Дисертаційна робота присвячена підвищенню ефективності технологічного процесу віджимання олії із насіння рицини за рахунок обґрунтування технологічних режимів і конструктивно-технологічних параметрів шнекового преса.
Існуючі конструкції шнекових пресів, що випускаються сучасною промисловістю, при віджиманні мезги не враховують особливі технологічні властивості насіння рицини, які сильно відрізняються від інших олійних культур і, таким чином, не в змозі задовольнити вимогам виробництва. А саме, забезпечити продуктивність процесу віджимання рицинової олії та необхідну кількість і якість кінцевого продукту. Відповідно, макуха, що залишається після пресування, має велику олійність. Це потребує упровадження подальших технологічних операцій щодо зниження олійності макухи, які, в свою чергу, збільшують собівартість кінцевого продукту.
Такий стан речей створює народногосподарську задачу, суть якої полягає в неякісному виконанні технологічної операції пресування мезги насіння рицини та, відповідно, низькій техніко-економічній ефективності.
Виникає досить актуальна науково-технічна задача щодо підвищення ефективності віджимання рицинової олії шляхом визначення технологічних режимів та оптимальних конструктивно-технологічних параметрів шнекових пресів, за допомогою яких можна забезпечити збільшення виходу рицинової олії у порівнянні з існуючими пресами.
У першому розділі дисертаційної роботи встановлені основні фізико-механічні властивості насіння рицини та реологічні властивості мезги насіння рицини. Окрім цього узагальнені вимоги, яким повинна відповідати мезга насіння рицини перед пресуванням на кожній попередній технологічній операції: щодо якості обрушення і розділення рушанки рицини, якості подрібнення рушанки у м’ятку та параметрів волого-теплової обробки м’ятки рицини у мезгу. Проведено аналіз способів отримання олійних матеріалів та відповідних конструкцій машин.
Другий розділ був присвячений теоретичним дослідженням процесу пресування мезги насіння рицини у шнекових пресах. У ході досліджень побудовані математичні моделі тиску в каналі, балансу тепла та фільтрації олії при пресуванні мезги насіння рицини. Встановлено, що достатня кількість пресувальних витків шнекового пресу складає вісім витків, а відносна концентрація олії досягає максимального значення Сф/С0 = 1. При цьому, тиск мезги, що створюється на першому пресувальному витку, повинен складати Р = 0,063 мПа. За такого значення тиску відносна концентрація олії буде складати Сф/С0 = 0,135; на другому – Р = 0,32 мПа, Сф/С0 = 0,439; на третьому – Р = 1,28 мПа, Сф/С0 = 0,65; на четвертому – Р = 3,32 мПа, Сф/С0 = 0,803; на п'ятому – Р = 5,19 мПа, Сф/С0 = 0,861; на шостому – Р = 8,59 мПа, Сф/С0=0,914; на сьомому – Р = 11,18 мПа, Сф/С0 = 0,942; на восьмому – Р = 14 мПа, Сф/С0 = 1.
У третьому розділі розроблені програма, методика експериментальних досліджень та експериментальна установка для проведення досліджень, обґрунтовано застосування необхідних вимірювальних приладів.
У четвертому розділі проведено оптимізацію із визначенням моделі другого порядку найбільш впливових конструктивно-технологічних параметрів шнекового пресу (ступінь стиснення, температури мезги, що пресується та зазору у зеєрних пластинах) кожного пресувального витку: на першому пресувальному витку ступінь стиснення складає 1,42; на другому – 1,79; на третьому – 2,09; на четвертому – 4,67; на п’ятому – 5,35; на шостому – 6,21; на сьомому – 7,29; на восьмому – 9,29. Температура мезги у пресі повинна складати 105 ºС, а зазор між зеєрними пластинах з першого по четвертий пресувальний виток – 1,5 мм, з п’ятого по восьмий – 1 мм.
Визначено ефективність процесу пресування на відповідних пресувальних витках шнекового пресу: на першому пресувальному витку після пресування відносна маса олії складає 0,0812; із додаванням другого – 0,272; із додаванням третього – 0,368; із додаванням четвертого – 0,409; із додаванням п’ятого – 0,454; із додаванням шостого – 0,47; із додаванням сьомого – 0,489; із додаванням восьмого – 0,496. За максимальної олійності насіння рицини на рівні 55 відсотків встановлено, що завдяки оптимізації конструктивно-технологічних параметрів шнекових пресів показник олійності макухи рицини вдалося зменшити не менше, ніж на 3,1%.
Встановлено закон стиснення для шнекових пресів при пресуванні мезги насіння рицини, який дає змогу визначити оптимальну ступінь стиснення відповідного пресувального витка.
Встановлено, що достатня кількість пресувальних витків у шнекових пресах для пресування насіння рицини складає 8. Відповідно, при застосуванні під час пресування такої кількості пресувальних витків, відносна маса олії складе .
Річний економічний ефект від використання розробленого шнекового пресу для пресування мезги насіння рицини для продуктивності 0,22 т/год становить 458924,4 грн при строкові окупності 0,4 року.
