Golgen Chestnut 2021

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ КЛУБ ПАКУВАЛЬНИКІВ УКРАЇНИ ІНФОРМАЦІЙНО-АНАЛІТИЧНИЙ ЦЕНТР «УПАКОВКА»

ХVІ Всеукраїнська студентська науково-практична конференція з проблем пакувальної індустрії ТЕЗИ ДОПОВІДЕЙ Додаток до журналу «Упаковка»® 4 листопада 2021 р. м. Київ

Київ 2021

За підтримки:

Dow Europe GmbH

Coca-Cola HBC Ukraine

Представництво Windmöller & Hölscher

Національний університет харчових технологій

ЗМІСТ Дизайн паковання «SAPARI» М.О. Мігдєєва, наук. кер. – Л.К. Литвинюк, к.мист., ХДАДІМ, м. Харків..................................................................................................4 Серія етикеток для дитячого харчування ТМ «ДРІМІ» О.О. Петраш, наук. кер. – Т.О. Божко, к.мист., КНУКІМ, м. Київ ..................6 Серія етикеток для кави «Галка» О.П. Антонюк, наук. кер. – Т.О. Божко, к.мист., КНУКІМ, м. Київ .................8 Дослідження деформаційних характеристик картонного паковання К.С. Метліна, наук. кер. – К.І. Золотухіна, к.т.н., ВПІ НТУУ «КПІ імені Ігоря Сікорського», м. Київ ........................................... 10 Біополімери А.О. Білоусова, наук. кер. – Л.І. Мельник, к.т.н., НТУУ «КПІ імені Ігоря Сікорського», м. Київ ................................................... 13 Розроблення секції безупинного просікання картонних розгорток Н.О. Бейщак, наук. кер. – П.І. Бегень, к.т.н., УАД, м. Львів ............................. 16 Підвищення ефективності процесу дозування сушених дріжджів Р.В. Матіїшин, наук. кер. – Ю.П. Шоловій, к.т.н., НУ «Львівська політехніка» ................................................................................ 19 Створення та дослідження пристрою для визначення матеріалу полімерних пляшок у лініях вторинної переробки з використанням QR-коду А. Харкевич, Я. Войтюк, Є. Меланіч, наук. кер. – М.В. Якимчук, д.т.н., НУХТ, м. Київ........................................................................................................ 22 Зольне гранулювання насіння в пакуванні насіння з використанням небезпечних відходів тваринництва Є.В. Капінос, А.В. Балагурак, наук. кер. – В.Ю. Колосков, к.т.н., Г.М. Колоскова, к.т.н., НУЦЗУ, м. Харків, НАУ ім. М.Є. Жуковського «ХАІ», м. Харків...................................................... 26

3

Дизайн паковання «SAPARI» М.О. Мігдєєва, наук. керівник – Л.К. Литвинюк, к.мист., Харківська державна академія дизайну і мистецтв Що пропонує ринок? На даний момент багато торгових марок пропонують дизайн паковання для вин, спецій та сирів. Виробники експериментують із формами та матеріалами для етикеток вин. На ринку є етикетки не тільки паперові, але й з таких матеріалів, як дерево та тканини. Етикетки також є різних форм, із прорізами тощо. У випадку із сирами дуже популярним є хід з використанням різних образів, які асоціюються з молочною продукцією. Поширене використання вакуумного паковання без додаткової коробки. У спеціях поширене рішення з представленням готової страви, приготованої за допомогою різних сумішей спецій. Аналогічного набору продуктів у комплексному пакованні, поширеного на масовому ринку, не існує, тому комплексне паковання «SAPARI» є унікальним не тільки через його конструкцію, але й через набір продуктів. Хто є цільовою групою споживачів? Групою цільових споживачів є люди віком від 18 років, які люблять грузинську культуру та продукти. Чого хоче цільовий споживач? Аби задовольнити потребу в зручності, для цільового споживача було розроблено зручну конструкцію для перенесення товарів. Яскраве паковання одразу привертає увагу і задовольняє потребу споживача в красивому оформленні подарунка. Що пропонує дизайн-рішення «SAPARI»? Це серія паковань для лінійки грузинської продукції: пляшка вина, три види коробок для сиру сулугуні з різними добавками та пакетик спецій. Також у межах проєкту було розроблено обгортковий папір, пакет та комплексне паковання. Особливості проєкту Графічне рішення побудоване на використанні ілюстрацій спецій, які використовувались у виробництві продуктів. Яскраві спеції було вирішено робити не просто векторною графікою, а використовувати друкарську техніку – ліногравюру. Цей хід має підкреслити крафтовість та натуральність продукції. Логотип у вигляді традиційної скатертини з використанням національної грузинської писемності виконаний за допомогою ліногравюри. Кольорову гаму було обрано яскраву, аби привертати більше уваги та виділятися серед брендів конкурентів на поличках супермаркетів. Основним на усіх пакованнях є патерни з усіх спецій та наявність головного персонажа, який є головним інгредієнтом. Було використано шрифт у стилі грузинської писемності.

4

Комплексне паковання – це авторська конструкція, яка складається з єдиної розгортки та тримається на замках. У конструкції є частини які закріплюють пляшку та три коробки для сирів поряд із пляшкою. Конструкція побудована таким чином, що згори з’являється зручна ручка для перенесення. Паковання також має відкриту стінку з переднього боку, аби можна було роздивитися вміст коробки та яскравий дизайн.

