agroengineeringАгроинженерияAgricultural Engineering (Moscow)2687-11492687-1130РГАУ-МСХА10.26897/2687-1149-2023-1-33-39agroengineering-514Research ArticleТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ АПКFARM MACHINERY AND TECHNOLOGIESОптимизация процесса работы пресс-гранулятора соевой половыOptimizing the performance of the soybean pulp pelleting presshttps://orcid.org/0000-0002-4288-9835УсановВ. С.UsanovV. S.

Вячеслав Сергеевич Усанов, канд. с.-х. наук, старший научный сотрудник

675027

Игнатьевское шоссе, 19

Амурская область

Благовещенск

Vyacheslav S. Usanov, CSc (Ag), Senior Research Engineer

675027

19, Ignatievskoe Road

Amur Region

Blagoveshchensk

usanov-1989@bk.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2079-8040ОсиповЯ. А.OsipovYa. A.

Яков Александрович Осипов, канд. техн. наук, старший научный сотрудник

675027

Игнатьевское шоссе, 19

Амурская область

Благовещенск

Yakov A. Osipov, CSc (Eng), Senior Research Engineer

675027

19, Ignatievskoe Road

Amur Region

Blagoveshchensk

9246723731@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6332-5406КувшиновА. А.KuvshinovA. A.

Алексей Алексеевич Кувшинов, канд. техн. наук, научный сотрудник

675027

Игнатьевское шоссе, 19

Амурская область

Благовещенск

Aleksei A. Kuvshinov, CSc (Eng), Research Engineer

675027

19, Ignatievskoe Road

Amur Region

Blagoveshchensk

pzrk_igla1992@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3471-301XСахаровВ. А.SakharovV. A.

Владимир Александрович Сахаров, старший научный сотрудник

675027

Игнатьевское шоссе, 19

Амурская область

Благовещенск

Vladimir A. Sakharov, Senior Research Engineer

675027

19, Ignatievskoe Road

Amur Region

Blagoveshchensk

sakharov.v.a@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2769-6672ЛипканьА. В.LipkanA. V.

Александр Васильевич Липкань, старший научный сотрудник

675027

Игнатьевское шоссе, 19

Амурская область

Благовещенск

Aleksandr V. Lipkan, Senior Research Engineer

675027

19, Ignatievskoe Road

Amur Region

Blagoveshchensk

lav-blg@mail.ruВсероссийский научно-исследовательский институт соиРоссияAll-Russian Scientific Research Institute of SoybeanRussian Federation2023110320232513339Copyright © Усанов В.С., Осипов Я.А., Кувшинов А.А., Сахаров В.А., Липкань А.В., 20232023Усанов В.С., Осипов Я.А., Кувшинов А.А., Сахаров В.А., Липкань А.В.Usanov V.S., Osipov Y.A., Kuvshinov A.A., Sakharov V.A., Lipkan A.V.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/514

   Для определения оптимальных конструктивных параметров и режимов работы пресс-гранулятора шнекового типа проведены исследования гранулирования предварительно измельченных до 5 мм фракций соевой половы с добавлением зерна сои в качестве связующего вещества. Процесс гранулирования проходил стабильно при температуре ствола пресс-гранулятора 70…80 °С и температуре гранул на выходе 65…70 °С. Контроль влажности проводился в соответствии с ГОСТ 13496.3-92, крошимость гранул – по ГОСТ 23513-79, ГОСТ 22834-87. Проведено 15 опытов в трех повторностях согласно матрице ортогонального центрального композиционного плана второго порядка. Факторами эксперимента являлись толщина матрицы, влажность сырья и массовая доля зерна сои в сырье, критерием оптимизации – крошимость полученных гранул. По результатам эксперимента было получено адекватное уравнение регрессии. Установлено, что в диапазонах влажности сырья 50…60 % и массовой доли размола сои в сырье 15…16,5 % наблюдается наименьший процент крошимости гранул. При зафиксированном значении влажности сырья оптимальная толщина прессующей матрицы соответствует диапазону 27,5…39,0 мм, массовая доля зерна сои в сырье – 15…25 %. При зафиксированной массовой доле зерна сои оптимальные значения толщины прессующей матрицы находятся в пределах 30…40 мм, значения изначальной влажности – 40…60 %. Для получения гранул, состоящих из предварительно измельченной и увлажненной соевой половы и зерен сои, крошимостью не более 12 % толщина матрицы с отверстиями диаметром 10 мм должна быть 30…40 мм, массовая доля сои в сырье должна соответствовать 15…16,5 %, влажность сырья – 51…60 %.

