Đồ án Thiết kế máy trộn thức ăn gia súc kiểu vít đứng năng suất 400kg/mẻ

sử dụng trong chăn nuôi hoặc chế biến dầu cám. Thuật ngữ “rice bran” cũng được dùng để chỉ cám gạo nói chung. Khuynh hướng chung của thế giới là gia tăng khối lượng cám được ép hoặc trích ly dầu. Dầu cám được ưa chuộng trong công nghiệp thược phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm nhờ hàm lượng acid limoleic cao hơn hẳn đến 35%. Bánh dầu cám có hàm lượng đạm cao, ít béo (75% là các acid béo chưa no như linoleic và oleic) nên thuận lợi trong bảo quản và sử dụng. Hàm lượng chất béo của cám gạo biến động từ 16 -25%, ở ta hiện nay cám mới, trừ của nhà máy Satake( Thành phố Hồ Chí Minh) đạt 22% dầu, hầu hết chỉ đạt 14-15%. Cám còn lẫn quá nhiều tấm và trấu, thí dụ cám của nhà máy xay Sóc Trăng có đến 38,6% tấm và 5% vụn trấu ( Vũ Huy, 1989). Thóc rất dễ dự trữ nhưng sau khi xay xát enzym lipolytic (nhân giải chất béo) trở nên hoạt động do đó làm gia tăng nhanh hàm lượng acid béo tự do (chưa no). Có thể ngăn chặn mức độ này bằng xử lý nhiệt ngay sau khi xát. Có thể sử dụng hơi nước nóng 1000 C trong 4-5 phút để làm chậm quá trình này, cũng có thể sấy trống quay ở 2000 C trong 10 phút, hoặc làm giảm ẩm độ xuống dưới 4%. Các chất ức chế hóa học tỏ ra không có hiệu quả. Cám gạo là một thức ăn giàu vitamin nhóm B và rất hấp dẫn đỗi với mọi loài vật nuôi. Tuy nhiên, chất béo của nó có ảnh hưởng làm nhão mỡ vật nuôi và mềm bơ sữa. Vì vậy, nếu chú ý thích đáng đến hàm lượng dầu của cám thì đây là một loại thức ăn có giá trị cho tất cả gia súc, gia cầm ở vùng nhiệt đới. Lượng tối đa trong khẩu phần của bò là 40%. ở heo không nên vượt quá 30 -40% khẩu phần tránh thịt nhão và nên giảm thấp ở những tuần cuối trước khi xuất chuồng. Có thể đưa vào khẩu phần của gia cầm đến 25% và trong thí nghiệm cũng đã thành công với tỉ lệ cao gấp đôi. Cám chưa khử béo là một chất phối hợp thông dụng trong các thức ăn trộn sẵn. Cám gạo thường bị trộn lẫn với vỏ trấu nên hàm lượng xơ thô lên đến 10-15%. Khi cám chứa một lượng lớn vụn trấu thì tên thương mại của nó là “rice mill feed” có giá trị dinh dưỡng thấp hơn nhiều. Cám chuốt (lau) được sử dụng rông rãi hơn cám gạo (to) vì ít xơ hơn. Nó được dùng trong các khẩu phần nuôi heo, gà nhưng sử dụng giới hạn ở heo con theo mẹ vì có thể gây tiêu chảy. Do hàm lượng béo cao nên cũng phải sử dụng hạn chế trước khi hạ thịt. Có thể sử dụng đến 5 kg trong khẩu phần nuôi bò sữa. * Tấm: Tấm được tách ra sau quá trình đánh bóng và có giá trị tương đương với gạo chuốt. Gạo chứa càng nhiều tấm thì giá càng hạ nên tùy nhu cầu tiêu thụ của con người mà tỉ lệ tấm xuất dùng cho chăn nuôi thay đổi. Tấm là một thực liệu ngon miệng, giàu năng lượng nên được ưa dùng cho mọi hạng vật nuôi, đặc biệt nhờ giàu năng lượng và ít xơ nên rất có giá trị trong khẩu phần gà đang lớn. Bảng 3.3. Thành phần dinh dưỡng của cám, tấm, gạo. Thành phần Cám gạo Tấm Cám to Cám mịn Tấm Vật chất khô,% 88,0 88,0 88,01 89,85 92,22 Protein thô, % 12,0 8,0 9,50 12,62 8,60 Béo thô, % 12,0 0,9 6,69 11,63 1,26 Xơ thô, % 11,0 1,0 10,17 5,05 2,50 Ca, % 0,06 0,03 0,26 