5

Серія етикеток для дитячого харчування ТМ «ДРІМІ» О.О. Петраш, наук. керівник – Т.О. Божко, к.мист., Київський національний університет культури і мистецтв Основною тенденцією на ринку дитячого харчування є створення в споживача відчуття турботи і тепла від зовнішнього вигляду продукту. Батькам, які купують пюре для своїх малюків, важливо відчувати позитивні емоції, дивлячись на етикетку. Дитинство зазвичай викликає ніжні думки, тому дизайн упаковки для дитячого харчування створюють, враховуючи ці емоціональні показники. Аналізуючи конкурентів у даному сегменті, можна зробити висновок, що більшість етикеток для дитячого харчування використовують саме такий підхід. Це можна помітити в добре підібраній дитячій тематиці: яскраві кольори, використання персонажу, веселі шрифти, простота. Але інколи дизайн етикетки буває спрощеним та безликим, у художньому образі його зображені зазвичай лише овочі чи фрукти, смак яких знаходиться всередині. І з‘являється сумнів, чи призначений цей продукт для малюка. Складається перше враження, що він орієнтований на дорослого споживача. І в цьому є логіка, адже його купують батьки, отже, саме вони є цільовою аудиторією. Такі бренди в основному здобувають свою довіру і впізнаваність завдяки своєму імені.

Рис. 1. Композиційні схеми створення дизайну етикетки 6

Моя концепція також ґрунтувалась у дитячому напрямі. Мета полягала в розробці етикетки саме для маленьких споживачів, щоб у них формувалося сприйняття бренду та впізнаваність завдяки ілюстраціям персонажів. Тож було створено кілька персонажів на основі фруктів, що демонструють смак пюре. Мінімалістичні, мультиплікаційні образи, графічно створені в дитячому мальованому стилі, аби розмовляти з дитиною на одному рівні, її мовою. Композиційно розташовані по центру, як головні герої, вони неначе тонуть у білій плашці, що є хмаркою. Ця хмаринка перегукується з назвою бренду «ДРІМІ» та передає мрійливий і турботливий настрій, а також акцентує на консистенції пюре. Спочатку було розроблено декілька композиційних схем для вибору найкращої, але всіх їх поєднує одна графічна ідея і використання персонажів у головній ролі (рис. 1). У межах розробленого проєкту також було створено торгову марку та її логотип. Графічною формою він передає суть назви, а саме такі поняття, як м’якість, уяву, мрію, легкість. Ці характеристики вдалося візуалізувати за допомогою хмаринки та м’якого і «пухкого» шрифту (рис. 2).

Рис. 2. Варіанти торгової марки та її логотипу

7

Серія етикеток для кави «Галка» О.П. Антонюк, наук. керівник – Т.О. Божко, к.мист., Київський національний університет культури і мистецтв У наш час покупець зустрічається в супермаркеті з багатьма продуктами та товарами. З іншого боку, виробнику важливо виділитися серед конкурентів. Щоб етикетка грала роль потужного маркетингового і рекламного інструмента, вона повинна мати хороший дизайн: бути оригінальною, цікавою, красивою, простою, зрозумілою, такою, що запам’ятовується та викликає позитивні емоції й правильні асоціації. Більшість людей краще сприймають не текстову інформацію, а зображення. Через це в торгівлі особливе місце займає дизайн етикетки, оскільки це перше, що бачить покупець, кидаючи погляд на продукт. Щоб не відставати, потрібно дотримуватись нових тенденцій у дизайні етикетки та упаковки:  персоналізації;  мінімалізму;  екологічності. Персоналізація. Етикетка повинна відрізнятися від інших, використовуючи індивідуальний стиль або цікаву ідею. Стиль, як і графічні прийоми, підбирається з урахуванням виду продукту, щоб максимально точно донести до споживача потрібну інформацію та підштовхнути його до покупки. Під час роботи над серією етикеток для кави «Галка» було вирішено не використовувати звичне для всіх зображення чашки кави або кавових зерен, як це роблять інші бренди. Автори пішли іншим шляхом, зобразивши стилізовану галку, яка є символом ТМ, тим самим підкреслюючи образ напою.

а)

б)

Рисунок. Схема зображення елементів етикетки: головні елементи етикетки (а); схема зображення галки (б) Мінімалізм. Простота і ясність. Лаконічність і чіткість дизайну, відсутність зайвих деталей. Основні елементи етикетки (текст і колір) повинні м’яко 8

взаємодіяти між собою. Саме це відтворено в роботі. Усі елементи виглядають гармонійно та без бруду (рисунок). Головний погляд покупця спрямований спочатку на зображення галки, а потім на саму назву. Для більшого акценту використано круг з яскравою заливкою, який привертає більше уваги. Екологічність. Із кожним роком потреба в екологічній упаковці та етикетці зростає. Захист навколишнього середовища стає глобальною тенденцією. Тому було вирішено розмістити серію етикеток на пакованні з крафт-паперу. По-перше, він легко утилізується, не завдаючи шкоди. Після утилізації продукти розпаду матеріалу не шкодять навколишньому середовищу. Подруге, займає небагато місця, це дає змогу розмістити більше товару на полицях супермаркету. Дотримуючись тенденцій дизайну етикеток та упаковок, можна сказати, що серія етикеток для кави «Галка» є сучасною та якісною. Головним завданням є привернути увагу покупця до товару. За допомогою образних елементів і контрасту між кольорами вдалося розкрити суть продукту та підштовхнути до купівлі товару. Література: 1. Хайн Т. Тотальная упаковка. М. : Издательство студии Артемия Лебедева, 2017. С. 43–77.

