HYDRO-JET METHOD FOR SCOTS PINE NEEDLE SEPARATION FOR INTEGRATED PROCESSING

Authors

DOI:

https://doi.org/10.36910/acm.vi51.1886

Keywords:

hydro-jet method, hydraulic jet, Scots pine needles, needle separation, theoretical justification

Abstract

The article presents a novel approach to the separation of Scots pine (Pinus sylvestris) needles from branches using a hydraulic jet, which ensures the preservation of needle structure for further integrated processing. The relevance of the study is driven by the need to utilize forestry by-products, particularly pine needles, as a source of biologically active compounds, essential oils, extracts, and cellulose-containing raw materials for the production of natural textile fibers.

A conceptual design of the unit has been developed, combining the processes of jet formation, branch feeding, needle separation, and collection. The proposed unit can be implemented in both mobile and stationary configurations, making it adaptable to various logging conditions.

Based on hydrodynamic analysis, the relationship between the key parameters—pressure before the nozzle, fluid flow rate, nozzle diameter, and the distance to the target—has been established. A theoretical model was constructed to calculate the minimum pressure required for effective needle detachment, taking into account gravitational acceleration and turbulent jet expansion. It was shown that the most efficient action zone is located within the compact part of the jet.

The hydro-jet method offers several advantages, including high process speed, simultaneous cleaning of the needles, energy efficiency, and structural simplicity. The technology aligns well with the principles of sustainable natural resource management and can become an effective component in the zero-waste processing chain of coniferous biomass.

References

Forest Wool/Pine needle fiber (d.n.). Retrieved May 12, 2024, from. https://www.gp-award.com/en/produkte/Forest-Wool

John B. N. Berry. (1890). Process of making pine needle fiber. Specification forming part of Letters Patent No. 437,555. https://patents.google.com/patent/US437555A/e

Herasymchuk,O., & Tkachuk,O. (2023). Regarding the question of obtaining natural textile fibers from pine needles. In The V-th International Symposium Creativity. Technology. Marketing. 31 March, Chișinău, Republic of Moldova, from- Chișinău: Tehnica-UTM, 2023. 203-209. https://fd.utm.md/wp-content/uploads/sites/37/2023/11/Simpozion-CTM-2023.pdf

Mahapatra, N. N. (2022). Processing of pine needles (perul) fibers in textile industries. Dyes & Chemicals, Fibres and Yarns. https://textilevaluechain.in/news-insights/fibres-yarns-news/processing-of-pine-needles-perul-fibers-in-textile-industries/

Pope, S. B. (2000). Turbulent flows. Cambridge University Press. https://doi.org/10.1017/CBO9780511840531.

Wright, D., White, R., & Alexander, T. (2013). Impact force of high-pressure waterjets. I Proceedings of the WJTA Conference (pp. 11-18).

Герасимчук, О.П., Ткачук,О.Л. (2023). Обґрунтування режиму роботи пневмотермічної мобільної установки для відокремлення хвої сосни звичайної. Сільськогосподарські машини, 49, 75-80. / URL: https://doi.org/10.36910/acm.vi49.1025 .

Герасимчук, О. П., Ткачук, О. Л., Пуць, В. С., & Охремов, А. І. (2024). Отримання текстильного волокна з хвої за допомогою машини для м’яття з гідравлічним притисканням. Наукові нотатки, 77, 120–124. https://doi.org/10.36910/775.24153966.2024.77.19.

Герасимчук, О. П., Ткачук, О. Л., & Волянський, В. О. (2025). Впровадження комплексних машинно‑технологічних систем для заготівлі та переробки хвої сосни звичайної. Наукові нотатки, 81, 133–140. https://doi.org/10.36910/775.24153966.2025.81.20.

Придатко, В., & Ковальчук, О. (2023). Основи гідравліки та водопостачання [навчальний посібник]. СПОЛОМ. https://sci.ldubgd.edu.ua/bitstream/123456789/12222/1/гідравліка%20посібник.pdf/

Tkachuk O.L., Gerasymchuk O.P. (2023). Perspective technologies of obtaining natural textile fibers from pine needles. Якість та безпечність товарів: [матеріали VІІ міжнародної науково-практичної конференції, Луцьк, 28 квітня 2023. Луцьк, Україна (с. 183-185). https://drive.google.com/file/d/1rADR7tuZmsrwRRmnqYIV_ynN9AXXu6kr/view.

Ткачук О., Герасимчук О. (2021). Стан та перспективи застосування деревної целюлози для виробництва хімічних волокон. IX Ukrainian-Polish Scientific Dialogues: Conference Proceedings. International Scientific Conference, 20-23 October 2021, Khmelnytskyi,Ukraine, (pp. 204-205).

Ткачук, О. Л., Герасимчук, О. П., & Резнікова,В.В. (2022). Пневмотермічний спосіб отримання хвої для виготовлення текстильних волокон. Сільськогосподарські машини, 48, 67-73. https://doi.org/10.36910/acm.vi48.842

Ткачук, О. Л., Герасимчук, О. П., & Бичук, В. В. (2025). Отримання волокна з відходів виробництва хвойного екстракту і ефірної олії. Якість та безпечність товарів: [матеріали IX міжнародної науково-практичної конференції, Луцьк, 16 квітня 2025. Луцьк, Україна (с. 180-181). https://ndekc.lviv.ua/pdf/250625.pdf#page=180

Published

2025-11-02

Issue

Section

Статті