DEVELOPMENT OF A BRIQUETTING SCREW PRESS FOR THE HUSK FRACTION OF THE CAKE OF OIL CROPS
Abstract
Summary. During the processing of agricultural raw materials, a large amount of various waste is obtained. In Ukraine, the waste of the oil and fat industry is used as valuable fodder for farm animals and poultry – cake from the seeds of oil crops, which is obtained during oil extraction by pressing on hydraulic or screw presses. The husk fraction, which includes the main mass of fiber, is used for the production of fuel briquettes.
For this purpose, the construction and technological scheme of oilseed cake processing includes a plant for the production of fuel briquettes, which will allow to obtain briquettes with a specific weight of at least 1000 kg/m³ at a temperature not higher than 150 ºС with a specific heat of combustion up to 19 MJ/kg.
Production of fuel briquettes includes the following main stages. 1. Shredding of raw materials to a fraction suitable for further briquetting. 2. Drying of raw materials to a moisture level of 12% or less. 3. Pressing raw materials using the extruder method.
The purpose of the work is the development of a briquetting screw press for the husk fraction of the cake of oilseed crops and the substantiation of its structural and technological parameters.
For the implementation of the technological line for the processing of oilseeds, a design was developed and a briquetting screw press was manufactured. To carry out experimental research, a mechanized technological line for the processing of cake from oilseeds with the production of protein additives and solid biofuel was installed. The basic equipment of this line became a screw noria, a hammer crusher, a brush rotary sieve and a briquetting screw press.
The length of the spinneret L (120, 150, 180 mm) and the rotation frequency of the screw n (120, 240, 360 rpm) were chosen as research factors. To organize the research, a three-level matrix of optimal planning of the second order of Box-Benkin was used to analyze the influence of two factors.
The dependence of productivity Q and drive power N of the briquetting screw press on the length of the die L and the rotation frequency of the screw n is established. Reasonable rational values of the main structural and technological parameters: productivity – 260 kg/h, screw rotation frequency – 320 rpm, screw diameter – 100 mm, die diameter – 50 mm and die length – 150 mm.
References
2. Гриценко В. Т., Бакарджиєв Р. О. Перспективи отримання білкових добавок і біопалива з насіння олійних культур. Механізація та електрифікація сільського господарства.. 2013. Т. 2, вип. 98. С. 152–157.
3. Бегма Н. А. Використання кормів: навчальний посібник. Дніпро: ДДАЕУ, 2018. 168 с. https://dspace.dsau.dp.ua/handle/123456789/1362 (дата звернення 04.09.2023).
4. Berwanger E., Nunes R. V., Pozza P. C., Oliveira T. M. M. de Scherer C., Frank R., Bayerle D. F., Henz J. R. Nutritional and energy values of sunflower cake for broilers. Semina: Ciências Agrárias. 2014. Vol. 35(6). P. 3429–3438. https://doi.org/10.5433/1679-0359.2014v35n6p3429.
5. Cordeiro C. N., Freitas E. R., Nepomuceno R. C., Pinheiro S. G., Souza D. H., Watanabe G. C. A., Freitas C. A., Watanabe P. H. Nutritional Composition, Metabolisable Energy and Total Use of Sunflower Seed Cake for Meat Quail. Braz. J. Poult. Sci. 2022. Vol. 24(2). P. 1–10. https://doi.org/10.1590/1806-9061-2021-1470.
6. Vasudha C., Sarla L. Nutritional quality analysis of sunflower seed cake (SSC). The Pharma Innovation Journal. 2021. Vol. 10(4). P. 720–728. https://www.thepharmajournal.com/archives/2021/vol10issue4/PartK/10-3-59-923.pdf (дата звернення 19.09.2023).
7. Kumar S. Sunflower is a Good Source of Animal Feed. J. Curr. Microbiol. App. Sci. 2018. Vol. 7. P. 2812–2816. https://www.ijcmas.com/special/7/Sunil%20Kumar2.pdf (дата звернення 26.09.2023).
8. Братішко В. В. Механіко-технологічні основи приготування повнораціонних комбікормів гвинтовими грануляторами. Дис. … д. т. . н.: 05.05.11. Глеваха, 2017. 397 с.
9. Алієв Е. Б., Пацула О. М., Гриценко В. Т. Технологія комплексної безвідхідної переробки макухи з насіння олійних культур з одержанням високоякісних повноцінних протеїнових добавок у вигляді пелет та твердого біопалива: науково-методичні рекомендації. Запоріжжя: СТАТУС. 2017. 96 с. http://aliev.in.ua/doc/knigi/kniga_2.pdf (дата звернення 20.09.2023).
