Nghiên cứu thiết kế hệ thống tự động hóa quá trình công nghệ sản xuất thức ăn gia súc dạng bột

bộ giáo dục và đào tạo
trờng đại học nông nghiệp I
----------------------------------

phan duy hng

Nghiên cứu thiết kế hệ thống tự động
hoá quá trình công nghệ sản xuất
thức ăn gia súc dạng bột

luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Chuyên ng nh: Điện khí hoá sản xuất
nông nghiệp và nông thôn
MÃ số: 60.52.54

Ngời hớng dẫn khoa học: PGS.ts. phan xuân minh

Hà Nội - 2006


Lời cam đoan
Tôi xin cam đoan rằng, số liệu v kết quả nghiên cứu trong luận văn
n y l trung thực v cha hề sử dụng để bảo vệ một học vị n o.
Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn n y
đ đợc cảm ơn v các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đợc chỉ rõ
nguồn gốc.

Tác giả luận văn

Phan Duy H−ng

Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- ------------------------------------ i


Lời cảm ơn
Trong thời gian nghiên cứu v ho n th nh luận văn n y, tôi đ nhận
đợc sự giúp đỡ nhiệt tình của các tập thể v cá nhân các thầy cô giáo trờng
đại học Nông nghiệp I, trờng đại học Bách khoa H Nội, của các đồng
nghiệp. Tôi xin chân th nh cảm ơn phó giáo s tiến sĩ Phan Xuân Minh, thạc
sĩ Ngô Trí Dơng, cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Điện nông nghiệp,
khoa Cơ điện, khoa Sau đại học trờng đại học Nông nghiệp I, công ty cổ
phần AP- H Tây, bạn bè v đồng nghiệp đ tận tình giúp đỡ tôi nghiên cứu
ho n th nh luận văn n y.
Trong quá trình nghiên cứu v ho n th nh luận văn, vì thời gian v hiểu
biết có hạn, nên không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận đợc ý kiến
đóng góp chân th nh của các thầy cô v bạn bè đồng nghiệp.

Tác giả luận văn

Phan Duy Hng

Tr ng i h c Nông nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- ------------------------------------ ii


Mục lục
Lời cam đoan

i

Lời cảm ơn

ii

Mục lục

iii

Danh mục các bảng

v

Danh mục các hình

vi

1. Mở đầu

1

1.1. Đặt vấn đề

1

1.2. Mục đích v nhiệm vụ nghiên cứu của đề t i

2

1.2.1. Mục ®Ých

2

1.2.2. NhiƯm vơ nghiªn cøu cđa ®Ị t i

2

2. Tỉng quan

4

2.1. Tình hình chế biến thức ăn gia súc gia cầm ở Việt Nam

4

2.1.1 Nhu cầu thức ăn gia súc gia cầm trên thị trờng

4

2.1.2 Tình hình chế biến thức ăn gia súc gia cầm ở Việt Nam

4

2.2. Quy trình công nghệ chế biến thức ăn gia súc tổng hợp

5

2.2.1. Thức ăn gia súc gia cầm v kỹ thuật chế biến

5

2.2.2. Một số nguyên công trong sản xuất thức ăn gia súc tổng hợp

8

2.3. Tình hình nghiên cứu v chế tạo dây chuyền chế biến thức ăn gia súc

11

2.3.1. Nghiên cứu v chế tạo thiết bị chế biến thức ăn gia sóc trªn thÕ giíi 11
2.3.2. Nghiªn cøu v chÕ tạo thiết bị chế biến thức ăn gia súc ở Việt Nam. 15
2.3.3. Nhận xét u nhợc điểm các dây chuyền sản xuất thức ăn gia súc

20

3. Phơng án cải tiến dây chuyền sản xuất thức ăn gia súc công ty cổ
phần AP - H Tây

23

3.1. Thực trạng công nghệ, thiết bị chế biến v điều khiển

23

3.1.1 Mô tả công nghệ v thiết bị chế biến

23

3.1.2. Thực trạng thiết bị v hƯ thèng ®iỊu khiĨn

33

Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- ------------------------------------ iii

3.2. Giải pháp cải tiến dây chuyền sản xuất

43

3.2.1. Một số giải pháp thiết bị công nghệ

43

3.2.2. Một số giải pháp kỹ thuật phần điều khiển.

51

3.3. lựa chọn hệ thống điều khiển tự động

61

3.3.1. Giải pháp kỹ thuật phần cứng hệ SIMATIC PLC- S7 200

61

3.3.2. Lựa chọn các module

70

3.3.3. Địa chỉ các đầu v o /ra của hệ thống

75

3.4. Phần mỊm STEP 7- Micro/WIN 32

81

3.4.1. Cưa sỉ STEP 7- Micro/WIN 32

82

3.4.2. Các th nh phần cơ bản của một chơng trình điều khiển trong STEP 7
Micro/Win 32

83

3.4.3. Các th nh phần cơ bản của một Project

83

3.4.4. Upload v Download chơng trình ở PLC

84

3.5. Cấu trúc chơng trình điều khiển

87

3.5.1. Chơng trình chính điều khiển các bớc công nghệ

88

3.5.2. Thuật toán điều khiển cấp nguyên liệu thô

89

3.5.3. Thuật toán điều khiển cấp nguyên liệu bột

90

3.5.4 Thuật toán điều khiển trộn

92

3.5.5 Thuật toán điều khiển khâu ép viên

93

3.5.6 Thuật toán điều khiển s ng phân loại

94

3.6 Chơng trình điều khiển cho trạm cấp nguyên liệu PLC1

95

4. Kết luận v đề nghị

96

T i liệu tham khảo

97

Phụ lục 1 : Chơng trình điều khiển cấp nguyên liệu cho nhóm thùng từ A11.1
đến A11.8 bằng ngôn ngữ STL

