Đang tải... (xem toàn văn)
luận văn
Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s khoa hc nụng nghip 1 bộ giáo dục và đào tạo TRNG I HC NễNG NGHIP H NI nguyễn văn bản nghiên cứu thiết kế một số bộ phận chính trong máy trồng hom sắn luận văn thạc sỹ kỹ thuật Chuyờn ngnh: K thut mỏy v thit b c gii húa Mó s : 60.52.14 Ngi hng dn khoa hc : TS. hà đức thái hà nội - 2009 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học nông nghiệp…………… 2 LỜI CẢM ƠN Trong quá trình học tập và nghiên cứu tại lớp Cao học Cơ khí khóa 16 chuyên ngành Kỹ thuật náy và thiết bị cơ giới hoá nông lâm nghiệp, trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội, tôi đã nhận được sự giúp đỡ, giảng dạy nhiệt tình của các thầy cô giáo trong nhà trường. Nhân dịp này, tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thày tới tập thể các thầy cô trong nhà trường, trong khoa Cơ điện, các thầy cô trong bộ môn Máy nông nghiệp. Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn đặc biệt sâu sắc tới TS. Hà Đức Thái đã quan tâm tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài nghiên cứu này. Chân thành cảm ơn công ty cổ phần Nam Hồng, Viện cơ điện Nông nghiệp và phát triển nông thôn đã giúp tôi trong việc chế tạo hoàn thiện mẫu máy. Xin cảm ơn các bạn đồng nghiệp và người thân đã động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu thực hiện đề tài này. Quá trình thực hiện đề tài không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong tiếp tục nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn đồng nghiệp đối với đề tài nghiên cứu của tôi để đề tài được hoàn thiện hơn. Hà Nội, ngày 05 tháng 12 năm 2009 Tác giả Nguyễn Văn Bản Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học nông nghiệp…………… 3 LỜI CAM ðOAN - Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa hề sửa chữa để bảo vệ một học vị nào. - Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều đã được chỉ rõ nguồn. Tác giả Nguyễn Văn Bản Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học nông nghiệp…………… 4 MỞ ðẦU ðẶT VẤN ðỀ Cây sắn là một trong những cây công nghiệp quan trọng ở nước ta. Sắn được trồng nhiều ở các vùng Đông Nam Bộ, vùng Tây Nguyên, vùng núi và trung du phía bắc, vùng ven biển Nam Trung Bộ và vùng ven biển Bắc Trung Bộ. Năm 2005, cây sắn có diện tích tu hoạch là 432 nghìn ha, năng suất 15,35 tấn/ha, sản lượng 6,6 triệu tấn. Cây sắn là nguồn thu nhập quan trọng của các hộ nông dân nghèo, do sắn dễ trồng, ít kén đất, ít vốn đầu tư, không phải chăm sóc nhiều như cây lúa hoặc ngô, phù hợp sinh thái và điều kiện kinh tế nông hộ, nông trường. Sắn chủ yếu dùng để bán 48,6%, kế đến dùng làm thức ăn 22,4 %, chế biến thủ công 16,8%, chỉ có 12,2 % tiêu thụ tươi. Sắn cũng là cây công nghiệp có giá trị xuất khẩu và tiêu thụ trong nước. Sắn là nguyên liệu chính để chế biến bột ngọt, Ethanol, mì ăn liền, bánh kẹo, siro, nước giải khát, bao bì, ván ép, phụ gia dược phẩm, màng phủ sinh học và chất giữ ẩm cho đất. Toàn quốc hiện có trên 60 nhà máy chế biến tinh bột sắn với tổng công suất khoảng 3,8 triệu tấn củ tươi/năm và nhiều cơ sở chế biến sắn thủ công rải rác hầu hết các tỉnh trồng sắn. Việt Nam hiện sản xuất mỗi năm khoảng 800.000 - 1.200.000 tấn tinh bộ sắn, trong đó trên 70% xuất khẩu và gần 30% tiêu thụ trong nước. Sản phẩm sắn xuất khẩu của Việt Nam chủ yếu là tinh bột sắn, sắn lát và bột sắn. Thị trường chính là Đài Loan, Nhật Bản, Singapo, Hàn Quốc. Đầu tư nhà máy chế biến Ethanol là một hướng triển vọng. Hiện nay nước ta đứng thứ 10 trên thế giới về về sản lượng sắn với 