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"10.29235/1817-7204-2022-60-1-115-128vestiag-621Research ArticleПЕРАПРАЦОЎКА І ЗАХАВАННЕ СЕЛЬСКАГАСПАДАРЧАЙ ПРАДУКЦЫІPROCESSING AND STORAGE OF AGRICULTURAL PRODUCTIONТехнологические и реологические основы формования макаронных изделий в узлах прессования с предварительным двухступенчатым уплотнением, пластификацией и разогревом тестаTechnological and rheological bases for molding pasta in press houses with preliminary two-stage compaction, plasticization and warming of doughhttps://orcid.org/0000-0003-1276-8001ГрудановВ. Я.GrudanovV. Ya.

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

Пр-т Независимости, 99, 220124 Минск

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

99, Nezavisimosti Str., Minsk 220124

pererabotka.kafedra@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8765-8096ТорганА. Б.TorganA. B.

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

Пр-т Независимости, 99, 220124 Минск

Anna B. Torhan - Ph. D . (Engineering), Assistant Professor.

99, Nezavisimosti Str., Minsk 220124

anechkat@tut.byБарсуковВ. Г.BarsukovV. G.

Барсуков Владимир Георгиевич – доктор технических наук, доцент.

Пр-т Независимости, 99, 220124 Минск

Vladimir G. Barsukov - D. Sc. (Engineering), Associate Professor.

99, Nezavisimosti Str., Minsk 220124

v.g.barsukov@grsu.byБелорусский государственный аграрный технический университетBelarusian State Agrarian Technical University202202022022601115128Copyright © Груданов В.Я., Торган А.Б., Барсуков В.Г., 20222022Груданов В.Я., Торган А.Б., Барсуков В.Г.Grudanov V.Y., Torgan A.B., Barsukov V.G.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/621

Одним из эффективных направлений модернизации конструкций макаронных прессов является установка в предматричном пространстве и колодцах матрицы перед фильерами специальных коническо-цилиндрических вставок, имеющих, подобно трубкам Вентури, зоны сужения (конфузор), расширения (диффузор) и расположенный между ними цилиндрический поясок. Однако реологические аспекты такого метода модернизации формообразующей оснастки применительно к макаронным прессам не изучены, рекомендации по расчету и проектированию конструктивных элементов не разработаны. Все это является существенным препятствием для использования метода в инженерной и производственной практике. Цель работы – разработка реологических моделей течения макаронного теста в коническо-цилиндрических каналах конфузорно-диффузорныхвставок и оценка с их помощью влияния конструктивных размеров и показателей реологических свойств на сопротивление течению макаронного теста. Макаронное тесто рассматривали как реологически сложный, нелинейно вязко-пластичный материал. При технических расчетах вкладом сдвиговой прочности пренебрегали и осуществляли реологический анализ с использованием степенного реологического уравнения Освальда-де-Вила. Получены аналитические зависимости, позволяющие производить расчет перепадов давления в конфузорно-диффузорной вставке и ее элементах. Произведено численное моделирование и получены расчетные данные по влиянию размеров конструктивных элементов вставки и расхода макаронного теста через вставку на сопротивление его вязкому течению. Полученные результаты могут составить основу инженерно-технологических расчетов при проектировании конфузорно-диффузорных вставок для лабораторных и промышленных макаронных прессов.

One of efficient directions for pasta press designs modernization is installation of special conical-andcylindrical inserts in the pre-matrix space and matrix wells in front of the dies having, like Venturi tubes, narrowing zones (convergent), expansion (divergent) and a cylindrical path located between them. However, rheological aspects of such method of forming tool modernizing in relation to pasta presses have not been studied, recommendations for structural elements calculation and design have not been developed. All this is a significant obstacle for using the method in engineering and industrial practice. The research purpose is to develop rheological models the pasta dough flow in the conical-cylindrical channels of convergent-divergent inserts and to evaluate with their help the impact of structural dimensions and rheological properties on resistance to pasta dough flow. Pasta dough was considered as a rheological complex nonlinearly viscous plastic material. In technical calculations contribution of shear strength was neglected and a rheological analysis was performed using the Oswald-de-Ville power law equation. Analytical dependences obtained make it possible to calculate the pressure drops in the convergent-divergent insert and its elements. Numerical modeling was performed and calculated data were obtained regarding the impact of dimensions of structural elements of the insert and rheological parameters of pasta dough on its resistance to viscous flow. The results obtained can form the basis of engineering and technological calculations in design of convergent-divergent inserts for laboratory and industrial pasta presses.

