vestiagИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия аграрных наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Agrarian Series1817-72041817-7239The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1817-7204-2020-58-2-235-243vestiag-494Research ArticleПЕРАПРАЦОЎКА І ЗАХАВАННЕ СЕЛЬСКАГАСПАДАРЧАЙ ПРАДУКЦЫІPROCESSING AND STORAGE OF AGRICULTURAL PRODUCTIONПроцесс формования макаронных изделий в колодцах матрицы с предварительным уплотнением, пластификацией и разогревом тестаProcess of pasta products forming in matrix wells with pre-compaction, plasticization and heating of doughГрудановВ. Я.GrudanovV. Ya.

Груданов Владимир Яковлевич – доктор технических наук, профессор, профессор кафедры технологий и технического обеспечения процессов переработки сельскохозяйственной продукции

220124, г. Минск, пр-т Независимости, 99

Vladimir Ya. Grudanov - D. Sc. (Engineering), Professor

99 Nezavisimosti Ave., 220124 Minsk

pererabotka.kafedra@mail.ruТорганА. Б.TorhanA. B.

Торган Анна Борисовна – кандидат технических наук, доцент кафедры технологий и технического обеспечения процессов переработки сельскохозяйственной продукции

220124, г. Минск, пр-т Независимости, 99

Anna B. Torhan - Ph. D. (Engineering)

99 Nezavisimosti Ave., 220124 Minsk

anechkat@tut.byСтанкевичП. В.StankevichP. V.

Станкевич Павел Витальевич – аспирант кафедры технологий и технического обеспечения процессов переработки сельскохозяйственной продукции

220124, г. Минск, пр-т Независимости, 99

Pavel V. Stankevich - Postgraduate Student

99 Nezavisimosti Ave, 220124 Minsk

boginy@tut.byБелорусский государственный аграрный технический университетThe Belarusian State Agrarian Technical University202012052020582235243Copyright © Груданов В.Я., Торган А.Б., Станкевич П.В., 20202020Груданов В.Я., Торган А.Б., Станкевич П.В.Grudanov V.Y., Torhan A.B., Stankevich P.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestiagr.belnauka.by/jour/article/view/494

В существующих конструкциях матриц отечественного и зарубежного производства отсутствует предварительное уплотнение, пластификация и разогрев теста, что приводит к значительному гидравлическому сопротивлению в зоне входа потока теста в формующие отверстия фильер и увеличивает энергозатраты, при этом в типовых матрицах поперечное сечение глубоких и пустых колодцев значительно больше суммарной площади формующих отверстий. Поток теста практически становится неуправляемым, а это приводит к гидравлическому удару и разрушению фильер. Данная проблема может быть решена установкой в колодцах (их глубина составляет 50–120 мм) матрицы специальных вставок. В статье показано новое направление в конструировании матриц для производства макаронных изделий, в частности, предложено в колодцах матрицы устанавливать вставки, выполненные в виде трубы Вентури. Рассмотрены реологические основы течения теста в цилиндрических каналах вставки, построены математические модели для определения объемного расхода теста и скорости течения теста. Теоретически установлено, что объемный расход теста Q0 и скорость его течения зависят от длины цилиндрического канала и вязкости теста. Приведены результаты экспериментальных исследований. Опытным путем установлено, что вставки, расположенные в колодцах матрицы, предварительно уплотняют тесто, пластифицируют и разогревают его, при этом производительность пресс-автомата МИТ-2 за счет увеличения скорости выпрессовывания повышается в среднем на 25–26 % при заметном улучшении качества отформованных полуфабрикатов и снижении удельных энергозатрат.

The existing designs of domestic and foreign matrices lack pre-compaction, plasticization and heating of dough, which leads to significant hydraulic resistance in the area where dough flow enters the forming holes of the dies and increases energy consumption, while in typical matrices the cross section of deep and empty wells is much larger than the total area of forming holes. The dough flow almost becomes uncontrollable, and this leads to water hammer effect and destruction of dies. This problem can be solved by installing special inserts in in the matrix wells (depth of wells is 50-120 mm). The paper shows a new direction in design of matrices for production of pasta, in particular, it is proposed to install spiral inserts in the wells of matrix, manufactured in the form of Venturi tubes. Rheological basis of dough flow in the cylindrical channels of the insert are considered, mathematical models for determination of the dough volume flow rate and dough flow rate are constructed. It is theoretically established that the volume flow rate of the dough Q0 and its flow rate depend on the length of the cylindrical channel and the viscosity of dough. The results of experimental researches are presented. It is empirically established that the inserts located in the wells of the matrix pre-compact dough, plasticize and heat it, the productivity of the press machine MIT-2 due to increasing the speed of extrusion is increased averagely by 25-26 % with significant improvement in quality of the formed semi-finished products and reduction of energy consumption.