2. Котович К. Актуальные тенденции в брендинге 2020 (часть 2) // Unipack.Ru. 13 января 2020. URL : https://article.unipack.ru/77654/ 3. Преимущества продукции из крафт-бумаги // Родикон: веб-сайт компании.

URL : https://rodikon.ru/preimushhestva-produkczii-iz-kraft-bumagi.html

9

Дослідження деформаційних характеристик картонного паковання К.С. Метліна, наук. керівник – К.І. Золотухіна, к.т.н., ВПІ НТУУ «КПІ імені Ігоря Сікорського», м. Київ Паковання в сучасній промисловості є невід’ємною частиною товару. Воно виконує різні функції: захисну, дозувальну, транспортну, функцію зберігання тощо. Паперові стакани належать до продукції, яка зараз перебуває на піку популярності. Застосування різних видів витратних матеріалів та широкі технологічні можливості сприяють урізноманітненню поліграфічного відтворення та оздоблення продукції. Проте, перш ніж потрапити до рук споживачів, стакани перебувають у різних кліматичних умовах та піддаються впливу різних зовнішніх факторів. Коливання температурних режимів, вологості, механічні пошкодження в процесі транспортування та розподілу спричиняють пошкодження зовнішньої структури та можуть стати чинниками, що призведуть до втрати якості й переходу продукції до відбракованої, перш ніж потрапити до споживачів. Саме тому дослідження деформаційних характеристик картонного паковання, а саме паперових стаканів, є актуальним завданням. Для проведення дослідження було виготовлено паперові стакани, віддруковано їх офсетним способом друку. Застосовано такий спосіб оздоблення, як внутрішня ламінація. Вона призначена для надання паперовому стакану водонепроникності. Предмет дослідження – підбір витратних матеріалів, режими та параметри виготовлення паковання і забезпечення стабільності його форми та розмірів задля уникнення деформаційних пошкоджень протягом життєвого циклу. Друкування здійснювалося з такими параметрами: задруковувана площа – 64×158; фарбовість – 4+0; структура – одношарові; тип поверхні – глянцева; тип покриття – внутрішня ламінація; призначення – для холодних та гарячих напоїв.

а) б) Рис. 1. Стійкість до впливу рідини на початку експерименту (а) та через 1 год. (б) 10

Експеримент зі стійкості до впливу рідкого середовища ставився з використанням підфарбованої рідини. На рис. 1 і 2 показано хід експерименту. На рис. 1 представлено вид зсередини. Як бачимо, підфарбована рідина найперше просочується в місцях зварювання стінок стакана. За результатами експерименту побудовано діаграму залежності впливу рідини на площу паперового стакана (рис. 3).

а) б) Рис. 2. Стійкість до впливу рідини на початку експерименту (а) та через 1,5 год. (б)

Рис. 3. Швидкість проникнення підфарбованої води Паперові стакани досить стійкі до дії вологи. Але в них можуть з’являтися слабкі місця, через які волога може поширюватися по всій площі.

11

Аналізуючи діаграму, можна прийти до такого висновку: після проникнення води через найслабкіше місце, що відбулося на проміжку 60–90 хв., поширення рідини є рівномірним і нічим не переривається. Також було проведено експеримент щодо впливу світла на характеристики паковання. В освітлене місце ставився стакан з віддрукованими шкалами CMYK. Кожних два дні кількість стаканів збільшували на один. Стакани було розміщено на підвіконні з південно-східного боку, так як саме тут можна було отримати найбільшу кількість світла. Експеримент тривав два тижні. В результаті отримано вісім досліджуваних зразків (сім, які стояли на підвіконні, та один зразок, на який світло не впливало). Величина оптичної густини залежить від товщини фарбового шару та концентрації пігменту в фарбі. Чим товстіший фарбовий шар на папері, тим вища оптична густина. На підприємстві оптичну густину вимірюють безпосередньо в момент виходу на режим друку. В процесі висихання фарбового шару коефіцієнт відбивання світла її поверхнею змінюється. Як наслідок, різниця оптичної густини одного й того самого фарбового шару може змінитись на 0,2D. Чим довше паперовий стакан піддавався дії світла, тим меншою була оптична густина. Паперові стакани дуже піддаються впливу світла, тому варто виконувати умови їх експлуатації для збереження презентаційного вигляду.

