TEHNOLOGIE ŞI ECHIPAMENTE TEHNICE DE OBŢINERE A

Vol. 29, No.3 /2009 INMATEH -

70

TEHNOLOGIE ŞI ECHIPAMENTE TEHNICE DE OBŢINERE A ULEIURILOR VEGETALE/TECHNOLOGY AND TECHNICAL EQUIPMENTS FOR OBTAINING VEGETABLE OILS

Dr.ing. Paul Găgeanu, dr.ing. Anişoara Păun, ing. Alexandru Zaica,ing. Chih Li hua Ioana, tehn. George Bunduchi

- INMA Bucureşti -

Abstract: The plant of production of vegetable oils fallwithin the Romanian Energy Strategy in the period 2007-2020 (HG 1069/2007) and implement a new tehnologydeveloped to optain vegetable oils that can be used asbiofuel using vegetable oil as raw, or by chemicaltreatment of its biodiesel (transesterification). The plantwas sized to meet the needs of biofuel for a fleet oftractors and farm machinery, propellled serving anaverage form to promote the concept: „ENERGYINDEPENDENCE ROMANIAN FARMES”.

Rezumat: Instalaţia de obţinere a uleiurilor vegetale seîncadrează în Strategia energetica a Romaniei în perioada2007-2020 (HG 1069/2007) şi pune în practică o tehnologienouă, elaborată în scopul obţinerii uleiurilor vegetale ce pot fifolosite ca biocombustibil prin folosirea ca ulei vegetal crud,sau ca biodiesel prin tratarea chimică a acestuia(transesterificare). Instalaţia a fost dimensionată să satisfacănecesarul de biocarburant pentru un parc de tractoare şimaşini autopropulsate ce deservesc o fermă agricolă medie, înscopul promovării conceptului de: INDEPENDENŢǍENERGETICǍA FERMIERULUI ROMÂN.

Fig.1 - Vegetable oil production plant. Overview / Instalaţia de obţinere uleiuri vegetaleVedere de ansamblu

The main components of the installation are: howseed preparation, how extraction oil and how purificationoil.

How to prepare the seed consists of: conveyorinclined bunker supply, horizontal auger conveyor,bucket elevator, magnetic separator, rotary separatorand the intermediate bunker.

Principalele componente ale instalaţiei sunt: modulpregătire sămânţă, modul extragere uleiuri şi modul depurificare ulei.

Modulul de pregătire a seminţelor constă din:transportor înclinat, buncăr de alimentare, transportororizontal cu melc, elevator cu cupe, separator magnetic,separator rotativ şi buncăr intermediar.

Fig.2 - Transportor înclinat Fig.3 - Elevator cu cupeCconveyor inclined Bucket elevator


71

Fig.4 - Buncăre stocare Fig.5 - Transportor orizontal cu melcBunker supply Horizontal auger conveyor

Fig.6 - Separator magnetic Fig.7 - Separator rotativMagnetic separator Rotary separator

Oil extraction how consists of: frame, conveyorchain and feeder nodes, preheater seed oil presses (3pcs.) Oil collector, pellets collector.

Modulul de extragere a uleiului constă din: cadru,transportor alimentator cu lanţ si noduri, preîncălzitorseminţe, prese de ulei (3 buc.), colector ulei, colector peleţi.

Fig.8 - Presă de ulei PU 50 Fig.9 - Buncăr preincalzire(Vedere interioară)Oil press PU 50 Bunker preheating (Interior viw)

Fig.10 Colector ulei Fig.11 Transportor cu lanţ şi noduriOil collector Conveyor chain and feeder nodes


72

Fig.12 - Colector peleţi / Pellets collector

How purification oil consists of a battery of 4 vesselssettling-sedimentation and filter plates hprizontally.

Modulul de purificare constă dintr-o baterie de 4 vasede decantare-sedimentare şi un filtru cu plăci.

