Стаття

Отримано 04.03.2024

Доопрацьовано 20.06.2024

Прийнято 27.08.2024

Взято з Том 28, № 3, 2024

Сторінки 41 -54

Babenko, D., Dotsenko, N., & Gorbenko, O. (2024). Study of structural and kinematic characteristics of an energy-efficient oil press. Ukrainian Black Sea Region Agrarian Science, 28(3), 41-54. https://doi.org/10.56407/bs.agrarian/2.2024.41

Дослідження конструктивних і кінематичних характеристик енергоефективного олійного пресу

Дмитро Бабенко Наталія Доценко Олена Горбенко

Технологічний процес виробництва рослинної олії потребує значних витрат на електроенергію, в той час як впровадження нових технологій потребує інвестицій, що в сучасних умовах є викликом для малих та середніх підприємств. Це спричиняє актуальність впровадження енергоефективного обладнання в умовах зазначених підприємств, що не потребує значних капіталовкладень. Стаття присвячена вдосконаленню технологічного процесу пресування олійної сировини шляхом впровадження в технологічний процес енергоефективного олійного пресу та дослідження його конструктивних та кінематичних характеристик. В контексті дослідження використовувалося визначення фізико-механічних властивостей сировини, методи теоретичної механіки та механіки твердого тіла, розрахунок конструктивних елементів технологічного обладнання для переробки олійної сировини. Обґрунтовано необхідність та доцільність проведення теоретичного аналізу та експериментальних досліджень. Визначено основні закономірності відокремлення олії з подрібненої маси. Дослідження фізико-механічних характеристик, розмірно-масових параметрів насіння і подрібненої маси дозволили обґрунтувати основні кінематичні і конструктивні параметри шнекового пресу. Викладено принцип роботи енергоефективного гвинтового олійного пресу. Конструкція пресу удосконалена паророзпилювачем, встановленим у приймальному бункері під нарізними валками, який комплектується парогенератором, що дає змогу здійснювати волого-термічну обробку парою в межах одного пристрою. Для запропонованого конструктивного рішення викладено: визначення коефіцієнту тертя насіння на похилій площині, здійснено дослідження компонентів подрібненої маси, отриманої за допомогою енергоефективного олійного пресу та представлено теоретичні аспекти пресування насіння олійних культур. Здійснено дослідження конструктивних і режимних параметрів шнекового пресу, а саме: визначення продуктивності шнекового пресу, використання енергоефективного пресу для відокремлення олії дає можливість поліпшити якість виконання технологічного процесу, визначення витрат потужності пресу та його коефіцієнт корисної дії. Підсумовано, що вдосконалене конструктивне рішення пресу відповідає сучасним вимогам, що ставляться до машин по виробництву олії. Використання запропонованого конструктивного рішення дозволить знизити втрати олії під час пресування, що значно підвищить ефективність процесу, дозволить знизити експлуатаційні витрати та сприятиме розвитку виробництва олії в умовах малих та середніх олійних підприємств

шнековий вал; подрібнена маса; щільність; тиск; технологічний процес; продуктивність; вихід олії

[1] Alvarez-Gonzalez, L.M., & Perea-Barrios, I.J. (2023). Modeling and control of a leaching unit for sunflower oil extraction. In 2023 IEEE 6th Colombian conference on automatic control (CCAC) (pp. 1-6). Popayan: Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/CCAC58200.2023.10333764.

[2] Balaji, S., & Chandrasekar, S. (2023). Influence of harmonic voltages on the PD characteristics of nano modified sunflower oil. In 2023 innovations in power and advanced computing technologies (i-PACT) (pp. 1-4). Kuala Lumpur: Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/i-PACT58649.2023.10434749.

[3] Barati, Z., Romuli, S., Eberle, T., & Müller, J. (2022). Oil extraction from mango kernels using a mechanical screw press. In Tropentag conference 2022. Prague: Czech University of Life Sciences.

[4] Bortz, J. (2005). Statistics: For human and social scientists. Cham: Springer.

[5] Dotsenko, N., Gorbenko, O., & Batsurovska, I. (2023). Investigation of constructive and technological parameters of an energy-efficient screw oil press. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1254, article number 012135. doi: 10.1088/1755-1315/1254/1/012135.

[6] Hamulczuk, M., Makarchuk, O., & Kuts, T. (2021). Time-varying integration of Ukrainian sunflower oil market with the EU market. AGRIS On-line Papers in Economics and Informatics, 13(3), 35-47. doi: 10.22004/ag.econ.320267.

