автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Научные основы совершенствования формующего оборудования предприятий пищевых производств

На правах рукописи Л- УДК:663/664.002.5;621.744.4.001.76(043.3)

л>

/

КОРЯЧКИН ВЛАДИМИР ПЕТРОВИЧ

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ФОРМУЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ ПРЕДПРИЯТИИ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ

Специальность 05.18.12 - Процессы и аппараты

пищевых производств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 1997

Работа выполнена в Московском Государственном университете пищевых производств, Кемеровском технологическом институте пищевой промышленности и на пищевых предприятиях Кузбасского региона.

Научный консультант Член-корреспондент Российской

инженерной Академии, заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации, доктор технических наук, профессор Ю.А. Мачихин Официальные оппоненты Доктор технических наук,

профессор Л.М. Аксенова

Доктор технических наук, профессор Ю.М. Плаксин

Доктор технических наук, профессор В.Д. Косой

Ведущая организация ОАО "Кондитерская фабрика

"Красный Октябрь".

Защита состоится "/у " июня 1997 г. в 1000 час на заседании специализированного Совета Д 063.51.05 при Московском Государственном Университете пищевых производств по адресу: 125080, Москва, Волоколамское шоссе, И, ауд. 4-09. С диссертацией можно .ознакомится в библиотеке МГУШ.

Автореферат разослан "/У" мая 199? г.

Ученый секретарь специализированного Совета кандидат технических наук

А.С. Максимов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. В различных отраслях перерабатывающей промышленности широко используются процессы формования. Среди технологических процессов производства изделий из пластических пищевых материалов, формование также занимает важное место, определяя степень механизации поточных линий, их производительность и энергопотребление при качественном выпуске продукции.

Несовершенство вытеснителей формующих машин непрерывного действия и^трубопроводного транспорта для пластических пищевых сред, формующих сквозных и конвергентных каналов, а также формующего инструмента штамповально-pew/ших и прокатывающих устройств для поштучного формования корпусов изделий ограничивает интенсификацию производства широкого ассортимента пищевой продукции, изготавливаемой как из пластических гомогенных сред, так и из пластических пищевых материалов с крупно-дисперсными компонентами.

К настоящему времени накоплен значительный научно-практический материал в области формования разнообразной пищевой продукции применительно к конструированию и эксплуатации соответствующего технологического оборудования.

Поэтому обобщение разрозненного научно-практического опыта, направленное на совершенствование формующего оборудования для формования пластических пищевых материалов в сквозных и конвергентных каналах, а также штамповально-режущими технологическими операциями и прокаткой, представляет собой крупную и актуальную проблему, которая имеет важное народно-хозяйственное значение.

Научной базой совершенствования оборудования предприятий пищевых производств для формования пластических пищевых материалов, включая шестеренные вытеснители, которое основано на учете пластических свойств пищевых материалов и упругих (эластичных) свойств конструкционных материалов рабочих органов формующего инструмента, является физико-химическая механика.

Решение и координирование рассматриваемой проблемы осуществлялось в соответствии с научно-техническими программами ГКНГ при СМ СССР (1982), Минвуза POJCP "Нечерноземье" (1980 - 1984 гг.) и "Продовольствие" (1981 - 1983 гг.) РАСХ "Научное обеспечение отраслей АПК" раздел "Высокоэффективное оборудование пищевых производств" (1990 - 1992 гг.), планами i-WP Минпищепрома PCÍCP, Мое-

ческой конференции "Разработка комбинированных продуктов питания" (медико-биологические аспекты, технология, аппаратурное оформление, оптимизация, Кемерово, 1991 г.), Всесоюзной научной конференции "Механика сыпучих материалов" (Одесса, 1991 г.), Республиканской научно-технической конференции "Разработка и внедрение высокоэффективных ресурсосберегающих технологий, оборудования и новых видов пищевых продуктов в лицевые и перерабатывающие отрасли АПК (Киев, 1991 г.), на межгосударственном научном семинаре "Современные проблемы качества мясного сырья и его переработки" -(Кемерово, 1993 г.). а также на предприятиях пкв,евнх производств.