Fig. 13 Vase decantare-sedimentare Fig.14 Filtru orizontal cu plăciVessels settling-sedimentation Filter plates hprizontally

Operation: Seeds are made in bulk or in bags andstored in the storage bunker. Its power will be tilted bythe carrier screw. For bunker storage of seed mixture istaken up by a horizontalscrew conveyor is placed in legLift where it is high, passed through a magneticseparatorwhere metal impurities are separated.

From there, the seeds are placed in free fall whereseparate rotary separator coarse impurities and hencecleaned seeds are stored in a bunker in between.Coarse product is collected in bags and disposed of asuseless rezidiu.

Seeds stored in the intermediate bunker is taken witha conveyor chain and components are placed in bunkersand warm.

The warm bunkers seed through many a cylindrical tubefeeding the press with three seeds. Depending on thequantity of seed to be processed using one or all of the 3presses.

Once the seed reached the funnel power of the press aretaken for food segment of the supply room.

Before feeding the media is imperative that it beheated, in particular extrusion head. In this respect thepress will run empty between 3 and 5 o'clock thetemperature of the working environment.

Press prepares taking into account the type of seedthat process, realizing the specific settings for each typeof seed.

Seed chamber vibrating feeders are taken Foodsnails entering the press room.

Pressing takes place gradually. The first segmenttakes place breaking the seeds and remove a small partof oil and the grinding takes place and even grindingseeds and oil disposal.

A small amount of oil remains in the mass of grist,quantity can vary between 5-8 %, depending on the typeof seed and adjustments made.

Ground oil is removed pellets (rape, in) or as cakes

Funcţionare: Seminţele sunt aduse în vrac sau în saci şi suntstocate în buncărul de stocare. Alimentarea acestuia se va face cutransportorul elicoidat înclinat. Din buncărul de stocare amestecul deseminţe este preluat de un transportor elicoidal orizontal şi esteintrodus în piciorul elevatorului de unde este ridicat, trecut prinseparatorul magnetic unde sunt separate impuritătile metalice.

De aici, seminţele prin cădere liberă sunt introduse înseparatorul rotativ unde sunt separate impurităţile grosiere,iar de aici semintele curăţite sunt stocate într-un buncărintermediar. Produsul grosier este colectat în saci şiîndepărtat, ca rezidiu neutilizabil.

Seminţele stocate în buncărul intermediar sunt preluatecu un transportor cu lanţ şi noduri şi sunt introduse înbuncărul de preîncălzire.

Din buncărul de preîncălzire seminţele prin intermediul acâte unui tub cilindric alimentează cele trei prese cu seminţe.În funcţie de cantitatea de seminţe ce urmează a fi prelucratăse foloseşte una sau chiar toate cele 3 prese.

Odată seminţele ajunse în pâlnia de alimentare a presei suntpreluate de segmentul de alimentare din camera de alimentare.

Înainte de alimentarea presei este obligatoriu ca aceastasă fie incălzită, în special capul de extrudare. În acest senspresa va funcţiona în gol între 3 şi 5 ore funcţie detemperatura mediului de lucru.

Presa se pregăteşte ţinându-se cont de tipul de seminţece se prelucrează, realizându-se reglajele specifice fiecăruitip de seminţe.

Seminţele din camera de alimetare sunt preluate demelcul de alimentare şi introduse în camera de presare.

Presarea are loc gradual. În primul segment are locspargerea seminţelor şi eliminarea unei părţi mai mici deulei, iar în continuare are loc mărunţirea şi chiar măcinareaseminţelor şi eliminarea uleiului.

O mică cantitate de ulei va rămâne în masa de şrot,cantitate ce poate varia între 5-8%, funcţie de tipul deseminţe şi de reglajele efectuate.

Şrotul este eliminat sub formă de peleţi (rapiţă, in) sau sub formă


73

(soya, sunflower). Can be obtained only pellets butproviding a rigorous setting.

Taking advantage of pellets is that it is easier to storeand easy to use as fuel.

