Nghiên cứumột số thông số của máy nghiền xương động vật dạng răng trong dâychuyền sản xuất bột khoáng làm thức ăn chăn nuôi

Đặt vấn đề
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/năm. Trong thức ăn chăn
nuôi thành phần các chất khoáng tuy không cao song hết sức quan trọng và
không thể thiếu được. Có rất nhiều cách bổ sung các chất khoáng vào thức ăn
trong chăn nuôi, trong đó cách dùng bột xương tỏ ra rất hiệu quả. Bột chế
biến từ xương ở các xí nghiệp giết mổ động vật có giá trị dinh dưỡng rất cao,
khoảng 18÷ 25% Protein, 5% Canxi, 25% Photpho. Bột xương có thể bổ sung
vào thức ăn hỗn hợp cho chăn nuôi gia cầm khoảng 7,5% và cho chăn nuôi
lợn khoảng 5÷ 10% chủ yếu nhằm cân đối Canxi và Photpho. Dự kiến đến
khoảng năm 2010 nước ta cần khoảng 878.000 tấn thức ăn khoáng cho chăn
nuôi mỗi năm. Hiện nay đã có các nhà máy chuyên sản xuất thức ăn khoáng
cho chăn nuôi. Trong dây chuyền sản xuất thức ăn khoáng thì khâu nghiền là
khâu quan trọng nhất. Để nghiền nguyên liệu xương (dạng cục) thì các máy
nghiền búa va đập mềm làm việc kém hiệu quả trong khi đó các máy nghiền
va đập cứng tỏ ra có nhiều ưu điểm hơn. Như vậy việc nghiên cứu máy
nghiền xương động vật trong dây chuyền sản xuất bột khoáng làm thức ăn
chăn nuôi là 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”.

1


Chương 1

TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
1.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ bột xương động vật
Chăn nuôi nước ta trong những năm gần đây đạt mức tăng trưởng khá,
bình quân trên 8%/năm. Trong những năm tới ngành chăn nuôi Việt Nam
chắc chắn sẽ còn phát triển mạnh vì: GDP của nước ta hàng năm tăng khoảng
7-8% năm, nhu cầu tiêu thụ thực phẩm chất lượng cao, thực phẩm an toàn
ngày càng tăng. 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 của chăn nuôi (các nước trong khu vực bình quân khoảng 5070%). Thức ăn là điều kiện quan trọng để phát triển chăn nuôi. 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, 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 vẫn đang là vấn đề 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 như sau:

2


Bảng 1.1: So sánh lượng thức ăn truyền thống với thức ăn công nghiệp
TT

Sản phẩm chăn nuôi

Lượng thức ăn

Lượng thức ăn

truyền thống (kg)
4,0

công nghiệp (kg)
2,1

1

1kg thịt gà

2

1kg trứmg gà

4,5

2,5

3

1kg thịt lợn

5,0

3,0

Theo số liệu thống kê, dự báo của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông

thôn thì số lượng vật nuôi từ năm 1995-2010 thể hiện qua bảng sau:
Bảng 1.2: Số lượng vật nuôi từ 1995 đến 2010
Số lượng gia súc hàng năm
Chỉ tiêu

Đơn vị tính

Kế hoạch

Tốc độ

Dự báo

1996

2000

2005

2010

tăng hàng
năm (%)

1995
Đàn lợn

Triệu con

13,6

17,1

20

25

30

5,6

Thịt lợn hơi

Nghìn con

1006

1120

1640

2500

3000

14,5

Gia cầm

Triệu con

142

160

260

320

400

12,1

hơi

Nghìn con

197

230

450

600

800

20,4

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

Thịt trâu, bò

Nghìn tấn

125

150

250

387

496

13,0

Thịt gia cầm

hơi

Với tình hình chăn nuôi đang có xu hướng phát triển mạnh mẽ, nhu cầu
thức ăn chăn nuôi trong những năm tới sẽ là rất lớn. Ngành chế biến thức ăn