12

Біополімери А.О. Білоусова, наук. керівник – Л.І. Мельник, к.т.н., НТУУ «КПІ імені Ігоря Сікорського», м. Київ Пакування – одна з найбільш розвинутих галузей використання пластмас. За світовими даними, приблизно 40 % всіх полімерів іде саме на галузь первинного та вторинного пакування, а близько 60 % всіх упаковок припадає на харчову промисловість, при цьому вони займають майже 30 % від усього обсягу відходів. Тому актуальною є розробка нових полімерних матеріалів для пакування і не тільки, в перспективі спрямовані на заміну матеріалів нафтохімічного походження матеріалами природного походження. Завданням роботи є визначення можливості заміни синтетичних полімерів для пакування біополімерами. У межах роботи вивчається дія низькотемпературної фторуючої плазми на властивості плівок ПМК та можливості застосування отриманого полімеру. Для отримання детальних уявлень про ефект обробки поверхні плівок ПМК фторуючою плазмою було проведено елементний аналіз (ESCA) поверхонь у тонкому шарі (100 A°) (таблиця). Таблиця. Результати елементного аналізу поверхонь в тонкому шарі Зразок

Сторона

F

Не оброблена Плівка CAST ПМК

Оброблена, лицьова сторона Оброблена, лицьова сторона Оброблена, зворотна сторона

C

N

Al

35,0 63,8 21,2 19,6 53,2 1,8 3,7

Не оброблена Плівка ПМК екструзійна

O

32,8 67,2 21,8 17,1 53,7 2,1 4,9 3,0

26,5 69,3 1,3

Результати експерименту свідчать про появу фтору та зменшення вмісту вуглецю та кисню на поверхні оброблених плівок. Це логічно відповідає процесу обробки. Появу азоту на поверхні плівок можна пояснити міграцією азотовмісних молекул пластифікатора на поверхню. Поява алюмінію пояснюється контактом плівки з алюмінієвою підкладкою у процесі обробки плазмою. Для підтвердження чи спростування теорії про міграцію молекул азотовмісної добавки гідрофільного характеру було проведено аналіз поверхонь методом інфрачервоної спектроскопії (рисунок).

13

Рисунок. Інфрачервоний спектр плівок ПМК: 1 – плівка ПМК без обробки; 2 – плівка ПМК, оброблена 2 хв при 80 Вт (лицьова сторона); 3 – плівка ПМК, оброблена 5 хв при 80 Вт (лицьова сторона); 4 – плівка ПМК, оброблена 2 хв при 80 Вт (зворотна сторона); 5 – плівка ПМК, оброблена 5 хв при 80 Вт (зворотна сторона); 6 – ерукамід (пластифікатор) Аналіз спектра вказує на наявність характерних піків ерукаміду в ділянках 2920 см–1 та 2850 см–1. Також треба зазначити, що інтенсивність піків збільшується для зворотної сторони плівок. Наведені результати підтверджують теорію міграції молекул ерукаміду на поверхню. Наразі методи вирішення даної проблеми вивчаються. При обробці поверхні плазмою відзначається збільшення полярної складової для зворотної частини зразка. Також збільшується вплив на поверхневу енергію за рахунок виділення ефекту ерукаміду, який використовується як пластифікатор при виробництві гранул МПК. На передній частині зразків спостерігається явище зменшення полярної складової (і збільшення дисперсії). Таким чином, вплив ексудації ерукаміду на лицьову частину менш значний, ніж на зворотну. Нижчий ефект обумовлений значним ступенем фторування передньої частини плівки, обробленої безпосередньо фторуючою плазмою, тоді як зворотна не контактує з потоком плазми. Слід також відмітити вплив часу обробки на фторування. Зі збільшенням часу обробки поверхнева енергія лицьової частини плівки зменшується, а енергія зворотної збільшується. Необхідно звернути увагу, що отримані коефіцієнти кореляції обчислення енергії поверхні дуже хороші та зменшуються зі збільшенням терміну процесу. Прогнозується також зростання шорсткості поверхні зі збільшенням часу обробки (аналіз поверхні за допомогою електронної мікроскопії планується в подальших дослідженнях). Біополімери порівняно зі звичайними полімерами (ПЕ, ПП, тефлон) мають вищу поверхневу енергію. Дослідження також показали, що це збільшення 14

поверхневої енергії було обумовлене головним чином включенням добавок у біополімери, у тому числі пластифікаторів, що використовуються для покращення їх технологічних властивостей (явище, яке спостерігається з ерукамідом). Література: 1. Требования к использованию упаковки посредством компостирования и биологического разложения. URL : https://meganorm.ru/Data2/1/4293738 /4293738651.pdf 2. World Biopolymer Market 2019–2020. URL : https://ect-center.com/blog /biopolymers-market-2019 3. Zanini S., Massini P., Grimoldi E., Riccardi C. Plasma treatments of PET meshes for fuel–water separation applications // Colloid Interface Sci. 2008. № 322.P. 566.

4. Vermeiren L., Devlieghere F., Van Beest M., De Kruijf N. Developments in the active packaging for foods // Trends Food Sci, Technol. 1999. № 10. P. 77–86.

