Реологическое моделирование процессов течения макаронного теста в каналах конфузорно-диффузорных вставок формующих матриц

Одним из эффективных направлений модернизации конструкций макаронных прессов является установка в 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-диффузорных вставок 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 матриц макаронных прессов.

1. Чернов, М.С. Справочник по макаронному производству / М.С. Чернов, Г.М. Медведев, В.П. Негруб. – М. : Лег. и пищ. пром-сть, 1984. – 304 с.

2. Васин, М.И. Пути улучшения качества макаронных изделий / М.И. Васин, М.А. Калинина, С.А. Парфенова. – М. : ЦНИИТЭИхлебопродуктов, 1991. – 24 с. – (Обзорная информация. Серия «Хлебопекарная и макаронная промышленность» / ВНПО «Зернопродукт», ЦНИИ информ. и техн.-экон. исслед.).

3. Мачихин, Ю.А. Формование пищевых масс / Ю.А. Мачихин, Г.К. Берман, Ю.В. Клаповский. – М. : Колос, 1992. – 272 с.

4. 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. наук Беларусi. Сер. физ.-тэхн. навук. – 2013. – №2. – С. 58–65.

5. 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.

6. 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, N3. – P. 165–178. https://doi.org/10.1016/0021-8634(89)90048-6

7. Hryniewicz, M. Zmienność tarcia zewnętrznego w procesie brykietowania / M. Hryniewicz // Zeszyty Nauk. Akad. Górniczo-Hutniczej. Mechanika. 1994. – T. 13, z.4. – S. 555–563.

8. Барсуков, В.Г. Технологическое трение при экструзии композитов / В.Г. Барсуков, А.И. Свириденок. – Гродно : ГрГУ, 1998. – 200 с.

9. Медведев, Г.М. Технология макаронного производства / Г.М. Медведев ; ред. Н.В. Куркина. – М. : Колос, 1998. – 271 с.

10. Назаров, Н.И. Технология макаронных изделий / Н.И. Назаров. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Пищ. пром сть, 1978. – 287 с.

11. Мачихин, Ю.А. Инженерная реология пищевых материалов / Ю.А. Мачихин, С.А. Мачихин. – М. : Лег. и пищ. пром-сть, 1981. – 215 с.

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

13. Технология пищевых производств : учебник для вузов / Л.П. Ковальская [и др.] ; ред. Л.П. Ковальская. – М. : Колос, 1999. – 752 с.

14. Остриков, А.Н. Экструзия в пищевой технологии / А.Н. Остриков, О.В. Абрамов, А.С. Рудометкин. – СПб. : ГИОРД, 2004. – 281 с.

15. Гноевой, А.В. 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.

16. 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.

17. 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.

18. 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.

19. 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.

20. Ставров, В.П. Технологические испытания реактопластов / В.П. Ставров, В.Г. Дедюхин, А.Д. Соколов. – М. : Химия, 1981. – 246 с.