DOI: https://doi.org/10.32515/2664-262X.2024.9(40).1.94-104
Фізико-математична модель процесу стиснення компонентів комбікорму у експандати
Об авторах
Е.Б. Алієв, старший дослідник, доктор технічних наук, Дніпровський державний аграрно-економічний університет, м. Дніпро, Україна, e-mail: aliev@meta.ua, ORCID ID: 0000-0003-4006-8803
О.М. Кобець, доцент, кандидат технічних наук, Дніпровський державний аграрно-економічний університет, м. Дніпро, Україна, e-mail: ddau-shmk@ukr.net, ORCID ID: 0009-0009-5334-0133
М. О. Лінко, аспірант, Дніпровський державний аграрно-економічний університет, м. Дніпро, Україна
Анотація
Метою дослідження є перевірка правильності висновків, отриманих з теоретичних досліджень, шляхом обґрунтування експериментально основних параметрів та режимів роботи процесу стиснення компонентів комбікорму. Для порівняння результатів чисельного моделювання і лабораторних досліджень складено програму на мові програмування Wolfram, яка дозволяє зв’язати технологічні параметри процесу експандування (W, T) із фізико-механічними властивостями суміші комбікормів (Ep, μp, Wp). Алгоритм якої включає наступні кроки: постановка рівнянь регресії у вигляді функції кількох змінних; встановлення технологічних параметрів W, T, Dμ за допомогою функції динамічних повзунків; візуалізація функції перетину системи рівнянь вигляді тривимірного графіка; розв’язування системи рівнянь за допомогою функції чисельного обчислення NSolve; побудова графіків залежностей SΔPE(Dμ) і SΔPT(Dμ), ΨE(Dμ) і ΨT(Dμ), haE(Dμ) і haT(Dμ). В якості критерію оцінки пружних властивостей компонентів комбікорму було вирішено визначити зважені площі петлі пружного гістерезису SΔP і коефіцієнт механічних втрат Ψ на основі середнього діаметра частинок суміші Dμ, модуля Юнга Ep, коефіцієнт Пуассона μp і робота адгезії на одиницю площі Wp. Площа SΔP, укладена в межах петлі пружного гістерезису, являє собою питому енергію (роботу), перетворену в теплову енергію на кожному етапі деформації. Відхилення деформацій від напружень і створювана ними петля пружного гістерезису пов'язані з так званим внутрішнім тертям матеріалу. Коефіцієнт механічних втрат Ψ визначається як відношення площі петлі гістерезису SΔP до площі, укладеної між кривою напружень і віссю абсцис, де відкладено деформації SP1. Для раціональних технологічних параметрів (Dμ = 0,5 мм, W = 20,7 %, T = 137,0 °С) маємо наступні фізико-механічні властивості Ep = 22,3 МПа, μp = 0,31, Wp = 0,49 Н/м. При цьому SΔP = 0,772 МПа, Ψ = 1,519, ha = 13,2 мм. Порівняння залежностей SΔPE(Dμ) і SΔPT(Dμ), ΨE(Dμ) і ΨT(Dμ), haE(Dμ) і haT(Dμ) проведемо при умові раціональних технологічних параметрів і встановлені достатньо високий коефіцієнт кореляції Пірсона (0,94–0,99).
Ключові слова
корм, пресування, стиснення, чисельне моделювання, лабораторні дослідження, змішування, тиск, параметри, фізико-механічні властивості, ефективність
Повний текст:
PDF
Посилання
1. Standard A. S. A. E. (1994). Wafers, Pellet and Crumbles-Definitions and Methode for Determaining Specific Weight, Durability and Moisture Content. Feed Manufacturing Tech IV. American Feed Industry Association, Inc, Arlington.
2. Thomas, M. & Van der Poel, A. F. B. (1996). Physical quality of pelleted animal feed. 1. Criteria for pellet quality. Animal Feed Science Technology, 61: 89–112 DOI: 10.1016/0377-8401(96)00949-2
3. Rollins, D. (1996). Ekspanders – performance evaluation. Pmc. Southeastern Poult-yand Egg Assn. Feed Mill Management Seminar, Atlanta, GA.
