Zozuliak O. Substantiation of constructive-technological parameters of vibrocentric electroosmotic dehumidification of high-moisture raw materials of processing and food productions

Українська версія

Thesis for the degree of Doctor of Philosophy (PhD)

State registration number

0824U003361

Applicant for

Specialization

  • 181 - Харчові технології

17-12-2024

Specialized Academic Board

PhD 122

National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine

Essay

The dissertation is devoted to solving the scientific and technical problem of insufficient technical and technological efficiency of processes and equipment for removing free and conditionally bound moisture under the conditions of ensuring the structural integrity of raw materials and maximum preservation of its original properties, which is solved by using combined physical, mechanical and heat and mass transfer technological means for intensifying these processes through the use of vibration, centrifugal, electro-osmotic, filtration and combined physical and mechanical means. The equations of motion of the executive bodies of the vibration machine with an unbalanced drive were compiled using Lagrange's methods and their calculation in the MathCAD mathematical environment, which made it possible to determine the kinematic, power, and energy parameters of the vibration drive. The obtained regularities of changes in the main parameters of the 11 machine's vibration exciter made it possible to substantiate its effective operating modes, which are: angular velocity of the drive shaft 80/110 рад/с, amplitude of the working container A = 1,8/2 mm for power consumption for the process N=150/220 W. The processing time to achieve the desired moisture content, when using this combined technological effect, turned out to be half that of filtration drying in a fixed bed. Energy consumption for the removal of 1 kg of moisture decreased by 2.7 times compared to traditional convective drying, which is usually destructive for thermolabile dispersed systems. The implementation of the electroosmotic effect under the conditions of the developed machine made it possible to determine the following characteristics of the force field: the dependence of the dehydration rate on the asymmetry of alternating current half-periods, the dependence of dehydration on current density, the dependence of the dehydration rate on alternating current frequency, the dependence of the dehydration rate on the asymmetry of alternating current half-periods at different current shapes, and the dependence of the dehydration rate on vibration acceleration. The studies made it possible to determine the optimal parameters of the process of dehydration of thermolabile materials using the electroosmotic effect: vibration acceleration 38 m/s^2; asymmetry of alternating current amplitudes – 7,5 mm/mm; average value of current density 5 mА/sm^2; frequency of alternating current 24 Hz; the effective current waveform is triangular (sawtooth); the coordinates of the vibration exciter installation relative to the installation corps are 270 °. Food seeds with an initial moisture content of 62 % and pectin-containing raw materials with a moisture content of 78 % were fed through the loading device and occupied 3/4 of its volume. The intensity of moisture removal was controlled by the difference in the relative humidity of the drying agent at the inlet and outlet of the drying chamber, when the moisture content of seeds reached about 9–10 %, and that of pectin-containing raw materials – 16 %. A comprehensive technical and economic assessment of the developed technology and equipment for vibration-centrifugal electro-osmotic dehydration of high-moisture raw materials of processing and food production allowed to obtain a weekly economic effect of 3585.68 UAH.

Research papers

Palamarchuk I., Zozulyak O., Mushtruk M., Petrychenko I., Slobodyanyuk N., Domin Î., Udodov S., Semenova O., Karpovych I., Blishch R. The intensification of dehydration process of pectin-containing raw materials. Potravinarstvo. 2022. Vol. 16. Р. 15–26.

Паламарчук І. П., Зозуляк О. В., Зозуляк І. А. Обґрунтування конструктивної схеми вібраційної фільтраційно-осмотичної сушарки. Збірник наукових праць Вінницького національного аграрного університету. Серія: Технічні науки. 2011. Вип. 9. С. 173–182.

Паламарчук І. П., Цуркан О. О., Зозуляк О. В., Герасімов О. О. Інтенсифікація процесів зневоложення насіння за рахунок використання вібраційного та електроосмотичного ефектів. Вібрації в техніці та технологіях. 2012. № 1 (65). С. 110–115.

Паламарчук І. П., Зозуляк О. В., Зозуляк І. А., Герасімов О. О. Дослідження швидкісних характеристик вібраційно-осмотичного процесу зневоложення. Галузеве машинобудування, будівництво. 2012. Вип. 2 (32). Т. 1. С. 200–207.

Паламарчук І. П., Зозуляк О. В., Герасімов О. О. Експериментальне обґрунтування основних параметрів вібраційного фільтраційно-осмотичного сушіння. Збірник наукових праць Вінницького національного аграрного університету. Серія: Технічні науки. 2012. Вип. 10. Т. 1 (58). С. 157–163.

Паламарчук І. П., Зозуляк О. В., Герасимов О. О. Розроблення комплексу вимірювання та автоматичного регулювання пареметрів вібраційно-осмотичного сушіння. Автоматизація виробничих процесів у машинобудуванні та приладобудуванні. 2012. Вип. 46. С. 159–165.

Паламарчук І. П., Зозуляк О. В., Герасимов О. О. Визначення енергетичних та кінематичних параметрів процесу вібраційного конвективно-фільтраційного зневоложення за допомогою мікроконтролера та комп’ютера. Збірник наукових праць Вінницького національного аграрного університету. Серія: Технічні науки. 2013. Вип. 12 (75). С. 120–128.

Янович В. П., Зозуляк О. В., Качур Я. Ю. Визначення оптимальних робочих параметрів вібровідцентрового електроосмотичного зневоложувача жому. Вібрації в техніці та технологіях. 2014. № 1 (73). С. 122–126.

Паламарчук І. П., Зозуляк О. В., Липовий І. Г. Розробка математичної моделі процесу вібровідцентрового сушіння кератиномісткої сировини. Наукові праці Одеської національної академії харчових технологій. 2014. Вип. 45. Т. 2. С. 124–129.

Palamarchuk I., Zozulyak O., Palamarchuk V. Hydrodynamic and diffusive parameters electroosmotic drying of pectin containing raw materials. Ukrainian Journal of Food Science. 2014. Vol. 2. Iss. 2. Р. 318–325.

Зозуляк О. В., Зозуляк І. А., Чубик Р. В. Вібровідцентрова електроосмотична сушарка для зневоложення високовологої сировини. Техніка, енергетика, транспорт АПК. 2015. № 2 (90). С. 52–56.

Паламарчук І. П., Зозуляк О. В., Зозуляк І. А., Чубик Р. В. Електромеханічна модель адаптивної вібровідцентрової електроосмотичної сушарки. Вісник Харківського національного технічного університету сільського господарства імені Петра Василенка. Сучасні напрямки технології та механізації процесів переробних і харчових виробництв. 2015. Вип. 166. С. 226–235.

Palamarchuk I., Zozuliak O., Zozuliak I., Novgorodska N. Мodeling of vibrocentrifugical electric osmotical dehydrating of with high humidity. Engineering, Energy, Transport AIC. 2017. No. 3 (98). P. 112–118.

Паламарчук І. П., Слободянюк Н. М., Зозуляк О. В., Іволга А. Р. Оцінка вібраційних і електротехнічних параметрів процесу зневоложення високовологих та рідких дисперсних систем переробних і харчових виробництв. Тваринництво та технології харчових продуктів. 2020. № 1. С. 67–76.

Паламарчук И. П., Зозуляк О. В., Герасимов О. А. Разработка системы управления процессом сушки сыпучего сырья в конвективно-фильтрационной виброцентробежной машине. MOTROL. Commission of Motorization and Energetics in Agriculture. 2013. Vol. 15. № 4. С. 212–219.

Files

Similar theses