agroengineeringАгроинженерияAgricultural Engineering (Moscow)2687-11492687-1130РГАУ-МСХА10.26897/2687-1149-2025-2-47-53agroengineering-1005Research ArticleТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ АПКFARM MACHINERY AND TECHNOLOGIESОптимизация энергоемкости процесса влажного гранулирования корма в корзинном гранулятореOptimizing the energy intensity of wet granulation of feed in a basket granulatorhttps://orcid.org/0000-0001-7137-5692БрагинецС. В.BraginetsS. V.

Брагинец Сергей Валерьевич -  д-р техн. наук, ведущий научный сотрудник.

 347740, Ростовская область, Зерноград, ул. Научный городок, 3;  344003,  Ростов-на-Дону,  пл. Гагарина, 1

AuthorID 687835

Sergey V. Braginets - DSc (Eng), Lead Research Engineer.

3, Nauchny Gorodok Str., Zernograd, Rostov Region, 347740; Gagarin Sq. 1, Rostov-on-Don, 344003

sbraginets@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8715-0655ПахомовВ. И.PakhomovV. I.

Пахомов Виктор Иванович - д-р техн. наук, директор, член-корреспондент РАН.

 347740, Ростовская область, Зерноград, ул. Научный городок, 3;  344003,  Ростов-на-Дону,  пл. Гагарина, 1

AuthorID 405383

Viktor I. Pakhomov - DSc (Eng), Corresponding Member of the RAS, Director.

3, Nauchny Gorodok Str., Zernograd, Rostov Region, 347740; Gagarin Sq. 1, Rostov-on-Don, 344003

vniizk30@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3362-5627БахчевниковО. Н.BakhchevnikovO. N.

Бахчевников Олег Николаевич - канд. техн. наук,  старший научный сотрудник.

 347740, Ростовская область, Зерноград, ул. Научный городок, 3

AuthorID 640052

Oleg N. Bakhchevnikov - CSc (Eng), Senior Research Engineer.

3, Nauchny Gorodok Str., Zernograd, Rostov Region, 347740

oleg-b@list.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5210-781XАлферовА. С.AlferovA. S.

Алферов Александр Сергеевич -  канд. техн. наук, старший научный сотрудник.

 347740, Ростовская область, Зерноград, ул. Научный городок, 3

AuthorID 698970

Aleksandr S. Alferov - PhD (Eng), Senior Researcher.

3, Nauchny Gorodok Str., Zernograd, Rostov Region, 347740

alfa-8303@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4160-0382ДеевК. А.DeevK. A.

Деев Константин Александрович - инженер.

 347740, Ростовская область, Зерноград, ул. Научный городок, 3

AuthorID 1195842

Konstantin A. Deev – Engineer.

3, Nauchny Gorodok Str., Zernograd, Rostov Region, 347740

prosto.deev@yandex.ruАграрный научный центр «Донской»; Донской государственный технический университетРоссияAgricultural Research Centre "Donskoy"; Don State Technical UniversityRussian FederationАграрный научный центр «Донской»РоссияAgricultural Research Centre "Donskoy"Russian Federation2025050420252724753Copyright © Брагинец С.В., Пахомов В.И., Бахчевников О.Н., Алферов А.С., Деев К.А., 20252025Брагинец С.В., Пахомов В.И., Бахчевников О.Н., Алферов А.С., Деев К.А.Braginets S.V., Pakhomov V.I., Bakhchevnikov O.N., Alferov A.S., Deev K.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://agroengineering.timacad.ru/jour/article/view/1005

Влажное гранулирование растительного сырья с целью приготовления гранулированного корма малого диаметра для рыб и их мальков целесообразно проводить в корзинном грануляторе. Экспериментальные исследования проведены с целью установления рациональных значений факторов влажного гранулирования, обеспечивающих его низкую удельную энергоемкость. В корзинном грануляторе корм из растительного сырья для мальков рыб гранулировали, получая гранулы диаметром 2 мм и длиной 4 мм. В результате предварительных исследований установлены три наиболее значимых фактора, влияющих на процесс влажного гранулирования растительного сырья и удельную энергоемкость гранулирования: влажность сырья, модуль помола сырья и частота вращения рабочих органов корзинного гранулятора. В качестве критерия оптимизации процесса влажного гранулирования растительного сырья была принята удельная энергоемкость процесса. Эксперимент проводили при следующих значениях факторов: влажность корма – 30, 35 и 40%; модуль его помола – 0,82, 1,24 и 1,66 мм; частота вращения рабочих органов гранулятора – 40, 50 и 60 мин-1. Полученное уравнение регрессии адекватно описывает процесс влажного гранулирования корма. Установленные оптимальные значения удельной энергоемкости влажного гранулирования кормов, равные 1,9…2,3 кВт·ч/т, достигаются при следующих рациональных значениях факторов: влажность сырья – 40…42%; модуль его помола – 1,6…1,7 мм; частота вращения рабочих органов гранулятора – 60…62 мин-1. При соблюдении указанных значений получаются водостойкие гранулы и обеспечивается минимальная удельная энергоемкость гранулирования.