0,27 0,18 P,% 0,47 0,04 0,59 1,63 0,15 Lysin,% 0,55 0,27 Met-Cys,% 0,5 0,32 Tryptophan,% 0,40 0,10 Threomin,% 0,40 0,36 ME-MEO(Kcal/kg) 3120 3596 ME – GA(Kcal/kg) 2710 3500 TND % 59,73 78,82 76,94 2. Bắp Ngô: Có nhiều giống bắp được trồng nhưng loại bắp đá và bắp răng ngựa là phổ biến trong chăn nuôi. Bắp hạt là thực liệu giàu carborhydrat dễ tiêu hóa và được dùng để nuôi các hạng gia súc, gia cầm, tỉ lệ tiêu hóa chất hữu cơ đạt đến 90%. Thành phần hóa học trung bình, tính theo % VCK 85 trong số đó: protein 8,5% - 10,3%, chất béo 4% - 4,3%, xơ thô 3,5% - 4,3%, chiết chất không đạm 64,8% và tro 1,97%. Trên 1 đơn vị thức ăn ( 2.500 kcal ) chỉ có 57- 60g protein tiêu hóa, protein này lại nghèo lysin methiomin và tryptophan. Khiếm khuyết Calci và một số khoáng chất, Vitamin (đặc biệt nhóm B và caroten) do đó cần phải sử dụng phối hợp bắp chung với các thức ăn khác nhằm đảm bảo dinh dưỡng vật nuôi, cân đối về protein, các chất khoáng Vitamin. Các loại bắp vàng chứa từ 1,5 – 9 mg là thành phần không thể thiếu được trong tất cả các loại thức ăn hỗn hợp. Các loại bắp lại giàu lysin chứa lượng lysin cao gấp 1,5 – 1,8 lần so với bắp thường và có thể đạt tới 4,6% - 5,4 % tính đến việc có thể giảm tỉ lệ dùng tổng khẩu phần. Các nghiên cứu của Mirosshnichenko (1976) cho thấy có thể tiết kiệm 18% - 25% protein trong nuôi vỗ heo ở giai đoạn đầu và 10% - 35% ở giai đoạn sau, so với tiêu chuẩn của Viện chăn nuôi toàn Liên Xô (1972). Các tác giả Anh (D.Assche et al.1983) làm thí nghiệm cho thấy dùng bắp giàu lysin có thể giảm bớt 3% bánh dầu đậu nành, tăng tỉ lệ hao tốn thức ăn tương đương với khẩu phần đối chứng. Hai dòng bắp lai giàu lysin là Opaque-2 và Ploury-2 có thành phần hóa học tương tự nhau những hạt của Floury-2 mềm hơn. Hàm lượng protein và khoáng trong bắp giàu lysin hơi thấp hơn, nhưng béo và xơ thì cao hơn so với bắp thường. Bắp thường được cho ăn dưới dạng nghiền: Nghiền thô cho trâu bò, cừu mịn cho heo và dạng mảnh cho gia cầm. Bắp nghiền rất dễ bị hỏng so với hạt nguyên, do đó chỉ nên nghiền trước trong thời gian ngắn (không quá 2 tháng). Chế biến bằng cách rang, cán ép, hấp ép có thể làm tăng tỉ lệ tiêu hóa vừa mức ngon nạn của bắp. Hấp ép là phương pháp rất phổ biến hạt được hấp bằng hơi nước rồi cho qua trục cám khi còn đang nóng và mềm. Bắp hấp đi qua ống tiêu hóa nhanh hơn khoảng 25%. Do hàm lượng dầu khá nên không thể sử dụng nhiều bắp trong khẩu phần vỗ béo vì làm mỡ mềm. Ngoài ra bắp vàng còn có sắc tố cryptozanthin cũng ảnh hưởng vàng mở heo nhưng lại rất có giá trị trong khẩu phần nuôi gà thịt, lẫn gà trứng. Bảng 3.5 Thành phần dinh dưỡng của bắp và hạt. Tác giả VCK CP EE CF Ca P Lys/Try Met+cys/Thre Uthai Kanto 1989 87 8,0 4 2,5 0,01 0,4 0,25/0,09 0,39/0,32 Lê Thước 1966 88,8 8,4 6,1 2,8 0,08 0,16 Số liệu của Uthai Kanto cũng cho biết ME-Heo là 3300 và ME-Ga là 3370 Kcal/kg.TND tính theo Lê Thước là 86,33%. 