РЕОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ТЕЧЕНИЯ МАКАРОННОГО ТЕСТА В КАНАЛАХ МАТРИЦЫ СТУПЕНЧАТО-ПЕРЕМЕННОГО СЕЧЕНИЯ

В настоящее время неравномерность скоростей формирования макаронных изделий по сечению матрицы является нерешенной проблемой как в отечественной, так и в зарубежной практике. Конструкция матрицы является одним их определяющих факторов, влияющим на технико-экономические показатели работы пресса. Матрица включает в себя цилиндрический корпус с колодцами, расположенными на концентрических окружностях, установленные внутри колодцев вкладыши со сквозными формующими отверстиями, сгруппированными в гнезда, при этом наибольшее распространение в промышленности получили матрицы с различной высотой формующих отверстий ступенчато-переменного сечения. В статье предложена новая реологическая модель, с помощью которой устанавливаются соотношения между пластической и вязкой составляющей общего гидродинамического сопротивления при течении макаронного теста в канале ступенчато-переменного сечения. Разработана методика определения минимального давления формования, необходимого для преодоления пределов текучести при сдвиге (предельного сопротивления сдвигу) макаронного теста, находящегося в каналах кругового, кольцевого, прямоугольного и произвольного сечения). Показано, что в общем гидродинамическом сопротивлении преобладает вклад составляющей, обусловленной вязким сдвиговым деформированием при течении. Предложена методика приближенной расчетной оценки скоростных и силовых параметров течения макаронного теста в каналах ступенчато-переменного сечения с использованием модели Бингама. Приведены формулы для определения геометрических характеристик каналов ступенчато-переменного сечения, что позволяет выравнивать скорость вы-прессовывания теста по всей рабочей поверхности матрицы. Результаты исследований могут быть использованы при проектировании формующей оснастки, а также при разработке методов расчета процессов формирования макаронного теста.

1. Рынок макаронных изделий в России // Хлебопродукты. – 2003. – № 4. – С. 8–9.

2. Юсупова, Г. Г. Методы контроля качества муки по реологическим свойствам теста / Г. Г. Юсупова, О. Н. Бердышникова // Хлебопекар. пр-во. – 2011. – № 2. – С. 48–53.

3. Исследование изменения реологических свойств теста из муки различных сортов пшеницы при их смешивании / Д. М. Сычева [и др.] // Техника и технология пищевых производств : тез. докл. X Междунар. науч.-техн. конф., 23–24 апр. 2015 г. / Могилев. гос. ун-т продовольствия ; редкол.: А. В. Акулич [и др.]. – Могилев, 2015. – С. 78.

4. Юрчак, В. Г. Исследование структурно-механических свойств полуфабрикатов при производстве макаронных изделий с сухим яичным белком / В. Г. Юрчак, Т. П. Голикова, А. А. Альсаид // Хлебопечение России. – 2008. – № 2. – С. 14–16.

5. Пшенишнюк, Г. Ф. Биохимические свойства зерна мягких и твердых сортов пшеницы / Г. Ф. Пшенишнюк, А. И. Рыбак // Изв. вузов. Пищевая технология. – 1988. – № 5. – С. 32–34.

6. Шнейдер, Т. И. Научное обеспечение макаронной промышленности / Т. И. Шнейдер // Хлебопечение России. – 2002. – № 3. – С. 32–35.

7. Коргина, Т. В. Расширение ассортимента макаронных изделий за счёт использования растительного сырья / Т. В. Коргина, Г. А. Осипова, Д. С. Сечина // Хлебопродукты. – 2014. – № 2. – С. 39–41.

8. Груданов, 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. навук Бе ларусi. Сер. фіз.-тэхн. навук. – 2013. – № 2. – С. 58–65.

9. Торган, А. Б. Совершенствование конструкции матрицы шнекового макаронного пресса / А. Б. Торган, И. Е. Дацук // Агропанорама. – 2009. – № 2. – С. 21–24.