Wet granulation of plant-based raw materials is necessary to prepare granulated feed of small diameter for fish and their fry. A basket granulator is a feasible solution for this process. The authors performed experimental studies to establish rational values of factors of wet granulation, providing its low specific energy intensity. Fish fry feed from plant material was pelleted in a basket granulator to get pellets with a diameter of 2 mm and a length of 4 mm. Three most significant factors affecting the process of wet granulation of plant-based raw materials and specific energy intensity of granulation were established after preliminary studies: moisture content of raw materials, grinding modulus of raw materials and rotation speed of the granulator’s operating parts. Specific energy intensity of granulation was accepted as a criterion for optimizing the wet granulation process of plant-based raw materials. The experiment was conducted at the following values of factors: a feed moisture content of 30, 35, and 40%; its grinding modulus 0.82, 1.24, and 1.66 mm; a rotation speed of granulator operating parts of 40, 50 and 60 min-1. The obtained regression equation adequately describes the process of wet granulation. The established optimal values of specific energy intensity of wet granulation of feeds, equal to 1.9 to 2.3 kW·h·t-1, are achieved at the following rational values of factors: a raw material moisture content of 40 to 42%; a grinding modulus of 1.6 to 1.7 mm; a rotation speed of the granulators operating parts of 60 to 62 min-1. Obtaining waterproof granules at the minimum specific energy intensity of granulation is possible on condition that the specified values of factors are observed.

