Model of extrusion pressed oils from rapeseed
DOI:
https://doi.org/10.7242/1999-6691/2015.8.2.12Keywords:
mathematical model, plastically deformed porous medium, extrusion-presssing, filtration, oil, rape seeds, analytical and numerical methodsAbstract
This paper presents a hydrodynamic model for rapeseed oil extrusion-pressing, which is based on the laws of conservation of momentum, mass and energy. We examine a raw material that is a plastically deformed, porous oil-saturated medium. A boundary-value problem that includes such independent variables as medium pressure, oil pressure, medium velocity and temperature distribution is formulated. An approximate analytical solution to the problem is found for constant viscosity and filtration coefficients. The solution describes pressure growth and an increase in the oil extraction rate along the extracting box as monotonic, and this does not coincide with the experimental data. Based on the experimental data for rheological and filtration dependencies, a numerical algorithm is developed using a finite element method. Pressure fields for medium and oil, medium velocity and filtration flow velocity in the extruder channel equipped with extracting box are obtained. It has been found that the increase of pressure in the raw material reduces oil extraction rate, and the distribution of oil extraction rate along the extracting box exhibits a maximum, which coincides with the experimental data. Our model can form the basis for determining optimum extrusion-pressing conditions.
Downloads
References
Белобородов В.В. Основные процессы производства растительных масел. - М.: Пищевая промышленность, 1966. - 478 с.
2. Николаевский В.Н., Басниев К.С., Горбунов А.Т., Зотов Г.А. Механика насыщенных пористых сред. - М.: Недра, 1970. - 336 с.
3. Баренблатт Г.И., Ентов В.М., Рыжик В.И. Движение жидкостей и газов в природных пластах, - М.: Недра, 1984, 208 с.
4. Николаевский В.Н. Геомеханика и флюидодинамика. - М.: Недра, 1996. - 446 с.
5. Костерин А.В., Березинский Д.А. Насыщенно-ненасыщенные состояния деформируемых пористых сред // ДАН. - 1998. -Т. 358, № 3. - С. 343-345.
6. Бармин А.А., Мельник О.Э. Скульский О.И. Модель стационарного неизотермического течения магмы в канале вулкана с учетом скольжения на границе // Вычисл. мех. сплош. сред. - 2012. - Т. 5, № 3. - С. 354-358. DOI
7. Славнов Е.В. Способ экструзии биопродукта и экструдер (варианты). Патент РФ № 2385665 от 10.04.2010.
8. Славнов Е.В., Петров И.А., Анферов С.Д. Изменение вязкости экструдата рапса в процессе отжима масла (влияние давления) // Аграрный вестник Урала. - 2011. - № 10. - С. 16-18.
9. Славнов Е.В., Петров И.А. Метод определения изменения фильтрационных свойств масличных культур в процессе отжима масла на примере экструдата рапса // ИФЖ. - 2014. - Т. 87, № 4. - С. 860-864. DOI
10. Тадмор З., Гогос К. Теоретические основы переработки полимеров. - М.: Химия, 1984. - 628 с.
11. Раувендаль К. Экструзия полимеров. - СПб: Профессия, 2006. - 768 с.
12. Скульский О.И. Численное моделирование одночервячных экструдеров // Пластические массы. -1997. - № 8. - С. 39-43.
13. Скульский О.И., Славнов Е.В. Диффузия влаги при экструзионной переработке увлажненного зерна // Вычисл. мех. сплош. сред. - 2008. - Т. 1, № 2. - С. 74-80. DOI
14. Кузнецова Ю.Л., Скульский О.И., Ситникова М.А. Течение смазочного материала в напорных насадках при волочении в режиме гидродинамического трения // Трение и износ. - 2007. - Т. 28, № 4. - С. 375-380.
15. Анферов С.Д., Скульский О.И. Моделирование фильтрации жидкости через пластически деформируемую пористую среду в процессе экструзионного отжима // Вестник ПНИПУ. Механика. - 2014. - № 2. - С. 29-47.
16. Славнов Е.В., Шакиров Н.В., Судаков А.И., Бузмакова С.В. Определение эффективного коэффициента фильтрации двухкомпонентной смеси // Аграрный вестник Урала. - 2008. - № 9. - С. 58-60.
17. Славнов Е.В., Петров И.А. Изменение вязкости экструдата рапса в процессе отжима масла // Аграрный вестник Урала. - 2011. - № 6. -С. 42-44.