99

Phụ lục 2 : Chơng trình điều khiển cấp nguyên liệu cho nhóm thùng từ A11.1
đến A11.8 bằng ngôn ngữ LAD

Tr ng i h c Nụng nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- ------------------------------------ iv

117


Danh mục các bảng

Bảng 2.1. Các loại thức ăn v kỹ thuật chế biến [9]

7

Bảng 3.1. Th nh phần thức ăn hỗn hợp v thức ăn đậm đặc cho lợn có khối
lợng cơ thể 30- 60 kg (tính cho một mẻ trộn)

28

Bảng 3.2. Th nh phần thức ăn hỗn hợp v thức ăn đậm đặc cho lợn có khối
lợng cơ thể 15- 30 kg (tính cho một mẻ trộn)

29

Bảng 3.3 Thức ăn hỗn hợp v thức ăn đậm đặc cho g , vịt giai đoạn trởng
th nh (tính cho một mẻ trộn)

30

Bảng 3.4 Cảm biến v thiết bị chấp h nh của khâu nghiền v cấp liệu

54

Bảng 3.5 Cảm biến v thiết bị chấp h nh của khâu cân v trộn

57

Bảng 3.6 Cảm biến v thiết bị chấp h nh của khâu ép viên v s ng

60

Bảng 3.7. Các thông số kỹ thuật cơ bản họ CPU 221 v CPU 222

66

Bảng 3.8. Các thông số cơ bản của họ CPU 224 v CPU226

67

Bảng 3.9. Thông số kỹ thuật của Modul đầu v o số EM 221

68

Bảng 3.10. Thông số kỹ thuật của Modul đầu ra số EM 222

69

Bảng 3.11. Thông số kỹ thuật của Modul đầu v o/ra số EM 223

69

Bảng 3.12. Thông số kỹ thuật của Modul nguồn

70

Bảng 3.13. Quy ớc đầu v o cho trạm PLC1

75

Bảng 3.14. Quy ớc đầu ra cho trạm PLC1

76

Bảng 3.15. Quy ớc đầu v o cho trạm PLC2

77

Bảng 3.16. Quy ớc đầu ra cho trạm PLC2

78

Bảng 3.17. Quy ớc đầu v o cho trạm PLC3

79

Bảng 3.18. Quy ớc đầu ra cho trạm PLC3

80

Tr ng ð i h c Nông nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- ------------------------------------ v


Danh mục các hình vẽ
Hình 2.1. Sơ đồ công nghệ chế biến thức ăn tổng hợp khô (nuôi lợn)

7

Hình 2.2. Các khâu cơ bản trong công nghệ chế biến thức ăn tổng hợp

8

Hình 2.3 Đồ thị động học của quá trình trộn[10]

10

Hình 2.4 Dây chuyền sản xuất thức ăn gia súc tổng hựp 20 tấn/h của Mỹ

12

Hình 2.5. Dây chuyền sản xuất thức ăn dạng viên do Mỹ chế tạo [12]

14

Hình 2.6. Sơ đồ liên hợp máy chế biến thức ăn chăn nuôi 1t/h

(Việt Nam Bungari)

16

Hình 2.7. Dây chuyền thiết bị chế biến thức ăn chăn nuôi của Viện nghiên cứu
chế tạo máy nông nghiệp - Việt Nam chế tạo

18

Hình 3.1. Sơ đồ công nghệ sản xuất thức ăn gia súc HKJ 35D

25

Hình 3.2. Các khâu cơ bản của quy trình sản xuất thức ăn dạng viên của công
ty AP H Tây

26

Hình 3.3- Sơ đồ nguyên lý mạch động lực[3]

35

Hình 3.4- Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển

36

Hình 3.5 Sơ đồ thiết bị khâu nghiền v cấp nguyên liệu

37

Hình 3.6 Sơ đồ thiết bị công nghệ khâu trộn

38

Hình 3.7. Sơ đồ thiết bị công nghệ khâu ép viên v s ng phân loại

40

Hình 3.8. Các khâu cơ bản của quy trình sản xuất thức ăn gia súc công ty AP
- H Tây sau khi cải tiến

43

Hình 3.9 Dây chuyền công nghệ của công ty AP sau khi cải tiến

44

Hình 3.10. Khâu nghiền v cấp nguyên liệu tới thùng chứa

47

Hình 3.11. Khâu cân định lợng v trộn

49

Hình3.12. Khâu ép viên v s ng phân loại

50

Hình 3.13 Sơ đồ khối chức năng cơ bản của PLC

63

Hình 3.14. Vòng quét chơng trình

64

Hình 3.15 Ghép nối giữa PLC v máy tính cá nh©n

66

Trư ng ð i h c Nơng nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- ------------------------------------ vi