3


chăn nuôi cũng cần phải có những chuyển biến kịp thời để đáp ứng nhu cầu,
đòi hỏi của sản xuất. 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 ít, năng

lực sản xuất thức ăn chăn nuôi ở nước ta còn rất khiêm tốn, việc sản xuất bột
khoáng để bổ sung vào thức ăn trong chăn nuôi chưa được quan tâm đúng mức. Để
phát triển mạnh được 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 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
sau:
Bảng 1.3. Dự tính nhu cầu thức ăn cho một số vật nuôi 2000-2010
Sản lượng thức ăn chăn nuôi (triệu
TT

tấn)

Chỉ tiêu
2000

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
trong đó có máy nghiền cũng ngày càng tăng lên. Các máy nghiền đang sử
dụng hiện nay ở nước ta có chi phí năng lượng riêng cao (khoảng 2030kWh/tấn), do đó việc nghiên cứu tạo ra các mẫu máy mới có chi phí năng

4


lượng riêng thấp có một ý nghĩa thiết thực, đem lại hiệu quả kinh tế cao luôn
luôn là mục tiêu phấn đấu của các nhà nghiên cứu.
1.2. Đặc điểm về cấu tạo và tính chất của xương động vật
1.2.1. Đặc điểm về cấu tạo của xương động vật
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 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 hình trụ có ống, xương này chia làm 3 phần:
Giữa là cán xương (dyaphysis) và hai đầu là xương (epyphysis). Xương dài có
tác dụng làm cán vận động, đồng thời có tác dụng chống đỡ toàn thân. Chính
vì vậy nên xương chắc và dầy, nó vừa chống đỡ lực ép và lực căng. Chính
những lực tác dụng trên vào xương nên xương tròn, bên trong có tuỷ và phần
gần khớp là nơi bám của cơ. Ngoài ra có loại xương dài hình cung, Xương
này rất dài, hơi hình bán nguyệt và không có ống tuỷ như xương dài, loại
xương này thường gặp là xương sườn.
Xương ngắn (Ossabreia): 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, xương bướm, ngoài ra còn có một số xương nhỏ hình đĩa, hình hạt đỗ
như xương bánh chè, xương đậu, xương vừng.

5


1.2.2. Tính chất của xương động vật
Thành phần hoá học đảm bảo cho xương một độ bền vững đặc biệt với hai
tính chất là rắn và đàn hồi. Tính rắn 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% vật chất khô, trong đó bao gồm khoảng 28 – 53% là chất
khoáng, 32% - 32,8% colagen, 1,3 – 26,9% mỡ. Ở xương chiếm 83% toàn bộ
chất khoáng trong cơ thể động vật. Chất vô cơ trong xương chủ yếu là muối
canxi: Phosphat caxi 51,64%; Cacbonat canxi 11,30%; Fluorua canxi 2%;

Clorua canxi: 1,20% và Phosphat magie 1,16% . Thành phần hoá học của
xương thay đổi theo lứa tuổi. Ở gia xúc non, chất vô cơ ít, chất hữu cơ nhiều
nên xương mềm và dẻo, ở gia xúc già chất hữu cơ giảm nhiều và chất vô cơ
tăng nên xương dòn, dễ gãy. Bột xương có thành phần chủ yếu là khoáng, so
với các loại thức ăn gia xúc 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 khoáng nên bột xương có giá trị năng lượng
thấp: 1100 – 1300 Kcal ME/kg VCK, hàm lượng Protein: 23 – 25% nên bột
xương được coi là một loại thức ăn bổ sung khoáng chủ yếu là canxi và
phospho cho gia súc. 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 rất cao. Vì vậy việc tận dụng tối đa sản
phẩm ở các lò giết mổ và chế biến để làm nguồn thức ăn bổ sung khoáng cho
chăn nuôi là cần thiết, nó vừa hạn chế ô nhiễm môi trường vừa mang lại hiệu
quả kinh tế cao.
Bảng 1.4. Hàm lượng phospho tổng số và phospho dễ hấp thu
trong một số loại thức ăn gia súc(%)
Phospho tổng số (%)

