Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu xác định một số thông số tối ưu cho máy thái cây bắp MTC – 12 làm thức ăn chăn nuôi phục vụ nội tiêu và xuất khẩu

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:103

Thêm vào BST

Báo xấu

12
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của luận văn nhằm nghiên cứu hoàn thiện máy thái cây ngô MTC – 12 trên cơ sở hoàn thiện tính toán thiết kế (đạt năng suất 6 tấn/h, độ dài sản phẩm thái < 15 mm), chế tạo và thực nghiệm xác định các thông số tối ưu cho máy. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu xác định một số thông số tối ưu cho máy thái cây bắp MTC – 12 làm thức ăn chăn nuôi phục vụ nội tiêu và xuất khẩu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP HỒ KHẮC TUYÊN NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ TỐI ƯU CHO MÁY THÁI CÂY BẮP MTC – 12 LÀM THỨC ĂN CHĂN NUÔI PHỤC VỤ NỘI TIÊU VÀ XUẤT KHẨU LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Đồng Nai, 2014
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP HỒ KHẮC TUYÊN NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ TỐI ƯU CHO MÁY THÁI CÂY BẮP MTC – 12 LÀM THỨC ĂN CHĂN NUÔI PHỤC VỤ NỘI TIÊU VÀ XUẤT KHẨU CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ MÃ SỐ: 60.52.01.03 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS. NGUYỄN NHƯ NAM Đồng Nai, 2014
1 MỞ ĐẦU Sản xuất nông nghiệp cung cấp cho xã hội các nhu cầu thiết yếu trong cuộc sống và phát triển xã hội. Trong nông nghiệp thì chăn nuôi chiếm một vai trò quan trọng, vì nó là ngành có lợi nhuận kinh tế cao, là cơ sở để phát triển các ngành công nghiệp thực phẩm, trồng trọt. Trong 10 năm gần đây, đàn bò sữa của nước ta phát triển khá nhanh, năm 1992 cả nước có 13.080 con thì năm 1999 đã tăng lên 24.401 con, năm 2000 tăng lên 34.982 con và năm 2001 đạt 41.241 con. Từ khi có quyết định số 167/2001/QĐ-TTg ngày 26/10/2001 về một số giải pháp phát triển chăn nuôi bò sữa, đàn bò năm 2002 đã tăng lên 54.000 con. Như vậy trong vòng một năm đàn bò sữa đã tăng thêm 20.000 con bằng cả giai đoạn 20 năm (1973 – 1992). Đạt được những thành công ấy, ngoài các yếu tố quản lý, thú y thì yếu tố quyết định vẫn là cung cấp đầy đủ, kịp thời thức ăn cho bò nhất là thức ăn thô xanh. Đây là loại thức ăn rất cần thiết cho đại gia súc nói chung và bò nói riêng. Tuy nhiên, có nhiều loại cỏ là thức ăn thô xanh có thân cứng và dài nên việc cho ăn trực tiếp không qua làm nhỏ, làm mềm sẽ gây lãng phí và hiệu suất sử dụng thức ăn của vật nuôi thấp. Mặt khác, do đặc điểm về điều kiện tự nhiên, khí hậu mà việc canh tác, thu hoạch các loại thực vật làm thức ăn chăn nuôi ở các tỉnh Phía Nam thường chỉ tập trung vào mùa mưa, còn các tỉnh Phía Bắc không thể canh tác thu hoạch trong những ngày đông rét mướt. Vì vậy, để có thức ăn thô, người sản xuất chăn nuôi phải bảo quản, tồn trữ thức ăn chăn nuôi dạng ủ xanh ( ủ tươi) hay bảo quản khô dạng đóng bánh hay đánh đống. Với thức ăn chăn nuôi là các loại cỏ có thân đốt cứng như cỏ voi hay thân cây ngô và một số loại cỏ có thân mềm khác như cỏ xả Ghi Nê, cỏ Sytilo,…thì việc tồn trữ thức ăn được thực hiện dưới dạng ủ tươi thành hố hay đống hoặc dạng túi hút chân không. Còn các loại cỏ thân mền, chất xơ chiếm chủ yếu thì được bảo quản dưới dạng phơi sấy khô đánh đống hay đóng bánh. Để ủ tươi thì công đoạn chế biến không thể thiếu được là làm nhỏ bằng cách thái và thức ăn càng nhỏ càng tốt.
