Пошук ефективних схем реалізації процесу семіфлюїдизації для підморожування та заморожування плодовоягідної продукції за умови мінімізації енерговитрат та високої продуктивності на процес становить актуальність проведених досліджень. Метою дослідження є розробка енергоефективних та надійних технологічних схем реалізації віброхвильової холодильної обробки плодовоягідної продукції на основі розробки вібраційної транспортно-технологічної флюїдизаційної машини; визначення силових та енергетичних характеристик процесу семіфлюїдизації; обґрунтування раціональних швидкісних режимів просування сировини у зоні обробки. На основі порівняльного аналізу конструктивно-технологічних характеристик хвильових, конвеєрних та вібраційних машин було обґрунтовано основні тенденції їх розвитку; визначені основні силові та енергетичні параметри розробленої коливальної системи. Проведено порівняльний аналіз технологічних схем семіфлюїдизації при використанні транспортного руху продукції стрічковим та віброхвильовим конвеєром, що дозволило обґрунтувати ефективність застосування відповідних приводних механізмів досліджуваної машини. Графоаналітичний аналіз швидкісних та енергетичних параметрів досліджуваного семіфлюїдизаційного процесу на основі отриманих теоретичних та екпериментальних даних дозволив перевірити адекватність розробленої математичної моделі та обґрунтувати основні параметри робочого режиму просування технологічного завантаження вздовж зони обробки. Проведені дослідження при використанні розробленої дослідної моделі та класичного стрічкового конвеєру довели підвищення швидкості транспортування сировини майже у 2 рази при зменшенні енерговитрат на процес у 1,4 раза за віброхвильової схеми. У розробленій вібраційній транспортно-технологічній семіфлюїдизаційній машині вібраційний вплив забезпечує зменшення технологічного опору у масі продукції, істотно знижуючи силову дію на неї, внаслідок утвореної біжучої хвилі на поверхні вантажонесучого органу забезпечується переміщення оброблюваного матеріалу по стрічці та неперервне перемішування або оновлення шарів продукції. До практичної цінності проведеної роботи належить застосування комбінованої схеми створення псевдорозрідженого шару продукції за рахунок коливання стрічки та барботування потоком холодоносія; використання хвилі стрічки для створення переміщення продукції у робочій зоні
вібрація, хвильовий конвеєр, дрібнокускова сировина, незрівноваженість коливальної системи, низькотемпературна обробка, дебалансний віброзбуджувач
[1] Ashtiani, S.H., Salarikia, A., & Golzarian, M.R. (2017). Analyzing drying characteristics and modeling of thin layers of peppermint leaves under hot-air and infrared treatments. Information Processing in Agriculture, 4(2), 128-139. doi: 10.1016/j.inpa.2017.03.001.
[2] Li, D., Zhu, Z., & Sun, D.-W. (2018). Effects of freezing on the cell structure of fresh cellular food materials: A review. Trends in Food Science & Technology, 75, 46-55. doi: 10.1016/j.tifs.2018.02.019.
[3] Deng, F., Sun, D., Sun, J., Wen, M., Hu, H., Xu, Y., Xu, S., & Wei, Y. (2019). Experimental simulation of erosion behavior of monolayer metal screen in a sandstone reservoir. Engineering Failure Analysis, 105, 255-265. doi: 10.1016/j.engfailanal.2019.06.098.
[4] Zhu, Z., Li, Y., Sun, D.W., & Wang, H.W. (2019). Developments of mathematical models for simulating vacuum cooling processes for food products – A review. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 59(5), 715-727. doi: 10.1080/10408398.2018.1490696.
[5] Poturaev, V.N., Bulat, A.F., Voloshyn, A.I., Ponomarenko, S.N., & Voloshyn, A.A. (2001). Mechanics of vibration-pneumatic ejector-type machines. Kyiv: Naukova dumka.
[6] Hunko, I., Tsurkan, O., Shargorodskiy, S., Shchur, T., Beloev, H., Kovalyshyn, O., & Domin, M. (2022). The influence of wave processes of hydraulic oils on the operation of a hydraulic drive. Agricultural Engineering, 26(1), 91-104. doi: 10.2478/agriceng-2022-0008.
[7] Palamarchuk, I., Mushtruk, M., Vasyliv, V., & Zheplinska, M. (2019). Substantiation of regime parameters of vibrating conveyor infrared dryers. Potravinarstvo Slovak Journal of Food Sciences, 13(1), 751-758. doi: 10.5219/1184.
[8] Cherntongchai, P., Chaiwattana, S., Leruk, R., Panyaruean, J., & Sriboonnak, S. (2019). Influence of standing wave characteristics on hydrodynamic behaviours in sound-assisted fluidization of Geldart group A powder. Powder Technology, 350, 123-133.
[9] Semenov, G.V., Krasnova, I.S., Khvylia, S.I., & Balabolin, D.N. (2021). Freezing and freeze-drying of strawberries with an additional effect of micro-vibrations. Journal of Food Science and Technology, 58(8), 3192-3198.
[10] Zhang, Y., Zhao, Y., Dong, L., Duan, C., Zhou, E., Lu, J., Zhang B., & Yang, X. (2018). Flow pattern transition characteristics in vibrated gas-solid fluidized Geldart B magnetite powder bed using pressure drop signals analysis. Powder Technology, 327, 358-367. doi: 10.1016/j.powtec.2017.12.089.