7,71 triệu tấn ( theo FAO, 2008 ), nhưng lại xếp thứ 3 về xuất khẩu sắn sau Thái Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học nông nghiệp…………… 5 Lan ( Với hơn 85% lượng xuất khẩu sắn toàn cầu ) và Indonesia ( theo TTTA, 2006 và FAO, 2007 ). Thị trường xuất khẩu sắn lát và tinh bột sắn Việt Nam dự báo thuận lợi cho và có lợi thế cạnh tranh cao do có nhu cầu cao về chế biến bioethanol, bọt ngọt, thức ăn gia súc và những sản phẩm tinh bột biến tính. Diện tích sắn của Việt Nam dự kiến ổn định khoảng 450 nghìn ha nhưng sẽ tăng năng suất và sản lượng sắn bằng cách chọn tạo và phát triển giống sắn tốt có năng suất củ tươi và hàm lượng tinh bột cao, xây dựng và hoàn thiện quy trình kỹ thuật canh tác sắn bền vững và thích hợp vùng sinh thái. Tuy nhiên phần lớn sắn được trồng bằng các phương pháp thủ công chính vì vậy mà năng suất và sẳn lượng bị hạn chế đi rất nhiều. Trên thế giới đã có máy trồng hom sắn như ở Braxin, Malaysia nhưng với nguyên lý cấu tạo và làm việc còn nhiều hạn chế như độ an toàn cho mầm hom thấp, không có khả năng xếp đúng trật tự đầu đuôi của hom sắn, không có khả năng trồng hom nghiêng… Không kết hợp được với gieo hạt, bón phân, chăm sóc mà các quá trình làm đất phải tiến hành nhiều lần, gây hoang phí nhiên liệu, làm vỡ kết cấu của đất… Các khâu làm đất, thu hoạch sắn bằng cơ giới đang được áp dụng ở các vùng trồng sắn nguyên liệu tập trung rất hạn chế. Vấn đề đặt ra lúc này là phải thiết kế được máy trồng hom sắn đảm bảo được độ an toàn cao, có năng suất phù hợp, có cấu tạo đơn giản hơn… và quan trọng là phải phù hợp với điều kiện canh tác tại Việt Nam. Xuất phát từ những lý do trên và yêu cầu của thực tế, chúng tôi quyết định thực hiện nghiên cứu đề tài: “ Nghiên cứu thiết kế một số bộ phận chính trong máy trồng hom sắn ”. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học nông nghiệp…………… 6 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN SẮN VÀ TÌNH HÌNH CƠ GIỚI HÓA TRỒNG SẮN TRÊN THẾ GIỚI TẠI VIỆT NAM 1.1. Tình hình phát triển cây sắn 1.1.1. Nguồn gốc và phân bố. Sắn có tên gọi là Maniihot esculenta Crantz hay còn có tên khác là: khoai mì, cassava, tapioca, yucca, mandioca, manioc, singkong, ubi kayu, aipim, macaxeir, kappa, maracheeni. Sắn là cây công nghiệp lấy củ, có thể sống lâu năm, thuộc họ thầu dầu Euphorbiaceae Nguồn gốc: Cây sắn có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới của châu Mỹ La tinh ( Crantz, 1976 ) và được trồng cách đây khoảng 5.000 năm (CIAT, 1993 ). Trung tâm phát sinh cây sắn được giả thiết tại vùng đông bắc nước Brazin thuộc về lưu vực của song Amazon, nơi có nhiều chủng loại sắn trồng và hoang dại ( De Candolle 1986, Roger 1965 ). Vùng phân bố: Hiện tại, sắn được trồng trên 100 nước của vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới, tập trung nhiều ở châu Phi, châu Á và Nam Mỹ, là nguồn thực phẩm của hơn 500 triệu người (CIAT, 1993 ). Lịch sử phát triển: Cây sắn được người Bồ Đào Nha đưa đến châu Phi vào thế kỷ XVI. Tài liệu nói tới sắn được du nhập vào Ấn Độ khoảng thế kỷ XVII (P.G Rajendran et al, 1995 ) và Srilanka vào đầu thế kỷ XVIII ( Ư.M.S.M Bandara và M Sikurajapathy, 1992 ). Sau đó, sắn được trồng ở Trung Quốc, Myanmar và các nước châu Á khác ở cuối thế kỷ XVIII, đầu thế kỷ XIX ( Fang Baiping 1992. U Thu Than, 1992 ). 