4. Moscicki, L. (2003). Effect of screw configuration on quality and SME value of corn extrudate. Teka commission of motorization power industry in agriculture, 3: 182–186.
5. Jusko, S., Mitrus, M., Moscicki, L., Rejak, A., Wojtowicz A. (2001). Wpływ geometrii układu plastyfikuj˛acego na przebieg procesu ekstruzji surowcow roslinnych Inzynieria Rolnicza, 2: 124–129 [in Polish].
6. Moscicki, L., Mitrus, M., Wojtowicz, A. (2007). Technika ekstruzjiw przetworstwie rolno-spo zywczym Warszawa: PWRiL. 222 p. [in Polish].
7. Huimin, Li. (2021). The effect of expanded and extruded process on pellets physical properties and in sacco rumen degradability: master’s Thesis. 40 p. URL: https://hdl.handle.net/11250/2831222
8. Aliiev, E. B. et al. (2022). Tekhniko-tekhnolohichne zabezpechennia bezvidkhodnoi pererobky zernovoi syrovyny u kharchovi produkty i kormy [Technical and technological support of waste-free processing of grain raw materials into food products and fodder]. ( E. B. Aliyev ed.). Dnipro: LIRA [in Ukrainian].
9. Diachenko, L. S., Bomko, V. S. & Syvyk, T. L. (2015). Osnovy tekhnolohii kombikormovoho vyrobnytstva [Basics of compound feed production technology]. Bila Tserkva [in Ukrainian].
10. Aliiev, E. B. (2023). Chysel'ne modeliuvannia protsesiv ahropromyslovoho vyrobnytstva [Numerical modeling of agro-industrial production processes]. Kyiv: Ahrarna nauka [in Ukrainian].
11. Mohammad Reza Seifi, Reza Alimardani. (2010). The Moisture Content Effect on Some Physical and Mechanical Properties of Corn (Sc 704). Journal of Agricultural Science Archives, 2 (4): 125-134. DOI:10.5539/jas.v2n4p125
12. Li Y M, Chandio F A, Ma Z, Lakhiar I A, Sahito A R, Ahmad F. (2018). Mechanical strength of wheat grain varieties influenced by moisture content and loading rate. Int J Agric & Biol Eng., 11 (4): 52–57
13. Kang Y. S., Spillman C. K., Steele J. L., Chung D. S. (1995). Mechanical Properties of Wheat. Transactions of the ASAE, 38(2): 573–578. DOI: 10.13031/2013.27868
14. Ivliev, V. V. (2023). Chysel'ne modeliuvannia pruzhnoho histerezysu sypkoho materialu [Numerical modeling of elastic hysteresis of loose material]. Tsentral'noukrains'kyj naukovyj visnyk. Tekhnichni nauky Central Ukrainian scientific bulletin. Technical sciences, 7 (38), II: 39–67. DOI: 10.32515/2664-262X.2023.7(38).2.59-67 [in Ukrainian].
15. Zernovi ta produkty z nykh. Vyznachennia vmistu volohy. Kontrol'nyj metod [Cereals and their products. Determination of moisture content. Control method]. (2015) DSTU ISO 712:2015 from January 1, 2016 DP «Ukrains'kyj naukovo-doslidnyj i navchal'nyj tsentr problem standartyzatsii, sertyfikatsii ta iakosti» (DP «UkrNDNTs»). Retrieved from : http://online.budstandart.com/ ua/catalog/doc-page?id_doc=83685[in Ukrainian].
Пристатейна бібліографія ГОСТ
1. Standard A. S. A. E. (1994). Wafers, Pellet and Crumbles-Definitions and Methode for Determaining Specific Weight, Durability and Moisture Content. Feed Manufacturing Tech IV. American Feed Industry Association, Inc, Arlington.