18. Славнов Е.В. Изменение проницаемости масличных культур в процессе отжима масла на примере экструдата рапса // Доклады Россельхозакадемии. - 2013. - № 3. - С. 58-60. DOI
19. Скороход В.В. Реологические основы теории спекания. - Киев: Наукова думка, 1972. - 152 с.
###
Beloborodov V.V. Osnovnye processy proizvodstva rastitel’nyh masel. - M.: Pisevaa promyslennost’, 1966. - 478 s.
2. Nikolaevskij V.N., Basniev K.S., Gorbunov A.T., Zotov G.A. Mehanika nasysennyh poristyh sred. - M.: Nedra, 1970. - 336 s.
3. Barenblatt G.I., Entov V.M., Ryzik V.I. Dvizenie zidkostej i gazov v prirodnyh plastah, - M.: Nedra, 1984, 208 s.
4. Nikolaevskij V.N. Geomehanika i fluidodinamika. - M.: Nedra, 1996. - 446 s.
5. Kosterin A.V., Berezinskij D.A. Nasysenno-nenasysennye sostoania deformiruemyh poristyh sred // DAN. - 1998. -T. 358, No 3. - S. 343-345.
6. Barmin A.A., Mel’nik O.E. Skul’skij O.I. Model’ stacionarnogo neizotermiceskogo tecenia magmy v kanale vulkana s ucetom skol’zenia na granice // Vycisl. meh. splos. sred. - 2012. - T. 5, No 3. - S. 354-358. DOI
7. Slavnov E.V. Sposob ekstruzii bioprodukta i ekstruder (varianty). Patent RF No 2385665 ot 10.04.2010.
8. Slavnov E.V., Petrov I.A., Anferov S.D. Izmenenie vazkosti ekstrudata rapsa v processe otzima masla (vlianie davlenia) // Agrarnyj vestnik Urala. - 2011. - No 10. - S. 16-18.
9. Slavnov E.V., Petrov I.A. Metod opredelenia izmenenia fil’tracionnyh svojstv maslicnyh kul’tur v processe otzima masla na primere ekstrudata rapsa // IFZ. - 2014. - T. 87, No 4. - S. 860-864. DOI
10. Tadmor Z., Gogos K. Teoreticeskie osnovy pererabotki polimerov. - M.: Himia, 1984. - 628 s.
11. Rauvendal’ K. Ekstruzia polimerov. - SPb: Professia, 2006. - 768 s.
12. Skul’skij O.I. Cislennoe modelirovanie odnocervacnyh ekstruderov // Plasticeskie massy. -1997. - No 8. - S. 39-43.
13. Skul’skij O.I., Slavnov E.V. Diffuzia vlagi pri ekstruzionnoj pererabotke uvlaznennogo zerna // Vycisl. meh. splos. sred. - 2008. - T. 1, No 2. - S. 74-80. DOI
14. Kuznecova U.L., Skul’skij O.I., Sitnikova M.A. Tecenie smazocnogo materiala v napornyh nasadkah pri volocenii v rezime gidrodinamiceskogo trenia // Trenie i iznos. - 2007. - T. 28, No 4. - S. 375-380.
15. Anferov S.D., Skul’skij O.I. Modelirovanie fil’tracii zidkosti cerez plasticeski deformiruemuu poristuu sredu v processe ekstruzionnogo otzima // Vestnik PNIPU. Mehanika. - 2014. - No 2. - S. 29-47.
16. Slavnov E.V., Sakirov N.V., Sudakov A.I., Buzmakova S.V. Opredelenie effektivnogo koefficienta fil’tracii dvuhkomponentnoj smesi // Agrarnyj vestnik Urala. - 2008. - No 9. - S. 58-60.
17. Slavnov E.V., Petrov I.A. Izmenenie vazkosti ekstrudata rapsa v processe otzima masla // Agrarnyj vestnik Urala. - 2011. - No 6. -S. 42-44.
18. Slavnov E.V. Izmenenie pronicaemosti maslicnyh kul’tur v processe otzima masla na primere ekstrudata rapsa // Doklady Rossel’hozakademii. - 2013. - No 3. - S. 58-60. DOI
19. Skorohod V.V. Reologiceskie osnovy teorii spekania. - Kiev: Naukova dumka, 1972. - 152 s.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Copyright (c) 2015 Computational Continuum Mechanics
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