3.Lúa Miến ( Cao Lương): Theo thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng thì các loại lúa miến rất gần với bắp, nhưng nhiều protein hơn và hơi ít béo. Nếu được bổ sung thích hợp, lúa miến rất tốt cho tất cả các hạng vật nuôi. Lớp sáp bao quanh hạt là khó được tiêu hóa kể cả khi cho trâu bò ăn hạt nguyên. Nghiền là biện pháp đơn giản nhất, rẻ tiền để chế biến hạt nuôi bò, các phương pháp khác bao gồm cán khô cám dùng hơi nước, hấp - cán và làm nổ cho sản phẩm cuối cùng có độ tiêu hóa khác nhau. Hạt nguyên cũng có thể được dùng nuôi heo, gia cầm nhưng nghiền mạnh hoăc hơi mịn thì tốt hơn, đặc biệt đối với trường hợp hạt quá nhỏ hoặc quá khô. Nông dân Nam Bộ có kinh nghiệm xát hạt để loại vỏ vừa nâng cao tỉ lệ tiêu hóa, vừa tính ngon miệng vì đã loại bỏ lớp vỏ hạt thương chứa nhiều Vitamin. Khi sử dụng làm miến để thay bắp cần nhớ là nó khiếm khuyết caroten, điều này có thể khắc phục bằng cách dùng 3% bột cỏ. Bảng 3.6 : Thành phần dinh dưỡng % của lúa miến hạt : Thành phần Thái Lan Miền Nam Thành phần Thái Lan Miền Nam Vật chất khô 87 88,6 Lysin 0,23 Protein thô 11,8 11,5 Mst+Gys 0,27 Béo thô 3 2,4 Tryptophan 0,10 Xơ thô 2,5 0,4 Threonin 0,33 Calci 0,04 0,12 ME-Heo 3140 Phospho 0,1 0,3 ME-Ga 3250 4.Khoai mì (sắn): Củ sắn thường được dùng để sản xuất tinh bột chất lượng cao, dù vậy cũng vẫn được sử dụng cho bò, heo và gia cầm ăn dưới dạng khô hoặc tươi. Thường dùng nhất là ở dạng xắt lát hoặc khúc phơi khô, khi dùng đem nghiền thành bột. Đây là một thực liệu khá phổ biến trong thức ăn hỗn hợp, kể cả ở các nước ôn đới phải nhập khẩu. Bột sắn thương mại có ẩm độ 12,5% - 13,5%, protein 1,8% -3,0%, béo 0,3% – 0,4%, xơ 1,5% – 4,2%, trong đó tinh bột chiếm đến 68%, khoáng chất 1,3% – 3,3%, trong đó calci 0,07% – 0,09%, và phospho 0,05% – 0,09 %. Các dưỡng chất của khoai mì dễ tiêu hóa. Hàm lượng ME biến động từ 13,5 – 18,05 MJ/kg, tương đương với 1-1,4 DVTA. Protein khoai mì chứa 3,5% lysin – methemin; 0,6 – 1,6 mg thiamin và 0,8 mg ribòlavin, nghèo các acid béo thiết yếu. Khoai mì chứa 2 glucosid có gốc – C=N là linamarin và lotaustrralin, chúng dễ bị phân hủy phóng thích ra acid cyan-hydric gây ngộ độc cho gia súc ở vật non, trao đổi chất khoáng bị vi phạm và giảm năng suất. Những phương pháp xử lý có thể là bị vi phạm và giảm năng suất. Những phương pháp xử lý có thể là hấp, bào nạo và vắt, hoặc xay nghiền thành bột và sau đó đem ép. Chủ yếu được dùng nuôi gia súc lớn có sừng. Trong khẩu phần có thể dùng không quá 10% để nuôi gia cầm, không quá 40% để nuôi heo và 40% - 70%, tính theo giá trị năng lượng của khẩu phần, để nuôi vỏ trâu bò. Việc cân đối các dưỡng chất khiếm khuyết phải được chú ý. 5. Khoai Lang: Củ khoai lang dễ tiêu hóa và là một thực liệu cung cấp năng lượng rất tốt. Củ tươi rất hấp khẩu đối với trâu bò. Thức ăn tinh dặm thêm của bò sữa có thể gồm 50% khoai lang xắt lát khô, 25% bắp, 25% mật đường cộng thêm urê tươi có thể thay thế 30 – 50% tỉ lệ thức ăn hạt trong các khẩu phần của heo. Nấu với lượng lớn nên sử dụng cho heo trưởng thành tốt hơn. Khoai lang khô có giá trị thức ăn tương đương 90% so với bắp khi chúng chiếm đến 60% khẩu phần. Chăn thả người ta cho heo nái ăn thêm 0,5 kg thức ăn bổ sung protein hàm lượng cao, nhưng hãy coi chừng heo nái dễ bị mập mỡ. Quay thịt của heo ăn khoai lang săn chắc. Bột