2 Như vậy, ta có thể thấy tầm quan trọng của việc sử dụng các máy thái cỏ trong qui mô chăn nuôi đại gia súc hiện nay là rất cần thiết. Các máy thái được sử dụng hiện nay thường là ngoại nhập và có giá thành rất cao. Hầu hết các máy thái được sản xuất trong nước lại chưa đạt được yêu cầu kỹ thuật là máy có năng suất cao (trên 4 tấn/h) nhằm phục vụ qui mô chăn nuôi lớn, hay sản xuất thức ăn thô dạng thương mại, đảm bảo độ dài đoạn thái phải ≤ 15 mm …Các loại máy thái chủ yếu là các máy có năng suất thấp (dưới 2 tấn/h) phục vụ qui mô chăn nuôi hộ gia đình và độ dài đoạn thái nằm trong khoảng từ 30 ÷ 40 mm trở lên, thậm chí lớn hơn 50 mm. Đây là một trở ngại kỹ thuật rất lớn cho các máy thái hiện nay. Để giải quyết trở ngại này, đã có hướng nghiên cứu kết hợp thái và nghiền (băm). Tuy nhiên sẽ làm cho kết cấu máy phức tạp, năng lượng tiêu thụ, giá thành đầu tư, chi phí sản xuất cao. Hướng nghiên cứu đặt ra cho đề tài là nâng cao khả năng làm việc của máy thái kiểu đĩa thông thường nhằm đảm bảo yêu cầu kỹ thuật chế biến thức ăn ủ tươi theo công nghệ mới dạng túi ủ. Hiện nay nhu cầu thức ăn ủ tươi dạng túi ủ cho thị trường các nước Nhật Bản, Hàn Quốc và một số nước Châu Âu khác rất lớn. Ở tại các quốc gia này, vào mùa động băng tuyết không có thức ăn tươi cho đại gia súc mà phải dùng thức ăn dự trữ trong đó thức ăn dạng túi ủ là loại không thể thiếu được. Do khả năng cung cấp nội địa thức ăn ủ cho chăn nuôi đại gia súc không đủ về số lượng, giá thành rất cao, nên nhiều nước như Nhật Bản, Hàn Quốc đã đặt hàng nhiều doanh nghiệp của Việt Nam tổ chức sản xuất để thu mua hoặc đứng ra tổ chức sản xuất. Từ yếu cầu này, các doanh nghiệp trong nước đã đặt hàng cho các cơ quan nghiên cứu, trường đại học nghiên cứu, chế tạo, lắp đặt dây chuyền sản xuất thức ăn chăn nuôi đại gia súc dạng túi ủ, trong đó có máy thái là thiết bị chính chủ yếu của dây chuyền. Ngay cả nhiều doanh nghiệp do nước ngoài đầu tư để tiết kiệm kinh phí đầu tư cũng đã đặt hàng chế tạo tại Việt Nam các trang thiết bị của dây chuyền. Trước yêu cầu của sản xuất, năm 2004 Bộ Giáo dục và Đào tạo đã cho tiến hành đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ: “Nghiên cứu công nghệ và thiết kế, chế tạo dây chuyền chế biến thức ăn gia súc cho chăn nuôi đại gia súc và xuất khẩu”, mã số
3 B2004 – 21 – 62 do TS. Nguyễn Như Nam (trường đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh) làm chủ nhiệm. Đề tài đã chuyển giao thành công kết quả nghiền cứu cho một công ty Hàn Quốc dây chuyền chế biến lắp đặt tại huyện Trảng Bàng (Tây Ninh). Mặc dù đề tài đã được nghiệm thu, chuyển giao vào sản xuất và được giải nhất Hội thi Sáng tạo Kỹ thuật tỉnh Bình Dương năm 2005, nhưng vẫn còn tồn tại là chất lượng sản phẩm còn thiếu ổn định, chi phí năng lượng riêng cao, năng suất thấp. Nguyên nhân là do máy thái, một thiết bị chính của dây chuyền chỉ có khả năng thái với độ dài vật thái lớn ( 40 mm), năng suất cực đại chỉ đạt 4 tấn/h, nên chi phí ép đẩy không khí ra khỏi khối thức ăn vừa cao về năng lượng, vừa thấp về năng suất. Do độ dài sản phẩm thái lớn, làm giảm khả năng đẩy không khí ra khỏi túi ủ, nên quá trình lên men kỵ khí trong túi ủ không hoàn toàn. Trước yêu cầu của sản xuất về nâng cao hiệu quả, chất lượng thái cây ngô, năm 2012, TS. Nguyễn Như Nam cùng các đồng sự ở khoa Cơ khí – Công nghệ đã thiết kế cải tiến bộ phận thái cỏ kiểu đĩa có 12 dao thái có thể thái thân cây ngô đạt độ dài đoạn thái tới dưới 15 mm, đạt năng suất tới 6 tấn/h. Tuy nhiên máy vẫn còn một số tồn tại cần phải giải quyết là vẫn còn nhiều đoạn thái phần lá và ngọn thân cây ngô có độ dài lớn trên 15 mm và đôi khi phần vận chuyển khí động bị nghẹt. Do là mẫu máy thái thức ăn chăn nuôi mới về kết cấu, sản xuất đơn chiếc nên còn có sự khác biệt nhau về lý thuyết tính toán và thực nghiệm, kết cấu và các thông số công nghệ của máy chưa ở trạng thái hay chế độ tối ưu. Vì vậy, việc xác định các thông số tối ưu cho máy thái cây ngô làm thức ăn chăn nuôi loại túi ủ, phục vụ cho nội tiêu và xuất khẩu theo hướng nâng cao chất lượng và hiệu quả có tính cấp thiết và tính thời sự cao. Được sự chấp thuận của phòng Sau đại học, khoa Cơ điện và Công trình, Ban Giám hiệu trường Đại học Lâm nghiệp, dưới sự hướng dẫn của thầy TS. Nguyễn Như Nam, tôi thực hiện đề tài: “ Nghiên cứu xác định một số thông số tối ưu cho máy thái cây ngô MTC – 12 làm thức ăn chăn nuôi phục vụ nội tiêu và xuất khẩu ”