H×nh 3.16 CPU 224- 1BD23- OXBO

71

H×nh 3.17 Module më réng 6ES7- 223- 1BL22- OXAO

71

H×nh 3.18 Module 6ES7 221- 1EF22- OXBO

72

H×nh 3.19 Kết cấu của trạm PLC1

72

Hình 3.20 Kết cấu của trạm PLC2

73

Hình 3.21 Module 6ES7 222- 1EF22- OXBO

73

Hình 3.22 Module EM 6ES7- 222- 1HD22- OXAO

74

Hình 3.23 Kết cấu của trạm PLC3

74

Hình 3.24 kết nối các trạm PLC theo mạng MPI

75

Hình 3..25. Giao diƯn cđa mét Project trong Micro/Win 32[14]

84

H×nh 3. 26 Chơng trình chính điều khiển các bớc công nghệ

88

Hình 3.27. Thuật toán điều khiển cấp nguyên liệu thô

89

Hình 3.28 Thuật toán điều khiển cấp nguyên liệu bột

90

Hình3.29 Thuật toán điều khiển cân định lợng

91

Hình 3.30 Thuật toán điều khiển trộn

92

Hình 3.31. Thuật toán điều khiển khâu ép viên

93

Hình 3.32. Thuật toán điều khiển s ng phân loại

94

Tr ng i h c Nông nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- ------------------------------------ vii


1. Mở đầu
1.1. Đặt vấn đề
Việt Nam l một nớc tiÕn h nh x©y dùng Chđ NghÜa X Héi tõ một nền
kinh tế nông nghiệp lạc hậu, sản xuất nhỏ l chủ yếu, năng suất lao động thấp.
Để đa đất nớc thoát khỏi nghèo n n v lạc hậu, tại Đại hội to n quốc lần thứ

VI năm 1986, Đảng Cộng sản Việt Nam đ đề ra đờng lối đổi mới v phát
triển đất nớc, thông qua Chiến lợc phát triển kinh tế - x hội trong thời kì
công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nớc.
Những năm gần đây, nền kinh tế Việt Nam đ đạt đợc nhiều th nh tựu
về mọi mặt: Tốc độ tăng trởng kinh tế h ng năm đạt từ 6% đến 8%, công
nghiệp, nông nghiệp, thơng mại dịch vụ, xuất nhập khẩu đều phát triển, ®êi
sèng kinh tÕ x héi cđa ®Êt n−íc thay ®ỉi rõ rệt. Trong nông nghiệp, nhờ thực
hiện công nghiệp hoá, hiện đại hoá nông nghiệp kết hợp với việc áp dụng
những th nh tựu khoa học kỹ thuật về công nghệ sinh học, kĩ thuật canh tác,
chuyển dịch cơ cấu kinh tế trong nông nghiệp m tốc độ tăng trởng kinh tế
trong khu vực nông nghiệp đạt đợc khá cao. Trong lĩnh vực chăn nuôi, nhờ
ứng dụng công nghệ mới về giống, kĩ thuật chăn nuôi v chính sách khuyến
khích các th nh phần kinh tế phát triển, vì vậy các trang trại chăn nuôi ng y
c ng nhiều v đa dạng về vật nuôi. Do vậy nhu cầu các sản phẩm về thức ăn
chăn nuôi ng y c ng lớn, với chất lợng ng y c ng cao, để đáp ứng đủ cho
ng nh chăn nuôi trong nớc. Đặc điểm của sản xuất thức ăn chăn nuôi l sản
phẩm theo vật nuôi, theo giai đoạn sinh trởng của vật nuôi, vì vậy các th nh
phần trong mỗi sản phẩm l khác nhau, trong khi đó công nghiệp chế biến
trong nớc còn nhỏ bé v khá lạc hậu, cha đáp ứng kịp thời của sản xuất..
Nhận thức tầm quan trọng của vấn đề n y, Đảng v Nh nớc ta đ quan tâm
đầu t cho các đề t i nghiên cứu khoa học trong lĩnh vực sản xuất thức ăn

Tr ng ð i h c Nông nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- ------------------------------------ 1


chăn nuôi, v đ đạt đợc những kết quả nhất định, một số công ty đ xây
dựng cơ sở sản xuất chế biến thức ăn gia súc với công suất vừa v nhỏ để phục
vụ nhu cầu trong nớc.
Dây chuyền sản xuất thức ăn gia súc có điều khiển tự động nhập của
nớc ngo i thờng rất đắt, quy mô lớn không phù hợp với khả năng t i chính

v quy mô của các cơ sở chế biến trong nớc. Gần đây, một số công ty cổ
phần trong nớc đ mua những dây truyền sản xuất chế biến thức ăn gia sóc
cđa n−íc ngo i cã c«ng st 3 tÊn ®Õn 6tÊn/giê, møc ®é ®iỊu khiĨn tù ®éng
cßn thÊp, chđ yếu l cơ giới hoá nên năng suất cha cao, chất lợng cha ổn
định, hiệu suất thiết bị thấp, sản phẩm không cạnh tranh đợc với các sản
phẩm của các nớc trong khu vực v trên thế giới. Vì vậy, việc nghiên cứu áp
dụng kỹ thuật tự động hoá v o quá trình sản xuất thức ăn gia súc để nâng cao
năng suất v chất lợng sản phẩm l cần thiết. Xuất phát từ yêu cầu thực tế sản
xuất, đợc sự hớng dẫn của cô giáo: PGS TS Phan Xuân Minh trờng Đại
học Bách khoa H nội v các thầy cô trong bộ môn Sử dụng điện, trờng Đại
học Nông nghiệp I, chúng tôi thực hiện đề t i: Nghiên cứu thiết kế hệ thống
tự động hoá quá trình công nghệ sản xuất thức ăn gia súc dạng bột