10. Алієв Е. Б., Миколенко С. Ю., Сова Н. А. та ін. Техніко-технологічне забезпечення безвідходної переробки зернової сировини у харчові продукти і корми: колективна монографія / за заг. ред. Е. Б. Алієва. Дніпро: ЛІРА, 2022. 192 с. http://aliev.in.ua/doc/knigi/kniga_6.pdf (дата звернення 20.09.2023).
11. Алієв Е. Б., Пацула О. М. Результати експериментальних досліджень макетної установки для виготовлення пелет з білкової фракції макух насіння олійних культур. Технічні системи і технології тваринництва: Вісник Харківського національного технічного університету сільського господарства імені Петра Василенка. 2015. Вип. 157. С. 222–226. http://aliev.in.ua/doc/stat/2015/stat_3.pdf (дата звернення 26.09.2023).
12. Алієв Е. Б., Колбасін О. О., Ручий І. А. Результати експериментальних досліджень щіткового роторного просіювача. Олійні культури. тенденції та перспективи: збірник тез Міжнар.наук. інтернет-конф.(1 листопада 2016 р.). Київ, 2016. С. 132–133. http://aliev.in.ua/doc/stat/2016/stat_9.pdf (дата звернення 19.09.2023).
13. Роторний щітковий просіював: пат. 89851 Україна, МКИ В07В 1/08. № 200803973; заявл. 31.03.08; опубл. 10.03.10, Бюл. № 5.
14. Бакарджиєв P. O., Гриценко В. Т. Параметри кулісного коромисло-повзунного преса брикетувальника. Праці ТДАТУ. 2013. Т. 3, вип. 13. С. 23–31.
15. Nurkina S., Kinzhibekova A., Prikhodko E. Research and analysis of characteristics of fuel from organic and industrial waste. EUREKA: Physics and Engineering. 2022. Vol. 5. P. 43–54. http://doi.org/10.21303/2461-4262.2022.002357.
16. Demirel C., Herak D., Gurdil G. A. K., Kabutey A. Briquette densification from ground hazelnut husks and sunflower stalks under compression loading. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 420. No 012019. http://doi.org/10.1088/1757-899X/420/1/012019.
17. Nikiforov A. Kinzhibekova A., Prikhodko E., Karmanov A., Nurkina S. Analysis of the Characteristics of Bio-Coal Briquettes from Agricultural and Coal Industry Waste. Energies. 2023. Vol. 16. P. 3527. https://doi.org/10.3390/en16083527.
18. Ibrahim M. S., Bello S., Ibrahim A. Biomass Briquettes as an Alternative Source of Cooking Fuel towards Green Recovery Post COVID-19. Saudi Journal of Engineering and Technology. 2020. Vol. 5(6). P. 285–290. https://doi.org/10.36348/sjet.2020.v05i06.005.
19. Spirchez C., Lunguleasa A., Croitoru C. Ecological briquettes from sunflower seed husk. E3S Web of Conferences. 2019. Vol. 80. No 01001. https://doi.org/10.1051/e3sconf/20198001001.
20. Plíštil D., Brožek M., Malaťák J., Roy A., Hutla P. Mechanical characteristics of standard fuel briquettes on biomass basis. Res. Agr. Eng. 2005. Vol. 51(2). P. 66–72. https://www.agriculturejournals.cz/pdfs/rae/2005/02/06.pdf (дата звернення 15.09.2023).
21. Kougioumtzis M. A., Kanaveli I. P., Karampinis E., Grammelis P., Kakaras E. Combustion of olive tree pruning pellets versus sunflower husk pellets at industrial boiler. Monitoring of emissions and combustion efficiency. Renewable Energy. 2021. Vol. 171. P. 516–525. https://doi.org/10.1016/j.renene.2021.02.118.
22. Bala-Litwiniak A, Musiał D. Computational and Experimental Studies of Selected Types of Biomass Combustion in a Domestic Boiler. Materials (Basel). 2022. Vol. 15(14). No 4826. https://doi.org/10.3390/ma15144826.
23. Говоруха В. Б., Луц П. М., Кисельов О. В. Результати лабораторних досліджень процесу виготовлення паливних брикетів з ріпакової соломи. Техніка, енергетика, транспорт АПК. 2023. Vol. 2(121). P. 23–31. https://doi.org/10.37128/2520-6168-2023-2-3.
24. Marreiro H. M. P., Peruchi R. S., Lopes R. M. B. P., Andersen S. L. F., Eliziário S. A., Rotella Junior P. Empirical Studies on Biomass Briquette Production: A Literature Review. Energies. 2021. Vol. 14(24). No 8320. https://doi.org/10.3390/en14248320.
25. Kpalo S. Y., Zainuddin M. F., Manaf L. A., Roslan A.M. A Review of Technical and Economic Aspects of Biomass Briquetting. Sustainability. 2020. Vol. 12(11). No 4609. https://doi.org/10.3390/su12114609.
