Тваринництво та технології харчових продуктів

Дослідження ефективності засобів для інтенсифікації відтискання олії в двогвинтових прес-екструдерах

Mаксим Гудзенко, Володимир Василів, Марія Жеплінська, Зінаїда Бурова, Віктор Сарана
Завантажити статтю
Анотація

Актуальність дослідження зумовлена проблемою, яка характерна для різних видів конструкцій шнекових пресів, які при відтисканні соняшникової олії залишають в макусі  до 16% олії. У зв'язку з цим дане дослідження спрямоване на знаходження раціональних методів по вдосконаленню конструкції двогвинтових прес-екструдерів з метою збільшення виходу олії. Провідними методами для вирішення цієї проблеми є емпіричні методи дослідження, що дозволяють на основі спостереження комплексно розглянути етапи удосконалення геометричної конфігурації шнекового валу та шляхом вимірювань і експерименту знайти раціональний варіант розв’язку поставленої задачі. В роботі проаналізовано особливості технічних засобів для подрібнення олієвмісної сировини в пресах та екструдерах, обґрунтовано необхідність розроблення нових подрібнювальних робочих органів. З’ясовано необхідність доповнення існуючих уявлень про взаємодію спеціальних подрібнювальних робочих органів з транспортувальними і стискаючими гвинтовими насадками та розроблення подрібнювальних вузлів для двогвинтових прес-екструдерів вироблених в Україні. Проведено експериментальні дослідження з розробленою конструкцією нових робочих органів – циліндрично-конусних насадок. Вони створюють проміжне стискання олієвмісної сировини, спрямоване на інтенсифікацію подрібнення з одночасним перемішуванням перероблюваного олієвмісного матеріалу. Отримано потрійне повторення збільшення ступеню стискання при встановленні трьох пар циліндрично-конусних насадок по довжині шнекового валу. Їх застосування дозволило інтенсифікувати ступінь наростання тиску і збільшити вихід олії до 3,1%. З кожної переробленої тони насіння, за рахунок збільшення кількості відтиснутої олії, відповідно, зросте і прибуток підприємств, які вдосконалять двогвинтові екструдери цими робочими органами

Ключові слова

виробництво олії, олієвіджимний прес, геометричні параметри, циліндрично-конусні насадки, вихід олії

ЦИТУВАТИ
Hudzenko, M., Vasyliv, V., Zheplinska, M., Burova, Z., & Sarana, V. (2022). Research on the effectiveness of means for intensifying oil compression in twin-screw extrusion presses. Animal Science and Food Technology, 13(4), 7-18. https://doi.org/10.31548/animal.13(4).2022.7-18
Використані джерела

[1] Alabi, K., Busari, R. & Joel, O. (2022). Development and performance evaluation of a variable-pitch tapered-shaft screw press for palm oil extraction. Gazi University Journal of Science Part A: Engineering and Innovation, 9(2), 49-61. https://doi.org/10.54287/gujsa.1069996.

[2] Alonge, A.F., & Jackson, N. (2019). Extraction of vegetable oils from agricultural materials: A review. In Proceedings of the 12th CIGR Section VI International Symposium (pp. 1184-1206). Ibadan: CIGR – International Commission of Agricultural and Biosystems Engineering.

[3] Amiolemhen, P., & Eseigbe, J. (2019). Design and fabrication of a palm kernel oil expeller machine. International Journal of Engineering Trends and Technology, 67, 39-46. https://doi.org/10.14445/22315381/IJETT-V67I6P208.

[4] Antoniassi, R, Wilhelm, A.E., Reis, S.L.R., Regis, S.A., Faria-Machado, A.F., Bizzo, H.R., & Cenci, S.A. (2022). Expeller pressing of passion fruit seed oil: Pressing efficiency and quality of oil. Brazilian Journal of Food Technology, 25, article number 2021168. https://doi.org/10.1590/1981-6723.16821.

[5] Azizi, C. M., Azian, M. N., Harun, M. Y., & Ismail, M. H. S. (2015). Simulation of palm oil expression in screw press using computational fluid dynamics: Laying the foundation. In 2015 10th Asian Control Conference (ASCC) (pp. 1-6). IEEE. https://doi.org/10.1109/ASCC.2015.7244909.

[6] Badmus, G.A., Owolarafe, O.K., Osunleke, A.S., Ajadi, S.O., & Ajayi, O.A. (2019) Mathematical modelling of digester-screw press process for expression of oil from oil palm fruit. Ife Journal of Science, 21(3), 193-211. https://doi.org/10.4314/ijs.v21i3.16.

[7] Bălțatu, C., Mateescu, M., Anghelache, D., & Tăbăraşu, A. (2022). The importance of moisture in extracting oils from oilseeds. A review. Annals of the Faculty of Engineering Hunedoara-International Journal of Engineering, 2, 167-170.

[8] Bogaert, L., Mhemdi, H., & Vorobiev, E. (2020). Residence time distribution and flow pattern modeling of oilseeds in a pilot screw press. Oilseeds & Fats Crops and Lipids, 27, article number 65. https://doi.org/10.1051/ocl/2020060.

[9] Bup, N., & Foncha, D. (2020). Optimization methods for the extraction of vegetable oils: A review. Processes, 8(2), article number 209. https://doi.org/10.3390/pr8020209.

[10] Carré, P. (2022). New approach for the elucidation of the phenomena involved in the operation of vegetable oil extraction presses. Oilseeds & Fats Crops and Lipids, 29, article number 6. https://doi.org/10.1051/ocl/2021048.

[11] Choton, S., Gupta, N., Bandral, J.D., Anjum, N., & Choudary, A. (2020). Extrusion technology and its application in food processing: A review. The Pharma Innovation Journal, 9(2), 162-168. https://doi.org/10.22271/tpi.2020.v9.i2d.4367.

