Luận văn thạc sĩ nghiên cứu thiết kế hệ thống tự động hoá 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 ngành: 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 và kết quả nghiên cứu trong luận văn
này là trung thực và cha hề sử dụng để bảo vệ một học vị nào.
Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này
đ đợc cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đợc chỉ rõ
nguồn gốc.

Tác giả luận văn

Phan Duy Hng

Trng i học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- ------------------------------------ i


Lời cảm ơn
Trong thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn này, tôi đ nhận
đợc sự giúp đỡ nhiệt tình của các tập thể và cá nhân các thầy cô giáo trờng
đại học Nông nghiệp I, trờng đại học Bách khoa Hà Nội, của các đồng
nghiệp. Tôi xin chân thành 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- Hà Tây, bạn bè và đồng nghiệp đ tận tình giúp đỡ tôi nghiên cứu
hoàn thành luận văn này.
Trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn, vì thời gian và hiểu
biết có hạn, nên không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận đợc ý kiến
đóng góp chân thành của các thầy cô và bạn bè đồng nghiệp.

Tác giả luận văn

Phan Duy Hng

Trng i hc Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- ------------------------------------ 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 và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài

2

1.2.1. Mục đích

2

1.2.2. Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài

2

2. Tổng 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 và 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 và chế tạo dây chuyền chế biến thức ăn gia súc

11

2.3.1. Nghiên cứu và chế tạo thiết bị chế biến thức ăn gia súc trên thế giới 11
2.3.2. Nghiên cứu và chế 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 - Hà Tây

23

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

23

3.1.1 Mô tả công nghệ và thiết bị chế biến

23

3.1.2. Thực trạng thiết bị và hệ thèng ®iỊu khiĨn

33

Trường ðại học Nơng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- ------------------------------------ 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 vào /ra của hệ thống

75

3.4. Phần mềm STEP 7- Micro/WIN 32

81

3.4.1. Cưa sỉ STEP 7- Micro/WIN 32

82

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

83

3.4.3. Các thành phần cơ bản của một Project

83

3.4.4. Upload và 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 sàng phân loại

94

3.6 Chơng trình điều khiển cho trạm cấp nguyên liệu PLC1

95

4. Kết luận và đề nghị

96

Tài 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

Trng i hc Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- ------------------------------------ iv

117


Danh mục các bảng

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

7

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

28

Bảng 3.2. Thành phần thức ăn hỗn hợp và 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 và thức ăn đậm đặc cho gà, vịt giai đoạn trởng
thành (tính cho một mẻ trộn)

30

Bảng 3.4 Cảm biến và thiết bị chấp hành của khâu nghiền và cấp liệu

54

Bảng 3.5 Cảm biến và thiết bị chấp hành của khâu cân và trộn

57

Bảng 3.6 Cảm biến và thiết bị chấp hành của khâu ép viên và sàng

60

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

66

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

67

Bảng 3.9. Thông số kỹ thuật của Modul đầu vào 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 vào/ra số EM 223

69

Bảng 3.12. Thông số kỹ thuật của Modul nguồn

70

Bảng 3.13. Quy ớc đầu vào cho trạm PLC1

75

Bảng 3.14. Quy ớc đầu ra cho trạm PLC1

76

Bảng 3.15. Quy ớc đầu vào cho trạm PLC2

77

Bảng 3.16. Quy ớc đầu ra cho trạm PLC2

78

Bảng 3.17. Quy ớc đầu vào cho trạm PLC3

79

Bảng 3.18. Quy ớc đầu ra cho trạm PLC3

80

Trng i hc Nụng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- ------------------------------------ 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 Hà 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 và 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 và sàng phân loại

40

Hình 3.8. Các khâu cơ bản của quy trình sản xuất thức ăn gia súc công ty AP
- Hà 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 và cấp nguyên liệu tới thùng chứa

