Исследование кинетических закономерностей процесса извлечения растительных масел в шнековом маслопрессе Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 664.346

Профессор В.Н. Василенко, аспирант М.В. Копылов

(Воронеж. гос. ун-т. инж. технол.) кафедра процессов и аппаратов химических и пищевых производств, тел. (473) 255-35-54

Исследование кинетических закономерностей процесса извлечения растительных масел в шнековом маслопрессе

Проведен анализ оптимальных областей одношнекового маслопресса, который позволил определить оптимальные значения его геометрических параметров.

In experimental studies, the optimal geometric parameters zeemoy camera, as well as analysis of optimal areas one-screw oilpress possible to determine the optimal values of the geometric parameters of the screw.

Ключевые слова: метод холодного отжима, масличные культуры, маслопресс, кинетические зависимости.

Один из способов получения растительного масла - прессование, которое заключается в том, что обрабатываемый материал подвергают внешнему давлению в специальных прессах. При этом существует несколько способов производства растительных масел: прессование при низких температурах; при высоких температурах; химическая экстракция.

Наиболее ценными с биологической точки зрения являются нерафинированные растительные масла первого холодного отжима. В них наиболее полно сохраняются все ценные для нашего организма компоненты: лецитин, витамины, незаменимые аминокислоты, минеральные вещества, полиненасы-щенные жирные кислоты (омега-3 и омега-6). Полученные таким способом масла характеризуются выраженным ароматом и вкусом [1].

Исследование процесса получения растительных масел холодным отжимом проводили на экспериментальной установке МПЭ-1, созданной на базе одношнекового маслопресса. Экспериментальная установка (рис. 1) состоит из источника электропитания 1 (380 В), щита управления 2, загрузочного бункера 3, органа, регулирующего зазор 4 между шнеком и зеерной камерой 5, станины 6, сборника масла 7, электропривода 8.

Маслопресс состоит из привода постоянного тока, ременной передачи, подшипникового узла, рабочей камеры измельчения и уплотнения исходного сырья, загрузочной воронки, шнека.

Прессующий механизм состоит из корпуса, шнека и зеерной камеры, которая представляет собой сборную конструкцию, состоящую из зеерных пластин, сборника масла, прижимного диска, корпуса для пластин. Пуск и остановка маслопресса производится со щита управления. На щите управления расположены следующие управляющие элементы: индикаторные лампы, ручка включения привода с возможностью реверса, кнопка сброса таймера. Индикаторная лампа своим свечением сигнализирует о наличии напряжения и указывает, что маслопресс подключен к сети. Также на щите управления расположены: два счетчика импульсов, которые показывают время работы и частоту вращения шнека, два измерителя-регулятора 2ТРМ1, которые отображают температуру по всей длине рабочей камеры и в зеер-ной камере, а также мощность электродвигателя.

В ходе экспериментальных исследований было установлено, что наиболее оптимальной для отжима масла является величина зазора между зеерными пластинами 0,070,13 мм. При данной величине зазора наблюдается наибольший выход масла и наименьшее попадание мезги в масло. При величине зазора менее 0,07 мм выход масла через зеерные отверстия снижается, и масло начинает выходить через отверстие вместе со жмыхом. При величине зазора более 0,13 мм через зеерные отверстия вместе с маслом начинают выходить мелкие частицы жмыха.

© Василенко В.Н., Копылов В.Н., 2012

Рис. 1. Экспериментальная установка МПЭ-1:

1 - источник электропитания; 2 - щит управления; 3 - загрузочный бункер; 4 - орган регулировки зазора; 5 - зеерная камера; 6 - станина; 7 - сборник масла; 8 - электропривод

Технические данные маслопресса МПЭ-1:

Производительность, л/ч .................... 20

Масса, кг .................................. 140

Частота вращения шнека, с-1 ................ 10

Габаритные размеры, мм:

длина .................................. 720

ширина ................................. 420

высота ................................. 950

Привод шнека от асинхронного двигателя АИР 112 М4:

мощность, кВт .......................... 5,5

синхронная скорость, об/мин ............ 1500

скорость вращения, об/мин .............. 1430

КПД, % ................................. 85,5

коэффициент мощности, cos ф ............ 0,86

ток статора, А ......................... 11,3

В качестве объекта исследования использовали семена расторопшы, рапса, подсолнечника, горчицы.

На рис. 2-3 представлены зависимости основных параметров процесса маслопрессо-вания от угловой скорости при относительной влажности прессуемого материала 8 %. Для оценки совпадения вычисленных и измеренных результатов определены величины средних отклонений для величин Q и N. Среднее отклонение вычисленных и экспериментальных значений не превышает 12 % [2].

Значения параметра кц на диаграммах соответствуют следующим номерам: 1 - =

0,004; 2 - к^2 = 0,005; 3 - = 0,007 м. Значе-

ния толщины витков шнека sx и шага витков шнекарх приняты постоянными.

40

Л'Ч

35

30 ¿25

20

7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 с 'IО

Рис. 2. Зависимость производительности масло-пресса от частоты вращения шнека: 1 - шнек № 1;

2 - шнек № 2; 3 - шнек № 3

4.5 кВт

4.0

11 3,5

3.0

г:

2.5 2

7.0 7.5 8.0 8.5 9,0 9,5 с" 10

Рис. 3. Зависимость мощности привода маслопрес-са от частоты вращения шнека: 1 - шнек № 1;

2 - шнек № 2; 3 - шнек № 3

На (рис. 4-5) приведены постоянные значения исследуемых параметров. Значения сил, действующих на зеерную камеру, на выходе из нее: 4 - Я1=0,004 кН; 5 - Я2=0,0045 кН; 6 - Яз=0,005 кН.

Весптщ<ВТУ!ИГ, № 1, 2011

О----------

Рис. 4. Зависимость КПД маслопресса от производительности при различной глубине шнекового канала к

'\

-'•'2 -3

* Ґ

4

15 20 25 30 35 кг/ч40

с?-----------

Рис. 5. Зависимость КПД маслопресса от производительности при различном шаге витка шнека рх

Оптимизация прессующего механизма маслопресса позволила найти конструктивные геометрические и режимные параметры, по которым изготовлена первая промышленная партия экструдеров на ОАО «Эпрод».

ЛИТЕРАТУРА

1. Позняковский, В.М. Экспертиза масел, жиров и продуктов их переработки. Качество и безопасность [Текст] / В.М. Позняковский, Е.П. Корнена, С.А. Калманович [и др.] -Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2007. - 272 с.

2. Остриков, А.Н. Практикум по курсу «Расчет и конструирование машин и аппаратов пищевых производств» [Текст]: учеб. пособие / А. Н. Остриков, В. Е. Игнатов, В. Е. Добро-миров [и др.] - Воронеж. 1997. - 192 с.

Таким образом, анализ оптимальных областей одношнекового маслопресса позволил определить оптимальные значения геометрических параметров: кц = 0,007 м, = 0,005 м, рх = 0,032 м.