макаронные изделияматрицаколодцывставкаформующие отверстиятрубы Вентуридлина цилиндрической части вставкиразогрев тестауплотнение тестаскорость течения тестареологические основы прессованиякоэффициент вязкостиpastamatrixwellsinsertforming holesVenturi tubeslength of the cylindrical part of insertdough heatingdough compactiondough flow raterheological basis of pressingviscosity coefficientReferencesМедведев, Г. М. Технология макаронного производства / Г. М. Медведев ; ред. Н. В. Куркина. – М. : Колос, 1998. – 271 с.Medvedev G. M. Technology of pasta production. Moscow, Kolos Publ., 1998. 271 p. (in Russian).Основы расчета и конструирования машин и аппаратов пищевых производств / под ред. А. Я. Соколова. – М. : Пищепромиздат, 1960. – 742 с.Sokolov A. Ya. Basis for calculating and design of machines and apparatus for food production. Moscow, Pishchepromizdat Publ., 1960. 742 p. (in Russian).Гуськов, К. П. Перфорированные пластины в макаронном производстве / К. П. Гуськов, Б. М. Азаров ; Центр. ин-т науч.-техн. информ. пищевой пром-сти Гос. ком. по пищевой пром-сти при Госплане СССР. – М. : [б. и.], 1965. – 48 с.Gus’kov K. P., Azarov B. M. Perforated plates in pasta production. Moscow, 1965. 48 p. (in Russian).Влияние параметров прессования макаронного теста на мощность пресса / Н. Г. Щеглов [и др.] // Управление реологическими свойствами пищевых продуктов = The Management of rheologycal properties of food products : сб. материалов первой науч.-практ. конф. и выставки с междунар. участием, 25–26 сент. 2008 г. / Моск. гос. ун-т пищевых пр-в ; сост. В. Я. Черных. – М., 2008. – С. 199–203.Shcheglov N. G., Martirosyan V. V., Maklichenko O. A., Zhirkova E. V. The effect of pasta pressing parameters on press power. Upravlenie reologicheskimi svoistvami pishchevykh produktov: sbornik materialov pervoi nauchno-prakticheskoi konferentsii i vystavki s mezhdunarodnym uchastiem, 25–26 sentyabrya 2008 g. = The Management of rheological properties of food products: a collection of papers of the 1st scientific and practical conference and international exhibition, 25–26 September 2008]. Moscow, 2008, pp. 199–203 (in Russian).Новикова, Г. В. Пресс для макаронных изделий / Г. В. Новикова, B. C. Иванов // Механизация и электрификация сел. хоз-ва. – 2011. – № 12. – С. 26–27.Novikova G. V., Ivanov B. C. Pasta press. Mekhanizatsiya i elektrifikatsiya sel’skogo khozyaistva [Mechanization and Electrification of Agriculture], 2011, no. 12, pp. 26–27 (in Russian).Черных, В. Я. Формирование требований к современному лабораторному макаронному агрегату / В. Я. Черных, В. Ю. Митин, К. А. Сарбашев // Хлебопечение России. – 2015. – № 5. – С. 26–28.Chernykh V. Ya., Mitin V. Yu., Sarbashev K. A. Formation of requirements for modern laboratory pasta unit. Khlebopechenie Rossii = Baking in Russia, 2015, no. 5, pp. 26–28 (in Russian).Разработка и исследование малогабаритного пресса для производства макаронных изделий [Электронный ресурс] / Р. Р. Эльмесов [и др.] // Соврем. проблемы науки и образования : электрон. науч. журн. – 2015. – № 2, ч. 1. – Режим доступа: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=20358. – Дата доступа: 15.10.2019.El’mesov R.R., Didanov A.M., Tlishev A.B., Didanov M.Ts. Development and research press small-sized for pasta. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya = Modern Problems of Science and Education, 2015, no. 2, pt. 1. Available at: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=20358 (accessed: ) (in Russian).Романчиков, С. А. Устройство для прессования макаронного теста с ультразвуковым капиллярным эффектом / С. А. Романчиков // Науч. жизнь. – 2019. – Т. 14, № 4 (92). – С. 463–471. https://doi.org/10.26088/INOB.2019.92.30192Romanchikov S. A. Pasta pressing device with ultrasonic capillary effect. Nauchnaya zhizn’ = Scientific Life, 2019, vol. 14, no. 4 (92), pp. 463–471 (in Russian). https://doi.org/10.26088/INOB.2019.92.30192Назаров, Н. И. Технология макаронных изделий / Н. И. Назаров. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Пищевая пром-сть, 1978. – 287 с.Nazarov N. I. Technology of pasta. 2nd ed. Moscow, Pishchevaya promyshlennost’ Publ., 1978. 287 p. (in Russian).Киштыков, Х. Б. Влияние температуры матрицы на параметры прессования и качественные показатели макаронных изделий / Х. Б. Киштыков, М. И. Ульбашева // Аллея науки. – 2017. – Т. 1, № 9. – С. 720–728.Kishtykov Kh. B., Ul’basheva M. I. The influence of the temperature of the matrix to the parameters of pressing and quality pasta. Alleya nauki [Alley Science], 2017, vol. 1, no. 9, pp. 720–728 (in Russian).