15

Розроблення секції безупинного просікання картонних розгорток Н.О. Бейщак, наук. керівник – П.І. Бегень, к.т.н., Українська академія друкарства, м. Львів При виготовленні картонної тари залучають складні технології та дороге обладнання. Так, для виготовлення картонних розгорток, з яких у подальшому складають картонні пачки, переважно застосовують технологію штанцювання. Преси, які призначені для її реалізації, розвивають значні навантаження, що можуть сягати 200 т, для утворення контурів розгорток і ліній бігування [1]. Тому вони споживають значну потужність, а велика їх металомісткість є причиною значної вартості. У наш час визначальним є екологічний і раціональний підхід до виробництва, тому актуальним є питання створення альтернативних способів виготовлення розгорток картонних паковань, які дали б змогу суттєво зменшити енергозатрати, зменшити металоємність устаткування і знизити вартість паковань. Основною технологічною відмінністю способу просікання розгорток від штанцювання є те, що при просіканні виконання деяких операцій можна рознести в часі та позиційно [2]. Просікання доцільно застосовувати для виготовлення розгорток чотириклапанних пачок, деталей телескопічних коробок та інших паковань простої конструкції.

Рис. 1. Схема процесу просікання картонних розгорток Виготовлення картонних розгорток із стрічкового картону доцільно реалізувати так (рис. 1). На першому етапі у стрічці картону виготовляють прорізи, що формують конфігурацію клапанів дна одної розгортки і кришки наступної розгортки (операція А). У ході операції Б виконують бігування ліній згину поточної розгортки. На завершальному етапі відбувається поперечне розрізання стрічки (операція В) і відокремлення готової картонної розгортки.

16

Конструкція привода повинна передбачати виконання операції просікання картонних розгорток при русі стрічки. Для цього необхідно забезпечити при робочому ході переміщення каретки з постійною швидкістю, яка дорівнює швидкості стрічки. Тому в привод включено кулачковий механізм, який складається з кулачка 1 і коромисла 2 (рис. 2). До коромисла 2 жорстко приєднано зубчастий сектор 3, який передає рух через шестерню 4 і зубчасте колесо 5 на зубчасту рейку 6. Передатне відношення у парі шестерня 4 – зубчасте колесо 5 збільшує максимальний хід рейки. До рейки приєднана каретка 7 з інструментами.

Рис. 2. Принципова схема привода просічної каретки Схема каретки з просічними інструментами подана на рис. 3. Каретка 1 отримує привод від зубчастої рейки 8 і виконує зворотно-поступальний рух зліва направо. При досягненні кареткою швидкості, з якою рухається стрічка картону 2, починається просікання. Для цього до рухомого верхнього просічного ножа 3 приєднано ролик 4, який переміщується в напрямних 5. При контакті з напрямними ролик 4 опускає ніж 3, який переміщується по вертикальних напрямних 6.

17

Рис. 3. Принципова схема каретки з просічними інструментами

Рис. 4. Схема напрямних вертикального переміщення ножа Для того, щоб при зворотному русі каретки просічний ніж повторно не переміщувався вниз, передбачено таку конструкцію пазових напрямних (рис. 4). Ролик 1 при робочому русі переміщується в пазу А напрямних 2. У момент, коли він починає контактувати з планкою 3, планка піднімається вгору і пропускає ролик у паз Б між напрямними 5. Після цього планка під дією пружини розтягу 4 повертається в початкове положення, а ролик переміщується по ній і далі в пазу Б до планки 6. Аналогічно по планці 6 ролик переходить у паз І, а під дією пружини розтягу 7 планка повертається у вихідне положення. Література: 1. Регей І.І. Споживче картонне паковання. Матеріали, проектування, обладнання для виготовлення. Львів : УАД, 2011. 142 с.

2. Регей І.І. Картонне паковання в умовах застосування циркуляційних технологій // Упаковка. 2020. № 2. С. 29–30.

18

Підвищення ефективності процесу дозування сушених дріжджів Р.В. Матіїшин, наук. керівник – Ю.П. Шоловій, к.т.н., Національний університет «Львівська політехніка» Для дозування сипкої продукції найчастіше використовують об’ємні та вагові дозатори. Об’ємні дозатори порівняно з ваговими характеризуються нижчою точністю вихідних доз через коливання насипної щільності продукту в мірниках. Тому їх рекомендують використовувати для пакування сипкої продукції малими дозами (декілька десятків грамів) із постійним гранульованим складом та хорошою сипучістю. Вагові дозатори забезпечують високу точність дозування, але є менш продуктивними. Живлення позицій зважування цих дозаторів найчастіше здійснюється вібролотками – завдяки простоті конструкції, практично повній відсутності швидкозношуваних деталей, легкості обслуговування і догляду, невисокій енергоємності та безпеці експлуатації. На дріжджовому заводі ЗАТ «ЕНЗИМ» сушені дріжджі сталою вологістю в межах 8-10% фасують в упаковки по 1000, 100 та 12 г. Оскільки дана продукція здатна до злежування, ущільнення, утворення склепінь тощо, виникають немалі труднощі щодо забезпечення точності її дозування. Було проведено дослідження точності процесу об’ємного дозування сушених дріжджів вологістю 8 та 10 % для трьох зазначених доз. Для всіх результатів характерна похибка дозування вище допустимої ±1% за винятком малої дози (12 г). Для запобігання недоважуванню великих доз вдаються до завищених показників величини дози – 1010 та 102 г. Вирішити проблему точності формування великих доз пропонується за допомогою вагових дозаторів із вібраційними транспортерами для завантаження робочих позицій зважування. Оскільки швидкість переміщення сушених дріжджів вібролотками визначає продуктивність роботи вагових дозаторів, було проведено дослідження швидкості вібраційного транспортування дріжджів для різних товщин шару (10; 5; 2,5 та 1 мм) лотками з направленими та незалежними коливаннями робочого органа.