khoai lang có thể đưa vào khẩu gia cầm đến 50%, nếu có bổ sung protein thích hợp, cho kết quả tốt. 6.Các nguyên tố vi lượng: Là thành phần không thể thiếu trong khẩu phần của thức ăn chăn nuôi, chúng gồm các chất khoáng: Canxi, muối, sắt,...và các loại Vitamin, thuốc phòng bệnh, chất chống mốc, ... D. Kỹ thuật chế biến thức ăn gia súc: Việc chế biến mỗi loại phải tiến hành theo quy trình công nghệ đã định, gồm một hay nhiều khâu công việc liên tục dựa trên cơ sở nghiên cứu lựa chọn các khâu đó sao cho đáp ứng mọi nhu cầu của cơ thể vật nuôi ở mỗi lứa tuổi. Quy trình công nghệ chế biến chỉ tương đối ổn định, nghĩa là có thể thêm bớt một vài khâu tuỳ theo trình độ khoa học kỹ thuật phát triển. Ví dụ, trước kia còn phổ biến khâu nấu thức ăn ở nhiều trại chăn nuôi, nhưng hiện nay hầu như đã bỏ nấu mà chuyển sang cho ăn sống, ủ men. Nhưng khi thức ăn tổng hợp hoàn chỉnh được chế biến đầy đủ thì có thể bỏ khâu ủ men sẽ kinh tế hơn. Trên cơ sở quy trình tương đối ổn định sau đó, các nhà chăn nuôi sẽ lựa chọn sử dụng những công cụ máy móc chăn nuôi. Sau đây chúng ta sẽ nghiên cứu một số máy chế biến thông dụng ở nước ta đã đáp ứng các yêu cầu chăn nuôi. bảng III.1: Trình bày sơ đồ công nghệ chế biến thức ăn tổng hợp khô. TA thô, rau, cỏ, thân ngô,đậu, lạc Khô Tươi Vận chuyển dây truyền, xe Kho thức ăn tinh Dạng bột Dạng hạt Cám, bột, cá thóc, ngô Máy nghiền Máy sấy, phơi Định mức, cân Máy thái Cân chính xác cao Thức ăn bổ sung prêmic sinh tố- kháng sinh, khoáng nguyên tố vi lượng (ôxit Mn, Fe, Cu, Zn, cacbonat,CO, Iodat, Ca) Rửa Máy rửa ủ men Máy trộn ẩm Trộn Máy trộn khô Vận chuyển phân phát (xe, dây truyền) Đóng bao (cân định lượng) Tạo viên M.ép viên, trộn ẩm, lò hơi làm nguội Củ quả (khoai sắn) (Tham khảo từ tài liệu II) Bảng các loại thức ăn và kỹ thuật chế biến Loại thức ăn Kiểu quy trình Các khâu cơ bản Cho loại vật nuôi Thức ăn tinh a. TV: hạt, khô dầu b. ĐV: bột xương, bột thịt, bã mắm 1 2 3 4 5 Làm sạch- nghiền to(ủ men)-trộn Làm sạch- nghiền to(ủ men)-trộn Nghiền – trộn Sấy –nghiền- trộn Làm sạch – nghiền- định mức- trộn -Trâu, bò, ngựa, lợn, gà, vịt - cho các loại vật nuôi Thức ăn thô a. Tươi: rau, cỏ xanh b. Khô: rau,cỏ khô, thân cây đậu, rơm, lõi ngô 1 2 3 Rửa- thái(ủ) – trộn Thái- phơi- sấy- nghiền (ủ) - trộn Thái – nghiền (ủ) – trộn Cho các loại: lợn, gà, vịt Củ, quả, khoai, sắn, bầu, bí 1 2 3 4 Rửa – thái Rửa – nấu- nghiền nát – trộn Rửa – mài – sấy – trộn Rửa- thái- sấy – nghiền – trộn Cho các loại: lợn, bê, gia cầm Thức ăn khoáng Vỏ sò, vỏ hến, phấn, đá vôi, muối 1 2 1 (Nghiền ) – trộn Làm sạch - nướng - nghiền - trộn Định mức – trộn – tạo viên Cho các loại: lợn, bê, gia cầm Thức ăn bổ xung Prêmic sinh tố, kháng sinh, nguyên tố vi lượng, thức ăn đậm đặc. Cho các loại: lợn, bê, gia cầm Thức ăn tổng hợp Tơi hoặc đóng bánh, ép viên 1 2 Làm sạch- nghiền- định mức-trộn Tạo viên – ép viên, bánh Cho các loại: lợn, bê, gia cầm (Tham khảo từ tài liệu II) II- Các thiết bị trong chế biến thức ăn hỗn hợp. Máy làm sạch: gồm các loại máy sàng, rây,.. Máy thái thức ăn chăn nuôi: dành cho các nguyên liệu là củ, quả,.. Máy