ПУБЛИКАЦИИ. По материалам диссертации опубликовано более 85 работ, в том числе 20 авторских свидетельств и патентов.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит из•• введения, шести глав, заключения, списка литературы и приложений.

Основное содержание диссертации изложено на 371 страницах текста. Диссертация содержит 76 рисунков, 33 таблицы, список литературы включает 216 источников.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСИТСЯ совокупность положений, раскрывающих закономерность Формования пластических пищевых материалов как комплексного процесса эффективного образования новой поверхности изделий е результате комбинированнного действия на объект формования нормального давления, касательного сдвига и активных контактных касательных напряжений со стороны рабочих органов формующего инструмента, которые моделируются твердыми и эластичными элементами.

АВТОР ЗАНИЖАЕТ:

- результаты физического моделирования реологических свойств пищевых материалов, полученные динамическими методами ротационной и капиллярной вискозиметрии, сжатием материала в замкнутом объеме, а также методом квазистатического нагружения;

- метод определения математических моделей реологического состояния пищевых материалов при сдвиговом течении;

- классификацию пищевых материалов, содержавшую пластично-текучие и пластично-деформируемые пищевые материалы;

- параметры, характеризующие свойства упругих (эластичных) конструкционных элементов формующего инструмента;

- параметрические схемы, физические, механические и математические модели формообразования новых поверхностей изделий, формуемых как из пластических пищевых сред, так и из отдельных заготовок

для корпусов изделий, основанные на одновременном действии сложного напряжения, которое содержит компоненты нормального давления, касательного сдвига и активных касательных ' напряжений в поверхностных слоях формуемого материала от силового контакта с эластичным материалом формующего инструмента;

- результаты теоретических и экспериментальных исследований кинематики и динамики формования пластично-деформируемых пищевых материалов на новых формующих устройствах вытеснением шестеренными вытеснителями через сквозные формующие каналы: формования в конвергентных каналах, прокаткой, а также формования штамповально-режущими операциями с учетом контактного взаимодействия упругих свойств формуемых пищевых сред или отдельных корпусов изделий и упругих (эластичных) свойств конструкционных материалов рабочих органов формующего инструмента.

- результаты вытеснения пищевых пластично-текучих сред новыми шестеренными вытеснителями.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель, научная концепция работы и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе диссертации основные способу формования пластических пищевых материалов рассмотрены как технологические процессы получения изделий широкого ассортимента, определены основные тенденции развития формующего инструмента и вытеснителей применительно к оборудованию предприятий пищевых производств, предназначенному для формования изделий из пластических пищевых материалов. При разработке структурной схемы формования пластических пищевых материалов систематизированы параметры и показатели изучаемых процессов, сформулированы цель и задачи работы.

К пищевым материалам с пластическими свойствами отнесен широкий ассортимент таких материалов, упругие свойства которых малы по сравнению с пластическими. Это пралиновые, помадосодержащие. грильяжные конфетные массы, песочное тесто и др..

- в -

Особенностью формования пластически* пищевых материалов является то, что несмотря на малые упругие характеристики этих материалов, их, как существенно влияющих на процессы формообразования поверхностей изделий, необходимо учитывать. При этом эффективно формовать те материалы, которые практически ие проявляют упругих свойств, молено лишь при наличии упругих характеристик у конструкционных материалов рабочих органов формующего инструмента, что позволяет интенсифицировать процессы формования изделий.

Разработанная на основе систематизации параметров и показателей структурная схема формования пластических пищевых материалов объединяет наиболее прогрессивные способы формования. Это формование жгутов или пластов непрерывным или периодическим вытеснением через сквозные формующие каналы, поштучное формование корпусов изделий в замкнутых объемах формующих ячеек - конвергентных каналах роторных машин, формование прокаткой, а также формование штампо-вально-режутими технологическими операциями.

Формование материалов с пластическими свойствами представляет основу многих технологических процессов, широко распространенных в различных отраслях перерабатывающей промышленности.

Большой вклад в изучение закономерностей формования пищевых материалов, развитие реологии пищевых сред и их практическое применение в пищевом машиностроении внесен работами Мачихина Ю.А., Красникова В.В., Рогова И.А., Лунина О.Г., Маршалкина Г.А., Мачи-хинаС.А., Маслова A.M. , Косого В.Д., Даурского А.Н. Клапозского Ю.В., БерманаЮ.К., Лунина Л.Н., Хромеенкова В.М. и других авторов.