6

Phospho dễ hấp thu (%)


Tên thức ăn
Hạt yến mạch

0,33

0,10

Hạt cao lương

0,31

0,06

Hạt ngô

0,23

0,04

Hạt lúa mì

0,33

0,17

Khô dầu lạc nhân chất lượng

0,61

0,07

Hạt đậu tương

0,66

0,23

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 một số loại thức ăn, đặc biệt là thức ăn có nguồn gốc thực vật, phần lớn
phospho tồn tại ở dạng philate (một muối của axit phitic) rất khó hấp thu chỉ
chiếm 15 – 30% so với phospho tổng số (Jimmy L; Howar M, 1986). Trong
khi đó hàm lượng chất này ở bột xương chiếm khoảng 80 – 90%.

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
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.

7


Xương tươi (green bone): Đó là loại xương còn tươi, chưa qua bất kỳ khâu
chế biến nào, 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 được từ các nhà hàng ăn uống hoặc
các khách sạn, nếu loại xương này không được thu gom, chế biến ngay mà lại
để hoang hoá một thời gian dài thì lại được liệt vào nhóm xương hoang.
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.
Nhà máy giết mổ và chế

Ở các nước có ngành chăn nuôi vàbiến
chếthịt
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
đã
hoặc Thịt
theotươi
hệ thống
băng chuyền rồi chuyển đến xưởng chế biến hoặc khu vực

Xương
Đầu và
Xác súc vật nguyên
lọc hết
tươi
chân chế biến Gelatin
sơ chế xương
xương làm nguyên liệu cho công nghiệp
hoặc
con không
đủ keo
tiêu
chuẩn giết mổ

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 xí nghiệp giết mổ hiện đại như sau:
Sơ đồ thu gom xương ở các xí nghiệp giết mổ hiện đại

Chế biến
thịt

Sơ chế

Chế biến bột thịt
xương,bột xương

8
Chế biến Gelatin

Chế biến keo dính


Lò mổ

Ở hầu hết các nước đang phát triển, do điều kiện kinh tế, xã hội, phong tục,
Xương
phụ suất nhỏ, nguồn xương tươi
tập quán
và hệ thống lò mổ
nhỏ, phânMáu
tán,và
công
Thịt
tươi

tạng

Các chất thải

rất hiếm do xương sau công đoạn lọc thịt được con người sử dụng làm thực
phẩm 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 1.1.

Bếp ăn
tập thể

Sơ đồ thu gom xương ở các nước đang phát triển
Xương bàn ăn

Phơi hoặc
xương hoang

9

Thu gom

Chế biến
xương


10


Hình 1.1. Xương thu gom từ các quán ăn
1.3.2. Kỹ thuật sản xuất bột xương
1.3.2.1. Phương pháp sản xuất bột xương
- Bột xương là nguồn cung cấp khoáng trong thức ăn chăn nuôi. Có 3 cách chế
biến bột xương chủ yếu là: đốt xương, sấy khô, ninh hầm dưới áp suất cao. Tuỳ
phương pháp chế biến mà có thể cho ra 3 loại sản phẩm tương ứng: Tro xương

(bone ash); bột xương thô (rawbone meal), bột xương hấp hơi (steam med bone
meal)
+ Tro xương (bone ash): Chỉ còn chất khoáng, chủ yếu là canxi

(khoảng

30%) và 15% phos pho, năng suất của tro xương khoảng 60% trọng lượng
xương khô.
+ Bột xương thô (rawbone meal):

Xương nghiền lọt qua mắt sàng

thường là: 19mm, 16mm và 10mm, các xương có kích thước này được dùng
để chiết cao xương và bột

THU GOM XƯƠNG
NGUYÊN
xương
thô. LIỆU
Bột xương

thô cần phải khử trùng trước

khi bổ xung vào thức ăn chăn nuôi.
LÝ bone
VỆ SINH
+ Bột xương hấp hơi (SteanXỬ
med
meal): Do sử lý nhiệt (121-126 0C)
SƠ BỘ

và áp suất 2,8kg/cm2, trong thời gian 3h nên đã khử trùng gần như tuyệt đối.
1.3.2.2. Qui trình công nghệ chế biến bột xương
XỬ LÝ NHIỆT