nghiền:dành cho các loại nguyên liệu là hạt, các chất khoáng,.. Máy định mức. Máy trộn. Máy tạo viên:dùng trong dây chuyền sản xuất thức ăn gia súc dạng viên. ở đây ta chỉ đi tìm hiểu về các dạng máy trộn. chương III nhiệm vụ ở khoá học này, với chuyên ngành học là Máy_TĐH Công nghệ Sinh học _ Công nghệ thực phẩm, em được giao nhiệm vụ làm đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Tính toán, thiết kế máy trộn thức ăn gia súc kiểu vít đứng năng suất 400kg/mẻ.” Yêu cầu công nghệ cần đạt được: + Hỗn hợp thức ăn được trộn đều 90-90%. + Có thể đóng bao định lượng. + Vận hành đơn giản. phần hai lựa chọn phương án Chương I sơ lược về Máy trộn thức ăn chăn nuôi I. Cơ sở lý thuyết quá trình trộn vật liệu rời : 1.1-Khái niệm: Trộn là quá trình kết hợp các khối lượng của các vật liệu khác nhau với mục đích nhận được một hỗn hợp đồng nhất, nghĩa là tạo thành sự phân bố đồng nhất của các phần tử ở mỗi cấu tử trong tất cả khối lượng hỗn hợp, bằng cách sắp xếp chúng lại dưới tác dụng của ngoại lực. Hỗn hợp tạo ra như thế để tăng cường quá trình trao đổi nhiệt và trao đổi khối lượng. Người ta trình bày hỗn hợp vật liệu rời dạng hạt hoặc sợi bằng các hệ thống cơ học của nó.Trong đó hỗn hợp đều đặn hay phân bố đều đặn là trạng thái tột cùng của hỗn hợp. Trường hợp lý tưởng, hỗn hợp đều đặn của hỗn hợp gồm hai cấu tử được trình bày ở hình dưới đây. Trong tất cả các mẫu mà chúng ta lấy ra từ hỗn hợp đều đặn đều có thành phần đồng nhất như nhau. Tuy nhiên trạng thái như vậy không bao giờ đạt được trong quá trình trộn cơ học, mà chỉ có thể đạt được trạng thái kế cận với trạng thái lý tưởng. Trạng thái hỗn hợp đều đặn được xác định bằng thống kê là trạng thái không trật tự (hình trên). Trong trạng thái này xác suất tính toán các phần tử cấu tử kiểm tra trong bất kỳ mẫu nào cũng bằng tỷ lệ của nó trong toàn bộ hỗn hợp. Trạng thái không trật tự có thể đạt được trong công đoạn trộn hỗn hợp. 1.2-Các thông số ảnh hưởng đến quá trình trộn : a)Đường kính tương đương của hạt : Các hạt vật liệu thường có hình dạng không đều và không phải là hình cầu nên kích thước dài của chúng theo những chiều khác nhau là rất khác nhau. Vì vậy người ta dùng đường kính tương đương dtd để đặc trưng cho kích thước hạt. Yếu tố ảnh hưởng lớn đến hiệu suất của quá trình trộn là khối lượng hạt, nên việc xác định đường kính hạt cần có cùng khối lượng . , (mm) Trong đó : m- khối lượng hạt , [kg] - khối lượng riêng của hạt, [g/mm3]. Nếu vật liệu rời bị chặn trên lỗ sàng có kích thước a1 và a2 thì đường kính tương đương xác định theo công thức : ; Nhờ phân loại bằng cách sàng mà nhận được N phần có đường kính tương đương dtd1 và dtd2, vv cùng với các phần có khối lượng tương ứng x1, x2 ,, xn.Như vậy đường kính tương đương của cả tập hợp hạt này có thể xác định gần đúng theo công thức : ,(mm) b)Phân bố của hạt : Các lớp hạt là những tập hợp hạt bao gồm các hạt có kích thước không đều nhau rải trong khoảng rộng từ dmin = dtd1 tới dmax = dtdN và có các phần khối lượng tương ứng cũng không bằng nhau x1 x2 xN , nghĩa là lớp hạt có cấu trúc đa phân tán. Để mô tả cấu trúc đó ta