4 Mục tiêu nghiên cứu của luận văn  Mục tiêu tổng quát Nâng cao chất lượng và hiệu quả dây chuyền công nghệ, thiết bị sản xuất thức ăn chăn nuôi đại gia súc dạng túi ủ từ cây ngô phục vụ nội tiêu và xuất khẩu.  Mục tiêu cụ thể Nghiên cứu hoàn thiện máy thái cây ngô MTC – 12 trên cơ sở hoàn thiện tính toán thiết kế (đạt năng suất 6 tấn/h, độ dài sản phẩm thái  15 mm), chế tạo và thực nghiệm xác định các thông số tối ưu cho máy. Tính khoa học của đề tài là lần đầu tiên ở trong nước có mẫu máy thái kiều dao đĩa lưỡi thẳng đạt năng suất cao, có khả năng thái nhỏ ( 15 mm) đảm bảo yêu cầu công nghệ sản xuất thức ăn xanh dạng túi ủ mà không phải qua thực hiện thêm khâu băm nghiền. Tôi xin chân thành cám ơn sự quan tâm và chỉ dẫn của Quí Thầy – Cô trong và ngoài trường Đại học Lâm nghiệp, của Ban chủ nhiệm khoa Cơ khí và phòng Đào tạo Sau Đại học.
5 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐÈ NGHIÊN CỨU 1.1. Tổng luận về các công trình đã công bố về máy thái thức ăn chăn nuôi 1.1.1. Các kết quả nghiên cứu về máy thái cây ngô làm thức ăn xanh dạng túi ủ ở trong nước Cho đến nay, có rất ít công trình khoa học nghiên cứu lý thuyết cắt thái thực vật. Duy nhất vào năm 2005, TS. Nguyễn Như Nam [8] có công bố công trình “Một số kết quả nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm về máy thái cỏ kiểu đĩa trục ngang với lưỡi dao thẳng.” Về lý thuyết cắt thái thực vật chủ yếu là các tài liệu bên soạn và dịch từ sách nước ngoài làm giáo trình cho sinh viên ngành cơ giới hoá nông nghiệp. Tiêu biểu là các công trình biên soạn của Trần Minh Vượng và Nguyễn Thị Thuận với giáo trình “Công cụ và máy chăn nuôi” [15], “Máy phục vụ chăn nuôi” [19], hay công trình biên soạn “Máy và thiết bị chế biến thức ăn chăn nuôi” [13] của Nguyễn Như Thung và các cộng sự, giáo trình “Máy gia công cơ học nông sản thực phẩm” của Nguyễn Như Nam và Trần Thị Thanh [10]. Về thực nghiệm đã có một số công trình khoa học công bố về việc thiết kế, chế tạo, khảo nghiệm máy thái cỏ kiểu đĩa trục ngang. Đó là công trình của Trần Minh Vượng và các công sự về “Kết quả khảo nghiệm máy thái PCC - 6” công bố vào năm 1975. Cho đến thời gian này, trong nước chưa chế tạo được máy thái thân thực vật phục vụ sản xuất. Vì vậy công trình công bố chỉ mới dừng lại ở khảo nghiệm mẫu máy thái thực vật nhập từ nước ngoài. Vào những thập niên 1990, các nhà khoa học của trường đại học Nông lâm Thành phố Hồ Chí Minh đã nghiên cứu chế tạo thành công máy thái thực vật có qui mô năng suất từ 2  4 tấn/h chuyển giao cho công ty Bò Sữa An Phú và nhiều trang trại chăn nuôi khác. Cũng năm 2003, Trung tâm Năng lượng và Máy Nông Nghiệp (trường đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh) đã chế tạo máy thái cỏ (hình 1.1) có năng
6 suất từ 700- 1000 kg/h theo nguyên mẫu của Viện Nghiên cứu lúa Quốc Tế (IRRI) để sử dụng ở các nông hộ và các trang trại vừa và nhỏ ở Việt Nam. Hình 1.1. Máy thái cỏ theo mẫu IRRI của Trung tâm Năng lượng và Máy Nông Nghiệp (trường đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh).(Theo [7]) Năm 2004, TS. Nguyễn Như Nam thực hiện đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ Giáo dục và Đào tạo:“Nghiên cứu công nghệ và thiết kế, chế tạo dây chuyền chế biến thức ăn gia súc cho chăn nuôi đại gia súc và xuất khẩu” [7]. Đề tài đã chuyển giao thiết kế cho công ty TNHH một thành viên Cơ khí Tây Ninh chế tạo thành công máy thái cây ngô kiểu đĩa trục ngang đạt năng suất 4 tấn/h lắp đặt cho doanh nghiệp Hàn Quốc tại Trảng Bàng (Tây Ninh). Hình 1.2. Máy thái cỏ của Công ty Cổ Phần Quốc Tế Xanh. (Theo [7]) Năm 2009, Công ty Cổ Phần Quốc Tế Xanh (huyện Cẩm Mỹ, tỉnh Đồng Nai) đã chế tạo và đưa vào sử dụng, máy thái cây ngô làm thức ăn ủ xanh (hình 1.2). Máy có sử dụng 2 động cơ truyền động cho trục cuốn và dao thái. Sản phẩm thái có độ dài từ 40 mm đến 100 mm, đạt năng suất 3 tấn/h.