10. Иванов, В. С. Установка для высокотемпературного формования макаронных изделий / В. С. Иванов, М. В. Белова // Вестн. Чуваш. гос. пед. ун-та им. И. Я. Яковлева. – 2011. – № 2, ч. 1. – С. 45–48.

11. Торган, А. Б. Новые технические решения в конструировании матрицы и вкладыша макаронного пресса / А. Б. Торган, П. В. Станкевич // Переработка и управление качеством сельскохозяйственной продукции : докл. меж-дунар. науч.-практ. конф., Минск, 21–22 марта 2013 г. / Белорус. гос. аграр. техн. ун-т ; редкол.: А. А. Бренч [и др.]. – Минск, 2013. – С. 75–78.

12. Станкевич, П. В. Составные матрицы для производства макаронных изделий / П. В. Станкевич // Техническое и кадровое обеспечение инновационных технологий в сельском хозяйстве : материалы междунар. науч.-практ. конф., Минск, 23–24 окт. 2014 г. : в 2 ч. / Белорус. гос. аграр. техн. ун-т ; редкол.: И. Н. Шило [и др.]. – Минск, 2014. – Ч. 1. – С. 368–371.

13. Попов, В. П. Повышение качества макаронных полуфабрикатов в результате оптимального управления реологическими свойствами макаронного теста / В. П. Попов, М. Ю. Шрейдер, A. M. Пищухин // Управление реологическими свойствами пищевых продуктов : сб. материалов 1-й науч.-практ. конф. и выст. с междунар. участием, 25–26 сент. 2008 г. / Моск. гос. ун-т пищевых пр-в ; сост. В. Я. Черных. – М., 2008. – С. 122–127.

14. Шенкель, Г. Шнековые прессы для пластмасс: принцип действия, конструирование и эксплуатация / Г. Шенкель ; пер. с нем. Г. П. Делекторского [и др.] ; под ред. А. Я. Шапиро. – Л. : Госхимиздат, 1962. – 467 с.

15. Mathematical modeling of melting of polymers in barrier-screw extruders / B. Elbirli [et al.] // Polymer Engineering & Science. – 1983. – Vol. 23, N 2. – P. 86–94.

16. Sarghini, F. Experimental analysis and numerical simulation of pasta dough extrusion process / F. Sarghini, A. Romano, P. Masi // J. of Food Engineering. – 2016. – Vol. 176. – P. 56–70.

17. Melcion, J. P. La cuisson-extrusion dans le domaine alimentaire: principe, applications, perspectives / J. P. Melcion, P. Colonna // Revue de l´Alimentation Animale. – 1983. – N 368. – S. 45–54.

18. Rossen, J. L. Food extrusion / J. L. Rossen, R. C. Miller // Food Technology. – 1973. – Vol. 27, N 8. – P. 48–53.

19. Структурно-механические характеристики пищевых продуктов : справочник / А. В. Горбатов [и др.] ; под ред. А. В. Горбатова. – М. : Лег. и пищевая пром-сть, 1982. – 296 с.

20. Мачихин, Ю. А. Инженерная реология пищевых материалов / Ю. А. Мачихин, С. А. Мачихин. – М. : Лег. и пищевая пром-сть, 1981. – 216 с.

21. Разработка и исследование малогабаритного пресса для производства макаронных изделий / Р. Р. Эльмесов [и др.] // Соврем. проблемы науки и образования. – 2015. – № 2. – С. 145–151.

22. Стрелюхина, А. Н. Анализ и повышение качества и безопасности технологической системы макаронного производства / А. Н. Стрелюхина, С. А. Мачихин // Хранение и перераб. сельхозсырья. – 2008. – № 3. – С. 74–78.

23. Назаров, Н. И. Структурно-механические свойства макаронного теста / Н. И. Назаров, М. А. Калинина, Ю. В. Калинин // Хлебопекар. и кондитер. пром-сть. – 1971. – № 2. – С. 18–20.

24. Артемьева, Н. Н. Структурно-механические характеристики макаронных изделий – объективные показатели их качества / Н. Н. Артемьева, С. А. Давыдова // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. – 2007. – № 3. – С. 130–134.

25. 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.