dùng các hàm phân bố mật độ qr(d) và hàm phân bố tổng Qr(d).Trong đó hàm phân bố tổng Qr(d) biểu thị phần hạt có đường kính nhỏ hơn hoặc bằng d, khi d = dmin có Qr(dmin) = 0, còn khi d = dmax có Qr(dmax) =1. Hàm phân bố mật độ qr(d) biểu thị của hạt ở tại kích thước d và giá trị của qr(d) càng lớn khi mật độ hạt tại kích thước càng lớn. Quan hệ giữa Qr(d) và qr(d) được xác định theo công thức: hoặc d qr(d) qr (d) d (mm) qr (d) lgd(mm) Hình 2.2 Các hàm phân bố nhiệt độ qr(d) và hàm phân bố tổng Qr(d) a/ Hàm phân bố mật độ qr(d) b/ Hàm phân bố mật độ Qr(d) c/Hàm phân bố mật độ qr(d) của phân bố chuẩn d/Hàm phân bố mật độ qr(d) của phân bố logarit e/Hàm phân bố mật độ qr(d) của phân bố RRS Các loại vật liệu rời khác nhau có cấu trúc tuân theo những quy luật phân bố khác nhau. Tập trung lại có thể phân làm 3 loại : Phân bố chuẩn, phân bố logarit và phân bố RRS. Trong phân bố chuẩn thì phân bố logarit dùng để mô tả các vật liệu hữu cơ (thực vật ) đuợc nghiền làm thức ăn gia súc. Hàm phân bố nhiệt độ và hàm phân bố tổng theo khối lượng của phân bố này có dạng : c) Hình dạng hạt Hình dạng hạt được xác định bằng hệ số hình dạng - tỷ số bề mặt F của bề mặt hạt có dạng cầu có cùng thể tích V: Hệ số hình dạng của hạt cầu bằng một, của các hạt khác lớn hơn một. Hệ số hình dạng giảm thì kích thước tương đương của hạt giảm. d) Bề mặt riêng của lớp hạt Bề mặt riêng của một đơn vị khối lượng hơặc một đơn vị thể tích của lớp hạt gọi là bề mặt riêng và ký hiệu là O’m hoặc O’v Bề mặt riêng khối lượng được tính theo công thức : ; (m2/kg) ;(m2/m3) Trong đó: : khối lượng thể tích của vật liệu [kg/m3] : khối lượng riêng của hạt [kg/m3] Bề mặt riêng của hỗn hợp các lớp hạt có đường kính tương đương khác nhau xác định theo công thức : Trong đó : xi phần khối lượng của lớp hạt i. e) Hệ số ma sát và góc ma sát trong Phương trình cân bằng lực trong môi trường vật liệu rời có dạng : ; Trong đó : - ứng suất tiếp - ứng suất tách ( ứng suất tiếp ban đầu khi ) - ứng suất pháp - hệ số ma sát trong ứng suất tách chính là độ bên cắt ban đầu của môi trường vật liệu rời, nó là kết quả tác dụng qua lại của lực liên kết phân tử bên trong lớp hạt. Khi kích thước của các hạt rất nhỏ, ứng suất tách có thể còn do các lực tĩnh điện tạo nên. Lớp hạt ẩm có ứng suất tách rất lớn và giá trị cực đại của nó có thể xác định theo công thức (khi không để ý đến ảnh hưởng của trọng lực): (N/m2) trong đó - sức căng bề mặt của chất lỏng ở nhiệt độ trộn, [mN/m]; - góc thấm ướt của chất lỏng với bề mặt hạt rắn [độ]; -độ rỗng khối hạt ; 2,4- hệ số lấy ở điều kiện trung bình Đối với lớp hạt khô và bề mặt riêng tương đối nhỏ thì = 0 lúc đó : Rút ra: ; Như vậy có nghĩa là hệ số ma sát trong bằng tỷ số giữa ứng suất tiếp gây ra sự chuyển dịch (trượt) trong lớp hạt khô và ứng suất pháp tác dụng lên bề mặt lớp hạt. Trong thực tế người ta dùng khái niệm góc ma sát trong có quan hệ với hệ số ma sát trong theo công thức : Đối với lớp vật liệu đứng yên, góc ma sát trong tương ứng với góc nghiêng . Góc này rất dễ đo và thường có giá trị khoảng 30 á 40o g) Độ khuếch tán Độ khuếch tán là số