Qui trình công nghệ chế biến các loại xương được tiến hành theo các bước
như sau:

XỬ LÝ VỚI ÁP
SUẤT KHÔ
ƯỚT

XỬ LÝ BẰNG
ĐỐT CHÁY
XỬ LÝ BẰNG LÒ
SẤY THAN
ĐẬP NHỎ SƠ BỘ

NGHIỀN MẢNH
HOẶC BỘT

KIỂM TRA
CHẤT LƯỢNG

11
ĐÓNG GÓI, GHI
NHÃN, BẢO QUẢN


Cách tiến hành của mỗi bước như sau:

- Xương nguyên liệu: Là xương các loại động vật (trâu, bò, lợn, gà...), xương
có thể tươi đã lọc thịt hoặc xương tận dụng, xương hoang thu gom từ các cửa
hàng ăn hoặc 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). thời gian đốt 2 giờ sau
đó xương được nghiền nhỏ.

12


Hình 2. Đốt xương
- Xử lý nhiệt bằng hầm xương (xử lý ướt -Wet rendering)
Phương pháp này đòi hòi có thiết bị hầm xương (hình 2). Xếp xương vào nồi
và đổ nước ngập xương, chỉ xếp đầy 3/4 nồi hầm, phần còn lại là để chứa hơi
gây áp suất. Đặt chế độ gia nhiệt khoảng 121-126 oC và áp suất 2,8kg/cm2,
hầm trong 6 giờ, sau đó ngừng cung cấp nhiệt, mở van áp suất và mở van
tháo nước dưới đáy, lấy xương đem sấy khô.

Hình 3. Thiết bị xử lý ướt
- Xử lý khô (dry rendering)

13


Dùng nồi chịu áp suất 2 vỏ để xử lý. Xếp xương vào nồi, đưa hơi nước vào
giữa hai lớp vỏ với áp suất là 4,2kg/cm 2 từ 45 phút đến 90 phút. Hạ áp suất và

nhiệt độ. Lấy xương mang đi sấy khô.

Hình 4. Thiết bị xử lý 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 150 đến 200 oC.
Thời gian sấy 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 bột hoặc mảnh xương. Xương đã đập nhỏ sơ
bộ được nghiền bằng máy nghiền búa hoặc máy nghiền răng với mắt sàng 1019mm (thành xương mảnh) hoặc 2,5mm (thành bột xương).
- Kiểm tra chất lượng: Kiểm tra độ mịn, độ ẩm, hàm lượng phospho, protein,
vi khuẩn...Các sản phẩm sau khi nghiền phải đảm bảo vệ sinh an toàn thực
phẩm theo quy định hiện hành.

14


- 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 ngưới 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.
Quy trình chế biến bột xương được trình bày tóm tắt bằng sơ đồ sau:
1.4. Tình hình nghiên cứu và áp dụng máy nghiền xương động vật trong
nước và trên thế giới
1.4.1. Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy nghiền trong nước
Ở nước ta trước kia, máy nghiền chủ yếu được nhập 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 đồng thời mở rộng phạm vi ứng
dụng sang các ngành khác. Hiện nay máy nghiền nước ta được nhập về từ
nhiều hãng, nhiều nước khác nhau, chúng khá đa dạng về mẫu mã và chủng
loại nhưng giá rất cao. Còn các máy nghiền do nước ta tự chế tạo nhìn chung
làm việc chưa ổn định, tiếng ồn lớn, bụi nhiều ảnh hưởng trực tiếp tới sức
khỏe người lao động, chi phí năng lượng riêng cao hơn so với máy nhập
ngoại. Năm 1967 Uỷ ban Nông nghiệp Trung Ương đã tổ chức khảo nghiệm
bình chọn các mẫu máy nghiền tốt để giới thiệu, phổ biến áp dụng vào trong sản
xuất và qua đó tập trung chế tạo hàng loạt, đó là:
- Máy nghiền NB-60 (Nhà máy Cơ khí 1-5 Ninh Bình) : Năng suất nghiền
500-600kg/h, công suất động cơ 14kWh;
- Máy nghiền ND-500 (Nhà máy Cơ khí 2-9 Thái Bình) Năng suất nghiền
400-500kg/h;