   The pelleting process was stable at a temperature of the pelleting press barrel of 70…80 °С and the temperature of pellets at the exit of 65 to 70 °С. Humidity control was carried out in accordance with GOST 13496.3-92, the crumbling of pellets – in accordance with GOST 23513-79, GOST 22834-87. Fifteen experiments were carried out in three repetitions according to the matrix of the orthogonal central composition plan of the second order. The factors of the experiment included the matrix thickness, the moisture content of the raw material and the mass fraction of soybean grains in the raw material. The crumbling of the obtained pellets served as the optimization criterion. Based on the experiment results, an adequate regression equation was obtained. It was established that the smallest percentage of pellet crumbling is observed in the moisture content ranges of raw materials of 50 to 60 % and the mass fraction of soybean grinding in raw materials of 15 to 16.5 %. With a fixed value of raw material moisture content, the optimal thickness of the pressing matrix corresponds to the range of 27.5 to 39.0 mm, while the mass fraction of soybean grain in the raw material is 15 to 25 %. With a fixed mass fraction of soybean grain, the optimal values of the pressing matrix thickness range between 30 and 40 mm, the values of the initial moisture content are 40 to 60 %. To obtain pellets consisting of precrushed and moistened soybean chaff and soybean grains with the crumbling rate of less than 12 %, the thickness of the matrix with holes with a diameter of 10 mm should be 30 to 40 mm, the mass fraction of soy in the raw material should correspond to 15 to 16.5 %, and the moisture content of raw materials should equal 51 to 60 %.