1.2. Mục đích v nhiệm vụ nghiên cứu của đề t i
1.2.1. Mục đích
Nghiên cứu quy trình sản xuất thức ăn gia súc dạng bột, từ đó l m cơ sở
thiết kế hệ thống điều khiển v giám sát qui trình sản xuất thức ăn gia súc
dạng bột phù hợp với điều kiện thực tế sản xuất của cơ sở hiện tại v của Việt
Nam hiện nay.
1.2.2. Nhiệm vụ nghiên cứu của đề t i
ã Nghiên cứu quy trình sản xuất thức ăn gia súc dạng bột hiện có
Nghiên cứu quy trình sản xuất thức ăn gia súc của Trung Quốc HKJ 35D.

Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- ------------------------------------ 2


ã Nghiên cứu thiết bị điều khiển quá trình
Nghiên cứu thiết bị điều khiển khả trình PLC- S7-200 của h ng Siemen
ã Nghiên cứu thực nghiệm:
Thiết kế hệ thống điều khiển quá trình sản xuất thức ăn gia súc dạng bột

trên nền hệ thiết bị điều khiển khả trình PLC- S7-200.

Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- ------------------------------------ 3


2. Tổng quan

2.1. Tình hình chế biến thức ăn gia súc gia cầm ở
Việt Nam
2.1.1 Nhu cầu thức ăn gia súc gia cầm trên thị trờng
Việt Nam l một nớc nông nghiệp v có điều kiện tự nhiên thuận lợi
cho ng nh chăn nuôi gia súc v gia cầm. Những năm gần đây phơng thức
chăn nuôi ở nớc ta đ chuyển dần từ chăn nuôi nhỏ, lẻ th nh bán quảng canh.
Bắt đầu đầu có những mô hình công nghệ theo phơng thức thâm canh. Hình
thức chăn nuôi tập trung v tổng đ n gia súc, gia cầm ng y c ng phát triển.
Theo dự báo trong mỗi năm cần tới 10 triệu tấn thức ăn gia súc, nh vậy nhu
cÇu n y l rÊt lín v ng y c ng tăng. Không chỉ tăng về số lợng m x hội
hiện nay còn yêu cầu cả về chất lợng phải tốt, sản phẩm phải đảm bảo
nghiêm khắc về vệ sinh thực phẩm. Vì thế vấn đề chế biến thức ăn gia súc, gia
cầm ở nớc ta đ đang v sẽ l vấn đề cần thiết vừa mang tính thời sự, võa
mang tÝnh x héi rÊt lín.[4]
2.1.2 T×nh h×nh chÕ biÕn thức ăn gia súc gia cầm ở Việt Nam
Công nghiệp chế biến thức ăn gia súc tính đến năm 2002 có hơn 100 nh
máy xí nghiệp chế biến thức ăn gia sóc võa v nhá, tỉng c«ng st thiÕt kÕ 3
triệu tấn/năm. Năm 2000 đ sản xuất đợc 2,2 triệu tấn/năm đạt xấp xỉ 75%
công suất thiết kế, v chỉ đạt khoảng 25% so với nhu cầu của ng nh chăn nuôi
(10 triệu tấn).
Trong các nh máy xí nghiệp ở trên thì các xí nghiệp có quy mô nhỏ
(sản lợng nhỏ hơn 5000tấn/năm ) chiếm tỉ lệ 44.5% tổng số các nh máy xí
nghiệp, ở các cơ sở n y thiết bị chế biến đơn giản do trong nớc chế t¹o víi

Trư ng ð i h c Nơng nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- ------------------------------------ 4


mức độ cơ giới hoá thấp, chất lợng cha cao. Vì vậy dù số lợng các xí
nghiệp nhiều (gần 1/2 tổng số nh máy), nhng tổng sản phẩm lại không cao
v chất lợng sản phẩm không đạt yêu cầu về mỈt dinh d−ìng, vƯ sinh an to n
thùc phÈm cho nên các cơ sở n y hầu hết l cơ sở tự cung, tự cấp. Sản phẩm
không trở th nh h ng hoá đợc.[4]

2.2. Quy trình công nghệ chế biến thức ăn gia súc
tổng hợp
2.2.1. Thức ăn gia súc gia cầm v kỹ thuật chế biến
Việc cung cấp thức ăn chăn nuôi có ý nghĩa rất qua trọng, có tính chất
quyết định đến số lợng v chất lợng sản phẩm chăn nuôi. Cho súc vật ăn đủ
chất dinh dỡng v đúng chế độ, tức l thích ứng với yêu cầu của cơ thể con
vật, tăng đợc sản phẩm chăn nuôi lớn nhất với mức thức ăn tốn ít nhất. Thức
ăn phải đủ chất bổ cần thiết cho từng loại v lứa tuổi vật nuôi, dễ tiêu hoá,
ngon, sạch, không lẫn những tạp chất có hại đến sức khoẻ con vật hoặc hại
cho chất lợng sản phẩm. Đa số thức ăn chăn nuôi đòi hỏi phải chế biến, nhất
l đối với thức ăn tổng hợp, chỉ trừ một phần nhỏ thức ăn có thể cho súc vật ăn
tơi nguyên.
Các dạng sản phẩm thức ăn cho chăn nuôi gia súc, gia cầm gồm: thức ăn
không qua chế biến (cỏ, cây, lá,sinh vật nhỏ,); thức ăn sơ chế (rơm v cỏ
phơi khô, bột ngũ cốc); thức ăn đ chế biến(thức ăn tổng hợp dạng bột v
dạng viên...). Trong đó sản phẩm thức ăn đ chế biến phù hợp với hình thức
chăn nuôi tập trung. Hiện nay thức ăn dạng n y đ v đang tiêu thụ một sản
lợng khá lớn. Để sản xuất loại thức ăn n y, ngời ta sử dụng các nguyên liệu
đ đợc phơi khô, sau đó nghiền th nh bét v cho phèi trén víi nhau theo
nh÷ng th nh phần v tỉ lệ nhất định cùng với các chế phẩm sinh học khác. Đối