15


- Máy nghiền NG-72 hay là NDQ-02 (Tổng cục Hậu cần, sau bình tuyển
giao cho Cơ khí Hà Tây chế tạo) Năng suất nghiền 200-300 kg/h; Công suất
động cơ 7,5kW.
Từ đó cho đến nay các mẫu máy liên tục được nghiên cứu, cải tiến, chế tạo
nhằm nâng cao hiệu quả làm việc của máy nghiền giảm chi phí năng lượng
riêng, đó là:
- Viện Thiết kế máy Nông nghiệp (Bộ Cơ khí và Luyện kim):đã nghiên cứu
cải tiến máy nghiền ND-500A và ND-500B đưa năng suất lên cao để lắp đặt
vào dây chuyền chế biến thức ăn gia súc 0,5-1,0 Tấn/h;
- Viện Cơ điện Nông nghiệp: Thiết kế cải tạo máy nghiền NB-60 đi với
cyclon lắng bột ứng dụng vào dây chuyền chế biến thức ăn gia súc 1Tấn/h.

Thiết kế chế tạo máy nghiền NT-02 với tấm đập đứng để hạn chế hiện tượng
lưu chuyển và phân ly của nguyên liệu trong buồng nghiền giảm chi phí năng
lượng riêng; Năng suất 250-300kg/h; Công suất động cơ 7,0 kW.
Các mẫu máy nghiền trên đã được phổ biến, tham gia vào mạng lưới chế
biến thức ăn gia súc, đáp ứng được nhu cầu sản xuất. Vì được nghiên cứu kỹ
về lý thuyết, kết hợp với thực tế 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 có khả năng làm việc rộng hơn, các thông số thiết kế được lựa chọn
phù hợp, hạn chế một phần nào nhược điểm của máy nghiền cũ, giảm được 510% chi phí năng lượng riêng. Nhưng cũng như các máy nghiền búa của nước
ta và nước ngoài đang sử dụng trong sản xuất hiện nay hoạt động với nguyên
lý, búa quay tốc độ cao va đập vào nguyên liệu trong buồng nghiền có một
phần lắp tấm đập, một phần lắp sàng hoặc lắp sàng hoàn toàn, nhìn chung về
nguyên lý cấu tạo, các máy nghiền trên vẫn còn các nhược điểm sau:
- Hiện tượng lưu chuyển của nguyên liệu: Lớp hạt và bột chuyển động trong
buồng nghiền theo chiều quay của búa với tốc độ khá cao làm giảm đáng kể vận

16


tốc và số lần va đập của búa vào hạt, làm tiêu tốn năng lượng vô ích để chuyển
động khối nguyên liệu với tốc độ cao và giảm chất lượng sản phẩm .
- Hiện tượng phân ly của nguyên liệu (hạt bột) chuyển động trong buồng
nghiền với vận tốc cao nên sinh ra lực ly tâm, các hạt có kích thước lớn hơn
chuyển động ra phía ngoài sát với sàng, còn các hạt nhỏ chuyển động ở phía
bên trong làm cho khả năng lọc bị hạn chế, các hạt to chuyển động bên ngoài
làm cho các hạt nhỏ khó thoát qua sàng ra ngoài đồng thời các hạt to lại ít bị
va đập nên khả năng đập bị hạn chế, hạt nhỏ lại bị va đập nhiều hơn nên khi
đã đạt kích thước yêu cầu không thoát ra ngoài được bị va đập nhiều hơn làm
hạt quá nhỏ không cần thiết gây lãng phí năng lượng, tăng nhiệt độ, làm giảm
chất lượng sản phẩm nghiền. Đây là những nguyên nhân chính làm cho chi