макаронное тестореологические моделитечениеконфузордиффузорвставкатрубы Вентуриколодцы предматричной камерыобъёмный расходуплотнение тестапластификация теставязкость тестаpasta doughrheological modelsflowconfuserdiffuserinsertVenturi pipespre-matrix chamber wellsvolumetric flow ratedough compactiondough plasticizationdough viscosityReferencesГруданов, В. Я. Процесс формования макаронных изделий в узлах прессования с улучшенными гидравлическими и технологическими характеристиками / В. Я. Груданов, А. Б. Торган, В. М. Поздняков // Вес. Нац. акад. наук Беларусi. Сер. физ.-техн. наук. – 2013. – № 2. – С. 58–65.Grudanov V. Ya., Torgan A. B., Pozdnyakov V. M. A process of forming of pasta in pressing units with improved hydraulic and technological characteristics. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya fizika-technichnych navuk =Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series, 2013, no. 2, pp. 58-65 (in Russian).Demianiuk, L. Siły i odkształcenia występujące podczas brykietowania materiałow drobnoziarnistych w komorze otwartej – analiza doświadczalna / L. Demianiuk, R. Hejft, A. Seweryn // Zeszyty Nauk. Politechniki Białostockiej. Mechanika. – 1999. – Z. 21. – S. 95–107.Demianiuk L., Hejft R., Seweryn A. Siły i odkształcenia występujące podczas brykietowania materiałów drobnoziarnistych w komorze otwartej - analiza doświadczalna [Forces and deformations occurring during briquetting of finegrained materials in an open chamber - experimental analysis]. Zeszyty naukowe Politechniki Białostockiej. Mechanika [Scientific Journals of the Bialystok University of Technology. Mechanics], 1999, vol. 21, pp. 95-107 (in Polish).Faborode, M. O. A rheological model for the compaction of fibrous agricultural materials / M. O. Faborode, J. R. O’Callaghan // J. of Agr. Engineering Research. – 1989. – Vol. 42, N 3. – P. 165–178. https://doi.org/10.1016/00218634(89)90048-6Fabrode M. O., O’Callaghan J. R. A rheological model for the compaction of fibrous agricultural materials. Journal of Agricultural Engineering Research, 1989, vol. 42, no. 3, pp. 165-178. https://doi.org/10.1016/0021-8634(89)90048-6Hryniewicz, M. Zmienność tarcia zewnętrznego w procesie brykietowania / M. Hryniewicz // Zeszyty Nauk. Akad. Górniczo-Hutniczej. Mechanika. 1994. – Z. 13, N 4. – S. 555–563.Hryniewicz M. Zmienność tarcia zewnętrznego w procesie brykietowania [Variability of external friction in the briquetting process]. Zeszyty naukowe Akademii Górniczo-Hutniczej. Mechanika = Scientific Bulletins of the Stanisław Staszic Academy of Mining and Metallurgy, 1994, vol. 13, no. 4, pp. 555-563 (in Polish).Барсуков, В. Г. Технологическое трение при экструзии композитов / В. Г. Барсуков, А. И. Свириденок. – Гродно : ГрГУ, 1998. – 200 с.Barsukov V. G., Sviridenok A. I. Technological friction during the extrusion of composites. Grodno, Grodno State University, 1998. 200 p. (in Russian).Медведев, Г. М. Технология макаронного производства : учебник / 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).Мачихин, Ю. А. Инженерная реология пищевых материалов / Ю. А. Мачихин, С. А. Мачихин. – М. : Лег. и пищевая пром-сть, 1981. – 215 с.Machikhin Yu. A., Machikhin S. A. Engineering rheology of food materials. Moscow, Legkaya i pishchevaya promyshlennost’ Publ., 1981. 215 p. (in Russian).Структурно-механические характеристики пищевых продуктов / А. В. Горбатов [и др.] ; под ред. А. В. Горбатова. – М. : Лег. и пищевая пром-сть, 1982. – 296 с.Gorbatov A. V., Maslov A. M., Machikhin Yu. A., Tabachnikov V. P., Kosoi V. D. Structural and mechanical characteristics of food products. Moscow, Legkaya i pishchevaya promyshlennost’ Publ., 1982. 296 p. (in Russian).Технология пищевых производств : учебник для вузов / Л. П. Ковальская [и др.] ; ред. Л. П. Ковальская. – М. : Колос, 1999. – 752 с.Koval’skaya L. P., Shub I. S., Mel’kina G. M., Shebershneva N. N., Shikina V. S., Nechaev A. P. (et al.). Technology of food production. Moscow, Kolos Publ., 1999. 752 p. (in Russian).Остриков, А. Н. Экструзия в пищевой технологии / А. Н. Остриков, О. В. Абрамов, А. С. Рудометкин. – СПб. : ГИОРД, 2004. – 281 с.Ostrikov A. N., Abramov O. V., Rudometkin A. S. Extrusion in food technology. St. Petersburg, GIORD Publ., 2004. 281 p. (in Russian).Гноевой, А. Д. Исследование течения вязкопластичных сред в каналах и полостях с изменяемыми формами их стенок : (элементы теории и техн. прил.) / А. В. Гноевой, Д. М. Климов, В. М. Чесноков. – М. : [б. и.], 1995. – 128 с.Gnoevoi A. V., Klimov D. M., Chesnokov. V. M. Investigation of the flow of visco-plastic media in channels and cavities with variable shapes of their walls (elements of the theory and technical applications). Moscow, 1995. 128 p. (in Russian).Торган, А. Б. Анализ реологических аспектов течения макаронного теста в каналах ступенчато-переменного сечения с использованием 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).Торган, А. Б. Методика оценки вклада пластичной и вязкой составляющих в сопротивление течению макаронного теста / А. Б. Торган // Весн. Гродзен. 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).Ставров, В. П. Технологические испытания реактопластов / В. П. Ставров, В. Г. Дедюхин, А. Д. Соколов. – М. : Химия, 1981. – 246 с.Stavrov V. P., Dedyukhin V. G., Sokolov A. D. Technological tests of thermosets. Moscow, Khimiya Publ., 1981. 246 p. (in Russian).Тадмор, З. Теоретические основы переработки полимеров : пер. с англ. / З. Тадмор, К. Гогос ; пер. с англ. под ред. Р. В. Торнера. – М. : Химия, 1984. – 632 с.Tadmor Z., Gogos C. G. Principles of polymer processing. New York etc., John Wiley & Sons, 1979. 736 p.Смольский, Б. М. Реодинамика и теплообмен нелинейно вязкопластичных материалов / Б. М. Смольский, З. П. Шульман, В. М. Гориславец. – Минск : Наука и техника, 1970. – 447 с.Smol’skii B. M., Shul’man Z. P., Gorislavets V. M. Rheodynamics and heat transfer of nonlinear viscoplastic materials. Minsk, Nauka i tekhnika Publ., 1970. 447 p. (in Russian).

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