2. Thomas M., Van der Poel A. F. B. Physical quality of pelleted animal feed. 1. Criteria for pellet quality. Animal Feed Science Technology. 1996. 61: 89–112 DOI: 10.1016/0377-8401(96)00949-2
3. Rollins D. Ekspanders – performance evaluation. Pmc. Southeastern Poult-yand Egg Assn. Feed Mill Management Seminar, Atlanta, GA. 1996.
4. Moscicki L. Effect of screw configuration on quality and SME value of corn extrudate. Teka commission of motorization power industry in agriculture. 2003. 3: 182–186.
5. Jusko S., Mitrus M., Moscicki L., Rejak A., Wojtowicz A. Wpływ geometrii układu plastyfikuj˛acego na przebieg procesu ekstruzji surowcow roslinnych. Inzynieria Rolnicza. 2001. 2: 124–129
6. Moscicki L., Mitrus M., Wojtowicz A. Technika ekstruzjiw przetworstwie rolno-spo zywczym (in Polish). Warszawa: PWRiL. 2007. 222 p.
7. Huimin Li. The effect of expanded and extruded process on pellets physical properties and in sacco rumen degradability: master’s Thesis. 2021. 40 p. URL: https://hdl.handle.net/11250/2831222
8. Алієв, Е. Б., Миколенко, С. Ю., Сова, Н. А. та ін. Техніко-технологічне забезпечення безвідходної переробки зернової сировини у харчові продукти і корми: колективна монографія / за заг. ред. Е. Б. Алієва. Дніпро: ЛІРА. 2022. 192 с.
9. Дяченко Л. С., Бомко В. С., Сивик Т. Л. Основи технології комбікормового виробництва: навч. посіб. Біла Церква. 2015. 306 с.
10. Алієв Е. Б. Чисельне моделювання процесів агропромислового виробництва: підручник. Київ: Аграрна наука. 2023. 340 с. DOI: 10.31073/978-966-540-584-9
11. Mohammad Reza Seifi, Reza Alimardani. The Moisture Content Effect on Some Physical and Mechanical Properties of Corn (Sc 704). Journal of Agricultural Science Archives. 2010. 2 (4): 125-134. DOI:10.5539/jas.v2n4p125
12. Li Y M, Chandio F A, Ma Z, Lakhiar I A, Sahito A R, Ahmad F. Mechanical strength of wheat grain varieties influenced by moisture content and loading rate. Int J Agric & Biol Eng. 2018. 11 (4): 52–57
13. Kang Y. S., Spillman C. K., Steele J. L., Chung D. S. Mechanical Properties of Wheat. Transactions of the ASAE. 1995. 38(2): 573–578. DOI: 10.13031/2013.27868
14. Івлєв В. В. Чисельне моделювання пружного гістерезису сипкого матеріалу. Центральноукраїнський науковий вісник. Технічні науки. 2023. 7 (38), ІІ: 39–67. DOI: 10.32515/2664-262X.2023.7(38).2.59-67
15. ДСТУ ISO 712:2015 Зернові та продукти з них. Визначення вмісту вологи. Контрольний метод (ISO 712:2009, IDT). [Чинний від 2016-01-01]. ДП «Український науково-дослідний і навчальний центр проблем стандартизації, сертифікації та якості» (ДП «УкрНДНЦ»). 21 c. URL: http://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page?id_doc=83685
Copyright (c) 2024 В.В. Е.Б. Алієв, О.М. Кобець, М.О. Лінко
Фізико-математична модель процесу стиснення компонентів комбікорму у експандати
Об авторах
Е.Б. Алієв, старший дослідник, доктор технічних наук, Дніпровський державний аграрно-економічний університет, м. Дніпро, Україна, e-mail: aliev@meta.ua, ORCID ID: 0000-0003-4006-8803
О.М. Кобець, доцент, кандидат технічних наук, Дніпровський державний аграрно-економічний університет, м. Дніпро, Україна, e-mail: ddau-shmk@ukr.net, ORCID ID: 0009-0009-5334-0133
М. О. Лінко, аспірант, Дніпровський державний аграрно-економічний університет, м. Дніпро, Україна
Анотація
Ключові слова
Повний текст:
PDFПосилання
1. Standard A. S. A. E. (1994). Wafers, Pellet and Crumbles-Definitions and Methode for Determaining Specific Weight, Durability and Moisture Content. Feed Manufacturing Tech IV. American Feed Industry Association, Inc, Arlington.