В процессах формования материалов с пластическими свойствами происходит тиксотропное разрушение их структуры, которая восстанавливается и укрепляется в готовых изделиях. При этом, как правило, отформованнные изделия обладают более высокими значениями пластических характеристик чем формуемый материал.

Признавая решающую роль методов физико-химической механики в проявлении эффектов формования пищевых материалов и располагая начальными сведениями о свойствах, как формуемого материала, так и о :всйствах материала рабочих органов формующего инструмента, наука з формовании пластических пищевых материалов, тем ие менее, рассматривает реологические процессы, протекающие в формуемых средах 1ли отдельных заготовках в результате контактного воздействия на

них рабочих органов формующего инструмента, без учета упругих (эластичных) свойств конструкционных материалов рабочих органов формующего инструмента и поэтому не имеет достоверных данных о закономерностях, лежащих в основе изучаемых процессов.

Полагаем, что научно обоснованное совершенствование оборудования для формования пластических пищевых материалов необходимо основывать на изучении особенностей механизмов образования новой поверхности формуемого изделия взаимосвязанно с работой эластичных элементов рабочих органов формующего инструмента при невозможности усиления упругих свойств непосредственно самого объекта формования до достижения последним эффекта упругого последействия.

Такой подход позволяет создать оптимальные условия релаксации пластического объекта формования, характеризуемые малой величиной начального напряжения релаксации и плавным регулированием скорости релаксации, соизмеримой со скоростью объемного сжатия формуемого материала, что позволяет обеспечить высокую эффективность формования широкого ассортимента пластических пищевых материалов, в том числе и с крупно-дисперсными функциональными компонентами.

Таким образом, совершенствование формующего оборудования для, пищевых материалов, обладающих пластическими свойствами, целесообразно основывать на исследовании формирования условий предварительного объемного сжатия объекта формования перед началом или непосредственно в процессе образования новой поверхности изделия; исследовании изменения упругих свойств материалов объекта формования и формующего инструмента в процессе формования, что обусловлено протеканием в них релаксационных процессов; учете влияния параметров релаксации на эксплуатационные характеристики формующего инструмента; анализе условий работы формующего инструмента и его взаимодействия с объектами формования, обладающими широким спектром количественных значений пластических характеристик.

Анализ выходных^параметров структурной схемы формования, объединенных в кинематическую, геометрическую, технологическую и другие группы операторов показал, что в изучаемых процессах непрерывного формования вытеснением через сквозные формующие каналы и поштучных способов формования показал преимущество, соответсвенно момента на валу вытеснителя, в частности шестеренного, и усилий формования как критериев оптимапьности, связанных с другими показателями эффективности функционирования, формующего оборудования.

Во второй главе обоснован выбор объектов формования и дани их технологические характеристики, предложены математические модели реологических процессов динамического и квазистатического деформирования изучаемых объектов, получены реологические характеристики обьектов формования, предложено классифицировать пищевые материалы с пластическими свойствами на пластично-текучие и пластично-деформируемые, теоретически проанализированы и экспериментально подтверждены - релаксационный механизм сдвигового течения на примере пластично-теку чего пищевого материала с малыми пластическими свойствами и влияние скорости деформирования на продолжительность релаксации консистентных высоковязких пищевых материалов в объемно-напряженном состоянии, изучено изменение плотности гомогенных тонко-дисперсных и крупно-дисперсных пластично-деформируемых кондитерских материалов в зависимости от давления формования.

Пластические пищевые материалы, формуемые непрерывным или периодическим вытеснением через сквозные каналы, прессованием в закрытых объемах конвергентных каналов, штампованием и прокаткой, хотя и отличаются специфичностью деформационного поведения в рабочих зонах формующего оборудования, но в то же время проявляют общие свойства. Общность свойств определяется наличием сложной многофазной структуры у пластических объектов формования, воспринимающей рабочие нагрузки с релаксационным характером деформирования.

