 0,6838. So sánh G và Gb α, f1,f2 ta nhận thấy G < G b α, f1,f2 nên các phương sai đảm bảo tính thuần nhất. 5.2.2.2. Ảnh hưởng của lượng cung cấp nguyên liệu x2 tới hàm chi phí năng lượng riêng Y2 Kết quả thực nghiệm xác định ảnh hưởng của lượng cung cấp nguyên liệu x2 đến hàm Y2 được thể hiện trong bảng 5.4. Bảng 5.4. Ảnh hưởng của yếu tố x2 tới hàm Y2 Y2 x2 1 2 3 jY ( )2j ..Y.Y − ( ) 2n 1i jji .YY∑ = − S2j 800 7,02 7,75 7,80 7,5233 3,74036 0,381267 0,190633 900 8,81 8,76 8,12 8,5600 0,80515 0,296100 0,148050 1000 9,72 9,45 9,73 9,6333 0,03097 0,050518 0,025259 1100 11,79 10,20 11,08 11,0233 2,45236 1,268867 0,634433 1200 12,78 12,32 12,54 12,5466 9,54378 0,105867 0,052933 Y = 9,85800 ( )2jk 1j ..Y.Y −∑ = = 16,57262 ( )2n 1i jji k 1j .YY∑∑ == − =2,102619 ∑ − k 1j j 2S =1,051308 - Xác định độ tin cậy về ảnh hưởng của lượng cung cấp nguyên liệu x2 tới hàm Y2 . Phương sai yếu tố và phương sai thí nghiệm: 2 1 .16,57262=4,143155 5 1yt S − ( ) 2 1 .2,102619=0,2102619 5 3 1tn S = − Dùng tiêu chuẩn Fisher để đánh giá tỉ số giữa phương sai yếu tố và 93 phương sai thí nghiệm: 2 yt 2 tn S 4,143155 19,7047 S 0,2102619 F = = = Tra bảng tìm giá trị Fb α, f1, f2 với định mức ý nghĩa α = 0,05 các bậc tự do; f1 = k - 1 = 4; f2 = N – k = 10; Ta có: F b = 3,48. So sánh F và Fb α, f1,f2 ta nhận thấy F > F b α, f1,f2 nên ảnh hưởng của yếu tố x2 tới Y2 đảm bảo độ tin cậy. - Kiểm tra tính thuần nhất của phương sai: Dùng tiêu chuẩn Coocren để đánh giá tính thuần nhất của phương sai thí nghiệm: 2 2 jmax K j j 1 S 0,634433 =0,6034 1,051308S G = = = ∑ Tra bảng tìm giá trị Gb α, f1,f2 , với α = 0,05; f1 = n – 1 = 2; f2 = K = 5; ta được Gb = 0,6838. So sánh G và Gb α, f1,f2 ta nhận thấy G < G b α, f1,f2 nên các phương sai đảm bảo tính thuần nhất. Ảnh hưởng của lượng cung cấp nguyên liệu x2 đến các thông số ra được thể hiện như trên đồ thị hình 5.2. Trên đồ thị ta thấy, khi tăng lượng cung cấp thì sẽ làm tăng mật độ hạt trong buồng nghiền, khi đó ngoài va đập vào răng động và răng tĩnh, các phần tử nguyên liệu sau khi bị các răng nghiền đập vỡ lại va đập vào nhau vì vậy độ nhỏ bột nghiền giảm xuống. Tuy nhiên nếu tiếp tục tăng lượng cung cấp thì mật độ hạt sẽ tiếp tục tăng lên, khả năng va đập kém đi, vì vậy độ nhỏ của bột nghiền tăng lên. Đồng thời khi lượng cung cấp tăng nghĩa là lượng nguyên liệu đưa vào máy càng nhiều thì công để đập nhỏ nguyên liệu tăng lên, do đó chi phí điện năng riêng cũng tăng lên. 94 800 900 1000 1100 1200 7 8 9 10 11 12 13 M (mm) Nr (kWh/t) q (kg/h) NrM 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 0 Hình 5.2. Đồ thị ảnh hưởng của lượng cung cấp x2 đến các hàm Y1, Y2 5.2.3. Ảnh hưởng của đường kính lỗ sàng x3 (mm) Điều kiện thí nghiệm: Số vòng quay rô to x1 = 1200(v/ph), lượng cung cấp nguyên liệu x2 =1000kg/h, cho x3 biến thiên từ 1÷ 3mm. 5.2.3.1. Ảnh hưởng của đường kính lỗ sàng x3 đến hàm Y1 Kết quả thực nghiệm xác định ảnh hưởng của đường kính lỗ sàng x3 đến hàm Y1 được thể hiện trong bảng 5.5. Bảng 5.5. Ảnh hưởng của yếu tố x3 tới hàm Y1 Y1 x3 1 2 3 jY ( )2j ..Y.Y − ( ) 2n 1i jji .YY∑ = − S2j 1,0 0,20 0,25 0,26 0,237 0,21307 0,002067 0,001033 1,5 0,45 0,38 0,43 0,420 0,07762 0,002600 0,001300 2,0 0,60 0,70 0,73 0,676 0,00051 0,009268 0,004634 2,5 0,87 0,91 0,98 0,920 0,04902 0,006200 0,000310 3,0 1,31 1,21 1,20 