Рис. 1. Залежність швидкості вібротранспортування від амплітуди коливань для різних товщин шару сушених дріжджів: ♦ – 10 мм; ■ – 5 мм; ▲ – 2,5 мм; × – 1 мм 19

Вібраційний лоток-транспортер із направленими коливаннями був представлений у вигляді двомасної конструкції з електромагнітним приводом, в якій робоча і реактивна маси з’єднані між собою похилими пружинами. Результати досліджень представлено у вигляді графічної залежності швидкості руху сушених дріжджів від горизонтальної амплітуди коливань (рис. 1). Для досліджень швидкості вібраційного транспортування сушених дріжджів при незалежних коливаннях використали тримасний вібраційний транспортер з окремими електромагнітами вертикальних та горизонтальних коливань. Дослідження проводили у безвідривних режимах роботи транспортера для дріжджів із двома значеннями вологи (8 і 10 %). Вивчали вплив амплітуди коливань, товщини шару дріжджів та кута зсуву фаз між складовими коливань на швидкість вібраційного переміщення сушених дріжджів. За результатами досліджень побудували графічні залежності (рис. 2).

Рис. 2. Залежність швидкості вібротранспортування від кута зсуву фаз для товщини шару дріжджів 10 мм і різних амплітуд коливань: ♦ – 0,5 мм; ■ – 1,2 мм; ▲ – 1,8 мм; × – 2,5 мм Характер графічних залежностей однаковий для усіх шарів дріжджів з оптимальним кутом зсуву фаз в межах 160º-170º, відмінність лише у швидкості руху, яка зростає зі зменшенням товщини шару. За результатами досліджень зроблено такі висновки: 1. Завантаження позицій зважування доцільно здійснювати вібраційними лотками з незалежними коливаннями жолобів.

2. Зміна вологості дріжджів з 8 до 10 % суттєво не впливає на показники швидкості вібраційного транспортування.

3. Встановлено основні технічні параметри процесу вібраційного транспортування сушених дріжджів вібраційними лотками з незалежними збуреннями вертикальних та горизонтальних коливань робочого органа:  можливість переміщення сушених дріжджів товщиною шару до 10 мм у безвідривних режимах зі швидкостями до 0,2 м/с;  для різної товщини шарів продукції встановлено оптимальний кут зсуву фаз 160°–170° між вертикальною та горизонтальною 20

складовими коливань, що забезпечує максимальні швидкості руху продукції.

4. Вібраційні лотки з незалежними коливаннями дозволять підвищити ефективність роботи вагових дозаторів при формуванні доз сушених дріжджів величиною 100 та 1000 г. Література: 1. Гавва О.М., Беспалько А.П., Волчко А.І., Кохан O.О. Пакувальне обладнання. Київ : ІАЦ «Упаковка», 2010. 744 с.

2. Повідайло В.О. Вібраційні процеси та обладнання. Львів : Вид-во НУ «Львівська політехніка», 2004. 248 с.

3. Вибрации в технике: Справочник. В 6 т. Т. 4. Вибрационные процессы и машины / Под ред. Э.Э. Лавендела. М. : Машиностроение, 1981. 509 с.

21

Створення та дослідження пристрою для визначення матеріалу полімерних пляшок у лініях вторинної переробки з використанням QR-коду А. Харкевич, Я. Войтюк, Є. Меланіч, наук. керівник – М.В. Якимчук, д.т.н., Національний університет харчових технологій, м. Київ Постановка проблеми. Останнім часом у конструкціях сучасних ліній переробки полімерних пляшок спостерігаються революційні зміни. Ці зміни пов’язані з активною появою нових технічних елементів у системі автоматизації та контролю технологічних процесів та технологій створення штучного інтелекту [1]. На практиці серед основних вимог до сучасних систем інформаційного маркування є їх універсальність щодо систем сканування та читання, можливість залучення в такі технічні системи штучного інтелекту [2]. Реалізація даних вимог дозволяє отримати універсальну конструкцію пристрою для визначення матеріалу полімерної пляшки, робота якого побудована на основі використання камери «технічного зору». Для дослідження характеристик таких систем актуальним і важливим завданням є створення нових конструкцій пристроїв сканування, проведення ґрунтовного дослідження їх технологічних можливостей, запровадження новітніх систем керування на основі штучного інтелекту [3]. Мета дослідження полягає в розробленні, виготовленні та дослідженні характеристик пристрою для визначення матеріалу полімерних пляшок з використанням QR-коду. Основні використані методи досліджень: аналіз та наукове узагальнення літературних джерел із даної тематики; чисельний експеримент, виконаний на основі законів збереження енергії, а результати теоретичних та експериментальних досліджень оброблені з використанням методів теорії ймовірності та математичної статистики. Наукова новизна отриманих результатів: запропоновано нову філософію маркування полімерної пляшки QR-кодом із розширеними функціональними можливостями та розроблено пристрій для його читання на основі камери технічного зору. За термінологічним визначенням, QR – це скорочення від Quick Response, що означає «швидкий відгук». Головною перевагою QR-коду над звичайним штрих-кодом та петлею Мебіуса є можливість простого й швидкого сканування та зберігання великого обсягу інформації, що кодується. Автори пропонують наносити зображення QR-коду на поверхню ПЕТФпляшки лазерним принтером у будь-якому місці в форматі JPG (рис. 1). У наведеній математичній моделі розглядається залежність часу комп’ютерної обробки зображення від освітлення об’єкта з дискретизацією формування відліків, які після амплітудного квантування обробляються камерою.