Учитывая широкий ассортимент пищевых материалов, обладающих разнообразными физико-химическими свойствами, в настоящей работе объекты формования были ограничены материалами, представляющими собой, в основном, дисперсные системы, в том числе и с крупно-дисперсными компонентами, у которых упругие деформации пренебрежимо малы по сравнению с пластическими деформациями.

Основываясь на главенствующей роли реологических процессов, которые являются результатом внешнего воздействия на формуемый материал со стороны рабочих органов формующего инструмента, а также учитывая, что для каждого конкретного материала существует однозначная зависимость между характеристиками деформационного И напряженного состояний, полагаем, что эффективнее внешнее силовое или деформационное воздействие на формуемый материал должно соответствовать его реологическим свойствам. На этом основании весь ассортимент пищевых материалов с пластическими свойствами в зависимости 5Т количественного соотношения структурной (80 - предельное напря-

жение сдвига) и вязкой (п - вязкость) составляющих реологических характеристик целесообразно подразделить на пластично-текучие и пластично-деформируемые материалы.

Пластично-текучие материалы, в основном, представляют собой, пищевые среды с малыми пластическими характеристиками, влияющими на кривизну кривой сдвигового течения, но не способными самостоятельно обеспечить сохранность (под действием гравитационной или инерционных со стороны технологического оборудования сил, а также сил поверхностного натяжения) приданной изделиям той или иной формы без дополнительной оболочки (тары), в то время как пластично-деформируемые материалы устойчиво сохраняют приданную им в процессе формования геометрическую форму самостоятельно. При этом в результате интенсивного механического воздействия непосредственно в процессе формования на пластично-деформируемый материал отформованная заготовка или изделие по окончании процесса формования приобретает, как правило, более значительные пластические характеристики, чем исходный материал.

Такое деление пищевых материалов является довольно условным, но, тем не менее, указанные виды деформирования широко используются в разнообразных процессах формования пластических материалов.

Существенное отличие механизмов деформационного поведения пластично-текучих (необратимое деструктивное или обратимое тиксот-ропное разрушение структуры без нарушения сплошности пищевой- среды) и пластично-деформируемых (разрушение образцов заготовок или корпусов изделий с образованием трещин) пищевых материалов привело к использованию разных режимов механического воздействия на изучаемые объекты при экспериментальных исследованиях их свойств и выбору соответствующих реологических уравнений состояния (РУС).

Изучение физико-химических свойств объектов исследований основывали на экспериментах в условиях максимально приближенным к идеализированным деформационным поведениям, а именно, к простому сдвиговому течению, к одноосному растяженшо-сжатию, а также сжатию в замкнутом объеме, которые можно представить простыми, легко реализуемыми математическими моделями - реологическими уравнениями состояния (РУС). При этом несложные реологические уравнения с достаточной для инженерных расчетов точностью моделировали деформационное поведение изучаемых материалов.

Ротационную вискозиметрию, как точный современный метод определения физико-химических свойств различных сред, применяли для изучения сдвигового течения тиксотропных дисперсных материалов, в частности, пралиновых конфетных масс и вафельной начинки, предельное напряжение сдвига и эффективная вязкость которых могут резко изменять свои численные значения от технологических параметров.

При течении вблизи твердой поверхности измерительных приборов и формующего инструмента пластические объекты формования могут проявлять эффект пристенного скольжения или 11-эффект.

По методу М. Муни определили величину коэффициента сколыхения 8с ткксотропной пралиновой массы "Конек-Горбунок" с общим содержанием сахара 56Х, жира 20,8% и влаги 1,15%, предельное напряжение сдвига 80 которой значительно зависит от механической.обработки, . температуры и может изменяеся в диапазоне от 0,14 до 0,012 Ша, и установили зависимость скорости скольжения ис от касательного напряжения сдЕига в:

2тт2!?231

Сс =----(N12 + ^23 - N13),

М

где N12; N23; N13 - значения частот вращений роторов вискозиметра соответственно для отношений радиусов роторов Зх = 1,2; Бг = 1,25; Зз * 1,53.

ис = 9,68 91, 54.