[11] Zhang, Y., Yang, X., Zhu, F., Li, Y., Duan, C., Yang, J., Dong, L., & Zhao, Y. (2019). Using Hilbert-Huang transform, the characteristics of non-linear dynamics and energy transfer in a vibration gas-solid fluidized bed. Powder Technology, 344, 970-980. doi: 10.1016/j.powtec.2018.12.087.
[12] Wei, L., Zhang, B., Lu, C., Lu, Y., & Wang, C.H. (2020). Experimental investigation of pressure fluctuation propagation in two orthogonal directions using a clapboard-type internally circulating fluidized bed. Advanced Powder Technology, 31(8), 3395-3407. doi: 10.1016/j.apt.2020.06.026.
[13] Avci, O., Abdeljaber, O., Kiranyaz, S., Hussein, M., Gabbouj, M., & Inman, D.J. (2021). A review of vibration-based damage detection in civil structures: From traditional methods to machine learning and deep learning applications. Mechanical Systems and Signal Processing, 147, article number 107077.
[14] Bandura, V., Mazur, V., Yaroshenko, L., & Rubanenko, O. (2019). Research on sunflower seeds dryng process in a monolayer tray vibration dryer based on infrared radiation. INMATEH Agricultural Engineering, 57(1), 233-242.
[15] Rapur, J.S., & Tiwari, R. (2018). Automation of multi-fault diagnosing of centrifugal pumps using multi-class support vector machine with vibration and motor current signals in frequency domain. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, 40(6), 1-21.
[16] Koptev, V., Kopteva, A., & Ivanova, T. (2021). Directions for the development of transport machines for open-pit mining. Journal of Applied Engineering Science, 19(1), 137-141.
[17] Sukhenko, Y., Sukhenko, V., Mushtruk, M., & Litvinenko, A. (2018). Mathematical model of corrosive-mechanic wear materials in technological medium of food industry. Lecture Notes in Mechanical Engineering, 507-514. doi: 10.1007/978-3-319-93587-4_53.
[18] Chernenkova, A., Leonova, S., Chernykh, V., & Chernenkov, E. (2019). Influence of biologically active raw materials on rheological properties of flour confectionery products. Acta Biologica Szegediensis, 63(2), 195-205. doi: 10.14232/abs.2019.2.195-205.
[19] Danyliuk, O., Atamanyuk, V., Gumnytsky, Y., & Bachyk, M. (2017). Investigation of the regularities of the process of periodic dissolution of polydisperse benzoic acid particles during pneumatic mixing. Integrated Technologies and Energy Saving, 4, 36-40.
[20] Palamarchuk, I., Zozulyak, O., Mushtruk, M., Petrychenko, I., Slobodyanyuk, N., Domin, О., Udodov, S., Semenova, O., Karpovych, I., & Blishch, R. (2022). The intensification of dehydration process of pectin-containing raw materials. Potravinarstvo Slovak Journal of Food Sciences, 16, 15-26. doi: 10.5219/1711.
[21] Zhou, E., Zhang, Y., Zhao, Y., Luo, Z., Duan, C., Yang, X., & Zhang, B. (2017). Collaborative optimization of vibration and gas flow on fluidization quality and fine coal segregation in a vibrated dense medium fluidized bed. Powder Technology, 322, 497-509.
[22] Zheplinska, M., Mushtruk, M., & Salavor, O. (2021). Cavitational impact on electrical conductivity in the beet processing industry. Lecture Notes in Mechanical Engineering, 755-762. doi: 10.1007/978-3-030-68014-5_73.
[23] Nakov, G., & Ivanova, N. (2020). The effect of different methods for the production of crackers on their physical and sensory characteristics. Technological Acta, 13(1), 41-45. doi: 10.5281/zenodo.4059983.
[24] Osipenko, V., Denisovich, Y., Gavrilova, G., & Vodolagina, E. (2019). The use of components of plant raw materials from the far eastern region for flour confectionery production. AIMS Agriculture and Food, 4(1), 73-87. doi: 10.3934/agrfood.2019.1.73.
[25] Pyvovarov, P., Cheremskaya, T., Kolesnikova, M., Iurchenko, S., & Andrieieva, S. (2021). Study of properties of wheat germins and meals and their use in the production of dietary hardtacks. Science Rise, 4, 39-47. doi: 10.21303/2313-8416.2021.002039.
[26] Cherntongchai, P., Chaiwattana, S., Leruk, R., Panyaruean, J., & Sriboonnak, S. (2019). Influence of standing wave characteristics on hydrodynamic behaviors in sound-assisted fluidization of Geldart group A powder. Powder Technology, 350, 123-133. doi: 10.1016/j.powtec.2019.01.031.
[27] Bazaluk, O., Struchaiev, N., Halko, S., Miroshnyk, O., Bondarenko, L., Karaiev, O., & Nitsenko, V. (2022). Ways to improve the efficiency of devices for freezing of small products. Materials, 15(7), article number 2412. doi: 10.3390/ma15072412.
[28] Jha, P.K., Xanthakis, E., Jury, V., Havet, M., & Le-Bail, A. (2018). Advances of electro-freezing in food processing. Current Opinion in Food Science, 23, 85-89. doi: 10.3136/fstr.24.1.
[29] Alade, A.O., Jameel, A.T., Muyibi, S.A., Karim, M.I.A., & Alam, Z. (2011). Application of semifluidized bed bioreactor as novel bioreactor system for the treatment of palm oil mill effluent (POME). African Journal of Biotechnology, 10(81), 18642-18648.