7 Năm 2005 kỹ sư Trịnh Văn Trại [14] thực hiện đề tài “Hoàn thiện công nghệ và thiết bị ủ cỏ cho chăn nuôi hộ gia đình và trang trại nhỏ” cấp Thành phố Hồ Chí Minh đã chế tạo chép mẫu máy thái cỏ PCB – 3,5. Đề tài này nghiệm thu vào tháng 11 năm 2008. Đề tài thực hiện không có kết quả khoa học lý thuyết. Kết quả về thực nghiệm đã chế tạo hoàn chỉnh 01 mẫu máy thái cỏ đạt các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật là: năng suất 1 tấn/h, độ dài đọan thái với phần thân cây bắp là 5 cm, phần lá 15 cm. Máy thái không có bộ phần nghiền. Như vậy so sánh với yêu cầu kỹ thuật đặt ra, máy không đảm bảo được độ nhỏ sản phẩm thái. Vào những năm 2000, công ty Bình Quân (Thành phố Hồ Chí Minh) đã giới thiệu trên thị trường các loại máy thái cỏ kiểu đĩa và trống có quy mô năng suất dưới 2 tấn/h. Hình 1.3. Máy thái cỏ của Công ty Bình Quân (Theo [7]). 1.1.2. Các kết quả nghiên cứu về máy thái cây bắp làm thức ăn xanh dạng túi ủ ở ngoài nước Lý thuyết tính toán máy thái thực vật nói chung và máy thái thực vật kiểu đĩa với lưỡi thẳng đã được V.P. Gơriatskin xây dựng hoàn chỉnh từ năm 1936 với công trình “Теоря cоломзерки и силоcорезки ”, sau đó N.Ie. Reznhik biên soạn và phát triển với công trình “ Силосоуборочные комбайны” công bố năm 1964 [27]. Đây là các tài liệu chuyên khảo. Trong các công trình này, các tác giả đã xây dựng lý thuyết cắt thái theo hệ thống hoàn chỉnh từ nghiên cứu đối tượng cắt thái, các mẫu máy thái và lý thuyết tính toán, thiết kế bộ phận cung cấp, bộ phận thái và thu hồi vật thái.
8 Cùng với các tài liệu chuyên khảo, các lý thuyết về máy thái thực vật còn được biên soạn trong các giáo trình về máy phục vụ chăn nuôi giảng dạy cho các ngành cơ giới hoá nông nghiệp. Về ngành máy và thiết bị sản xuất thực phẩm, lý thuyết cắt thái thực vật ít được đề cập mà chỉ tập trung với đối tượng là các loại dao cắt các sản phẩm thực phẩm như thịt, cá, bột. Hình 1.4. Máy thái rau cỏ rơm PCC-6,0. (Theo [10], [16], [17], [18], [19]) 1.Khung; 2.Cơ cấu căng dây chuyền; 3.Dây chuyền; 4.Tay điều khiển khớp ly hợp; 5.Thanh đỡ và lò xo của trục cuốn cung cấp phía trên. Hầu hết các loại máy thái thực vật được sản xuất phục vụ tại các trang trại chăn nuôi hoặc nằm trong các máy liên hợp thu hoạch cỏ, ngô trên đồng. Nguyên lý của tất cả các loại máy thái thực vật đều có cấu tạo như hình 1.2. Sự khác biệt nhau chủ yếu là về chất lượng chế tạo, hoặc giảm bớt các bộ phận phụ trợ để phù hợp với yêu cầu công việc và giảm giá thành. Truyền động cho máy thái có thể từ động cơ điện hoặc từ trục trích công suất của máy kéo như máy thái GEN do Mỹ sản xuất nhập khẩu vào Việt Nam từ trước năm 1975. Máy thái này được Công ty