Гнатув, Е. Влияние износа формующих отверстий макаронных матриц на показатели качества изделий / Е. Гнатув, М. Чернов // Хлебопродукты. – 2009. – № 10. – С. 48–49.Gnatuv E., Chernov M. The influence of wear of forming holes of pasta matrix on product quality indicators. Khleboprodukty, 2009, no. 10, pp. 48–49 (in Russian).Григолюк, Э. И. Перфорированные пластины и оболочки и связанные с ними проблемы: обзор результатов / Э. И. Григолюк, Л. А. Фильштинский // Упругость и пластичность, 1965 / ВИНИТИ ; гл. ред. Л. И. Седов. – М., 1967. – С. 7–163. – (Итоги науки. Серия «Механика»).Grigolyuk E. I., Fil’shtinskii L. A. Perforated plates and shells and related problems: a review of the results. Uprugost’ i plastichnost’, 1965 [Elasticity and Plasticity, 1965]. Moscow, 1967, pp. 7–163 (in Russian).Смоленцев, Ю. А. Экспериментальное определение коэффициента ослабления растягиваемых перфорированных пластин / Ю. А. Смоленцев // Хим. и нефт. машиностроение. – 1966. – № 6. – С. 12–13.Smolentsev Yu. A. Experimental determination of the attenuation coefficient of stretched perforated plates. Khimicheskoe i neftyanoe mashinostroenie [Chemical and Petroleum Engineering], 1966, no. 6, pp. 12–13 (in Russian).Мельников, Н. П. Конструктивные формы и методы расчета ядерных реакторов / Н. П. Мельников. – М. : Госатом издат, 1963. – 519 с.Mel’nikov N. P. Constructive forms and methods for calculating nuclear reactors. Moscow, Gosatomizdat Publ., 1963. 519 p. (in Russian).Гоголев, А. Я. Экспериментальное определение коэффициента ослабления трубных досок / А. Я. Гоголев // Энергомашиностроение. – 1962. – № 10. – С. 38–39.Gogolev A. Ya. Experimental determination of the attenuation coefficient of tube plates. Energomashinostroenie [Power Plant Engineering], 1962, no. 10, pp. 38–39 (in Russian).Расчеты на прочность в машиностроении / под ред. С. Д. Пономарева. – М. : Машгиз, 1956. – Т. 1 : Теоретические основы и экспериментальные методы. Расчеты стержневых элементов конструкций при статической нагрузке. – 884 с.Ponomarev S. D. (ed.). Strength calculations in mechanical engineering. Vol. 1. Theoretical foundations and experimental methods. Calculations of bar structural elements under static load. Moscow, Mashgiz Publ., 1956. 884 p. (in Russian).Скатецкий В. Г. Математическое моделирование физико-химических процессов / В. Г. Скатецкий. – Минск : Выш. шк., 1981. – 144 с.Skatetskii V. G. Mathematical modeling of physical and chemical processes. Minsk, Vysheishaya shkola Publ., 1981. 144 p. (in Russian).Торган, А. Б. Анализ реологических аспектов течения макаронного теста в каналах ступенчато-переменного сечения с использование нелинейной модели Балкли-Гершеля / А. Б. Торган // Пищевая пром-сть: наука и технологии. – 2015. – № 3 (29). – С. 64–71.Torgan A. B. Analysis of rheological aspects of pasta flow in step-variable cross-section channels with the use of nonlinear Herschel-Bulkley model. Pishchevaya promyshlennost’: nauka i tekhnologii = Food Industry: Science and Technology, 2015, no. 3 (29), pp. 64–71 (in Russian).Математическое моделирование процесса формования макаронных изделий в матрицах с улучшенными гидравлическими и технологическими характеристиками / В. Я. Груданов [и др.] // Вес. Нац. акад. наук Беларусi. Сер. физ.-техн. наук. – 2012. – № 3. – С. 57–65.Grudanov V. Ya., Pozdnyakov V. M., Brench A. A., Torgan A. B. Mathematical modelling of a pasta moulding process in a matrix with improved hydraulic and technological characteristics. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya fizika-tekhnichnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series, 2012, no. 3, pp. 57–65 (in Russian).Торган, А. Б. Методика оценки вклада пластичной и вязкой составляющих в сопротивление течению макаронного теста / А. Б. Торган // Весн. Гродз. дзярж. ун-та ім. Я. Купалы. Сер. 6, Тэхніка. – 2015. – № 1 (198). – С. 90–98.Torgan A. B. Method of assessing the contribution of plastic and viscous components in resistance to flow of pasta dough. Vesnіk Grodzenskaga dzyarzhaunaga unіversіteta іmya Yankі Kupaly. Seryya 6. Tekhnіka = Vesnik of Yanka Kupala State University of Grodno. Series 6. Engineering Science, 2015, no. 1 (198), pp. 90–98 (in Russian).Исследование основных характеристик формующего механизма для производства макаронных изделий / В. Я. Груданов [и др.] // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. аграр. навук. – 2011. – № 2. – С. 103–110.Grudanov V. Ya., Torgan A. B., Brench A. A., Poznyakov V. M. Research of the basic characteristics of a forming mechanism for pasta manufacturing. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya agrarnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Agrarian series, 2011, no. 2, pp. 103–110 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.