Для получения абсолютных значений вязкостных свойств консистентных пищевых материалов с высокими пластическими параметрами применяли капиллярную вискозиметрию, как фундаментальный физический метод, который предусматривает расчет касательного напряжения сдвига и скорости сдвига на основе экспериментального определения интегральных характеристик стационарного потока изучаемого материала в капилляре - расхода и соответствующего давления. С этой целью был разработан и изготовлен специальный капиллярный вискозиметр, обеспечивающий принудительное течение консистентных пластических пищевых материалов в сменных капиллярах.

На рис. 1. в логарифмических координата? представлены кривые течения образцов песочного теста, в которых часть высококалорийных компонентов заменена морковным пюре.

Для описания сдвигового течения образцов песочного теста были

применены трехпараметрические реологические уравнения, параметры которых представленны в табл. 1. и табл. 2..

Таблица 1.

Коэффициенты ашроксимацианных уравнений изменения реологических характеристик песочного теста от количества (С) внесения морковного пюре.

Наименование Тесто с морковным пюре Контроль

показателей Замена Замена Замена жира сахара дара и сахара

А В А В А В

Предельное

напряжение 7,6 -0,305 7,4 -0,402 6,9 -0,415 4,0 сдвига „ 80 = АС

Коэффициент

консистенции 2,45 -0,182 3,38 -0,194 1,63 -0,207 1,61 К = АСВ

Индекс

течения^ 0,451 - 0,467 - 0,391 0,09 0,443 п = АС8

Таблица 2.

Влияние концентрации яблочного георе иа реологические характеристики песочного теста

Наименование Параметры реологического уравнения Диапазон образцов . состояния (РУС) Гершеля-Балкли скорости

сдвига у,

8о,кПа К,кПахс-п П с" 1

Контроль Тесто с 10% яблочного„пюре (РУС 8=802/8+Кгп) 3,94 -0,455 2,67 2,92 0,645 5,41 0,524 0,524 0,596 0,090 0,596 0,619 9,0 -10,0 -35,0 -10,0 - 470 35 660 660

Тесто с 15% ябдочного„пюре (РУС в=0о2/дкгп) -2,54 3,88 3,46 7,14 0,283 0,343 0,117 0,671 0,665 8,6 -65,0 -8,6 - 65 960 960

Тесто с 20% яблочного-пюре (РУС в=В0?-/в(-Куп) ■11,57 2,48 3,76 12,6 0,625 0,330 0,151 0,576 0,763 7,5 -160,0 -7.5 - 160 880 880

Знак "минус" у предельного напряжения сдвига песочного теста, рассчитанного по реологическому уравнению Гершеля-Башсли, указывает на выпуклость кривой течения в логарифмических координатах к оси касательных напряжений, что характеризует преобладание упругих свойств образцов песочного теста с яблочным пюре в области малых скоростей сдвига.

Анализ экспериментальных данных, характер кривых течения всех образцов песочного теста, изображенных в двойных логарифмических координатах, позволили отнести все образцы к неньютонс^вским дисперсным системам со значительными пластическими свойствами. При этом описание каждой кривой течения песочного теста возможно двумя реологическими уравнениеми Гершеля-Валкли по участкам или одним, предложенным нами.

На оснований изучения течения песочного теста с функциональным фруктовым компонентом в капилляре, отношение длины 1 которого составляло 20-кратную величину диаметра ¿1 (1/с1 = 20) при температуре 284 °К установлено скачкообразное увеличение скорости сдвига, при, практически, постоянном касательном напряжении сдвига, что на кривых течения песочного теста с яблочным пюре отразилось горизонтальными площадками графиков перед точками перегиба. Размеры площадок пропорциональны количеству внесенного данного функционального компонента, изменившего физико-химические свойства песочного теста не только количественно, но и качественно. При этом традиционное пластично-вязко-текучее песочное тесто приобрело значительные упругие свойства, проявляя при соответствующих касательных напряжениях "структурную турбулентность", выражающуюся в искажении поверхности экструдата регулярными утолщениями его поперечного сечения.

На рис. 2. приведены кривые течения образцов песочного теста 1 (контроль), 2-е 10%, 3-е 15%, и 4 - с 20% яблочного пюре.