9 Bò sữa An Phú sử dụng cho đến cuối thập niên 1980. Đây là loại máy thái không có băng tải cấp liệu mà dùng một máng nghiêng thay thế. Hình 1.4 giới thiệu máy thái rau – cỏ – rơm PCC – 6 ( theo [10], [16], [17], [18], [19] ) do Liên Xô (cũ ) sản xuất. Đây là loại máy thái đã nhập vào Việt Nam trước và sau năm 1975, như trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội, Nông Trường Bò Sữa Đức Trọng, Trung Tâm Nghiên Cứu trâu và đồng cỏ Sông Bé, ...Máy dùng để thái cỏ tươi làm thức ăn xanh hay thức ăn ủ tốt. Máy thuộc loại di động, kiểu đĩa, có cơ khí hóa việc cung cấp và thu thức ăn. Năng suất tính toán cực đại của máy khi thái rơm tới 1,5 tấn/h khi thái thức ăn xanh tới 6 tấn/h. Khung PCC – 6 được hàn bằng các thanh thép góc, đặt trên 4 bánh xe. Các bánh xe bằng gang. Trục bánh xe sau làm dài hơn để cho máy đứng vững chắc hơn. Trục trước xoay được và có lắp một móc ngắn. Bánh xe dùng để di chuyển máy trên đường đất với vận tốc không lớn lắm và với khoảng cách ngắn (trong phạm vi trại). Khi vận chuyển máy thái rau cỏ rơm trên những khoảng xa, phải chở trên ô tô. Dây chuyền kiểu xích lắp các thanh rộng 360 mm và dài 1,7m, gồm hai xích với các thanh kim loại. Xích mắc vào hai cặp bánh sao ở các trục chủ động và phụ động. Nhánh trên trượt trên hai thanh gỗ dọc lắp vào khung. Căng xích bằng cách thực hiện dịch chuyển trục phụ động với các gối đỡ dọc theo khung dùng các đinh ốc điều chỉnh. Cơ cấu cung cấp (hình 1.5) gồm hai trục cuốn bằng gang, trục dưới 8 có răng, đường kính 100 mm. Trục trên 2 có các rãnh răng dài đường kính 160mm. Cả hai trục cuốn quay cùng vận tốc vòng như nhau. Tăng đường kính của trục cuốn trên với mục đích để thu ép lớp thức ăn tốt hơn. Trục trên lắp bơi. Nó cùng với trục quay và gối đỡ di chuyển được dọc theo rãnh thẳng đứng ở các má bên của họng thái dưới tác dụng của phản lực của lớp thức ăn. Việc nén lớp thức ăn của các trục cuốn được điều chỉnh nhờ lò xo 3. Để cạo sạch những thân rau cỏ quấn vào trục cuốn dưới, các răng của nó làm nghiêng về phía sau theo chiều quay và đi qua
10 khe giữa các răng của tấm lược cố định. Trên mép phía trước của tấm lược lắp tấm kê thái bằng thép 7. Hình 1.5. Các bộ phận cung cấp và thái của máy thái rau cỏ rơm PCC-6,0. (Theo [10], [16], [17], [18], [19]) a) Mặt cắt: 1.Dây chuyền kiểu xích-thanh; 2.Trục cuốn trên; 3.Lò xo; 4.Cánh quạt gió; 5.Dao; 6. Đinh ốc điều chỉnh; 7.Tấm kê thái; 8.Trục cuốn dưới; b) Dạng chung của cánh quay : 1.Dao; 2.Cánh quạt; 3.Đinh ốc điều chỉnh. Họng thái có thể tháo lắp được, bề rộng 380 mm, chiều cao cực đại là 100 mm. Bộ phận dao gồm có cánh quay (hình 1.5) với hai dao và hai cánh quạt. Cánh quay bằng thép đúc, đường kính 1200 mm, tiết diện cắt ngang ở đầu cánh có dạng thanh thép góc không đều cạnh, lắp bằng ổ trục vào trục chính của máy, giữ chặt bằng then và có hai đinh ốc hãm. Các dao 1 có lưỡi cong theo dạng vòng tròn sai tâm, được lắp bằng đinh ốc vào các mặt cạnh của cánh quay. Để điều chỉnh vị trí của lưỡi dao đối với tấm kê thái có các đinh ốc điều chỉnh 3. Dao làm bằng thép lá dày 3 mm, với góc mài của lưỡi là 12o. Hai cánh quạt 2 dùng để tạo thành luồng gió trong ống dẫn của dây chuyền quạt gió, được lắp vào các mặt trước của cánh quay.
