Обґрунтування конструктивно-технологічних параметрів шнекового преса для переробки біомаси комах в біологічні добавки

Abstract

В кваліфікаційній роботі обґрунтовано вибір технологічного процесу та шнекового преса як базову машину для переробки личинки мухи Чорна левина (Hermetia illucens) на кормові добавки для малих та середніх фермерських рибницьких господарств. Розроблено модель роботи шнекового преса на основі розгляду процесу пресування біомаси личинки мухи Чорна левина (Hermetia illucens) як в'язкого середовища, що підпорядковується статичному закону Оствальда-де Віля та процесу фільтрації жиру на основі закону Дарсі. Встановлено, що в'язкість біомаси личинки при варіюванні тиску в діапазоні 1000 – 3000 Па та швидкості зсуву 1-10 с-1 змінюється з 51000 до 5300 мПа∙с; в'язкість жиру при варіюванні температури від 30 до 90 ºС змінюється в діапазоні від 15,3 до 6,3 мПа∙с; Найбільше значення коефіцієнта фільтрації жиру дорівнює 4,9 · 1013 м4/Н∙с спостерігається при тиску 10-11 МПа. При об'ємній продуктивності шнекового преса 10 кг/годин раціональний діаметр отворів для виходу жиру повинен бути 0,8 мм, кількість обертів 20,5 хв-1, діаметр отвору для виходу макухи 7,2 мм, діаметр зеєрної камери 0,078 м, діаметр шнека 0,05 м. Питома енергоємність процесу при цьому становить 0,2 кВт∙год/кг, а залишкова олійність макухи менше 10%.

The qualification work substantiates the choice of a technological process and a screw press as a basic machine for processing the larvae of the black lion fly (Hermetia illucens) into feed additives for small and medium-sized farm fish farms. A model of the screw press operation was developed based on the consideration of the process of pressing the biomass of the larvae of the black lion fly (Hermetia illucens) as a viscous medium that obeys the static Ostwald-de Ville's law and the process of fat filtration based on Darcy's law. It was found that the viscosity of the larval biomass varies from 51000 to 5300 mPa∙s when the pressure is varied in the range of 1000 - 3000 Pa and the shear rate is 1-10 s-1; the viscosity of fat varies from 15.3 to 6.3 mPa∙s when the temperature is varied from 30 to 90 °C; the highest value of the fat filtration coefficient equal to 4.9 - 1013 m4/N∙s is observed at a pressure of 10-11 MPa. With a volumetric capacity of the screw press of 10 kg/hour, the rational diameter of the holes for the fat outlet should be 0.8 mm, the number of revolutions 20.5 min-1, the diameter of the hole for the cake outlet 7.2 mm, the diameter of the sieve chamber 0.078 m, and the diameter of the screw 0.05 m. The specific energy consumption of the process is 0.2 kWh/kg, and the residual oil content of the cake is less than 10%.