47

Hình 3.11. Khâu cân định lợng và trộn

49

Hình3.12. Khâu ép viên và sàng 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 và máy tính cá nhân

66

Trng i học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- ------------------------------------ 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 sàng phân loại

94

Trng i hc Nụng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- ------------------------------------ vii


1. Mở đầu
1.1. Đặt vấn đề
Việt Nam là một nớc tiến hành xây dựng Chủ Nghĩa X Hội từ một nền

kinh tế nông nghiệp lạc hậu, sản xuất nhỏ là chủ yếu, năng suất lao động thấp.
Để đa đất nớc thoát khỏi nghèo nàn và lạc hậu, tại Đại hội toàn quốc lần thứ
VI năm 1986, Đảng Cộng sản Việt Nam đ đề ra đờng lối đổi mới và 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 thành tựu
về mọi mặt: Tốc độ tăng trởng kinh tế hàng năm đạt từ 6% đến 8%, công
nghiệp, nông nghiệp, thơng mại dịch vụ, xuất nhập khẩu đều phát triển, đời
sống kinh tế x hội của đất nớc thay đổi rõ rệt. Trong nông nghiệp, nhờ thực
hiện công nghiệp hoá, hiện đại hoá nông nghiệp kết hợp với việc áp dụng
những thành tựu khoa học kü tht vỊ c«ng nghƯ sinh häc, kÜ tht canh tác,
chuyển dịch cơ cấu kinh tế trong nông nghiệp mà 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 và chính sách khuyến
khích các thành phần kinh tế phát triển, vì vậy các trang trại chăn nuôi ngày
càng nhiều và đa dạng về vật nuôi. Do vậy nhu cầu các sản phẩm về thức ăn
chăn nuôi ngày càng lớn, với chất lợng ngày càng cao, để đáp ứng đủ cho
ngành chăn nuôi trong nớc. Đặc điểm của sản xuất thức ăn chăn nuôi là sản
phẩm theo vật nuôi, theo giai đoạn sinh trởng của vật nuôi, vì vậy các thành
phần trong mỗi sản phẩm là khác nhau, trong khi đó công nghiệp chế biến
trong nớc còn nhỏ bé và khá lạc hậu, cha đáp ứng kịp thời của sản xuất..
Nhận thức tầm quan trọng của vấn đề này, Đảng và Nhà nớc ta đ quan tâm
đầu t cho các đề tài nghiên cứu khoa học trong lĩnh vực sản xuất thức ăn

Trng i hc Nụng nghip 1 - Lun Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- ------------------------------------ 1


chăn nuôi, và 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 và nhỏ để phục
vụ nhu cầu trong nớc.

Dây chuyền sản xuất thức ăn gia súc có điều khiển tự động nhập của
nớc ngoài thờng rất đắt, quy mô lớn không phù hợp với khả năng tài chính
và 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 súc
của nớc ngoài có công suất 3 tấn đến 6tấn/giờ, mức độ điều khiển tự động
còn thấp, chủ yếu là 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 và trên thế giới. Vì vậy, việc nghiên cứu áp
dụng kỹ thuật tự động hoá vào quá trình sản xuất thức ăn gia súc để nâng cao
năng suất và chất lợng sản phẩm là 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 Hà nội và các thầy cô trong bộ môn Sử dụng điện, trờng Đại
học Nông nghiệp I, chúng tôi thực hiện đề tài: 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 và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài
1.2.1. Mục đích
Nghiên cứu quy trình sản xuất thức ăn gia súc dạng bột, từ đó làm cơ sở
thiết kế hệ thống điều khiển và 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 và của Việt
Nam hiện nay.
1.2.2. Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài
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 Quèc HKJ 35D.

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- ------------------------------------ 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.