nghịch đảo của kích thước từng phần tử của hỗn hợp. Nếu hỗn hợp mà các phần tử có kích thước như nhau, thì được gọi là hệ thống “ Đơn khuếch tán”. Các công trình nghiên cứu của X.V.Melnhikov đã chứng tỏ rằng: nếu hỗn hợp gồm các cấu tử có phần tử mà kích thước càng bé và đồng đều về kích thước thì càng dễ dàng nhận được hỗn hợp đồng nhất và ngược lại. 1.3-Cơ chế quá trình trộn Khi trộn vật liệu hạt, các hạt chịu tác dụng của những lực có hướng khác nhau và chuyển động của hạt chính là hệ quả tác động tổng hợp của các lực đó. Ngoài ra cơ chế trộn phụ thuộc vào cấu trúc máy trộn và phương pháp tiến hành quá trình, nên rất khó mô tả bằng toán học. P.M.Latxei (người Anh) đã đưa ra 5 quá trình cơ bản trong các máy trộn như sau: - Tạo các lớp trượt với nhau theo các mặt phẳng – Trộn cắt. - Chuyển dịch một nhóm hạt từ vị trí này sang vị trí khác – Trộn đối lưu - Thay đổi vị tri của từng hạt riêng lẻ – Trộn khuếch tán. - Phân tán từng phần tử do va đập vào thành thiết bị – Trộn va đập. - Biến dạng và nghiền nhỏ từng bộ phận lớp – Trộn nghiền. Tuỳ theo kiểu máy trộn mà có thể xuất hiện chỉ một hoặc một số trong 5 quá trình trên khi trộn vật liệu rời. Khi nghiên cứu quá trình trộn thức ăn gia súc dạng rời khô và ẩm, người ta nghiên cứu động học quá trình thay đổi phần khối lượng của các cấu tử hoạt động. Từ đó cho thấy rằng, hỗn hợp đều đặn chỉ có thể đạt được trong hệ lý tưởng. Trong hệ lý tưởng người ta phát hiện ra hai quá trình trái ngược nhau: sự tạo hỗn hợp và sự thiên tích (sự phân chia ngược lại hỗn hợp đến các cấu tử thành phần). Vì vậy theo các số liệu V.A.Raxkatavoi va P.K.Gievlakov đã dẫn ra rằng, sau một khoảng thời gian trộn các cấu tử thức ăn gia súc hỗn hợp thì hỗn hợp tiến tới trạng thái này, mặc dù vẫn tiếp tục có sự phân bố lại thì một bộ phận nào đó của các cấu tử lại tách ra khỏi các liên kết cân bằng đó. Mặc dù hỗn hợp vẫn tiếp tục có sự phân bố lại, nhưng thực ra sự phân bố lại này xảy ra bất lợi. Nếu các phần tử của các cấu tử khác biệt nhau về mặt kích thước, hình dạng hoặc tỷ trọng, thì trong hệ thống xuất hiện các hiện tượng tự điều chỉnh lại gây nên hỗn hợp cuối cùng không đồng nhất. Sau khi đã đạt tới “ trạng thái cân bằng động học” trong các hỗn hợp không lý tưởng, nếu tiếp tục quá trình trộn hỗn hợp, mức độ đồng nhất của hỗn hợp giảm xuống và hỗn hợp chung không đạt được trạng thái hỗn hợp đều đặn. Đánh giá tốc độ gia tăng của phần khối lượng cấu tử kiểm tra, thì phương trình động học của quá trình trộn trong trường hợp chung sẽ có dạng: trong đó: V- cường độ của quá trình tạo hỗn hợp, [1/s]. Ci – tỉ lệ phần cấu tử kiểm tra [g/g]. t- khoảng thời gian của quá trình trộn [s]. fn và f0 – cường độ của các quá trình thuận nghịch [1/s]. Từ phương trình, hiển nhiên rằng cường độ trộn hỗn hợp có thể được nâng cao bằng cách tính toán làm giảm tốc độ quá trình ngược (sự thiên tích) f0(t). Điều này có thể cố gắng đạt được bằng cách làm đều thành phần cỡ hạt của các cấu tử, ví như bằng sàng phân loại hoặc nghiền bổ sung để nhận được sự nghiền mịn. Đối với trộn vật liệu rời và bột nhão, giáo sư A.I.Peleiev đã giới thiệu