với sản phẩm dạng viên sau khi phối trộn hỗn hợp đợc hấp nóng v cho v o

Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- ------------------------------------ 5


máy ép viên để tạo viên theo kích thớc yêu cầu.
Việc chế biến thức ăn phải tiến h nh theo quy trình công nghệ đ định
gồm một hay nhiều khâu công việc liên tục (hình 2.1). Dựa trên cơ sở nghiên
cứu lựa chọn các khâu đó sao cho đáp ứng tốt nhu cầu c thể vật nuôi ở mỗi
lứa tuổi. Quy trình công nghệ chế biến chỉ tơng đối ổn định, nghĩa l có thể
thêm bớt một v i khâu tuỳ theo trình độ khoa học phát triển. Ví dụ, trớc kia
còn phổ biến khâu nấu thức ăn ở nhiều trại chăn nuôi, nhng hiện nay hầu nh
đ bỏ khâu nấu m chuyển sang cho ăn sống, ủ men. Nhng khi thức ăn tổng
hợp ho n chỉnh đợc chế biến đầy đủ thì có thể bỏ khâu ủ men sẽ kinh tế hơn.
khi đó lại có thể đòi hỏi áp dụng khâu tạo hạt, ép viên thức ăn cho lợn, g , vịt,
cá, tôm ăn tốt hơn. Trên cơ sở tơng đối ổn định đó, các nh chăn nuôi sẽ
nghiên cứu một số máy chế biến thức ăn thông dụng ở nớc ta đ đáp ứng các
yêu cầu chăn nuôi. Một số loại thức ăn v kỹ thuật chế biến (bảng 2.1). [10]
Kho thức ăn dạng hạt

Nghiền

Vận
chuyển

Thức ăn thô khô

Thức ăn thô ẩm

Kho thức ăn dạng bột

Sấy

Định mức
cân

Thức ăn
bổ xung
nguyên
tố vi
lợng...

Cân
(chính xác cao)

Tạo
viên

Thái

Trộn
(khô)

ủ men
(trộn ẩm)

Trộn
(khô)

Đóng

bao

Vận chuyển,
phân phát

Củ, quả

Tr ng i h c Nông nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- ------------------------------------ 6


Hình 2.1. Sơ đồ công nghệ chế biến thức ăn tổng hợp khô (nuôi lợn)
Bảng 2.1. Các loại thức ăn v kỹ thuật chế biến [10]
Kiểu
Loại thức ăn

quy

Các khâu chế biến

trình

Cho loại
vật nuôi

Thức ăn tinh
a, Thực vật: hạt khô dầu

1

L m sạch - nghiền to - (ủ men) - trộn

Trâu, bò,

b, Động vật: bột xơng

2

L m sạch - nghiền nhỏ - ủ men - trộn

ngựa

bột thịt, b mắm

3

Nghiền - trộn

Lợn, g , vịt

4

Sấy - nghiền - trộn

Cho các loại

5

L m sạch - nghiền - định mức - trộn

vật nuôi

a, Tơi: rau, cá xanh

1

Rưa - th¸i - đ - trén

Cho c¸c loại

b, Khô: rau cỏ khô, thân

2

Thái - phơi, sấy - nghiền - ủ - trộn

Lợn, g , vịt

cây đậu, rơm, lõi ngô

3

Thái - nghiền - ủ - trộn

Củ quả

1

Rửa - thái

Cho các loại

Khoai, sắn, bầu, bí

2

Rửa - nấu - nghiền nát - trộn

Lợn, bê, gia

3

Rửa - m i - sấy - trộn

cầm

4

Rửa thái - sấy - nghiền - trộn

Vỏ sò, vỏ hến, thạch

1

Nghiền - trộn

cao, đá vôi, muối

2

L m sạch - nớng - nghiền - trộn

1

Định mức - trộn - (tạo viên)

Cho các loại

Tơi hoặc đóng bánh, ép

1

L m sạch - nghiền - định mức - trộn

Cho các loại

viên

2

L m sạch - nghiền - định mức - trộn -

Thức ăn thô

Thức ăn khoáng
Cho các loại

Thức ăn bổ sung
Prêmic sinh tố, kháng sinh
Nguyên tố vi lợng
Thức ăn đậm đặc

Thức ăn tổng hợp

tạo viên (ép viên, bánh)

Tr ng i h c Nông nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- ------------------------------------ 7