phí năng lượng riêng cao và chất lượng sản phẩm thấp.
Các máy nghiền của nước ngoài được nhập vào Việt Nam đã tham gia vào
mạng lưới chế biến thức ăn gia súc dưới dạng các dây chuyền đồng bộ trong
các xí nghiệp chế biến thức ăn gia súc hoặc được trang bị đơn lẻ cho các cơ sở
chế biến, chăn nuôi và được sử dụng chủ yếu là loại máy nghiền búa treo. Các
máy của nước ngoài được nhập vào Việt Nam do trình độ chế tạo cao và chất
lượng kim loại tốt hơn hẳn nên máy làm việc ổn định, chi phí năng lượng
riêng thấp hơn các máy nghiền trong nước. Ta có bảng số liệu một số máy
nghiền đang sử dụng qua bảng (1.5).
Bảng 1.5. Đặc tính của một số máy nghiền đang dùng phổ biến ở Việt Nam
Năng
Tên máy
Kiến An
Hà Bắc
ND-500
NB-60

suất
(kg/h)
350
200
450
550

Công suất
(kW)

Đường kính

Bề rộng

Vận tốc

buồng nghiền

buồng nghiền

đầu búa

(mm)
490
420
560
460

(mm)
136
200
150
295

(m/s)
60
54
75
72

10
10
10

14

17


NDQ 02
ND-02
NT-1
DKY-M
Brower
Trung Quốc

250
450
600
600
250
300

7
10
14
10
5
7

460
580
736
736

260
460

172
150
180
180
225
150

78
60
56
56
40
70

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, 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 rất quen thuộc và 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, nghiên cứu lý thuyết, thiết kế chế tạo các mẫu máy
nghiền luôn được cải tiến và hoạt động không ngừng để đáp ứng nhu cầu
ngày một tăng của sản xuất.
Trên thế giới, máy nghiền được ứng dụng rộng rãi trong chế biến nông
sản và thức ăn gia súc, đó 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 gia súc phục vụ cho ngành chăn nuôi,
máy nghiền được nghiên cứu kỹ cả về lý thuyết và các mẫu đem ứng dụng
vào trong sản xuất, được cơ khí hóa, tự động hóa để nâng cao hiệu quả công

18


việc và thuận tiện cho người sử dụng.
1.4.2.1. Máy nghiền kiểu hở
Máy nghiền kiểu hở là loại máy nghiền không có bộ phận lọc sản phẩm
nằm trong buồng nghiền (hình 1.4).

Hình 1.4. Máy nghiền hở kiểu 1 trống nghiền
1- Phễu nạp liệu; 2- Cửa vào nguyên liệu; 3- Tấm đập;
4- Cửa thoát sản phẩm; 5- Thân máy;

6- Búa nghiền.

Nguyên liệu đi qua trong buồng nghiền với một quãng đường và được búa
va đập trong một thời gian nhất định rồi đưa ra ngoài. Nguyên lý này có chi
phí năng lượng riêng thấp, được sử dụng đối với các sản phẩm khi yêu cầu về
chất lượng không cao, sản phẩm thô kích thước không đồng đều.
1.4.2.2. Máy nghiền búa kiểu

Máy nghiền búa kiểu kín là loại máy nghiền có bộ phận lọc được đặt trong
buồng nghiền để đảm bảo kích thước sản phẩm. Hiện nay máy nghiền được
ứng dụng trong chế biến nông sản, thức ăn chăn nuôi chủ yếu là máy nghiền
kín. Máy nghiền kín có hai dạng cấu tạo (Máy nạp liệu hướng đầu búa và
máy nạp liệu bên hông), tùy theo nguyên liệu và yêu cầu sản phẩm mà người
ta sử dụng kiểu máy cho phù hợp .