соевая половамассовая доля зерна соипресс-гранулятор шнекового типакрошимость кормовых гранултолщина матрицы пресс-грануляторавлажность сырьяsoybean chaffmass fraction of soybeansscrew-type pelleting presscrumbliness of feed pelletspelleting press matrix thicknessraw material moistureReferencesПрисяжная И. М. Получение и использование соевой половы для повышения эффективности животноводства / И. М. Присяжная, С. П. Присяжная, М. О. Синеговский // Новая наука в новом мире: философское, социально-экономическое, культурологическое осмысление : Материалы II Международной научно-практической конференции. – Петрозаводск: Новая Наука, 2019. – С. 188-192. EDN: PNMTROPrisyazhnaya I. M., Prisyazhnaya S. P., Sinegovsky M. O. Obtaining and using soy chaff to improve the efficiency of animal husbandry. Novaya nauka v novom mire: filosofskoe, sotsial’no-ekonomicheskoe, kul’turologicheskoe osmyslenie: Materialy II Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii. Petrozavodsk, Novaya Nauka, 2019:188-192. (In Rus.)Шишкин В. В. Перспектива использования соевой половы как альтернатива сену в кормлении крупного рогатого скота / В. В. Шишкин [и др.] // Современное состояние и перспективы исследований сои : Сборник научных статей по материалам Международной научно-практической конференции, посвящённой 80-летию со дня рождения выдающегося селекционера, кандидата биологических наук Лидии Карповны Малыш. – Благовещенск: ВНИИ сои, 2020. – С. 144-157. EDN: VOMVROShishkin V. V., Usanov V. S., Shulzhenko E. A., Tatarenko I. Yu. Prospects of using soy chaff as an alternative to hay in feeding cattle. Sovremennoye sostoyaniye i perspektivy issledovaniy soi: Sbornik nauchnykh statey po materialam Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii, posvyashchonnoy 80-letiyu so dnya rozhdeniya vydayushchegosya selektsionera kandidata biologicheskikh nauk Lidii Karpovny Malysh. Blagoveshchensk, VNII Soy, 2020: 144-157. (In Rus.)Blagov D. A., Gizatov A. Ya., Smakuyev D. R., Kosilov V. I., Pogodaev V. A., Tamaev S. A. Overview of feed granulation technology and technical means for its implementation. IOP Conf. Ser. «Earth Environ». Sci. 2020. 613 (1): 012018. doi: 10.1088/1755-1315/613/1/012018Blagov D. A., Gizatov A. Ya., Smakuyev D. R., Kosilov V. I., Pogodaev V. A., Tamaev S. A. Overview of feed granulation technology and technical means for its implementation. IOP Conf. Ser. «Earth Environ». Sci. 2020. 613 (1): 012018. doi: 10.1088/1755-1315/613/1/012018Усанов В. С. Исследование процесса уплотнения соевой половы / В. С. Усанов, Е. А. Шульженко // Проблемы и перспективы развития агропромышленного комплекса России : Материалы Всероссийской научно-практической конференции. – Благовещенск: Дальневосточный ГАУ, 2017. – Т. 4. – С. 88-92. EDN: YOFSFKUsanov V. S., Shulzhenko E. A. Study of the soy chaff compaction. Problemy i perspektivy razvitiya agropromyshlennogo kompleksa Rossii: Materialy Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii. Blagoveshchensk, Far East State Agrarian University. 2017; 4: 88-92. (In Rus.)Демин Е. Е. Анализ процесса прессования органоминеральной смеси по рабочему каналу шнекового гранулятора / Е. Е. Демин [и др.] // Проблемы экономичности и эксплуатации автотракторной техники : Материалы Международного научно-технического семинара имени В. В. Михайлова. – Саратов: ООО «Амирит», 2019. – Т. 32. – С. 261-265. EDN: FTNUKPDemin E. E., Khudoleev I. V., Adilov R. R., Tsyplakov D. A. Analysis of the process of pressing an organo-mineral mixture along the working channel of a screw-type pelleting press. Problemy ekonomichnosti i ekspluatatsii avtotraktornoy tekhnik i: Materialy Mezhdunarodnogo nauchno-tekhnicheskogo seminara imeni V. V. Mikhaylova. Saratov, LLC “Amirit”. 2019; 32: 261-265. (In Rus.)Вольвак С. Ф. К выбору конструкции гранулятора комбикормов для кроликов / С. Ф. Вольвак // Инновации в АПК: проблемы и перспективы. – 2019. – № 4 (24). – С. 36-44. EDN: JYWUOYVolvak S. F. Choosing a design of the pelletizer of mixed fodder for rabbits. Innovations in Agricultural Complex: Problems and Perspectives. 2019; 4 (24): 36-44. (In Rus.)Сергеев А. Г. Результаты исследований качественных и количественных характеристик гранулированного комбикорма / А. Г. Сергеев, В. Н. Нечаев, А. Е. Шамин // Международный технико-экономический журнал. – 2020. – № 1. – С. 13-21. EDN: WHBKQHSergeev A. G., Nechaev V. N., Shamin A. E. Research results of qualitative and quantitative characteristics of granulated food. International Technical and Economic Journal. 2020; 1: 13-21. (In Rus.)Благов Д. А. Пресс-грануляторы, технические особенности, влияние гранулирования на качественные показатели корма / Д. А. Благов [и др.] // Кормление сельскохозяйственных животных и кормопроизводство. – 2020. – № 9 (182). – С. 57-66. doi: 10.33920/sel-05-2009-06Blagov D. A., Mitrofanov S. V., Panferov N. S., Teterin V. S., Pestryakov E. V. Press granulators, technical features, influence of pelleting on the qualitative characteristics of feed. Feeding of Farm Animals and Feed Production. 