- Các khâu cơ bản trong quy trình công nghệ sản xuất thức ăn gia súc
tổng hợp.
Thức ăn gia súc tổng hợp đợc sản xuất ở dạng hỗn hợp bột khô hoặc ép
viên. Đây l loại thức ăn dễ sử dụng, bảo quản v vận chuyển hơn các loại
thức ăn khác, khi dùng có thể không cần chế biến thêm. Thức ăn tổng hợp
thông thờng đợc chế biến bằng việc trộn nhiều th nh phần các thức ăn dạng
bột, có bổ xung thêm những vi chất, thuốc kháng sinh...tạo th nh hỗn hợp thức
ăn. Cách chế biến nh vậy rất thuận tiện cho việc sản xuất h ng loạt, khối
lợng lớn vì vậy ng y nay đang đợc sử dụng rất phổ biến. Quy trình công
nghệ chế biến thức ăn gia súc tổng hợp hiện nay đang đợc áp dụng cho các
dây chuyền chế biến cơ bản gồm các khâu sau:
Thức ăn dạng hạt

Thức ăn dạng bột

Thức ăn
bổ xung

Nghiền

Thức ăn thô (khô)

Định lợng

Cân (chính
xác cao)

Tạo
viên

Trộn
(khô)

Đóng
bao

Hình 2.2. Các khâu cơ bản trong công nghệ chế biến thức ăn tổng hợp
2.2.2. Một số nguyên công trong sản xuất thức ăn gia súc tổng hợp
- Khâu nghiền: có nhiệm vụ l m nhỏ tất cả các loại thức ăn khô th nh
dạng bột có độ nhỏ mịn theo yêu cầu. Trong chế biến thức ăn tổng hợp khâu
nghiền chủ yếu dùng để nghiền một số loại nh: sắn miếng, thóc, đậu rang,
Tr ng ð i h c Nông nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- ------------------------------------ 8


ngô, khô lạc... còn các loại thức ăn khác nh: chất khoáng, chất xơ, bột cá, bột
thịt...đ đợc nghiền sẵn. Trong dây chuyền sản xuất thức ăn gia súc thờng
dùng máy nghiền búa. Muốn thay đổi kích thớc hạt bột ngời ta thay đổi
kích thớc của lỗ s ng trong máy nghiền.[1], [8]
- Khâu định lợng: có nhiệm vụ cân định lợng các loại th nh phần thức
ăn, các loại chất khoáng, các chất vi lợng khác...theo một tỷ lệ nhất định.
Tuỳ theo loại thức ăn cho vật nuôi m tỷ lệ giữa các th nh phần thức ăn trong
hỗn hợp thay đổi. Độ chính xác của tỷ lệ các th nh phần quyết định đến chất
lợng của sản phẩm. Có nhiều cách định lợng khác nhau, nhng hiện nay

khâu định lợng trong dây chuyền sản xuất thức ăn gia súc, thờng dùng hệ
thống cân định lợng tự động kiểu cộng dồn, có độ chính xác 0,07 đến 0,01%.
- Khâu trộn: có nhiệm vụ trộn đều các th nh phần trong hỗn hợp thức ăn.
Hiện nay, các quy trình công nghệ chế biến hỗn hợp thức ăn chăn nuôi đều
dùng cách trộn cơ khí với nguyên lý chung l khuấy trộn các th nh phần thức
ăn bằng các công cụ trộn có cơ cấu quay.Trong thực tế, với nguyên lý trộn
kiểu cơ khí không thể đạt đến trạng thái lý tởng đợc, vì đó l một trạng thái
ngẫu nhiên, chịu ¶nh h−ëng cđa nhiỊu u tè. Mét sè t¸c gi¶ đ phân tích nh
sau: trong máy trộn khi l m việc đều diễn ra hai quá trình thuận nghịch. Quá
trình thuận l m tăng độ trộn đều; quá trình nghịch gây lên hiện tợng phân lớp
l m giảm độ trộn đều. Hai quá trình đó diễn biến theo thời gian trộn, tới lúc hỗn
hợp đạt trạng thái cân bằng động lực thì tỉ lệ th nh phần trong mẫu đo sẽ
không thay đổi nữa nếu tiếp tục trộn thêm. Nhng sau trạng thái cân bằng động
lực học n y, nếu tiếp tục trộn nữa thì độ trộn đều có thể bị giảm đi (hình 2.3).

Tr ng i h c Nông nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- ------------------------------------ 9


%

0

97
90

1,0

60

1

M
0,5

40

2
20
t,ph

0
5

10

15

20

25

t,ph

a,

b,

Hình 2.3 Đồ thị động học của quá trình trộn[10]
a, độ trộn đều phụ thuộc thời gian trộn
b, quá trình thuận nghịch (M: trạng thái cân bằng)