2. Thomas, M. & Van der Poel, A. F. B. (1996). Physical quality of pelleted animal feed. 1. Criteria for pellet quality. Animal Feed Science Technology, 61: 89–112 DOI: 10.1016/0377-8401(96)00949-2
3. Rollins, D. (1996). Ekspanders – performance evaluation. Pmc. Southeastern Poult-yand Egg Assn. Feed Mill Management Seminar, Atlanta, GA.
4. Moscicki, L. (2003). Effect of screw configuration on quality and SME value of corn extrudate. Teka commission of motorization power industry in agriculture, 3: 182–186.
5. Jusko, S., Mitrus, M., Moscicki, L., Rejak, A., Wojtowicz A. (2001). Wpływ geometrii układu plastyfikuj˛acego na przebieg procesu ekstruzji surowcow roslinnych Inzynieria Rolnicza, 2: 124–129 [in Polish].
6. Moscicki, L., Mitrus, M., Wojtowicz, A. (2007). Technika ekstruzjiw przetworstwie rolno-spo zywczym Warszawa: PWRiL. 222 p. [in Polish].
7. Huimin, Li. (2021). The effect of expanded and extruded process on pellets physical properties and in sacco rumen degradability: master’s Thesis. 40 p. URL: https://hdl.handle.net/11250/2831222
8. Aliiev, E. B. et al. (2022). Tekhniko-tekhnolohichne zabezpechennia bezvidkhodnoi pererobky zernovoi syrovyny u kharchovi produkty i kormy [Technical and technological support of waste-free processing of grain raw materials into food products and fodder]. ( E. B. Aliyev ed.). Dnipro: LIRA [in Ukrainian].
9. Diachenko, L. S., Bomko, V. S. & Syvyk, T. L. (2015). Osnovy tekhnolohii kombikormovoho vyrobnytstva [Basics of compound feed production technology]. Bila Tserkva [in Ukrainian].
10. Aliiev, E. B. (2023). Chysel'ne modeliuvannia protsesiv ahropromyslovoho vyrobnytstva [Numerical modeling of agro-industrial production processes]. Kyiv: Ahrarna nauka [in Ukrainian].
11. Mohammad Reza Seifi, Reza Alimardani. (2010). The Moisture Content Effect on Some Physical and Mechanical Properties of Corn (Sc 704). Journal of Agricultural Science Archives, 2 (4): 125-134. DOI:10.5539/jas.v2n4p125
12. Li Y M, Chandio F A, Ma Z, Lakhiar I A, Sahito A R, Ahmad F. (2018). Mechanical strength of wheat grain varieties influenced by moisture content and loading rate. Int J Agric & Biol Eng., 11 (4): 52–57
13. Kang Y. S., Spillman C. K., Steele J. L., Chung D. S. (1995). Mechanical Properties of Wheat. Transactions of the ASAE, 38(2): 573–578. DOI: 10.13031/2013.27868
14. Ivliev, V. V. (2023). Chysel'ne modeliuvannia pruzhnoho histerezysu sypkoho materialu [Numerical modeling of elastic hysteresis of loose material]. Tsentral'noukrains'kyj naukovyj visnyk. Tekhnichni nauky Central Ukrainian scientific bulletin. Technical sciences, 7 (38), II: 39–67. DOI: 10.32515/2664-262X.2023.7(38).2.59-67 [in Ukrainian].
15. Zernovi ta produkty z nykh. Vyznachennia vmistu volohy. Kontrol'nyj metod [Cereals and their products. Determination of moisture content. Control method]. (2015) DSTU ISO 712:2015 from January 1, 2016 DP «Ukrains'kyj naukovo-doslidnyj i navchal'nyj tsentr problem standartyzatsii, sertyfikatsii ta iakosti» (DP «UkrNDNTs»). Retrieved from : http://online.budstandart.com/ ua/catalog/doc-page?id_doc=83685[in Ukrainian].