[7] Jianjun, H., Wenbo, W., Pengcheng, H., Jiahui, Q., & Jianguo, Z. (2021). Calibration and experimental verification of discrete element parameters of oil sunflower seeds. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 37(12), 36-44. doi: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.12.005.

[8] Kandhan, P.A., Prakash, N.B., & Bakrutheen, M. (2023). Performance analysis of different fatty acid vegetable oil using ranking method. In 2023 5th international conference on smart systems and inventive technology (ICSSIT) (pp. 1381-1384). Tirunelveli: Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/ICSSIT55814.2023.10061136.

[9] Lytovchenko, L. (2022). Trends and prospects for the development of enterprises for the production and processing of oilseed products in risky conditions. Innovation and Sustainability, 4, 202-206. doi: 10.31649/ins.2022.4.202.206.

[10] Makarchuk, O. (2022). Sunflower oil market in Ukraine: State and challenges. Economics and Business Management, 13(2), 100-110. doi: 10.31548/bioeconomy13(2).2022.91-100.

[11] Muhammad, I.B., Husaini, H., Ali, N., Rauzatul, A., & Teuku, E.P. (2021). Failure analysis of the short drive shaft in a screw press machine. Key Engineering Materials, 892, 74-80. doi: 10.4028/www.scientific.net/KEM.892.74.

[12] Mursalykova, M., et al. (2023). Mathematical modeling of screw press configuration for processing safflower oil. Applied Sciences, 13(5), article number 3057. doi: 10.3390/app13053057.

[13] Obayelu, A.E., & Ayanshina, S.O. (2020). Agricultural and food policy: Pathways to sustainable food systems and food security. In A.E. Obayelu & O.A. Obayelu (Eds.), Developing sustainable food systems, policies, and securities (pp. 1-15). Pennsylvania: IGI Global. doi: 10.4018/978-1-7998-2599-9.ch001.

[14] Osadchuk, P.I., Domuschi, D.P., Enakiev, Y.I., & Elenov, B.P. (2022). Cleaning sunflower oil with the use of the ultrasonic field. In 2022 8th international conference on energy efficiency and agricultural engineering (EE&AE) (pp. 1-5). Ruse: Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/EEAE53789.2022.9831328.

[15] Rajkhowa, P., & Kubik, Z. (2021). Revisiting the relationship between farm mechanization and labour requirement in India. Indian Economic Review, 56, 487-513. doi: 10.1007/s41775-021-00120-x.

[16] Shebanin, V., Atamanyuk, I., Gorbenko, O., Kondratenko, Y., & Dotsenko, N. (2019). Mathematical modelling of the technology of processing the seed mass of vegetables and melons. Food Science and Technology, 13(3), 118-126. doi: 10.15673/fst.v13i3.1480.

[17] Shevchuk, V., & Sukach, O. (2018). Processes and tools for grinding oilseeds. Lviv: Lviv National Agrarian University.

[18] Sudhakar, A., Chakraborty, S.K., Mahanti, N.K., & Varghese, C. (2023). Advanced techniques in edible oil authentication: A systematic review and critical analysis. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 63(7), 873-901. doi: 10.1080/10408398.2021.1956424.

[19] Ugarte-Espinoza, P.P., Delgado-Soriano, V., Estivi, L., Hidalgo, A., & Pascual-Chagman, G. (2021). Goldenberry (Physalis peruviana L.) seed oil: Press extraction, optimization, characterization, and oxidative stability. Italian Journal of Food Science, 33(4), 107-117. doi: 10.15586/ijfs.v33i4.2123.

[20] Wang, S., Yu, Z., Aorigele, & Zhang, W. (2022). Study on the modeling method of sunflower seed particles based on the discrete element method. Computers and Electronics in Agriculture, 198, article number 107012. doi: 10.1016/j.compag.2022.107012.

[21] Ye, Z., & Liu, Y. (2023). Polyphenolic compounds from rapeseeds (Brassica napus L.): The major types, biofunctional roles, bioavailability, and the influences of rapeseed oil processing technologies on the content. Food Research International, 163, article number 112282. doi: 10.1016/j.foodres.2022.112282.

[22] Zakharov, I., Chunikhina, T., & Papchenko, V. (2019). The measurement uncertainty analysis of the oil concentration in the sunflower seed. In 2019 IEEE 8th international conference on advanced optoelectronics and lasers (CAOL) (pp. 1-4). Sozopol: Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/CAOL46282.2019.9019573.