Căn cứ v o yêu cầu về độ đồng đều cho sản phẩm thức ăn gia súc phải đạt
90%. Từ đồ thị thấy, thời gian cho một mẻ trộn đối với máy trộn thông
thờng l 6 đến 10 phút. Nếu thời gian trộn ít hơn sẽ ảnh hởng tới chất lợng
của sản phẩm. Nếu thời gian trộn lớn hơn thì chất lợng cũng không tăng
nhiều. Nh vậy thời gian cho một mẻ trộn nằm trong khoảng 6 tới 12 phút.
- Khâu ép viên: có nhiệm vụ định hình hỗn hợp thức ăn th nh dạng viên.
Mục đích l l m chặt các khối hỗn hợp, tăng khối lợng riêng v khối lợng
thể tích (tới 1000 ữ 1300 kg/m3), l m giảm khả năng hút ẩm v oxy hoá trong
không khí, giữ chất lợng dinh dỡng. nhờ đó hỗn hợp thức ăn đợc bảo quản
lâu hơn, gọn hơn, vận chuyển dễ d ng hơn, giảm đợc chi phí v bảo quản.
loại thức ăn n y đặc biệt phù hợp với chăn nuôi gia cầm v cá, tôm. Khâu ép
viên đợc thực hiện bằng các máy ép, đùn, cán, vê. chủ yếu hiện nay dùng
nguyên lý ép (trong buồng kín có đáy cố định), hoặc ®ïn (Ðp v ®Èy theo
buång hë cã ®¸y di ®éng qua các lỗ khuôn)...[8], [10]
- Khâu cân, đóng bao sản phẩm: đây l khâu cuối trong dây chuyền sản

Tr ng ð i h c Nông nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- ------------------------------------ 10


xuất thức ăn gia súc. Khâu n y có nhiệm vụ cân đủ v đóng gói sản phẩm,
giúp cho việc bảo quản v phân phối sản phẩm dễ d ng hơn. Hiện nay khâu
cân v đóng đợc thực hiện tự động bằng hệ thống cân định lợng tự động có
độ chính xác v năng suất cao, qua đó cũng giúp cho việc tăng công suất
chung của dây chuyền v tăng hiệu quả của sản xuất.
Ngo i ra trong dây chuyền sản xuất thức ăn tổng hợp còn một số các công
đoạn khác nh: phân phối nguyên liệu, trộn thức ăn vi lợng, lọc sắt, bổ xung
thức ăn dạng lỏng, nấu chín, bẻ viên, l m mát, s ng phân loại... [8]

2.3. Tình hình nghiên cứu v chế tạo dây chuyền
chế biến thức ăn gia súc

2.3.1. Nghiên cứu v chế tạo thiết bị chế biến thức ăn gia súc trên thế giới
Trên thế giới, ng nh công nghiệp sản xuất chế biến thức ăn gia súc gia
cầm phát triển từ rất sớm; đầu thế kỷ 19. Trong thế kỷ 20, v o những năm cuối
của thập kỷ 60 v những năm đầu của thập kỷ 70 đ xuất hiện những nh máy
áp dụng điều khiển tự động v o quá trình sản xuất. Việc n y đ mang lại hiệu
quả to lớn cho công nghệ sản xuất thức ăn gia súc gia cầm, nhất l khi ngời
ta đa nhiều th nh phần thức ăn khác nhau, các chất vi lợng, các chất khoáng
tạo th nh hỗn hợp thức ăn tổng hợp. Những dây chuyền áp dụng sản xuất tự
động đ tăng năng suất đáng kể, không những thế còn giúp cho việc quản lý
giám sát quá trình sản xuất đợc thuận lợi v chính xác. Sau đó đ xuất hiện
những dây chuyền sản xuất tự động có công suất lớn 20tấn/h đến
trên100tấn/h. Những năm gần đây, khi thiết bị điều khiển tự động đ trở lên
phổ biến thì các dây chuyền sản xuất thức ăn gia súc gia cầm ở những nớc
phát triển hầu nh đợc tự động đồng bộ các khâu trong quá trình sản xuất
(hình 2.4 v 2.5) [12, tr. 46 - 438].

Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- ------------------------------------ 11


Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- ------------------------------------ 12

Hình 2.4 Dây chuyền sản xuất thức ăn gia sóc tỉng hùp 20 tÊn/h cđa Mü


Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- ------------------------------------ 13


3

10

15

7

4

11
5

8

16
17

12

6
9
21
1AB
2
AB

14

18
19

4A/4AB

3
AB

13
20

22
23
24

25

27

26

28

7AB
29
5A/5AB
36
30
6A/6AB
2

31

32

34

35

33
1

Hình 2.5. Dây chuyền sản xuất thức ăn dạng viên do Mü chÕ t¹o [12]
1- Qu¹t giã
2- Cưa cÊp liƯu
3- Bộ phân phối
4- Thùng đựng
nguyên liệu thô
5- Vít tải
6- Quạt gió
7- Thùng chứa chờ
nghiền
8- Máy nghiền búa
9- Quạt gió
10- Bộ chia

11- Thùng chứa bột
12- Vít tải
13- Quạt gió
14- Cửa cấp liệu
15- Bộ chia
16- Thùng đựng các
th nh phần vi lợng
17- Vít tải

18- Cân
19- Máy nghiền búa
20- Quạt gió
21- Thùng chứa sau
trộn

22- Vít tải
23- Thùng chứa của
máy đùn
24- Cửa tiết liệu
25- Bộ phận l m đều
26- Máy đùn
27- Bộ thu
28- Bộ phận l m mát
29- S ng
30- Thùng chứa
31- Vít tải
32- Cân băng tải

33- Thùng chứa chất béo
34- Thiết bị thấm chất béo
35- Băng chuyền l m mát
36- Thùng chứa chờ đóng
bao
1A- Máy xay thịt
2AB- Thùng chứa v bơm
3AB- Thùng chứa thịt xay
4A/4AB- Thùng chứa thức
ăn dạng lỏng v nớc bổ
xung.