22

Рис. 1. Зразки пляшок із QR- кодом Безперервним динамічним зображенням QR-кодом є яскравість як функція часу і двох просторових координат: f = f(x,y,t), (1) де t – час; 𝑥, 𝑦 – просторові координати розподілу енергії джерела світлового випромінювання на QR-код. За аналогією з дискретним статичним зображенням розглядається модель дискретного динамічного зображення об’єкта, одержаного в результаті перетворення зображення: f = f(x,y,t) → gτ(m,n,τ), (2) де τ – часовий інтервал збору інформації з кроком τ = kΔτ , (3) де k – ціле число в діапазоні 0 ≤ k ≤ K–1; K – кількість кадрів зображення. Тоді дискретне динамічне зображення вважається функцією яскравості за умови: gτ = gτ(m,n,τ).

(4) Для перевірки адекватності теоретичних результатів математичних моделей реальним процесам було розроблено і виготовлено експериментальну установку (рис. 2). Робота експериментальної установки базується на принципі сканування QR-коду засобами технічного зору шляхом використання цифрових пристроїв та інтелектуальної камери, які управляються програмним забезпеченням обробки зображень. В основу експерименту покладено сканування камерою SBSI-B компанії Festo. Експериментальні дослідження проводились шляхом багатофакторного експерименту. Результати аналітичних та експериментальних досліджень часу обробки зображення камерою QR-коду пляшки залежно від основних параметрів процесу (x1(l1) – відстань від пляшки до камери, мм; x2(l2) – розмір QR-коду, мм) можна представити у вигляді математичної моделі: t = 226,694 + 4,412l2 – 0,0088l1 + 0,176l1l2 .

23

Рис. 2. Експериментальна установка для сортування використаних полімерних пляшок за допомогою технічного зору: 1 – платформа установки; 2 – камера SBSI-B компанії Festo; 3 – комп’ютер; 4 – електрична система управління; 5 – регулятор положення камери; 6 – канали підключення камери до комп’ютера Висновки. За результатами аналітичних та експериментальних досліджень визначення часу обробки зображення QR-коду камерою SBSI-B компанії Festo встановлено залежність відстані від пляшки до камери та розміру QR-коду. Доведено, що маркування полімерних пляшок QR-кодом розширює можливості застосування пристроїв для його читання на основі камер технічного зору та зберігання великого обсягу інформації. Література: 1. Якимчук М.В., Іванченко С., Кунчій В. Дослідження процесу аеросепарації в лініях сортування використаної упаковки // Наукові здобутки молоді – вирішенню проблем харчування людства у ХХІ столітті: Матеріали 83-ї Міжнар. наук. конф. (Київ, 5–6 квітня 2017 р.). Ч. 2. Київ : НУХТ, 2017. 114 с.

2. Якимчук М.В., Гавва О.М. Системи технічного зору в структурі новітнього пакувального обладнання зі штучним інтелектом // Пакувальна індустрія (технічні рішення в рамках ініціативи Save Food): Матеріали ХІ Міжнар. наук.практ. конф. (Львів, 2017 р.) Київ, 2017. С. 210–217.

24

3. Харкевич А., Якимчук М.В., Мироненко С.М. Оптичний мехатронний модуль для сортування ПЕТ-пляшок // Наукові здобутки молоді – вирішенню проблем харчування людства у XXI столітті: Матеріали 87-ї Міжнар. наук. конф. (Київ, 15–16 квітня 2021 р.). Ч. 2. Київ, 2021. С. 114.

25

Зольне гранулювання насіння в пакуванні насіння з використанням небезпечних відходів тваринництва Є.В. Капінос, А.В. Балагурак, наук. керівники – В.Ю. Колосков, к.т.н., Г.М. Колоскова, к.т.н., Національний університет цивільного захисту України, м. Харків, Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут» З 29 вересня 2017 р. в Україні діють нові вимоги до упаковки і маркування насіння, встановлені наказом Мінагрополітики № 348 від 10 липня 2017 р. [1]. Основними видами упаковки в насінництві є мішки, сумки, пакети, контейнери та біг-беги різної місткості, які забезпечують надійну цілісність їх вмісту під час зберігання і транспортування. Ключовою проблемою упаковки для насіння є забезпечення можливості її утилізації. Ще декілька років тому перспективним вважалося використання біорозкладної упаковки на основі біорозкладних полімерів. Однак у наступних дослідженнях було встановлено високий рівень екологічної шкоди оксибіорозкладних полімерів, внаслідок чого використання таких матеріалів в Україні було заборонено [2]. Слід зазначити, що упаковка з біоматеріалів має свої недоліки. Вона легше руйнується, має низький рівень захисту вмісту від зовнішніх впливів, що впливає на термін зберігання. Тому розробка нових зразків упаковки потребує відповідних досліджень у напрямі створення матеріалів та технологій пакування. Насіння в гранулах являють собою швидкорозчинні драже з мікроелементами і стимуляторами росту, всередині яких міститься насіння. Оболонка гранул має бути виготовлена з матеріалів, які розчиняються під дією ґрунтових вод. Давно відомим є великий позитивний ефект від використання у вигляді добрив рослинної та тваринної золи [3]. Зола містить поживні речовини, потрібні рослинам: фосфор, калій, кальцій тощо. Використання золи як добрива дає змогу зменшити негативний вплив сільського господарства на навколишнє середовище завдяки усуненню штучних добрив. З іншого боку, зола відома своїми високими якостями як конструкційний матеріал [4]. При цьому зола демонструє велику міцність та термостійкість, а тому при її використанні для гранулювання насіння можна забезпечити відповідний рівень його збережуваності при зберіганні та транспортуванні. Під біологічними відходами зазвичай розуміють трупи тварин і птахів (у тому числі лабораторних), включаючи також мертвонароджених і абортованих їх дитинчат, м’ясні, рибні продукти і загалом продукцію тваринного походження, а також інші відходи, які утворюються при обробці сировини тваринного походження. Біологічні відходи являють собою серйозну загрозу. Вони підлягають обов’язковій утилізації, оскільки можуть бути заражені збудниками небезпечних для людини хвороб, наприклад, сибірської виразки та атипової пневмонії.

