Удосконалення процесу та обладнання для виготовлення олії пресуванням в екструдерах
Вантажиться...
Файли
Дата
Автори
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
НУБіП України
Анотація
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук зі спеціальністю 05.18.12 «Процеси та обладнання харчових, мікробіологічних та фармацевтичних виробництв». Національний університет біоресурсів і природокористування України. Київ, 2019. Дисертацію присвячено питанням підвищення ефективності виробництва олії пресуванням в екструдерах шляхом інтенсифікації процесу подрібнення з одночасним перемішуванням перероблюваного олієвмісного матеріалу та відтискання. Встановлено, що для забезпечення максимального відтискання олії по тракту екструдера необхідно створювати проміжне ущільнення для відтискуваної олієвмісної маси. Дисертація містить теоретичні й експериментальні дослідження, спрямовані на удосконалення конструкцій двогвинтових прес-екструдерів для відтискання олії з насіння олійних культур, збільшення її виходу та зменшення енергомісткості процесу пресування. Розроблено конструкцію нових циліндрично-конусних насадок, які у процесі взаємодії з іншими робочими органами у відтискному тракті екструдера створюють проміжне ущільнення олієвмісної сировини, що призводить до полегшення подачі олії з закупорених внутрішніх шарів потоку сировини до зеєрних отворів. Внаслідок цих заходів інтенсифікується стискання олієвмісної маси, досягається її рівномірний розподіл по відтискному тракту, збільшується вихід олії, зменшується енергомісткість процесу відтискання. Встановлено залежності енергетичних показників процесу відтискання олії від керованих параметрів: температури обігрівання корпусів, зазору в матриці, кутової швидкості шнекового вала
Опис
The dissertation for scientific degree of technical sciences on the specialty 05.18.12 «Processes and Equipment of Food, microbiological and pharmaceutical production». National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine. Kyiv, 2019. The dissertation is devoted to issues of increasing the efficiency of oil production by pressing in extruders by intensifying grinding while mixing the processed oil material. The thesis contains theoretical and experimental studies aimed at improving the design of a twin-screw press for squeezing oil from oilseeds, increasing its yield and reducing the energy intensity of the pressing process. Design parameters reasonable for the developed cylindrical-cone nozzles. The influence of the main structural parameters had established of theoretically and experimentally of the extruder, the specific energy consumption of the oil pressing process, reasonable rational modes of operation. The increase in pressure along the extruder path contributes to clogging of the oil in the inner layers of the mass flow, which leads to a significant residue of oil in the cake. Based on the analysis of theoretical studies, it was found that to ensure maximum extraction of oil during the extruder path, it is necessary to create an intermediate support (pressure) for the squeezed oil mass. The developed design of new working bodies – cylindrical-cone nozzles, which, when interacting with other working bodies in the extruder path, creates an intermediate compression of the oil raw material, aimed at intensifying the grinding while mixing the processed oil material. Intermediate compression with simultaneous grinding and mixing of the oil mass will allow the oil from the clogged inner layers to stand out more intensively. As a result, it is possible to intensify the degree of pressure increase, to achieve its uniform distribution on the elementary volume of the oil mass and at the same time increase the amount of squeezed oil. As a result of mathematical modeling, the necessary dependencies were obtained to determine the pressure force in the extrusion path of the extruders and the energy consumption of the process taking into account the mass and adhesion forces, which allowed substantiating the working modes of preliminary grinding of raw materials. A mathematical model of the process of moving the mass of oil raw material along the auger channel and grinding in the grinding unit is constructed. According to the results of analytical determination of the required power and energy characteristics of the process of squeezing different types of oil-containing raw materials with the help of a designed extruder, it turned out that with an increase in the density of this product, which is crushed before squeezing by 40 %, the power consumption of the grinding process 2 times and make 0.7–2 kW for the recommended operating mode; In this process, the rotation mode of the extruder actuators within ω=4–7 rad/s is recommended. In a twin-screw oil extruder for unidirectional rotation of the shaft, the diameter of the screw nozzles and the cylindrical surface of the housing around them and the height of the turns of the screw nozzles are constant throughout the length of the working part of the screw shaft. The rational design and technological parameters of the modernized press extruder were determined on the basis of the experimental researches, which were: the temperature of the first and second heating zones of the buildings 115–130 °C, the gap in the matrix 4.2–5 mm, the angular speed of the screw shaft 4–7 rad/s, the time of technological influence on the oil-containing material in the tract of the press is 45–75 seconds. Application of new working bodies allows to increase the productivity of the machine and to reduce energy consumption for the process of oil extraction. The theoretical compression ratio of a press extruder with a set of new working bodies for the processing of sunflower, rapeseed and soybean seeds is 4.69; 3.36 and 2.55. This ensured the intermediate compaction of the oil-containing raw material, the intensification of its crushing and the increase of oil yield to 3 %. Working documentation for the production of cylindrical cone nozzles is developed, which allows upgrading the existing twin screw extruders. The novelty of the design was confirmed by the patent of Ukraine for the invention. According to the material balance according to the developed methodology, the movement of raw materials, the output of intermediate and by-products of oil production were determined. The technical characteristics of the main equipment and the data of the calculation of the actual costs of raw materials and fuel and energy resources are required to calculate the energy intensity of the technological process. The determined energy intensity of the technological process of making the oil of the studied scheme in the volume of 500 tons of rapeseed oil for 180 working days was 717.8 MJ/t. Energy intensity of the process of making rapeseed oil on the line with modernized extruders in the volume of 500 tons of oil is reduced by 14 %. The specific indicators of complete equipment for the processing of oilseeds make it possible to objectively evaluate the efficiency of the use of lines in the conditions of low-capacity agricultural enterprises. Evaluation of the efficiency of the tested machine on competitiveness in comparison with the factory counterparts with a standard set of working bodies revealed a high rating of development. Advanced twin-screw extruders have been tested in the conditions of JSC Chigirin Agrarian Company, where the economic efficiency amounted to UAH 77959.7 with a share of 15 %. Cylindrical cone nozzles in twin-screw extruders expected annual economic effect amounted to UAH 54500. The profit increase when using an advanced press extruder in the production of 1 ton of oil is UAH 448. The volume of production of 224 tons of oil amounted to 100352 UAH
Ключові слова
прес-екструдер, конструкція, подрібнювальні насадки, процес, відтискання, математичне моделювання, олія, питома енергомісткість, ефективність, twin-screw extruder, design, grinding nozzles, extraction, outlet
Бібліографічний опис
Удосконалення процесу та обладнання для виготовлення олії пресуванням в екструдерах: автор. дис. ...кандидата технічних наук: 05.18.12 "Процеси та обладнання харчових, мікробіологічних та фармацевтичних виробництв" (технічні науки) / М.М. Гудзенко ; Національний університет біоресурсів і природокористування України. - К., 2019. - 24 с.