Экспериментальные данные сдвигового течения пищевых материалов ротационной и капиллярной вискозиметрии обрабатывали графоаналитически и с применением ЭВМ. О этой целью был разработан и испытан графоаналитический метод определения математических моделей деформационного поведения пищевых материалов при сдвиговом течении. Метод основан на получении кривых течения изучаемых объектов в широком диапазоне скоростей сдвига, перекрывающем по крайней мере 1,5 порядка численных значений скорости сдвига. Сущность метода

го

/5"

w

fO ss JTO -/со ¿¿о s&£> ¿<i ft; *

Рис. 1. Зависимость касательного напряжения сдвига 9 от скорости сдвига v песочного теста: 1 - контроль, 2 - замена 20% сахара, 3 - замена 20Z жира, 4 - замена 20% сахара и 20% жира одновременно.

2 34

-ГУ

«И

Рис. 2. Кривые течения песочного теста с яблочным пюре: 1 - контроль (С=0), 2 - С=10%, 3 - С=15%, 4 - С=20%.

состоит в изображении кривых течения в двойных яогаркфлимеских. координатах, после чего по характеру кривизны графиков подбирается конкретное реологическое уравнение п графоаналитически определяются численные значения его параметров с достаточной для инженерных расчетов точкостьв. При этом определение количественных значений реологических хгфактеристик происходит с учетом физического стела. сдвигового течения конкретного материала, что предваряет обработку данных на '¿ВМ.

С псмой,ш метода капиллярной вискозиметрии изучено влияние внесения морковного пюре на реологические характеристики теста для сушек л бубликов.

В табл. 3 приведены рассчитанные параметры трехпарзмегрмчес- " них уравнений течения образцов теста в о,генных металлических и пластмассовых капиллярах.

Яри течении всех образцов геста в ¡шшллярах кз фторопласта--4 установлен П-эффект, который изменяет механизм течения, влияя на характер кривых течения.

Была определена основная характеристика П-зффекта - скорость ааэлъдеиия (табл. 4):

11с ■= НО'ф - *в>

где ис - скорость скольжения; )? - радиус капилляра; г® к ~ скорость сдвига в капиллярах из фторопласта и бронзы.

Экспериментами на капиллярном вискозиметре таете было доказано увеличение вязкостных свойств дрожжевого и макаронного теста при внесении в них функциональных овощных компонентов. Данные образцы теста по сравнения с контрольными обладают значительными упругими свойствами.

Для оценки влияний температуры на реоиогические характеристики кондитерских пластично-деформируемых материалов, в том числе и с крупно-дисперсными компонентами, применяли метод квази-статкчес-кого нагружения образцов, используя конический индентор, тонкий штамп и плоские диски.

С помощью конического пластометра получена обобщенная зависимость пластических свойств для пралиновых конфетных масс в зависи-

Таблица 3.

Влияние материала капилляра на реологические характеристики теста для бубликов и сушек.

Наименование Параметры реологического уравнения Материал образца Гершеля-Балкли капилляра

8о,кПа К,кПахс~п п

Тесто для бубликов

1. контроль 3,73 5,68 0,582 Бронза

2. контроль 2,96 1,79 0,576 Фторопласт

3. с морковным пюре -5,96 18,50 0,412 Бронза

4. с морковным шоре 3,39 3,60 0,545 Фторопласт

Тесто для сушек

5. контроль 4,52 8,74 0,495 Бронза

6. контроль 3,88 4,15 0,471 Фторопласт

7. с морковным пюре -2,98 28,60 0,504 Бронза

8. с морковным пюре 4,01 4,61 0,611 Фторопласт

Таблица 4.

Влияние материала капилляра на скорость скольжения теста.

Наименование Значения скорости Приведенная сто- Материал образца деформации сдвига рость скольжения капилляра

г,с'1 Uc/R, с-1

при касательных напряжениях сдвига 6, кПа

20 30 20 30

Тесто для Субликов: контроль 54,0 контроль 7,0 с морковным 20,0 пюре с морковным пюре 4,1 100,0 14,5 43,0 6,5 47,0 .15,9 85,5 36,5 фторопласт бронза фторопласт бронза

Тесто для сушек: контроль 20,0 контроль 3,0 52,0 9,0 17,0 43,0 фторопласт бронза

с морковным пюре с морковным пюре 7,0 0,8 18,5 1.5 6,5 17,0 фторопласт бронза

мости от температуры:

а г 4» 15

"о / 'шах \

0omiп ^ Т >

где в0 min - наименьшее предельное напряжение сдеигз, соответствующее наибольшей температуре Тща* формования.