влажное гранулированиекорзинный грануляторгранулырастительное сырьекорм для рыбвлажность сырьямодуль помола сырьячастота вращения рабочих органов гранулятораудельная энергоемкость гранулированияwet granulationbasket granulatorgranulesplant-based raw materialfish feedfeed moisturefeed grinding modulusrotation speed of the granulator’s operating elementsspecific energy intensity of granulationРабота выполнена при поддержке Минобрнауки РФ в рамках Государственного задания ФГБНУ «Аграрный научный центр ˮДонскойˮ». Авторы благодарят рецензентов за их вклад в экспертную оценку этой работы.The work was supported by the Ministry of Education and Science of the Russian Federation within the framework of the State Assignment of the Agrarian Science Center “Donskoy”. The authors thank the reviewers for their contribution to the peer review of this work.ReferencesКуликов А.В., Литвинчук А.А., Куликова О.М. и др. Исследование возможности и определение параметров получения микрогранул рыбных комбикормов для выращивания мальков // Пищевая промышленность: наука и технологии. 2019. Т. 12, № 2. С. 43-51. https://foodindustry.belal.by/jour/article/view/402 EDN: XDDUJTKulikov A.V., Litvinchuk A.A., Kulikova O.M. et a1. Investigation of opportunities and determination of parameters of production of microgranules of fish fodder for fry. Food Industry: Science and Technologies. 2019;12(2):43-51. (In Russ.) https://foodindustry.belal.by/jour/article/view/402 EDN: XDDUJTBlagov D.A., Gizatov A.Y., Smakuyev D.R. et al. Overview of feed granulation technology and technical means for its implementation. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2020;613:012018. https://doi.org/10.1088/1755-1315/613/1/012018Blagov D.A., Gizatov A.Y., Smakuyev D.R. et al. Overview of feed granulation technology and technical means for its implementation. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2020;613:012018. https://doi.org/10.1088/1755-1315/613/1/012018Kumaraguru Vasagam K.P., Ambasankar K., Dayal J.S. An overview of aquafeed formulation and processing. Advances in Marine and Brackishwater Aquaculture. 2015:227-240. https://doi.org/10.1007/978-81-322-2271-2_21Kumaraguru Vasagam K.P., Ambasankar K., Dayal J.S. An overview of aquafeed formulation and processing. Advances in Marine and Brackishwater Aquaculture. 2015:227-240. https://doi.org/10.1007/978-81-322-2271-2_21Nielsen S.K., Mando M., Rosenorn A.B. Review of die design and process parameters in the biomass pelleting process. Powder Technology. 2020;364:971-985. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2019.10.051Nielsen S.K., Mando M., Rosenorn A.B. Review of die design and process parameters in the biomass pelleting process. Powder Technology. 2020;364:971-985. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2019.10.051Dujmović M., Šafran B., Jug M. et al. Biomass Pelletizing Process: A Review. Drvna Industrija. 2022;73(1):99-106. https://doi.org/10.5552/drvind.2022.2139Dujmović M., Šafran B., Jug M. et al. Biomass Pelletizing Process: A Review. Drvna Industrija. 2022;73(1):99-106. https://doi.org/10.5552/drvind.2022.2139Zukowski S.R., Kodam M., Khurana S. et al. Performance comparison of dome and basket extrusion granulation. Chemical Engineering Research and Design. 2020;160:190-198. https://doi.org/10.1016/j.cherd.2020.04.037Zukowski S.R., Kodam M., Khurana S. et al. Performance comparison of dome and basket extrusion granulation. Chemical Engineering Research and Design. 2020;160:190-198. https://doi.org/10.1016/j.cherd.2020.04.037Fekete R., Peciar P., Juriga M. et al. Pressure and liquid distribution under the blade of a basket extruder of continuous wet granulation of model material. Journal of Manufacturing and Materials Processing. 2024;8(3):127. https://doi.org/10.3390/jmmp8030127Fekete R., Peciar P., Juriga M. et al. Pressure and liquid distribution under the blade of a basket extruder of continuous wet granulation of model material. Journal of Manufacturing and Materials Processing. 2024;8(3):127. https://doi.org/10.3390/jmmp8030127Durakovic B. Design of experiments application, concepts, examples: State of the art. Periodicals of Engineering and Natural Sciences (PEN). 2017;5(3):421-439.Durakovic B. Design of experiments application, concepts, examples: State of the art. Periodicals of Engineering and Natural Sciences (PEN). 2017;5(3):421-439.Анисимов Н.П. Об использовании методики планирования эксперимента в соответствии с трехуровневыми планами Бокса-Бенкена // Вестник магистратуры. 2017. № 2-2. С. 32-36. (In Russ.) EDN: ZBMSQRAnisimov N.P. On the use of experiment planning technique according to Box-Benken three-level plans. Vestnik Magistratury. 2017;2-2:32-36. (In Russ.) EDN: ZBMSQRSzpisják-Gulyás N., Al-Tayawi A.N., Horváth Z.H. et al. Methods for experimental design, central composite design and the Box–Behnken design, to optimise operational parameters: A review. Acta Alimentaria. 2023;52(4):521-537. https://doi.org/10.1556/066.2023.00235Szpisják-Gulyás N., Al-Tayawi A.N., Horváth Z.H. et al. Methods for experimental design, central composite design and the Box–Behnken design, to optimise operational parameters: A review. Acta Alimentaria. 2023;52(4):521-537. https://doi.org/10.1556/066.2023.00235Kleijnen J.P. Response surface methodology for constrained simulation optimization: An overview. Simulation Modelling Practice and Theory. 2008;16(1):50-64. https://doi.org/10.1016/j.simpat.2007.10.001Kleijnen J.P. Response surface methodology for constrained simulation optimization: An overview. Simulation Modelling Practice and Theory. 2008;16(1):50-64. https://doi.org/10.1016/j.simpat.2007.10.001Gageanu I., Cujbescu D., Persu C. et al. Influence of input and control parameters on the process of pelleting powdered biomass. Energies. 2021;14:4104. https://doi.org/10.3390/en14144104Gageanu I., Cujbescu D., Persu C. et al. Influence of input and control parameters on the process of pelleting powdered biomass. Energies. 2021;14:4104. https://doi.org/10.3390/en14144104Ungureanu N., Vladut V., Voicu G. et al. Influence of biomass moisture content on pellet properties – review. Engineering for Rural Development. 2018;17:1876-1883. https://doi.org/10.22616/ERDev2018.17.N449Ungureanu N., Vladut V., Voicu G. et al. Influence of biomass moisture content on pellet properties – review. Engineering for Rural Development. 2018;17:1876-1883. https://doi.org/10.22616/ERDev2018.17.N449

The authors declare that there are no conflicts of interest present.