During use, the media will work with the guards beingmounted side eliminated the danger of spilling oil.

The press, the oil is discharged through a funnel thatcollects oil from all segments of the press and is placedin oil collector.

To not make the wall phospholipids, the oil collector isequipped with an agitator which is driven by a gearmotor that ensure a rotation frequency of about 20 rpm.

Collectors of oil has a capacity chosen to ensure thecollection of oil extracted in 3 mills for 24 hours. pelletsdischarged from the extrusion head of the press are thecollector of pellets, the which is nearly full when it isempty, the pellets were collected in a specially arranged.

The evacuation of pellets room temperature obtainedfrom processing of seeds is taken through a flexibleplastic tube with a metal insertion radial-axial fan andsent to the bunker by preheating the seeds.

The oil collector, through connections provided thebasis for it and with a centrifugal pump will decant oilvessels settling-sedimentation.They form a battery, afirst overflow supplies on the second and so on beforepassing through each vessel is overflow one mesh grillwith the site of the first vessel to fall last from 630 to 160im. They are designed to retain phospholipids.

Coarse product by the bottoms of ships is evictedbased. The product is decanted from the vessel over thepump and placed in a horizontal filter plates which areretained in vessels un separated gross impuritiessettling-sedimentation.

The product is filtered if necessary purity is collectedin reservoirs.

Filtered if necessary purity product is collected inreservoirs.

Otherwise you can pass and a fine filter with verticalfilters. It is pure product stored in tanks for the finishedproduct, where is taken and used to power tractors and selfpropelled machines in the farm equipment they serve.

If and after that the oil filter does not meet theconditions necessary for fuel use will be subjected tochemical treatment in special facilities for obtaining a"biodiesel", but are expensive to enter the facilities of asmall or medium sized farms.

de turte (soia, floarea soarelui). Se pot obţine şi numai subformă de peleţi dar cu asigurarea unui reglaj riguros.

Avantajul obţinerii sub formăde peleţi constă în aceea căeste maisimplu de depozitat şi mai usor de folosit drept combustibil.

În timpul utilizării, presa va funcţiona cu apărătorile lateraremontate fiind eliminat pericolul de împrăştiere a uleiului.

Din presă, uleiul este evacuat printr-o pâlnie cecolectează uleiul din toate segmentele de presare şi esteintrodus în colectorul de ulei.

Pentru a nu se depune pe pereţi fosfolipidele, colectorul de uleieste prevăzut cu un agitator care este acţionat de un motoreductor ceasigură o frecvenţă de rotaţie de cca 20 rotaţii/minut..

Colectorul de ulei are o capacitate aleasă astfel încât săasigure colectarea uleiului extras de 3 prese în timp de 24 orepeleţii evacuaţi din capul de extrudare al presei cad în colectorulde peleţi, de unde când acesta este aproape plin este golit,peleţii fiind colectaţi într-un loc special amenajat.Din camera deevacuare a peleţilor, temperatura obţinută în urma procesăriiseminţelor este preluată printr-un tub flexibil de plastic cuinserţie metalică de un ventilator radial-axial şi trimisă labuncărul de preîncălzire a seminţelor.

Din colectorul de ulei, prin racordurile prevăzute la baza acestuia şicu ajutorul unei pompe centrifugale uleiul va fi transvazat în vasele dedecantare-sedimentare. Acestea formează o baterie, primul printr-unpreaplin alimenteaza pe cel de-al doilea ş.a.m.d. Înainte de a treceprin preaplin fiecare vas are câte un grătar cu site ale căror ochiuriscad de la primul vas spre ultimul, de la 630 la 160 μm. Acestea aurolul de a reţine fosfolipidele.

Produsul grosier depus la fundul vaselor este evacuatpe la baza acestora. Produsul decantat din vase estepreluat de o pompă şi introdus în filtrul orizontal cu plăciunde sunt reţinute impurităţile grosiere neseparate învasele de decantare-sedimentare.