11 Trục của bộ phận dao đặt trên hai gối đỡ bi của khung và được truyền chuyển động quay với tốc độ 450 vg/ph. Cánh quay với dao và cánh quạt gió có vỏ che kín (hình 1.5). Phần dưới của vỏ lắp cố định vào khung và có đoạn ống để nối ống dẫn. Phần trên của vỏ lắp bản lề mở lật được và đóng chặt bằng khóa móc. Ở trung tâm thành mặt trước của vỏ có lỗ để thông không khí và vỏ. Trong quá trình làm việc lớp thức ăn liên tục đưa từ họng thái vào, được các dao thái, rơi xuống đáy vỏ và từ đó nhờ các cánh quạt gió quạt văng vào đoạn ống dẫn. Tiếp theo nó được luồng gió do cánh quay tạo nên thổi lên theo ống dẫn tới độ cao 10 m. Ống dẫn của dây chuyền quạt gió là loại tháo rời được, nó gồm những khâu ống riêng rẽ, chiều dài mỗi khâu ống là 1,4 m và đường kính 0,3 m. Đầu trên cùng của ống dẫn lắp miệng hướng dẫn dùng để hướng các đoạn thái rơi vào trong tháp ủ hay vào giữa hào ủ. Hình 1.6. Sơ đồ dẫn động của máy thái rau cỏ rơm PCC-6. (Theo [10], [16], [17], [18], [19]) 1, 2. Bánh răng; 3. Ly hợp. Cơ cấu truyền động (hình 1.6) từ trục chính với các cánh quay tới các trục cuốn và dây chuyền gồm ba cặp bánh răng hình trụ, một cặp bánh răng hình nón và một cặp bánh xích. Bằng cách thay đổi các bánh răng 1,2 ta có thể đạt được 6 kiểu độ dài đoạn thái (6, 15, 25, 27, 40 và 104 mm). Đóng và mở bộ phận truyền động tới các trục cuốn và dây chuyền nhờ khớp ly hợp 3, điều khiển bằng tay kéo. Các bánh răng và xích đều có vỏ an toàn che kín. Dựa theo mẫu máy PCC- 6, Khoa Cơ Khí Công Nghệ Trường Đại Học Nông Lâm đã chế tạo và đưa vào sử dụng 02
12 chiếc tại Công ty Bò Sữa An Phú Thành Phố Hồ Chí Minh. Các máy này có cải tiến băng chuyền cung cấp dạng băng tải đai cho phù hợp với điều kiện Việt Nam, máy hiện đang hoạt động tốt. Vào thập niên 1970, Liên Xô (cũ) đã nghiên cứu thành công và đưa vào ứng dụng trong sản xuất(cho đến nay) máy thái nghiền Volgar – 5 (hình 1.7). Đây là loại máy thái vạn năng có thể thái được nhiều loại rau cỏ. Máy có bộ phận thái kiểu trống dao xoắn và bộ phận băm, gồm 9 cặp dao trong đó 9 dao cố định và 9 dao di động. Bộ phận cung cấp gồm một băng chuyền và một băng ép có thể thay đổi được chiều quay để đổi hướng cung cấp, và chiều cao họng thái thay đổi nhờ cơ cấu băng ép trên máy thái , thái được nhiều đoạn thái khác nhau phù hợp với yêu cầu cho ăn hoặc ủ chua. Khi thái rau, năng suất tối đa của máy đạt 10 t/h. Máy sử dụng động cơ có công suất 22 kW. Hình 1.7. Máy thái nghiền Volgar – 5. (Theo [10], [16], [17], [18], [19]) 1. Băng chuyền; 2. Băng ép; 3. Trống thái; 4. Bộ phận băm; 5. Vít tải; 6. Động cơ; 7. Thân Máy. 1.2. Cơ sở lý luận của vấn đề nghiên cứu 1.2.1. Công nghệ sản xuất thức ăn chăn nuôi đại gia súc dạng túi ủ từ cây ngô 1.2.1.1. Sơ đồ công nghệ Thức ăn ủ xanh dạng túi ủ là một kỹ thuật bảo quản thức ăn thô xanh hiện đại. Sơ đồ công nghệ sản xuất thức ăn chăn nuôi đại gia súc dạng túi ủ từ cây ngô trình bày như hình 1.8 [7].
13  Nguyên liệu: Nguyên liệu là cây ngô (hình 1.9). Đối với các doanh nghiệp sản xuất sản phẩm xuất khẩu thì nguồn nguyên liệu được thu mua từ những vùng chuyên canh trồng ngô nhằm đảm bảo tính ổn định cho sản xuất. Còn những cơ sở sản xuất kinh doanh khác chủ yếu cho nội tiêu thì nguyên liệu có thể thu gom từ nhiều nguồn khác nhau. Cây ngô được thu hoạch trong giai đoạn chín sữa. Còn những nguồn nguyên liệu đã thu hoạch trái cũng được thu về nhưng cần cung cấp thêm lượng xúc tác lớn hơn (thường cung cấp gấp đôi lượng rỉ mật) cây bắp được thu hoạch trong giai đoạn chín sữa. Nguyên liệu Thái nghiền Ép tách nước Nén ép định lượng Vô bao Xúc tác Hút chân không Ủ Hình 1.8. Sơ đồ công nghệ sản xuất thức ăn chăn nuôi đại gia súc dạng túi ủ.