19


- Máy nghiền búa kiểu trục đứng:
Hạt nguyên liệu được cấp vào trong buồng nghiền được các búa nghiền va
đập bắn vào sàng nảy ra lại bị va đập hạt sản phẩm đạt kích thước qua sàng
(2) được quạt hút (5) thu hồi thổi qua ống dẫn bột (6) ra ngoài, động cơ điện
(7) được gắn trên thân máy(4).

Hình 1.5 Máy nghiền búa kiểu trục đứng
1- Phễu nạp liệu; 2- Sàng; 3- Búa nghiền và đĩa;
4- Quạt thu sản phẩm; 5- Thân máy; 6- Ống dẫn bộ;t 7- Động cơ điện.

1.4.2.3. Máy nghiền không sàng
Máy nghiền không sàng là loại máy nghiền kiểu kín mà không có sàng lắp
bên trong buồng nghiền, các bộ phận lọc sản phẩm được lắp ở bên ngoài
buồng nghiền.
- Máy nghiền không sàng dạng quả trứng
Nguyên lý làm việc: Nguyên liệu được đưa vào trong buồng nghiền từ
phễu nạp liệu, do góc nghiêng của phễu và phần không khí do Roto (1) hút
vào trong buồng nghiền theo hướng tâm 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)
nảy ra và tiếp tục bị va đập khi đến buồng lọc (8) hạt có kích thước đạt yêu

20


cầu qua sàng (7) ra cửa thoát sản phẩm (6) hạt có kích thước chưa đạt yêu cầu
được đưa trở lại buồng nghiền tiếp tục quá trình va đập.

Hình 1.6. Máy nghiền búa dạng quả trứng
1- Roto; 3- Búa nghiền; 4- Thân máy;
5- Tấm đập; 6- Cửa ra sản phẩm; 7- Sàng; 8- Buồng lọc.

- Máy nghiền ĐKY-2 cải tiến:
+ Nguyên lý làm việc: Để tăng khả năng lọc sản phẩm người ta tăng diện
tích sàng bằng cách làm hai bộ phận lọc sản phẩm liên tiếp.Nguyên liệu
được đưa vào trong buồng nghiền từ phễu nạp liệu (1) nhờ góc nghiêng của
phễu và dòng khí quạt hút ở cửa (3) nguyên liệu chảy theo hướng tiếp tuyến
vòng tròn đầu búa, búa nghiền (6) quay với vận tốc cao va đập với nguyên
liệu làm chúng bị vỡ ra và bắn vào các tấm đập (5) nảy ra và tiếp tục bị va
đập, khi nguyên liệu đến cửa buồng lọc bị đẩy vào và đi qua sàng (4). Các
hạt đạt kích thước lọt qua sàng ra ngoài cửa hút của quạt (3) còn các hạt có
kích thước chưa đạt yêu cầu không lọt qua sàng được đưa trở lại buồng
nghiền tiếp tục quá trình va đập.
+ Cấu tạo: (Hình 1.7)

21


Hình 1.7. Máy nghiền ĐKY-2
1- Cửa cấp liệu; 2- Ống hút khí; 3- Cửa hút của quạt;
4- Sàng; 5- Tấm đập; 6- Búa nghiền; 7- Cửa vào liệu.

1.4.2.4. Máy nghiền bột đá kiểu búa mềm ERZ
Cấu tạo: Gồm một số đĩa lắp đồng tâm trên trục, trên mỗi đĩa có lắp 4 búa
nghiền, búa nghiền quay trên chốt búa và quay cùng với đĩa nghiền.