1.1.2 Giá trị dinh dưỡng và giá trị kinh tế của cây sắn Thành phần dinh dưỡng: Củ sắn tươi có tỷ lệ chất khô 38 - 40%, tinh bột 16 – 32%, giàu vitamin C, calcium, vitamin B và các chất khoáng, nghèo Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học nông nghiệp…………… 7 chất béo, muối khoáng, vitamin và nghèo đạm. Trong củ sắn, hàm lượng các acid amin không được cân đối, thừa arginin nhưng lại thiếu các acid amin chứa lưu huỳnh. Thành phần dinh dưỡng khác biệt tùy vào giống, mùa vụ, số tháng thu hoạch sau khi trồng và kỹ thuật phân tích. Lá sắn có hàm lượng đạm khá cao, nhiều chất bột, chất khoáng và vitamin. Chất đạm của lá sắn có khá đày đủ các acid amin cần thiết, giàu lysine nhưng thiếu methionin. Trong lá sắn ngoài các chất dinh dưỡng, cũng chứa một lượng độc tố HCN đáng kể. Các giống sắn ngọt có 80 / 110 mg HCN/1 kg lá tươi. Các giống sắn chứa 160 – 240 mg HCN/ 1 kg lá tươi, lá sắn ngọt là một loại rau rất bổ dưỡng nhưng cần chú ý luộc kỹ để làm giảm lượng HCN. Lá sắn không nên luộc ăn mà muối dưa hoặc phơi khô để làm bột lá sắn phối hợp với các bột khác làm bánh mì thì hàm lượng HCN còn lại không đáng kể. Sắn là cây trồng có nhiều công dụng trong chế biến công nghiệp, thức ăn gia xúc và lương thực thực phẩm. Củ sắn dùng để chế biến tinh bột, sắn lát, sắn sơ chế tạo thành hàng loạt các sản phẩm công nghiệp như bột ngọt, rượu cồn, mì ăn liền …. Củ sắn cũng là nguồn nguyên liệu chính để làm thức ăn gia súc. Thân sắn dùng để làm giống, nguyên liệu cho công nghiệp xenlulo, làm nấm, làm củi đun, làm phân xanh. Lá sắn non dùng để nuôi tằm, cá. Bột lá sắn hoặc sắn ủ chua dùng để cho gia súc gia cầm. Hiện nay các sản phẩm sắn ngày càng thông dụng trong buôn bán trao đổi thương mại quốc tế. 1.1.3. Tình hình phát triển cây sắn trên thế giới và Việt Nam 1.1.3.1. Tình hình phát triển cây sắn trên thế giới Sản lượng sắn trên thế giới năm 2006/2007 đạt 226,34 triệu tấn củ tươi so với 2005/2006 là 211,6 triệu tấn và 1961 là 71,26 triệu tấn. Nước có sản lượng sắn lớn nhất là Nigeria (45,72 triệu tấn ), kế đến là Thái Lan ( 22,58 triệu tấn ), và Indonesia ( 19,92 triệu tấn ). Việt Nam là nước đứng thứ 10 trên Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học nông nghiệp…………… 8 thế giới về sản lượng sắn ( 7,71 triệu tấn ). Nước có năng suất sắn cao nhất hiện nay là Ấn Độ (31,34 tấn/ha), kế đến là Thái Lan21,09 tấn/ha) so với năng suất sắn bình quân trên thế giới 12,16 tấn/ha (FOA, 2008) Mức tiêu thụ sắn bình quân trên thế giới khoảng 18 kg/người/năm. Sản lượng sắn của thế giới tiêu dùng trong nước khoảng 85% ( lương thực 58%, thức ăn gia súc 28%, chế biến công nghiệp 3%, hao hụt 11% ) còn lại 15% (gần 30 triệu tấn ) được xuất khẩu dưới dạng sắn lát khô, sắn viên và tinh bột (CIAT, 1993 ). Nhu cầu sắn làm thức ăn gia súc trên toàn cầu đang giữ mức độ ổn định trong năm 2006 (FAO, 2007 ). Sắn chiếm tỷ trọng cao trong cơ cấu lương thực ở châu Phi, bình quân khoảng 96 kg/người/năm. Nhu cầu sắn làm lương thực chủ yếu tại vùng Saharan châu Phi cả hai dạng củ tươi và sản phẩm chế biến ước tính khoảng 115 triệu tấn, tăng hơn năm 2005 khoảng 1 triệu tấn. Trung Quốc đã nhập khẩu 1,03 triệu tấn tinh bột, bột sắn và 3,03 triệu tấn sắn lát, sắn viên. Năm 2006, Trung Quốc đã nhập khẩu 1,15 triệu tấn tinh bột, bột sắn và 3,4 triệu tấn sắn lát và sắn viên. Thái Lan chiếm trên khoảng 85% lượng xuất khẩu sắn toàn cầu, kế đến là Indinesia và Việt Nam. Thị trường xuất nhập khẩu sắn chủ yếu của Thái Lan là Trung Quốc, Đài Loan, Nhật Bản và cộng đồng châu Âu với tỷ trọng xuất khẩu sắn khoảng 40% bột và tinh bột sắn, 25% là sắn lát và sắn viên (TTTA, 2006; FAO, 2007). 