5A./6A- phần mở rộng
không bắt buộc

Tr ng i h c Nông nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- ------------------------------------ 14


- Đặc điểm của dây chuyền:
+ Nguyên liệu thô cần nghiền đợc chứa v o các thùng chứa riêng,
trớc v sau máy nghiền. Nguyên liệu dạng bột đợc cung cấp bằng đờng
riêng biệt tới các thùng chứa riêng cho mỗi nguyên liệu.
+ Không có máy trộn các th nh phần thức ăn vi lợng.
+ Dây chuyền đợc điều khiển tự động bằng thiết bị điều khiển trung
tâm.
2.3.2. Nghiên cứu v chế tạo thiết bị chế biến thức ăn gia súc ở Việt Nam.
Các thiết bị chế biến thức ăn gia súc, công suất dới 5000 tấn/năm ở các
cơ sở chăn nuôi, có quy mô nhỏ đợc chế tạo ở trong nớc. Các thiết bị n y
không đồng bộ, hầu hết công việc l thủ công nên chất lợng thức ăn gia súc
kém không mang tính h ng hoá m chỉ dùng nội tiêu tại cơ sở. Thị trờng
không chấp nhận loại sản phẩm n y.
ở nớc ta hiện nay, các xí nghiệp có quy mô từ 5000 tấn đến 10.000
tấn/năm chiếm tỉ lệ 17 đến 20% đợc trang bị những thiết bị tơng đối đồng
bộ. Các thiết bị n y đợc mua của nớc ngo i hoặc l công ty liên doanh
100% vốn nớc ngo i. Sản phẩm của các cơ sở n y đ đợc x hội chấp nhận,
tuy vậy cũng đ bộc lộ một số tồn tại.
Các xí nghiệp có quy mô từ 5000 tấn đến 10.000 tấn/năm đợc trang bị
đồng bộ, một số công ty có áp dơng ®iỊu khiĨn tù ®éng. HiƯn nay n−íc ta cã
40 dến 50 nh máy nh vậy. Các thiết bị n y đợc nhập ho n to n từ các nớc
Mỹ, Thái Lan, H n Quốc, Trung Quốc, Nga, Pháp, Đ i Loan Các công ty
n y l công ty cổ phần hoặc liên doanh 100% vốn nớc ngo i. Trong số những
dây chuyền sản xuất nhập của nớc ngo i kể trên, có những dây chuyền thiết

bị đồng bộ nhng cha áp dụng tự động hoá, đợc nhập từ những năm cuối
của thế kỷ 20, nên hiện nay đ bắt đầu bộc lộ những hạn chế.[4]
Dây truyền sản xuất thức ăn gia súc đồng bộ hiện nay đ bắt đầu ®−ỵc

Trư ng ð i h c Nơng nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- ------------------------------------ 15


nghiên cứu v sản xuất ở trong nớc. Tiêu biểu l hai dù ¸n cÊp nh n−íc:
- KC- 05- DA- 01 do Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông
nghiệp l m chủ dự án, với dây chuyền có công suất từ 2tấn tới 4tấn/giờ có
điều khiển tự động (hình 2.7).
- KC-03- 03 do Viện cơ điện nông nghiệp v công nghệ sau thu hoạch
nghiên cứu chế tạo với dây chuyền có công suất 5 tấn/giờ có điều khiển tự
động.
a. Dây chuyền sản xuất thức ăn chăn nuôi - 1tấn/h
Liên hợp máy chế biến thức ăn chăn nuôi 1t/h do Việt Nam hợp tác
với Bungari nghiên cứu chế tạo.[10]

8
2

5

2

5

7

4

1
3

6

10

3
9

11

Hình 2.6. Sơ đồ liên hợp máy chế biến thức ăn chăn nuôi 1t/h
(Việt Nam Bungari)
1, 4, 8 Gầu chuyền; 2 thùng chứa nguyên liệu; 3 máy nghiỊn
5 – thïng chøa bét; 6 – m¸y trén thøc ¨n vi l−ỵng; 7 – thïng chøa
bét thøc ¨n bỉ xung; 9 máy trộn hỗn hợp chính; 10 vÝt chun;
11 – c©n b n

Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- ------------------------------------ 16


- Đặc điểm của dây chuyền:
+ Mạch điều khiển đơn giản, các máy đợc điều khiển độc lập hoặc liên
động với nhau trong nhóm, không điều khiển tự động
+ Không tự động định lợng các th nh phần hỗn hợp,
+ Dïng hai m¸y nghiỊn v hai thïng chøa trung gian cho sản phẩm sau
nghiền để chờ trộn. Nh vậy cho phép tăng tốc độ của khâu nghiền v nguyên
liệu luôn đợc chuẩn bị đủ cho khâu trộn.

+ Sản phẩm chỉ l thức ăn chăn nuôi dạng bột.
b. Dây chuyền sản xuất thức ăn chăn nuôi - 4tấn/h
Dây chuyền sản xuất loại 2tấn đến 4 tấn/h do Viện nghiên cứu thiết kế
chế tạo máy nông nghiệp nghiên cứu v chế tạo. Hiện nay các dây chuyền
n y đ chế tạo với loạt nhỏ, đợc lắp đặt ở một số tỉnh th nh nh Tam Đảo,
Phú Thọ, Hng Yên, Thanh Hoá, Tây Ninh, Đắc Lăk bớc đầu đ thu đợc
kết quả khả quan (h×nh 2.7).[4]

Trư ng ð i h c Nơng nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- ------------------------------------ 17