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- ------------------------------------ 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 là một nớc nông nghiệp và có điều kiện tự nhiên thuận lợi
cho ngành chăn nuôi gia súc và gia cầm. Những năm gần đây phơng thức
chăn nuôi ở nớc ta đ chuyển dần từ chăn nuôi nhỏ, lẻ thành bán quảng canh.
Bắt đầu đầu có những mô hình công nghệ theo phơng thức thâm canh. Hình
thức chăn nuôi tập trung và tổng đàn gia súc, gia cầm ngày càng phát triển.
Theo dự báo trong mỗi năm cần tới 10 triệu tấn thức ăn gia súc, nh vậy nhu
cầu này là rất lớn và ngày càng tăng. Không chỉ tăng về số lợng mà 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 và sẽ là vấn đề cần thiết vừa mang tính thêi sù, võa
mang tÝnh x héi rÊt lín.[4]
2.1.2 T×nh h×nh chế biến thức ăn gia súc gia cầm ở Việt Nam
Công nghiệp chế biến thức ăn gia súc tính đến năm 2002 có hơn 100 nhà
máy xí nghiệp chế biến thức ăn gia súc vừa và nhỏ, tổng công suất thiết kế 3
triệu tấn/năm. Năm 2000 đ sản xuất đợc 2,2 triệu tấn/năm đạt xấp xỉ 75%
công suất thiết kế, và chỉ đạt khoảng 25% so với nhu cầu của ngành chăn nuôi
(10 triệu tấn).
Trong các nhà 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 nhà máy xí
nghiệp, ở các cơ sở này thiết bị chế biến đơn giản do trong nớc chế t¹o víi

Trường ðại học Nơng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- ------------------------------------ 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 nhà máy), nhng tổng sản phẩm lại không cao
và chất lợng sản phẩm không đạt yêu cầu về mặt dinh dỡng, vệ sinh an toàn
thực phẩm cho nên các cơ sở này hầu hết là cơ sở tự cung, tự cấp. Sản phẩm
không trở thành hàng 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 và 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 và chất lợng sản phẩm chăn nuôi. Cho súc vật ăn đủ
chất dinh dỡng và đúng chế độ, tức là 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 và 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
là 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 và cỏ
phơi khô, bột ngũ cốc); thức ăn đ chế biến(thức ăn tổng hợp dạng bột và
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 này đ và đang tiêu thụ một sản
lợng khá lớn. Để sản xuất loại thức ăn này, ngời ta sử dụng các nguyên liệu

đ đợc phơi khô, sau ®ã nghiỊn thµnh bét vµ cho phèi trén víi nhau theo
những thành phần và 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 vµ cho vµo

Trường ðại học Nơng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- ------------------------------------ 5


máy ép viên để tạo viên theo kích thớc yêu cầu.
Việc chế biến thức ăn phải tiến hành 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 là có thể
thêm bớt một vài 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 mà chuyển sang cho ăn sống, ủ men. Nhng khi thức ăn tổng
hợp hoàn 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, gà, vịt,
cá, tôm ăn tốt hơn. Trên cơ sở tơng đối ổn định đó, các nhà 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 và 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

Trng i hc Nụng nghip 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- ------------------------------------ 6


Hình 2.1. Sơ đồ công nghệ chế biến thức ăn tổng hợp khô (nuôi lợn)
Bảng 2.1. Các loại thức ăn và 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

Làm sạch - nghiền to - (ủ men) - trộn

Trâu, bò,

b, Động vật: bột xơng

2

Làm sạch - nghiền nhỏ - ủ men - trộn

ngựa

bột thịt, b mắm

3

Nghiền - trộn

Lợn, gà, vịt

4

Sấy - nghiền - trộn

Cho các loại

5

Làm sạch - nghiền - định mức - trộn

vật nuôi

a, Tơi: rau, cỏ xanh

1

Rửa - thái - ủ - trộn

Cho các loại

b, Khô: rau cỏ khô, thân

2

Thái - phơi, sấy - nghiền - ủ - trộn

Lợn, gà, 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 - mài - sấy - trộn

cầm

4

Rửa thái - sấy - nghiền - trộn

Vỏ sò, vỏ hến, thạch

1

Nghiền - trộn

cao, đá vôi, muối

2

Làm sạch - nớng - nghiền - trộn

1

Định mức - trộn - (tạo viên)