Produsul filtrat dacă are puritatea necesară estecolectat în rezervoare.

În caz contrar se poate trece şi la o filtrare fină cu filtreleverticale.

De aici produsul pur este stocat în rezervoare pentruprodus finit, de unde este preluat şi folosit la alimentareatractoarelor şi maşinilor autopropulsate aflate în dotareafermei pe care o deservesc.

În cazul în care şi după această filtrare uleiul nuîndeplineşte condiţiile necesare folosirii drept combustibilacesta va fi supus tratării chimice în instalaţii specializatede obţinere a „biodieselului” , dar care sunt costisitoarepentru a intra în dotarea unei ferme mici sau mijlocii.

Results obtained from testsExperiments were performed with rapeseed production in

2009. Were processed approximately 6500 kilograms ofseed, resulting in the necessary data for drawing clearconclusions on the presentation facility in operation.

After testing the product of all the mills have obtainedresults of Table I.

Rezultate obţinute la încercăriExperimentările s-au efectuat cu seminţe de rapiţă din

producţia anului 2009. Au fost procesate aproximativ 6500kg de seminţe, obţinându-se datele necesare tragerii unorconcluzii clare asupra prezentării instalaţiei în exploatare.

In urma experimentării cu produs a tuturor preselor s-au obţinut rezultateledin tabelul I

Fig. 13 Ulei decantat. Produs principal Fig.14 Peleţi. Produs secundarOil decanted. Main product Pelets. Secondary product


74

Table 1 - Results / Tabel 1 - Rezultate

Presa I / Press I Presa II / Press II Presa III / Press II

No.

Parametruldeterminat /Parametersdetermined

UM Proba 1 /Sample I

Proba II /Sample

II

Proba III/ Sample

III

Media /Average

Proba 1 /Sample I

Proba II /Sample

II

Proba III/ Sample

III

Media /Average

Proba 1Sample I

Proba IISample

II

Proba IIISample

IIIMedia

Peinstalaţie

/ Perplant

1Masa probei /

Mass of the samplekg 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 15

2

Timp procesareprobă /

Processing timesample

s 131 142 136 136,33 126 138 137 133,67 139 132 130 133,67 134,56

3Productivitate /

Productivitykg/h 137,4 126,8 132,4 132,2 142,9 130,4 131,4 134,9 129,5 136,36 138,46 134,77 401,87

4

Cantitate uleiextrasa /

Extracted oilquantity

kg 1,85 1,99 1,93 1,92 1,62 1,77 1,76 1,72 1,645 1,698 1,719 1,69 5,33

5Grad extracţie /Grade extraction

% 37 39,8 38,6 38,47 32,4 35,4 35,2 34,33 32,9 33,96 34,38 33,75 35,52

6Intensitate curent /

Intensity currentA 13,1 13,2 13,2 13,17 13,2 13,3 13,3 13,27 13,3 13,4 13,4 13,37 13,27

7Tensiune curent /Voltage current

V 380 380 380 380 380 380 380 380 380 380 380 380 380

8 cos φ - 0,78 0,78 0,78 0,78 0,78 0,78 0,78 0,78 0,78 0,78 0,78 0,78 0,78

9PuterePower

kw 6,725 6,776 6,776 6,759 6,776 6,827 6,827 6,81 6,828 6,879 6,879 6,86 6,81

10

Consum specific deenergie /

specific energyconsumption

kwh/t 48,94 53,45 51,2 51,2 47,43 52,34 51,96 50,58 52,73 50,45 49,68 50,95 50,91


75

ConclusionThe presented installation for vegetable oils assures

the necesary biofuel for tractors and auto-propelledmachines that disserve a medium farm of 600-900hectares.

Using crude vegetable oil as fuel for Diesel engineshas a series of advantages, such as: it is a regenerablefuel, relatively easy to obtain by the consumer, it has acost price lower by 1.2-1.4 than diesel oil, lower polution(sulphur compound are practicly missing from the wastegases), bigger exploiting security.