1,240 0,29311 0,007400 0,003700 Y = 0,698600 ( )2jk 1j ..Y.Y −∑ = = 0,633333 ( )2n 1i jji k 1j .YY∑∑ == − =0,0275335 ∑ − k 1j j 2 S = 0,0137667 95 - Xác định độ tin cậy về ảnh hưởng của đường kính lỗ sàng x3 tới hàm độ nhỏ bột nghiền Y1. Phương sai yếu tố và phương sai thí nghiệm: 2 1 .0,6333= 0,1583 5 1yt S = − ; ( ) 2 1 .0,0275335 = 0,00275335 5 3 1tn S = − Dùng tiêu chuẩn Fisher để đánh giá tỉ số giữa phương sai yếu tố và phương sai thí nghiệm: 2 yt 2 tn S 0,1583 58, 63 S 0,0027 F = = = Tra bảng tiêu chuần Fisher tìm giá trị Fbα, f1, f2 với mức ý nghĩa α = 0,05 và các bậc tự do; f1 = k - 1 = 4; f2 = N – k = 10, ta có: F b = 3,48. So sánh F và Fbα, f1,f2 ta nhận thấy F > F b α, f1,f2 nên ảnh hưởng của đường kính lỗ sàng x3 tới hàm độ nhỏ bột nghiền Y1 đảm bảo độ tin cậy. - Kiểm tra tính thuần nhất của phương sai: Dùng tiêu chuẩn Coocren để đánh giá tính thuần nhất của phương sai thí nghiệm: jmax 2 j 2 K j 1 S 0,004634 = = 0,3366 0,0137667S G = = ∑ Tra bảng tìm giá trị Gbα, f1,f2 với mức ý nghĩa α = 0,05 và các bậc tự do; f1 = n – 1 = 2; f2 = K = 5, ta được: G b = 0,6838 So sánh G và Gbα, f1,f2 ta nhận thấy: G < G b α, f1,f2 nên các phương sai được coi là thuần nhất. 5.2.3.2. Ảnh hưởng của đường kính lỗ sàng x3 tới hàm Y2 Kết quả thực nghiệm xác định ảnh hưởng của đường kính lỗ sàng x3 đến hàm Y2 được thể hiện trong bảng 5.6. 96 Bảng 5.6. Ảnh hưởng của yếu tố x3 tới hàm Y2 Y2 x3 1 2 3 jY ( )2j ..Y.Y − ( )2n 1i jji .YY∑ = − S2j 1,0 14,52 13,81 13,77 14,0333 11,8657 0,3560667 0,1780 1,5 11,74 12,26 11,76 11,9200 1,7724 0,1736000 0,0868 2,0 10,72 9,40 10,71 10,2766 0,0973 1,1528667 0,5764 2,5 8,71 8,69 9,41 8,9367 2,7401 0,3408667 0,1704 3,0 7,68 7,62 8,04 7,7800 7,8888 0,1032000 0,0516 Y = 10,589314 ( )2jk 1j ..Y.Y −∑ = = 24,3529 ( )2n 1i jji k 1j .YY∑∑ == − = 2,1266 ∑ − k 1j j 2S =1,0633 - Xác định độ tin cậy về ảnh hưởng của đường kính lỗ sàng x3 tới hàm chi phí năng lượng riêng Y2: Phương sai yếu tố và phương sai thí nghiệm: 2 1 .24,3529 = 6,088 5 1yt S = − ( ) 2 1 .2,1266 = 0,21266 5 3 1tn S = − Lập tỷ số: 2 2 tn 6,0882 28,6289 S 0,2126 ytS F = = = Tra bảng tiêu chuần Fisher tìm giá trị Fbα, f1, f2 với mức ý nghĩa α =0,05 và các bậc tự do; f1 = k - 1 = 4; f2 = N – k = 10, ta có: F b = 3,48. So sánh F và Fb α, f1,f2 ta nhận thấy F > F b α, f1,f2 nên ảnh hưởng của đường kính lỗ sàng x3 tới hàm chi phí năng lượng riêng Y2 đảm bảo độ tin cậy. - Kiểm tra tính thuần nhất của phương sai: Dùng tiêu chuẩn Coocren để đánh giá tính thuần nhất của phương sai thí nghiệm: 97 2 2 jmax K j j 1 S 0,5764 0,542 1,0633S G = = = = ∑ Tra bảng tiêu chuẩn Coocren: Gbα, f1,f2 = 0,6838 So sánh G và Gb α, f1,f2 ta nhận thấy: G < G b α, f1,f2 nên các phương sai được coi là thuần nhất Ảnh hưởng của đường kính lỗ sàng x3 đến các hàm Y1, Y2 được thể hiện trên đồ thị hình 5.3. 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 7 8 9 10 11 12 13 M (mm) Nr (kWh/t) d (mm) 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 0 1.6 14 151.8 NrM Hình 5.3. Đồ thị ảnh hưởng của đường kính lỗ sàng x3 đến các hàm Y1, Y2 Trên đồ thị hình 5.3 ta thấy, khi đường kính lỗ sàng tăng thì độ nhỏ của bột nghiền tăng, đồng thời bột sau khi đập nhỏ dễ dàng thoát qua lưới sàng ra ngoài, do đó chi phí điện năng riêng giảm xuống. 