Пристатейна бібліографія ГОСТ
1. Standard A. S. A. E. (1994). Wafers, Pellet and Crumbles-Definitions and Methode for Determaining Specific Weight, Durability and Moisture Content. Feed Manufacturing Tech IV. American Feed Industry Association, Inc, Arlington.
2. Thomas M., Van der Poel A. F. B. Physical quality of pelleted animal feed. 1. Criteria for pellet quality. Animal Feed Science Technology. 1996. 61: 89–112 DOI: 10.1016/0377-8401(96)00949-2
3. Rollins D. Ekspanders – performance evaluation. Pmc. Southeastern Poult-yand Egg Assn. Feed Mill Management Seminar, Atlanta, GA. 1996.
4. Moscicki L. Effect of screw configuration on quality and SME value of corn extrudate. Teka commission of motorization power industry in agriculture. 2003. 3: 182–186.
5. Jusko S., Mitrus M., Moscicki L., Rejak A., Wojtowicz A. Wpływ geometrii układu plastyfikuj˛acego na przebieg procesu ekstruzji surowcow roslinnych. Inzynieria Rolnicza. 2001. 2: 124–129
6. Moscicki L., Mitrus M., Wojtowicz A. Technika ekstruzjiw przetworstwie rolno-spo zywczym (in Polish). Warszawa: PWRiL. 2007. 222 p.
7. Huimin Li. The effect of expanded and extruded process on pellets physical properties and in sacco rumen degradability: master’s Thesis. 2021. 40 p. URL: https://hdl.handle.net/11250/2831222
8. Алієв, Е. Б., Миколенко, С. Ю., Сова, Н. А. та ін. Техніко-технологічне забезпечення безвідходної переробки зернової сировини у харчові продукти і корми: колективна монографія / за заг. ред. Е. Б. Алієва. Дніпро: ЛІРА. 2022. 192 с.
9. Дяченко Л. С., Бомко В. С., Сивик Т. Л. Основи технології комбікормового виробництва: навч. посіб. Біла Церква. 2015. 306 с.
10. Алієв Е. Б. Чисельне моделювання процесів агропромислового виробництва: підручник. Київ: Аграрна наука. 2023. 340 с. DOI: 10.31073/978-966-540-584-9
11. Mohammad Reza Seifi, Reza Alimardani. The Moisture Content Effect on Some Physical and Mechanical Properties of Corn (Sc 704). Journal of Agricultural Science Archives. 2010. 2 (4): 125-134. DOI:10.5539/jas.v2n4p125
12. Li Y M, Chandio F A, Ma Z, Lakhiar I A, Sahito A R, Ahmad F. Mechanical strength of wheat grain varieties influenced by moisture content and loading rate. Int J Agric & Biol Eng. 2018. 11 (4): 52–57
13. Kang Y. S., Spillman C. K., Steele J. L., Chung D. S. Mechanical Properties of Wheat. Transactions of the ASAE. 1995. 38(2): 573–578. DOI: 10.13031/2013.27868
14. Івлєв В. В. Чисельне моделювання пружного гістерезису сипкого матеріалу. Центральноукраїнський науковий вісник. Технічні науки. 2023. 7 (38), ІІ: 39–67. DOI: 10.32515/2664-262X.2023.7(38).2.59-67
15. ДСТУ ISO 712:2015 Зернові та продукти з них. Визначення вмісту вологи. Контрольний метод (ISO 712:2009, IDT). [Чинний від 2016-01-01]. ДП «Український науково-дослідний і навчальний центр проблем стандартизації, сертифікації та якості» (ДП «УкрНДНЦ»). 21 c. URL: http://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page?id_doc=83685
Copyright (c) 2024 В.В. Е.Б. Алієв, О.М. Кобець, М.О. Лінко