Cho các loại

Tơi hoặc đóng bánh, ép

1

Làm sạch - nghiền - định mức - trộn

Cho các loại

viên

2

Làm 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)

Trng i hc Nụng nghip 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- ------------------------------------ 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 là loại thức ăn dễ sử dụng, bảo quản và 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 thành phần các thức ăn dạng
bột, có bổ xung thêm những vi chất, thuốc kháng sinh...tạo thành hỗn hợp thức
ăn. Cách chế biến nh vậy rất thuận tiện cho việc sản xuất hàng loạt, khối
lợng lớn vì vậy ngày 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
bổ xung

Thức ăn dạng hạt

Nghiền

Thức ăn dạng bột

Định lợng

Cân (chính
xác cao)

Tạo
viên

Thức ăn thô (khô)

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 làm nhỏ tất cả các loại thức ăn khô thành
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, thãc, ®Ëu rang,
Trường ðại học Nơng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- ------------------------------------ 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 sàng trong máy nghiền.[1], [8]
- Khâu định lợng: có nhiệm vụ cân định lợng các loại thành 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 mà tỷ lệ giữa các thành phần thức ăn trong
hỗn hợp thay đổi. Độ chính xác của tỷ lệ các thành 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 thành 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 là khuấy trộn các thành 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 là một trạng thái
ngẫu nhiên, chịu ảnh hởng của nhiều yếu tố. Một số tác giả đ phân tích nh
sau: trong máy trộn khi làm việc đều diễn ra hai quá trình thuận nghịch. Quá
trình thuận làm tăng độ trộn đều; quá trình nghịch gây lên hiện tợng phân lớp
làm 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 thành phần trong mẫu đo sẽ
không thay đổi nữa nếu tiếp tục trộn thêm. Nhng sau trạng thái cân bằng động
lực học này, nếu tiếp tục trộn nữa thì độ trộn đều có thể bị giảm đi (hình 2.3).

Trng i hc Nụng nghip 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- ------------------------------------ 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 vào 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 là 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 thành dạng viên.
Mục đích là làm chặt các khối hỗn hợp, tăng khối lợng riêng và khối lợng
thể tích (tới 1000 ữ 1300 kg/m3), làm giảm khả năng hút ẩm và 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 dàng hơn, giảm đợc chi phí và bảo quản.
loại thức ăn này đặc biệt phù hợp với chăn nuôi gia cầm và cá, tôm. Khâu ép
viên đợc thực hiện bằng các máy ép, đùn, cán, vê. chủ u hiƯn nay dïng
nguyªn lý Ðp (trong bng kÝn cã đáy cố định), hoặc đùn (ép và đẩy theo
buồng hở có đáy di động qua các lỗ khuôn)...[8], [10]
- Khâu cân, đóng bao sản phẩm: đây là khâu cuối trong dây chuyền sản

Trng i hc Nụng nghip 1 - Lun Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- ------------------------------------ 10


xuất thức ăn gia súc. Khâu này có nhiệm vụ cân đủ và đóng gói sản phẩm,
giúp cho việc bảo quản và phân phối sản phẩm dễ dàng hơn. Hiện nay khâu
cân và đóng đợc thực hiện tự động bằng hệ thống cân định lợng tự động có
độ chính xác và năng suất cao, qua đó cũng giúp cho việc tăng công suất
chung của dây chuyền và tăng hiệu quả của sản xuất.
Ngoài 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, làm mát, sàng phân loại... [8]

2.3. Tình hình nghiên cứu và chế tạo dây chuyền
chế biến thức ăn gia súc
2.3.1. Nghiên cứu và chế tạo thiết bị chế biến thức ăn gia súc trên thế giới
Trên thế giới, ngành 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, vào những năm cuối
của thập kỷ 60 và những năm đầu của thập kỷ 70 đ xuất hiện những nhà máy
áp dụng điều khiển tự động vào quá trình sản xuất. Việc này đ mang lại hiệu
quả to lớn cho công nghệ sản xuất thức ăn gia súc gia cầm, nhất là khi ngời
ta đa nhiều thành phần thức ăn khác nhau, các chất vi lợng, các chất khoáng
tạo thành 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 và 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 và 2.5) [12, tr. 46 - 438].