98 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 1. KẾT LUẬN 1. Việc nghiên cứu, lựa chọn nguyên lý thiết kế máy nghiền dạng răng (với nguyên lý va đập cứng) là hoàn toàn phù hợp để làm nhỏ nguyên liệu dạng cục (xương động vật). 2. Đã nghiên cứu cơ sở lý thuyết của quá trình nghiền trong máy nghiền răng, từ đó đã xác định được các phương trình biểu diễn mối quan hệ của một số thông số về cấu tạo và chế độ làm việc của máy nghiền đến hiệu suất phân ly sản phẩm nghiền qua sàng và công suất chi phí cho quá trình nghiền. Các kết quả nghiên cứu trên là cơ sở lý thuyết quan trọng để định hướng cho việc thiết kế máy nghiền. 3. Đã tính toán xác định các thông số cơ bản của máy nghiền răng và thiết kế chế tạo các bộ phận chính của máy nghiền răng NR-1. 4. Kết quả thí nghiệm bước đầu đã xác định được ảnh hưởng của một số thông số như: tốc độ quay rôto n(v/ph), lượng cung cấp nguyên liệu vào trong buồng nghiền q (kg/h) và kích thước lỗ sàng d(mm) đến độ nhỏ của bột nghiền M(mm) và chi phí năng lượng riêng Nr(kWh/tấn) thể hiện trên các đồ thị thực nghiệm đơn yếu tố. 2. ĐỀ NGHỊ Tiếp tục nghiên cứu thực nghiệm đa yếu tố để xác định các thông số tối ưu làm cơ sở cho việc hoàn thiện thiết kế và chế tạo máy phục vụ sản xuất. 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Nguyễn Bảng, Giáo trình Lý thuyết và tính toán Máy thu hoạch cây có hạt, Nhà xuất bản Trường Đại học NN, 193. 2. Vũ Duy Dảng, Dinh dưỡng và thức ăn gia súc, (chủ biên), Nguyễn Lương Hồng, Tôn Thất Sơn, Nhà xuất bản Nông nghiệp, 1997. 3. Đoàn Dụ (Chủ biên), Bùi Đức Hợi, Mai Văn Lê, Nguyễn Như Thung, Công nghệ và các máy chế biến lương thực, Nhà xuất bả khoa học và kỹ thuật, 1983. 4. Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm, Thiết kế chi tiết máy. NXB Giáo dục, 1998. 5. Nguyễn Văn Hùng, Kết quả nghiên cứu thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm máy nghiền NT, 02. Báo cáo khoa học của Viện Công cụ và Cơ giới hóa Nông nghiệp, 1981. 6. Nguyễn Văn Hùng, Hoàng Tam Ngọc, Kết quả nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm máy nghiền 1tấn/h. Báo các khoa học của Viện Công cụ và Cơ giới hóa Nông nghiệp, 1983. 7. Trần Như Khuyên, Nghiên cứu một số thông số về cấu tạo và chế độ làm việc của máy đánh bóng hạt nông sản. Luận án PTS KH, KT, 1997. 8. PGS.TS. Trần Như Khuyên, Lý thuyết tính toán máy phục vụ chăn nuôi, Trường ĐHNNI Hà Nội, 2006 9. Trần Như Khuyên, Giáo trình Thiết bị bảo quản và chế biến nông sản, ĐHNN Hà Nội, 2008 10. Lê Văn Liễn, Lê Khắc Huy, Nguyễn Thị Liên, Công nghệ sau thu hoạch đối với sản phẩm chăn nuôi, NXBNN, 1997. 11. Hồ Lê Viên, Các máy gia công vật liệu rắn và dẻo.(Tập 1 + Tập2), Nhà xuất bả khoa học và kỹ thuật, 2003. 100 12. Minh Vượng, Giáo trình Công cụ và máy chăn nuôi, Nhà xuất bản Nông thôn, 1973. 13. Trần Minh Vượng, Nghiên cứu, thiết kế cải tiến máy nghiền thức ăn gia súc kiểu búa và ảnh hưởng của một số thông số đến năng suất và chất lượng làm việc của máy nghiền cải tiến. Luận án Phó tiến sỹ Khoa học Kỹ thuật, 1972. 14. Trần Minh Vượng (chủ biên), Nguyễn Thị Minh Thuận, Máy phục vụ chăn nuôi, Nhà xuất bản giáo dục, 1999. 15. A.IA. Xo kolov, Cơ sở thiết kế máy sản xuất thực phẩm. NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 1976. 16. Niên giám thống kê 2007 17. Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ………………………101 ._.