14 Hình 1.9. Vùng trồng ngô nguyên liệu. Hình 1.10. Đưa nguyên liệu vào máy thái.  Thái: Công đọan đầu tiên là thái làm nhỏ cây ngô thành những đọan nhỏ. Yêu cầu kỹ thuật của công đọan này là thái cáng nhỏ càng tốt ( 15 mm). Sản phẩm sau thái nghiền đạt độ nhuyễn thích hợp và được chuyển qua máy ép tách nước. Công việc cung cấp cây ngô vào máy thái làm nhỏ và vận chuyển sản phẩm sau khi thái để đưa vào máy ép tách nước có thể dùng các thiết bị vận chuyển hoặc bằng thủ công do công nhân thực hiện. Thiết bị dùng để thái chủ yếu là các lọai máy thái rau – cỏ - rơm dạng dao thái kiểu đĩa có trục nằm ngang hay máy thái nghiền. Hình 1.11. Sản phẩm sau thái nghiền. Hình 1.12. Máy ép tách nước.  Ép tách nước: Do nhu cầu sản xuất rất lớn, nguyên liệu thu mua về không thể phơi nắng trong thời gian dài. Vì vậy cây ngô thường ở độ ẩm cao, nên sản phẩm sau thái nghiền cần phải được ép tách nước để đạt độ ẩm thích hợp từ 65 – 70% . Thiết bị
15 để ép tách nước thường là máy ép thủy lực với lực ép từ 5 – 50 tấn. Hình 1.12 trình bày máy ép thủy lực với lực ép tối đa lên tới 50 tấn.  Nén ép định lượng: Sau khi được ép tách nước đạt độ ẩm thích hợp, sản phẩm thái nghiền được cho vào máy nén ép định lượng. Tại đây, máy sẽ nén chặt sản phẩm thành những khối nặng 25 kg rồi tự động vô bao. Sau đó, tùy theo đối trạng thái nguyên liệu (tươi xanh còn non hay già ) mà người ta tiến hành cung cấp xúc tác với 300cc rỉ mật cho mỗi bao có trọng lượng là 25 kg.  Hút chân không: Hút chân không là giai đoạn cuối cùng của quá trình chuẩn bị để tiến hành ủ chua, nếu phát hiện bao bì không tốt hay bị lỗi kĩ thuật, thủng… thì phải loại bỏ và thay bao mới. Khi hút chân không phải đảm bảo lượng không khí còn lại trong bao là tối thiểu vì điều này đảm bảo chất lượng sản phẩm ủ sau cùng. Hình 1.13. Máy nén ép định lượng. Hình 1.14. Máy hút chân không.  Ủ: Sau khi hút chân không người ta bịt kín miệng túi lại, mỗi túi có trọng lượng là 25 kg. Những túi nhỏ này được xếp vào những bao lớn, mỗi bao chứa 24 bao nhỏ tương đương 600 kg . Những bao này được xếp vào kho để ủ trong khoảng thời gian là 2 tuần, sau đó được xuất đi tiêu thụ. Thị trường tiêu thụ ngoài nước rất lớn. Một số nước nhập sản phẩm chính như : Nhật Bản, Hàn Quốc…
16 Hình 1.15. Bao ủ trong kho. Hình 1.16. Sản phẩm ủ đóng gói chân không. 1.2.1.2. Cơ sở khoa học của công nghệ [7]  Mục đích: + Bảo quản giá trị dinh dưỡng của cây thức ăn không bị mất chất lượng so với thời điểm thu cắt để có thể sử dụng lâu dài trong nhiều tuần hoặc nhiều tháng. + Bằng quá trình lên men yếm khí làm cho thức ăn trở nên dễ tiêu hóa, các phần cứng của thân cây ngô, cỏ voi, đọt mía… sẽ bị mềm ra kích thích gia súc thích ăn và tiêu hóa tốt hơn. + Kỹ thuật “ ủ xanh dạng túi ủ ” thức ăn thô xanh có thể giúp người chăn nuôi hoàn toàn chủ động trong việc bảo đảm nguồn cung cấp thức ăn thô xanh ổn định cho đại gia súc và có thể khai thác sử dụng có hiệu quả các nguồn nguyên liệu phụ phế phẩm nông nghiệp.  Nguyên tắc ủ xanh dạng túi ủ: + Hạn chế triệt để sự có mặt của ôxy khí quyển trong khối thức ăn ủ. + Tăng cường quá trình lên men kỵ khí bằng các chất xúc tác (vỏ thơm, mật rỉ đường, men vi sinh,…).  Bản chất của quá trình ủ xanh dạng túi ủ: Quá trình ủ xanh là quá trình lên men kỵ khí trong túi ủ khi có đủ độ ẩm. Giữ vai trò chính trong quá trình ủ là các vi khuẩn lên men lactic có sẵn trong cây bắp. Những quá trình chính sau đây xảy ra trong quá trình ủ xanh:
17 + Hoạt động hiếu khí: Những tế bào trong cây ngô tiếp tục hô hấp, tiêu thụ oxy còn lại trong túi ủ tạo ra khí CO2 và nước, kèm theo toả nhiệt lượng đó là dấu hiệu đầu tiên của sự hô hấp. Nguyên nhân chủ yếu là do những tế bào thực vật còn sống nhờ ôxy của không khí còn xót lại trong túi ủ vẫn tiếp tục hô hấp và sản sinh ra năng lượng. Đồng thời nấm men và mốc vẫn tiếp tục phát triển. Nếu ủ đúng kỹ thuật giai đoạn này sẽ ngắn, nhiệt độ sẽ không lên quá 38oC. Nếu cây ngô nén không chặt, để không khí lọt vào, thì giai đoạn này kéo dài, tổn thất lớn và nhiệt lượng thừa sinh ra làm nóng và hỏng thức ăn. Hô hấp tế bào Đường + O2 CO2 + H2O + nhiệt (1.1) Nấm men và nấm mốc Giai đoạn hoạt động hiếu khí kéo dài hay ngắn tùy thuộc vào sự có mặt của ôxy trong túi ủ. Thức ăn bị tổn thất về chất dinh dưỡng, chủ yếu là hydratcacbon do quá trình hô hấp này. Vì vậy khi ủ càng nén chặt, hút chân càng tốt bao nhiêu (để loại bỏ không khí trong bao ủ) thì càng tốt bấy nhiêu. Sản phẩm cuối cùng của quá trình là CO2 + H2O và nhiệt. + Hoạt động kỵ khí: Khi toàn bộ lượng ôxy còn lại trong túi ủ đã bị tiêu diệt hết ở giai đoạn trên, vi khuẩn kỵ khí bắt đầu hoạt động và sinh sôi nhanh. Đồng thời nấm men và mốc bị chết đi, tế bào vẫn có thể tiếp tục sống thêm được một thời gian nhất định nữa. Trong quá trình này chất đường tích lũy trong thức ăn tiếp tục bị phân giải cho ra rượu và các axit hữu cơ. Lượng nước trong thức ăn càng nhiều thì quá trình hô hấp yếm khí càng lâu. Nhưng số lượng các axit hữu cơ sản sinh ra trong quá trình này vẫn ít, không có tác dụng bảo quản thức ăn. + Phân giải prôtêin: Trong thức ăn đem ủ xanh dạng túi ủ có khoảng 75 – 90% Nitơ tổng số tồn tại ở dạng prôtêin. Sau khi thu hoạch cây bắp, prôtêin nhanh chóng bị phân giải (thủy phân mạch nối peptit) và do đó làm hàm lượng prôtêin có thể bị tổn thất khoảng 50% sau một vài ngày phơi trên ruộng. Mức độ phân giải này phụ thuộc
18 vào loại thức ăn, nhiệt độ. Khi thức ăn được ủ xanh dạng túi ủ, quá trình phân giải prôtêin vẫn tiếp tục mặc dù có giảm xuống khi pH giảm. Sản phẩm của quá trình phân giải prôtêin này là các axit amin và peptit có độ dài khác nhau. Quá trình biến đổi tiếp tục đối với các axit amin sinh ra amôniac hoặc do các enzim thực vật, nhưng chủ yếu là do hoạt động của vi sinh vật. + Lên men vi sinh vật: Nấm và vi khuẩn hiếu khí là những vi sinh vật chủ yếu có trong cây cỏ xanh, nhưng trong điều kiện yếm khí chúng bị thay thế bởi vi khuẩn có khả năng sinh trưởng trong điều kiện thiếu ôxy. Các vi khuẩn này bao gồm vi khuẩn lactic, vi khuẩn clostridia và enterobacteria. + Vi khuẩn lactic: - Vi khuẩn lactic thường có trong cây bắp đang sinh trưởng với số lượng nhỏ, nhưng chúng tăng nhanh sau khi thu hoạch, đặc biệt là cây đã bị chặt nhỏ hoặc làm nát. Khi ủ, vi khuẩn lactic tiếp tục tăng, chúng lên men phân giải hydratcacbon dễ hòa tan trong cây bắp để tạo thành các axit hữu cơ và chủ yếu là các axit lactic, dẫn đến làm giảm độ pH của môi trường. Trong quá trình ủ xanh dạng túi ủ, quá trình thủy phân hemixenluloza cũng xảy ra, giải phóng đường pentôza và đường này cũng có thể được lên men để tạo thành axit lactic và axit axêtic. - Các loài vi khuẩn thuộc loại lên men đồng chất (homofermentative) như Lactobacillus plantarium, Pediococcous pentosaceus, Enterococcus faecalis biến đổi: Glucôza → 2 axit lactic Fructôza → 2 axit lactic Pentôza → axit lactic + 2 axit axêtic (1.2) - Các loài vi khuẩn thuộc loại lên men dị chất (heterofermentative) như Lactobacillus brevis, Leuconostoc mesenteroidos biến đổi: Glucôza → axit lactic + entano + CO2 3 Fructôza → axit lactic + 2 manitol + axit axêtic + CO2