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- ------------------------------------ 11


Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc s k thut ----------- ------------------------------------ 12

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


Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- ------------------------------------ 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
thành 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 làm đều
26- Máy đùn
27- Bộ thu
28- Bộ phận làm mát
29- Sàng
30- Thùng chứa
31- Vít tải
32- Cân băng tải

33- Thùng chứa chất béo
34- Thiết bị thấm chất béo
35- Băng chuyền làm mát
36- Thùng chứa chờ đóng
bao
1A- Máy xay thịt
2AB- Thùng chứa và bơm
3AB- Thùng chứa thịt xay

4A/4AB- Thùng chứa thức
ăn dạng lỏng và nớc bổ
xung.
5A./6A- phần mở rộng
không bắt buộc

Trng ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- ------------------------------------ 14


- Đặc điểm của dây chuyền:
+ Nguyên liệu thô cần nghiền đợc chứa vào các thùng chứa riêng,
trớc và 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 thành phần thức ăn vi lợng.
+ Dây chuyền đợc điều khiển tự động bằng thiết bị điều khiển trung
tâm.
2.3.2. Nghiên cứu và 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 này
không đồng bộ, hầu hết công việc là thủ công nên chất lợng thức ăn gia súc
kém không mang tính hàng hoá mà chỉ dùng nội tiêu tại cơ sở. Thị trờng
không chấp nhận loại sản phẩm này.
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 này đợc mua của nớc ngoài hoặc là công ty liên doanh
100% vốn nớc ngoài. Sản phẩm của các cơ sở này 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 ¸p dơng ®iỊu khiĨn tù ®éng. HiƯn nay n−íc ta có
40 dến 50 nhà máy nh vậy. Các thiết bị này đợc nhập hoàn toàn từ các nớc

Mỹ, Thái Lan, Hàn Quốc, Trung Quốc, Nga, Pháp, Đài Loan Các công ty
này là công ty cổ phần hoặc liên doanh 100% vốn nớc ngoài. Trong số những
dây chuyền sản xuất nhập của nớc ngoài 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 đợc

Trng i hc Nụng nghip 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- ------------------------------------ 15


nghiên cứu và sản xuất ở trong nớc. Tiêu biểu là hai dự án cấp nhà nớc:
- KC- 05- DA- 01 do Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông
nghiệp làm 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 và 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 nghiền
5 thùng chứa bột; 6 máy trộn thức ăn vi lợng; 7 thùng chứa
bột thức ăn bổ xung; 9 máy trộn hỗn hợp chính; 10 vít chuyền;
11 cân bàn

Trng i hc Nụng nghip 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- ------------------------------------ 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 thành phần hỗn hợp,

+ Dùng hai máy nghiền và hai thùng chứa trung gian cho sản phẩm sau
nghiền để chờ trộn. Nh vậy cho phép tăng tốc độ của khâu nghiền và nguyên
liệu luôn đợc chuẩn bị đủ cho khâu trộn.
+ Sản phẩm chỉ là 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 và chế tạo. Hiện nay các dây chuyền
này đ chế tạo với loạt nhỏ, đợc lắp đặt ở một số tỉnh thành nh Tam Đảo,
Phú Thọ, Hng Yên, Thanh Hoá, Tây Ninh, Đắc Lăk bớc đầu đ thu đợc
kết quả khả quan (hình 2.7).[4]

Trng ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- ------------------------------------ 17