thời gian trộn t của quá trình trộn được xác định theo công thức : Trong đó : CH và Ck – là thành phần khối lượng của các cấu tử lúc bắt đầu và kết thúc quá trình; P – tham số trạng thái được xác định bằng thực nghiệm đối với điều kiện đã biết. II.Nhiệm vụ, yêu cầu kỹ thuật của máy trộn thức ăn chăn nuôi: 1.1. Nhiệm vụ: Máy trộn thức ăn có nhiệm vụ khuấy trộn các thành phần đã được định mức thành một hỗn hợp đồng đều, đảm bảo cho vật nuôi ăn đủ tỷ lệ các thành phần đó trong hỗn hợp. Thức ăn tổng hợp được trộn đều, bổ sung chất lượng, mùi vị cho nhau giữa các thành phần, tạo điều kiện cho súc vật ăn nhiều và đủ, tăng hệ số tiêu hoá, nhờ đó tăng được sản lượng chăn nuôi, giảm mức tiêu thụ thức ăn cho mỗi kilôgam thịt tăng trọng. Ngoài ra, máy trộn còn có nhiệm vụ tăng cường phản ứng hoá học hay sinh học khi chế biến thức ăn. VD: trộn nước vôi với rơm thái để kiềm hoá, trộn men với thức ăn để ủ men,...) nhiệm vụ tăng cường trao đổi nhiệt khi đun nóng hay làm lạnh, nhiệm vụ hoà tan các chất (hoà tan muối, đường với chất khác). 1.2. Yêu cầu kỹ thuật: +Đảm bảo chất lượng trộn cao (độ trộn đều), nhất là khi trong hỗn hợp có những thành phần với tỷ lệ rất ít. +Có thể trộn những dạng khô, ẩm. +Có năng suất cao và mức tiêu thụ năng lượng thấp (yêu cầu hiện nay về năng suất tới 1-2T/h nhưng mức tiêu thụ điện năng còn cao, trên 1,5kWh/t) +Sử dụng, chăm sóc thuận tiện. 1.3. Nguyên lý làm việc và nguyên lý cấu tạo: Máy trộn thức ăn chăn nuôi hiện nayđều theo nguyên lý khuấy trộn thức ăn bằng các cơ cấu quay, với những nguyên lý cấu tạo sau: a) Máy trộn có bộ phận trộn quay: Loại này được dùng phổ biến trong nông nghiệp gồm các kiểu: vít tải, cánh gạt, hành tinh, cánh quạt, ... ưu điểm chủ yếu của loại này là chất lượng cao, dễ nạp và xả liệu, dễ sử dụng, làm việc liên tục được, có thể trộn vật liều ở trạng thái khô, ẩm, lỏng. Nhược điểm là khó làm sạch nhất là khi trộn ẩm, mức tiêu thụ điện năng cao. Cấu tạo máy trộn có bộ phận trộn quay bao gồm các cơ cấu trộn, thùng trộn và bộ phận dẫn động. Máy trộn dải băng xoắn hình thuộc loại máy trộn vận chuyển. Việc trộn được tiến hành bằng băng xoắn. Vì vậy, ngoài trộn vật liệu, băng xoắn cong có tác dụng làm dịch chuyển vật liệu trộn. Thùng trộn ở máy trộn dải băng xoắn có tác dụng làm dịch chuyển vật liệu trộn. Thùng trộn ở máy trộn dải băng xoắn có dạng máng hay bình kín khi thích ứng làm việc với chân không. Để chuyển chỗ sản phẩm khi trộn ở hai hướng ngược chiều nhau, trong một vài cấu tạo của máy trộn dùng băng xoắn người ta lắp hai dải băng có đường vít trái và băng xoắn để trộn sản phẩm rời rắn và đông thời làm ẩm vật liệu thì trục máy trộn phải có những cào đặc biệt. Để làm sạch thành máng, khi đó băng phải quay với khe hở thành thùng chỉ vài milimet. Loại máy trộn này được sử dụng ở Nhà máy Thức ăn Gia súc An Phúc, Viphaco... Máy trộn dạng cánh đảo cũng thuộc loại máy trộn vận chuyển. Việc khuấy trộn được tiến hành bằng cánh đảo, thông thường thì các cánh này được lặp chặt trên trục nằm ngang. Các máy trộn loại này có thể làm việc liên tục hay gián đoạn. ở những máy làm việc liên tụ