1.1.3.2. Tình hình phát triển của cây sắn tại Việt Nam Ở Việt Nam sắn là cây lương thực, thức ăn gia súc quan trọng sau lúa và ngô. Năm 2005, sây sắn có diện tích thu hoạch 432 nghìn ha, năng suất 15,35 tấn/ha, sản lượng 6,6 triệu tấn, so với cây lúa có diện tích 7.326 ha, Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học nông nghiệp…………… 9 năng suất 3,51 tấn/ha, sản lượng 35,8 triệu tấn. Cây sắn là nguồn thu nhập quan trọng của các nông hộ, ít vốn đầu tư, phù hợp sinh thái và điều kiện kinh tế nông hộ. Sắn chủ yếu dùng để bán (48,6%), kế đến dùng làm thức ăn gia súc (22,4%), Chế biến thủ công (16,8%), chỉ có 12,2% dùng tiêu thụ tươi. Hiện nay chính phủ Việt Nam chú trọng tới việc phát triển cây sắn. Diện tích sắn của Việt Nam dự kiến ổn định khoảng 450 nghìn ha nhưng sẽ tăng năng suất và sản lượng bằng cách chọn tạo và phát triển các giống sắn tốt có năng suất củ tươi và hàm lượng tinh bột cao, xây dựng và hoàn thiện quy trình kỹ thuật canh tác sắn bền vững và thích hợp vùng sinh thái. Bảng 1.1 Diện tích, năng suất và sản lượng sắn Việt Nam (1999 – 2006). Năm Chỉ tiêu 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 Diện tích (1000ha) 227 235 250 337 372 384 426 475 Năng suất (tấn/ha) 7,9 8,6 8,3 13,2 14,3 14,5 15,8 16,2 Sản lượng (triệu tấn) 1,8 2,0 2,0 4,4 5,3 5,6 6,7 6,7 Nguồn: Niên giáng thống kê, 2007 1.2. Tình hình cơ giới hóa trồng sắn trên thế giới và Việt Nam 1.2.1. Tình hình cơ giới hóa trồng sắn trên thế giới Trước đây, do cây sắn đễ trồng, chủ yếu làm lương thực để chống đói, khu vực trồng sắn nằm phân tán ở vùng núi và trung du, giao thông không thuận tiện, giống sắn địa phương có năng suất và hàm lượng tinh bột thấp, sản xuất kém hiệu quả nên nhiều nhà khoa học về nông học và kinh tế ít quan tâm, Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học nông nghiệp…………… 10 trình độ chế tạo máy và sử dụng máy còn kém … do vậy việc cơ giới hoa khâu canh tác và thu hoạch sắn chưa có điều kiện phát triển. Hiện nay, nhu cầu tinh bột sắn làm nguyên liệu cho công nghiệp ngày càng tăng (năm 2006, lượng tiêu thụ tinh bột sắn trên thế giới đạt 5,9 triệu tấn), nhiều giống sắn có năng suất cao, hàm lượng tinh bột cao, chịu thâm canh đã được nghiên cứu, lựa chọn và đưa vào sản xuất. Nhiều nhà máy chế biến tinh bột sắn đã được xây dựng, nên cần có nguồn nguyên liệu, tập trung, ổn định và cung cấp đều đặn cho nhà máy hoạt động quanh năm. Trình độ nghiên cứu, chế tạo sử dụng máy trên mặt bằng xã hội đã được nâng lên. Do vậy, việc nghiên cứu cơ giới hóa và kỹ thuật thâm canh cây sắn cũng được chú ý nhiều hơn. Những nước áp dụng cơ giới hóa như Malaysia, Braxzin, Thái Lan… đã cho những kết quả rõ rệt. Ở Malaysia nến sản xuất sắn theo mức cơ giới chi phí lao động cho từng khâu công việc trong quá trình sản xuất sắn tính trên 1ha băng cơ giới đều giảm so với phương pháp truyền thống. Các nước đã áp dụng cơ giới hóa canh tác và thu hoạch sắn còn cho thấy: ngoài giảm chi phí sản xuất còn nâng cao năng suất cây trồng do cầy sâu hơn nên củ phát triển to hơn, năng suất máy cao nên làm kịp thời vụ, do đó chất lượng các khâu công việc được tốt hơn. Cơ giới hóa canh tác và thu hoạch sắn gồm chủ yếu các khâu sau: làm đất, trồng hom, chăm sóc và thu hoạch. * Khâu làm đất: có nhiệm vụ làm nhỏ đất theo yêu cầu nông học, san phẳng mặt ruộng, chuẩn bị tốt cho trồng hom sắn Trên thế giới, việc làm đất cho cây trồng cạn chủ yếu dùng hai phương . bao gồm những bộ phận chính sau: * Bộ phận chứa cây. * Bộ phận cung cấp. * Bộ phận trồng cây. * Bộ phận tạo rãnh. * Bộ phận bón phận. * Bộ phận vun lấp,. tế, chúng tôi quyết định thực hiện nghiên cứu đề tài: “ Nghiên cứu thiết kế một số bộ phận chính trong máy trồng hom sắn ”. Trường ðại học Nông nghiệp