2020; 9: 57-66. doi: 10.33920/sel-05-2009-06 (In Rus.)Попов В. П. Теоретическое обоснование энерго- и ресурсосберегающей конструкции шнекового пресс-экструдера для производства высококачественных кормовых продуктов / В. П. Попов [и др.] // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. – 2017. – № 6 (68). – С. 107-109. EDN: YLSGQNPopov V. P., Martynova D. V., Antimonov S. V., Martynov N. N., Mezhueva L. V., Shakhov V. A. Theoretical justification of the energy- and resource-saving design of a screw-type extruder for the production of high-quality feeds. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2017; 6: 107-109. (In Rus.)Мартынова Д. В. Модернизация шнекового пресс-экструдера / Д. В. Мартынова [и др.] // Интеллект. Инновации. Инвестиции. – 2016. – № 4. – С. 104-108. EDN: WYORON.Martynova D. V., Popov V. P., Zinyukhina A. G., Martynov N. N., Khanin V. P. Modernization of screw-type press-extruder. Intellect. Innovations. Investments. 2016; 4: 104-108. (In Rus.)Хозяев И. А. Экспериментальные исследования гранулирующих форм отверстий в экструдере комбикормов для рыбы / И. А. Хозяев, Д. В. Рудой // Вестник Донского государственного технического университета. – 2012. – Т. 12, № 8 (69). – С. 89-95. EDN: QADMNPKhozyaev I. A., Rudoy D. V. Experimental studies of pelletizing hole shapes in a fish feed extruder. Vestnik of Don State Technical University. 2012; 12 (8): 89-95. (In Rus.)Титов В. А. Результаты предварительных исследований энергоэффективного гранулятора / В. А. Титов [и др.] // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. – 2014. – № 1 (111). – С. 94-97. EDN: RUVNFXTitov V. A., Pikalov Yu. A., Sekatsky V. S., Merzlikina N. V. Results of preliminary studies of energy-effi cient pelletizer. Bulletin of Altai State Agricultural University. 2014; 1 (111): 94-97. (In Rus.)Новиков В. В. Экспериментальные исследования шнекового пресса с обоснованием его конструктивных и кинематических параметров / В. В. Новиков, Д. Р. Ермолаева, А. А. Курочкин // Инновационная техника и технология. – 2018. – № 4 (17). – С. 45-50. EDN: VSWCDZNovikov V. V., Ermolaeva D. R., Kurochkin A. A. Experimental study of screw press with the justifi cation of the constructive and kinematic parameters. Innovative Machinery and Technology. 2018; 4 (17): 45-50. (In Rus.)Кувшинов А. А. Определение температуры гранулирования соевой половы в зависимости от площади винтовой поверхности шнека гранулятора / А. А. Кувшинов [и др.] // Техника и оборудование для села. – 2019. – № 10 (268). – С. 30-33. EDN: FTMTJHKuvshinov A. A., Shulzhenko E. A., Tatarenko I. Yu., Sakharov V. A. Determination of the pelleting temperature of soybean empty glume depending on the area of the helical surface of the pelletizer screw. Machinery And Equipment For Rural Area. 2019; 10: 30-33. (In Rus.)Татарьянц М. С. Разработка методики расчёта нагрузок на шнек и энергозатрат шнековых прессов / М. С. Татарьянц, С. И. Завинский, А. Г. Трошин // ScienceRise. – 2015. – Т. 6, № 2 (11). – С. 80-84. EDN: UFZYMNTataryants M. S., Zavinskiy S. I., Troshin A. G. Development of a method for calculating the loads on the screw and the energy consumption of screw-type presses. ScienceRise. 2015; 6 (2): 80-84. (In Rus.)Вольвак С. Ф. Разработка конструкции шнекового гранулятора кормовых смесей на основе травяной муки для кормления кроликов / С. Ф. Вольвак, Д. Н. Бахарев, А. А. Добрицкий // Инновации в АПК: проблемы и перспективы. – 2019. – № 1 (21). – С. 30-39. EDN: ZEJJUTVolvak S. F., Bakharev D. N., Dobritsky A. A. Design of the screw pelletizer of feed mixes based on grass flour for feeding rabbits. Innovations in Agricultural Complex: Problems and Perspectives. 2019; 1 (21): 30-39. (In Rus.)Бородянский В. П. Моделирование коэффициентов внешнего трения масличного материала при экструдировании в шнековом прессе / В. П. Бородянский [и др.] // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. – 2019. – № 5-6 (371-372). – С. 80-83. doi^ 10.26297/0579-3009.2019.5-6.20Borodyanskiy V. P., Gukasyan A. V., Kosachev V. S., Koshevoy E. P., Yakovlev N. A. Modeling the external friction coefficients of oilseed material during extrusion in a screw press. Izvestiya vuzov. Food Technology. 2019; 5-6 (371-372): 80-83. (In Rus.)Михалёв В. В. Улучшение углеводной питательности кормового концентрата на основе зерна сои и повышение производительности оборудования при его производстве / D/ D/ Михалёв, Е. А. Шульженко, Е. В. Рыжков // Кормопроизводство. – 2017. – № 12. – С. 39-43. EDN: ZVZPWVMikhalev V. V., Shulzhenko E. A., Ryzhkov E. V. Improving carbohydrate concentration and production effi ciency of soybean fodder concentrate. Kormoproizvodstvo. 2017; 12: 39-43. (In Rus.)

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