26

На території колишнього СРСР метод захоронення загиблих тварин у худобомогильниках активно використовувався до 70-х рр. ХХ ст., і тому нині в Україні практично в кожному населеному пункті є не менше від одного худобомогильника. Внаслідок повеней у Західній Україні регулярно підтоплюються понад 300 місць масового захоронення тварин. А з урахуванням поточних кліматичних змін загалом у зоні можливого стихійного лиха в Україні сьогодні розташовано 2601 місце масового захоронення тварин (як діючих, так і виведених з експлуатації). У роботі запропоновано технологію утилізації небезпечних біологічних відходів з худобомогильників, основану на використанні печі-крематора. Технологічна схема роботи крематора має такий вигляд: завантаження –> спалювання –> охолодження попелу –> очищення камери. Золу вивантажують з утилізатора після охолодження установки. Найкращий час для цього – це ранок на початку денної зміни. Отриманий продукт може бути використаний для гранулювання насіння відразу на місці утворення або після транспортування до підприємства. Вивантажена зола після спалювання формується в гранули сферичної форми із насінням всередині. Також із отриманої золи можна утворити й транспортну упаковку у вигляді брикетів, що містять у своїй товщі насіння рослин. Окрім здатності бути мінеральним добривом, визначальним для використання золи як матеріалу для гранули є низьке значення коефіцієнта теплопровідності, яке складає 0,15 Вт/(м·К). Завдяки цьому зола може забезпечувати захисну функцію у випадку раптового нагрівання або охолодження гранули під час зберігання та транспортування насіння. Для визначення захисних характеристик зольної гранули, утвореної навколо насіння, було проведено імітаційне моделювання процесу нагрівання гранульованого насіння під дією відкритого сонячного опромінювання. Моделювання проводилося в системі SolidWORKS за допомогою методу кінцевих елементів. Аналіз отриманих результатів демонструє наявність нерівномірності розподілу температур всередині гранули при нагріванні. Найвищою є температура на поверхні гранули, а найнижчою – в її центрі. При цьому можна виділити зону низьких температур навколо зернини, зокрема, після початкового періоду нагрівання тривалістю 100 секунд температура зернини насіння збільшується лише на 0,4 ⁰С. Тривалість періоду, протягом якого зберігається суттєва різниця між температурами гранули та насіння, складає 10 хв. Час, за який вирівнюються температури гранули та насіння, складає 30 хв. Таким чином, проведене імітаційне моделювання дозволило підтвердити захисну здатність зольної гранули при її нагріванні. Перевагами використання таких гранул, виготовлених із золи спалених небезпечних відходів тваринництва, при пакуванні насіння є: 27

  

покращення зберігання насіння у випадку зовнішніх температурних впливів та усунення негативного ефекту, якщо такі впливи є короткостроковими; забезпечення утилізації небезпечних біологічних відходів тваринництва безпосередньо в місці їх захоронення; можливість організації технологічного процесу гранулювання насіння безпосередньо в місці захоронення небезпечних біологічних відходів та в достатній близькості до місця збирання та пакування насіння, і навпаки.

Література: 1. Порядок маркування та пакування партій насіння і форми етикетки. Затв. Наказом Міністерства аграрної політики та продовольства України 10.07.2017 № 348.

2. Закон України від 01.06.2021 р. № 1489-IX «Про обмеження обігу пластикових пакетів на території України».

3. Либих Ю. Химия в приложении к земледелию и физиологии растений. М. : Сельхозгиз, 1936. 411 с.

4. Сторожук Н.А., Павленко Т.М., Аббасова А.Р. Особенности золы тепловых электростанций как заполнителя для бетонов // Вісник Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту. 2017. № 5 (71). С. 149–157.

28

Підп. до друку 22.10.2021. Наклад 20 прим. ІАЦ «Упаковка», 02002, м. Київ, вул. Є. Сверстюка, 4-А Тел.: +38 067 232 3215 E-mail: upakjour@nbi.com.ua www.upakjour.com.ua www.packinfo.com.ua