Підвищення ефективності технології і технічних засобів обробки продукції рослинництва з ультразвуковою інтенсифікацією процесу

Abstract

У магістерській роботі досліджено сучасний стан технологій обробки зернових, зернобобових культур і рослинних олій та обґрунтовано доцільність застосування ультразвукової інтенсифікації як ефективної альтернативи традиційним високотемпературним і хімічним методам. На основі аналізу літературних і патентних джерел встановлено, що існуючі технології характеризуються значними недоліками, зокрема тривалістю технологічних операцій, високими втратами поживних речовин, недостатнім рівнем інактивації антипоживних факторів і мікрофлори, підвищеним енергоспоживанням та нестабільністю параметрів процесів, що призводить до зниження якості готової продукції і втрат сировини. У роботі обґрунтовано можливості використання ультразвукової обробки для інтенсифікації процесів зволоження, очищення, екстракції та фільтрації продукції рослинництва. Розроблено інноваційні ультразвукові технології та конструкції дослідно-промислових установок для їх практичної реалізації. Запропоновано універсальну установку безперервної дії шнекового типу для обробки сипучої рослинної сировини, яка забезпечує високу продуктивність (до 1200 кг/год для сої та до 1700 кг/год для зерна пшениці) та дозволяє досягти ефективності очищення оболонки зерна до 98 %, а також зволоження і інактивації антипоживних речовин на рівні 96–98 % за рахунок спрямованого ультразвукового впливу. Результати виробничих випробувань підтвердили високу ефективність розроблених технологій і технічних засобів, їх відповідність чинним нормативним вимогам та економічну доцільність впровадження в промислове виробництво. Отримані результати свідчать про перспективність застосування ультразвукових технологій для підвищення ефективності та якості обробки продукції рослинництва.

The master’s thesis investigates the current state of technologies for processing cereal crops, leguminous crops, and vegetable oils, and substantiates the feasibility of applying ultrasonic intensification as an effective alternative to conventional high-temperature and chemical methods. Based on the analysis of literary and patent sources, it has been established that existing technologies are characterized by significant drawbacks, including long processing times, high losses of nutrients, insufficient inactivation of antinutritional factors and microflora, increased energy consumption, and instability of process parameters, which leads to a reduction in the quality of finished products and losses of raw materials. The thesis substantiates the possibilities of using ultrasonic treatment to intensify the processes of moistening, cleaning, extraction, and filtration of crop products. Innovative ultrasonic technologies and the designs of pilot-industrial units for their practical implementation have been developed. A universal continuous-operation screw-type unit for processing bulk crop raw materials is proposed, which ensures high productivity (up to 1200 kg/h for soybeans and up to 1700 kg/h for wheat grain) and makes it possible to achieve grain hull cleaning efficiency of up to 98%, as well as moistening and inactivation of antinutritional substances at the level of 96–98% due to directed ultrasonic воздействие. The results of industrial tests confirmed the high efficiency of the developed technologies and technical means, their compliance with current regulatory requirements, and the economic feasibility of their implementation in industrial production. The obtained results indicate the prospects of using ultrasonic technologies to improve the efficiency and quality of crop product processing.