Hình 1.8. Máy nghiền bột đá kiểu búa mềm ERZ
Khi lắp các đĩa lên trục thì các đĩa được bố trí tạo thành 12 hàng trên trục để

22


sau mỗi vòng quay của búa xác suất gặp các cục vật liệu là lớn nhất.
Để tập trung khối lượng đầu búa thì ở đầu các tay lắp búa kết cấu búa
nghiền có kích thước đầu búa lớn hơn, được liên kết với các tay búa thông
qua khớp bản lề và đồng thời cũng để tiện cho quá trình thay thế khi đầu búa
bị mòn. Để tăng khả năng đập vỡ thì mặt trong của buồng nghiền có kết cấu
tấm nhám dạng răng khía nhằm tăng lực chà sát. Khe hở mặt trong của vỏ
buồng nghiền và đầu búa có thể điều chỉnh được bằng cơ cấu xi lanh thuỷ lực
nhờ đó có thể điều chỉnh được độ to nhỏ của sản phẩm nghiền. Trục lắp búa
đặt lệch tâm so với trục vỏ buồng nghiền nhằm tạo ra sản phẩm nghiền mịn
hơn trước khi qua cửa thoát ra ngoài.
- Đặc tình kĩ thuật: Máy do hãng AUBEMA của Đức sản xuất. Năng suất máy
2000m3/h; công suất máy 1500 Kw.
1.4.2.5. Máy nghiền búa mềm MAHLE
- Cấu tạo: Gồm trống trên đó có lắp 8 hàng búa, mỗi búa được cấu tạo bởi các
tay lắp búa có thể xoay tự do trên chốt lắp để tập trung khối lượng đầu búa và
tiện lợi trong việc thay thế đầu búa khi bị mòn.

Hình 1.9. Máy nghiền búa mềm MAHLE
Các búa được lắp lỏng trên các tay lắp búa. Buồng nghiền do hai đầu vỏ có

23


dạng răng cưa hợp thành. Khe hở mặt trong của vỏ buồng nghiền và đầu búa
có thể điều chỉnh được bằng cơ cấu xi lanh thuỷ lực nhờ đó có thể điều chỉnh
được độ to nhỏ của sản phẩm nghiền.
- Đặc tính kĩ thuật: Máy do hãng AUBEMA của Đức sản xuất có năng suất
4000m3/h và công suất là 1800 Kw.
1.4.2.6. Máy nghiền kiểu trục cuốn

Hình 1.10. Máy nghiền kiểu trục cuốn
-Cấu tạo: 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 15-300 mm. Máy này có
nhược điểm là độ mịn thấp nhưng khả năng bẻ nhỏ vật liêu cao.
- Đặc tính kĩ thuật: Máy nghiền đá BRECHER do hãng AUBEMA của Đức
sản xuất có năng suất 2500 m3/h.
1.4.2.7. Máy nghiền răng
Quá trình nghiền trong máy nghiền răng cũng là do va đập của răng với vật
liệu nghiền giống như ở máy nghiền kiểu búa, vì vậy nó được xếp cùng loại
với máy nghiền búa. Loại này bột nghiền mịn hoặc rất mịn. Nó được áp dụng
phổ biến trong ngành chế biến lương thực, thực phẩm, thức ăn chăn nuôi;

24


dùng để nghiền xương, vỏ xò, muối khoáng ... và dùng trong cả ngành hoá
chất luyện kim (nghiền quặng).
Trong sản xuất người ta dùng hai loại máy nghiền răng: 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
roto quay ngược chiều nhau.

Hình 1.11. Máy nghiền răng
1- thân máy; 2- giá lắp gối đỡ; 3- bánh đai; 4- trục;
5- moay-ơ; 6- phễu cấp liệu; 7- vỏ máy; 8- đĩa; 9- răng.

Rô to gồm có đĩa 8 trên đó có các răng 9 đợc bố trí thành các dãy 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 dãy răng của hai rô to nằm
xen kẽ nhau. Hai rôto đợc dẫn động bằng hai bộ truyền động riêng. Tốc độ
vòng của dãy răng ngoài cùng khoảng 22-37 m/s. Các đĩa của ro to lắp chặt
với moay-ơ 5 và moay-ơ này đợc lắp chặt với trục 4 bằng then.
Vật liệu nghiền từ phễu 6 rơi vào phần trung tâm của ro to đợc hàng răng
trong cùng đập vỡ ra, vật liệu đã được đập vỡ cùng quay theo roto 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
*Đánh giá và nhận xét: Qua nghiên cứu, phân tích và tìm hiểu tổng quan

25