Using crude vegetable oil as fuel on long-run isrecommendation only when the engine run under load,at a revolution of over 1000 r.p.m. at small revolution, theoil hasn’t a full burn and leaks beside the piston in theengine’s oil bath and determines the its polymerization(the oil has an aspect of gel). To eliminate thisimpediment is necessary to use a unit of cogeneration,the engine running cuntinued under load, at higherspeeds.

This cogeneration unit corects the oil’s viscidity withthe help of a device that heats the oil controlled until thetemperature of 70

0C - 80

0C is reached, when the raw

vegetable oil reaches the parameters of classic fuel.So it is imposed that the Diesel motor is adapted in orderto operation using crude vegetable oil. In this situation,the engine starts using classic fuel (Diesel oil) and whenthe vegetable oil is heated at the optimum operationtemperature (around 80

0C) it automatic passes on

vegetable oil.Engine starting using Diesel oil is imposed by the

much higher inflammability point of vegetable oil (200 –230

0C) than the one of classic fuel (62

0C).

ReferencesConstantin Banu and others (1998). Handbook of

food engineer, Vol II, Ed Technology, Bucharest,Paul Găgeanu and collectively, (2007). Documentary

study on a new basis technology for extraction ofvegetable oils in order to obtain fuel type biodiesel, INMABucharest

Concluzii:Instalaţia pentru obţinerea uleiurilor vegetale

prezentată, asigură necesarul de biocombustibil necesaralimentării tractoarelor şi maşinilor autopropulsate cedeservesc o fermă mijlocie de 600...900 ha.

Utilizarea uleiului vegetal crud drept combustibil la motoareleDiesel, prezintă o serie de avantaje, dintre care merită subliniatecâteva: este un combustibil regenerabil; relativ uşor de obţinutdirect la consumator; preţ de cost mai redus de 1,2 ...1,4 ori faţăde motorină; poluare mai redusă (compuşii sulfului practiclipsesc din gazele de ardere); siguranţă mare în exploatare.

Folosirea uleiului vegetal crud ca şi combustibil petermen lung, se recomandă numai când motorullucrează în sarcină, respectiv la o turaţie de peste 1000rpm. La ralanti uleiul nu are o ardere completă şi sescurge pe lângă pistoane în baia de ulei a motorului şidetermină polimerizarea (uleiul capătă aspect de gel)acestuia.Pentru eliminarea acestui impediment estenecesară folosirea unei unităţi de cogenerare, motorul săfuncţioneze continuu în sarcină, deci la turaţii mari.

Această unitate de cogenerare corectează vâscozitateauleiului cu ajutorul unui dispozitiv care realizează încălzireacontrolată a acestuia până la temperatura de 70

0C - 80

0C,

temperatură la care uleiul crud ajunge la parametriicombustibilului clasic. Se impune deci, adaptarea(convertirea) motorului Diesel pentru funcţionarea cu uleivegetal crud. În această situaţie, motorul porneşte pecombustibil clasic (motorină) iar în momentul încălziriiuleiului la temperatura optimă de funcţionare (circa 80

0C)

trece automat pe ulei vegetal.Pornirea motorului pe motorină este impusă de punctul

de inflamabilitate al uleiului vegetal mult mai mare (200 -230

0C) decât cel al combustibilului clasic (62

0C).

BibliografieConstantin Banu (1998). Manualul inginerului

de industrie alimentară, Vol I, Ed.Tehnică, Bucureşti;Paul Găgeanu şi colectiv, (2007). Studiu

documentar privind fundamentarea unei noi tehnologii deextragere a uleiurilor vegetale în vederea obţineriicombustibilului tip “biodiesel, INMA Bucureşti

Documents

TEHNOLOGIE ŞI ECHIPAMENTE TEHNICE DE OBŢINERE A