[12] Chowdhury, N.M., & Mahmud, F. (2020). Development and performance evaluation of an optimized screw type domestic oil expeller. In Proceedings of the 5th NA International conference on industrial engineering and operations management (pp. 1730-1740). Detroit: IEOM Society International. 

[13] Didur, V., Kyurchev, V., Chebanov, A., & Aseev, A. (2019). Increasing the efficiency of the technological process of processing castor-oil seeds into castor oil. In Modern development paths of agricultural production (pp.  17-27). Cham: Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-030-14918-5_3.

[14] Dufaure, C., Leyris, J., Rigal, L., & Mouloungui, Z. (1999). A twin-screw extruder for oil extraction: I. Direct expression of oleic sunflower seeds. Journal of the American Oil Chemists’ Society,  76(9), 1073-1079. https://doi.org/10.1007/ s11746-999-0206-0.

[15] Evon, P., Labonne, L., Khan, S.U., Ouagne, P., Pontalier, P.Y., & Rouilly, A. (2021). Twin-screw extrusion process to produce renewable fiberboards. Journal of Visualized Experiments, 167, article number 62072. https://doi.org/10.3791/62072.

[16] Ezeoha, S.L., & Akubuo, C.O. (2021). Influence of palm kernel variables on the yield and quality of oil expressed using an expeller. Research in Agricultural Engineering, 67, 92-99. https://doi.org/10.17221/99/2020-RAE.

[17] Fakayode, O., & Ajav, E. (2019). Development, testing and optimization of a screw press oil expeller for moringa (Moringa oleifera) seeds. Agricultural Research, 8, 102-115. https://doi.org/10.1007/s40003-018-0342-6.

[18] Famurewa, J.A., Jaiyeoba, K.F., Ogunlade, C.A., & Ayeni, O.B. (2021). Effect of extraction methods on yield and some quality characteristics of coconut (Cocos nucifera L) oil. Agricultural Engineering International: CIGR Journal, 23(3), 251-260.

[19] Gudzenko, M.M., Vasyliv, V.P., Mushtruk, M.M., Zheplinska, M.M., Palamarchuk, I.P., Burova, Z.A., & Sarana, V.V. (2021). Parameters of screw nozzles of twin-screw extruder-press on oil yield. Animal Science and Food Technology, 12(3), 5-17. https://doi.org/10.31548/animal2021.03.001.

[20] Hudzenko, M., Shtefan, E., Yastreba, S., Vasyliv, V., Mushtruk, M., & Slobodyaniuk, N. (2020) Scientific and technical substantiation of oil presses parameters. Kyiv: Comprint.

[21] Indartono, Y.S., Heriawan, H., & Kartika, I.A. (2019). Innovative and flexible single-screw press for the oil extraction of Calophyllum seeds. Research in Agricultural Engineering, 65, 91-97.

[22] Karaj, S., & Müller, J. (2021). Temperature influence on chemical properties of Jatropha curcas L. oil extracted with mechanical screw press. Biofuels, 12(7), 853-859. https://doi.org/10.1080/17597269.2018.1554946.

[23] Lara-Ojeda, L., Bohórquez, O., & González-Estrada, O.A. (2021). Numerical modeling of a domestic press for vegetable oil extraction using finite element analysis. Journal of Physics: Conference Series, 2046, article number 012005. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2046/1/012005.

[24] Lyng, J., Cai, Y., & Tesfaye, В. (2022). The potential to valorize myofibrillar or collagen proteins through their incorporation in an extruded meat soya product for use in canned pet food. Applied Food Research, 2(1), article number 100068. https://doi.org/10.1016/j.afres.2022.100068.

[25] Mushtruk, M., Gudzenko, M., Palamarchuk, I., Vasyliv, V., Slobodyanyuk, N., Kuts, A., Nychyk, O., Salavor, O., & Bober, A. (2020). Mathematical modeling of the oil extrusion process with pre-grinding of raw materials in a twinscrew extruder. Potravinarstvo Slovak Journal of Food Sciences, 14, 937-944. https://doi.org/10.5219/1436.

[26] Ogunlade, C.A., & Aremu, A.K. (2020). Modeling and optimisation of oil recovery and throughput capacity in mechanically expressing oil from African oil bean (Pentaclethra macrophylla Benth) kernels. Journal of Food Science and Technology, 57, 4022-4031. https://doi.org/10.1007/s13197-020-04435-0.

[27] Olaoye, I.O., Salako, Y.A., & Owolarafe, O.K. (2020). Development of multi seeds oil expeller. Arid Zone Journal of Engineering, Technology and Environment, 16(4), 699-716.

[28] Pedretti, F., Gatto, D., Pieri, S., Mangoni, L., Ilari, A., Mancini, M., Feliciangeli, G., Leoni, E., Toscano, G., & Duca, D. (2019). Experimental study to support local sunflower oil chains: Production of cold pressed oil in central Italy. Agriculture, 9(11), article number 231. https://doi.org/10.3390/agriculture9110231.

[29] Romero-Guzmán, M.J., Jung, L., Kyriakopoulou, K., Boom, R.M., & Nikiforidis, C.V. (2020). Efficient single-step rapeseed oleosome extraction using twin-screw press. Journal of Food Engineering, 276, article number 109890. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2019.109890.

[30] Sheikh, S.M., & Zakiuddin, K.S. (2019). History of human powered oil expeller: A literature review. In Explorations in the History and Heritage of Machines and Mechanisms (pp 77-88). Cham: Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-030- 03538-9_7.

[31] Vasilachi, C., & Biriş, S.S. (2019). Modelling by finite element method of the twin-screw of a press for obtaining grape seed oil. E3S Web of Conferences, 112, article number 03022. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201911203022.