Данное уравнение соотносит пластические характеристика праж-новых конфетных масс с температурой, что позволяет решать технологические задачи по совершэнствовангао формующего оборудования.

С целью оценки реологических характеристик пластично-деформируемых пластов для корпусов конфет "Щелкунчик", состоящих из крупно- дисперсных компонентов ядра подсолнечника, пяастн различной плотности нагружали постоянном нормаль ним напряжением - б - const, • приложенным к тонкому штампу (лезвие без заточки толщиной 0,25 км) и дисками сяимащего пластометра, определяя таким образом влияние плотности материала пласта на его вязкостные характеристики.

При сжатии образцы разрушались с образованием трешив.

Результы опытов по влиянию уплотнения на вязкостные характеристики объектов формования, содержащих крупно-дисперсные компоненты приведены в табл. 5 и 6.

Таблица 5.

Влияние плотности на кажущуюся вязкость конфетных пластов "Щел1*унчмк"

Плотность р Скорость резания 10JU Вязкость каводаяся 10 хп Предельное напряжение сдвига 8о

кг/м3 м/с к1!а

620 730 760 880 0,333 0,083 0,075 0,022 13?, 717-1 10942 444577 50,635

Бри изучении влияния давления на характер плотности кондитерских материалов было установлено, что их кривые плотности имеют точку перегиба (рис. з., табл.7), в которой давление не превышает 0,05 МПа, величины, соизмеримой с давлением формования 0,15 - 0,2.0 МПа корпусов конфет из пластических масс, что особенно характерно для конфетных масс, состоящих из крупно-дисперсны); компонентов.

Таблица б

Влияние плотности образца и' продолжительности нагружения на эффективную вязкость конфетной массы "Щелкунчик"

Продолжительность Плотность р, кг/м3

нагружения t, с 620 720 740 760 880

ооо 57,305 74,717 114,213 161,650 75,174 110,257 174,241 228,427 79,970 137,452 195,049 235,478 Относительная вязкость Пбо/Чго 1,39 1,84 1,71 1,46 233,300 277,920 331,482 1,42

Таблица 7.

Параметры уравнения кривой плотности конфетных масс от давления

Наименование конфеткой массы Плотность кг/ы Эмпирические коэффициенты Коэффициент прессования

ро Ра abc d 10К5о ЮК5а

"Карнавальные" 1160 1182 "Щелкунчик" 717 740 "Метеорит с 702 742 кедровым орехом" 4420 1,71 258 27690 2,19 478 14089 1,89 565 0,651 0,712 0,851 0,417 0,487 0,535 0,535 0,851 0,948

Для расчета плотности таких материалов предложена формула:

Г р0 «- а^ 0 < Р < Ра

Р " { ра + С(Р - Р)с1 Р > Ра

где р0) ра - значения плотности при атмосферном давлении и в точке перегиба графика; а, Ь,с,с1 - эмпирические коэффициенты.

В условиях объемно-напряженного состояния экспериментально установлено сокращение релаксационных процессов снижением скорости нагружения образцов конфетных масс, а такие увеличение их пластической прочности при повторном нагружения.

На рис. 4. и рис. 5. представлены характерные графики релаксации напряжений пралиновой конфетной масы, состоящие из участков нагружения и релаксации при постоянном объеме, в результате одноактного и повторного нагружениях, что полностью согласуется с теоретическим анализом влияния скорости деформирования на характер релаксации пищевых материалов в объемно-напряженном состоянии.

давления формования: 1 - "Щелкунчик";

2 - "Метеорит с кедровым орехом";

3 - " Карнавальные".

01** О

Рис. 4. Влияние скорости объемного сжатия на характер кривых релаксации пра-линовой конфетной массы "Талисман".

Р.НПа

0439 оги

1 • г

_

1/ / ---

/ '/у .1 „

< i Л

Рис. 5. Кривые релаксации пралиновой конфетной массы "Талисман" при одноактном (1) и повторном (2) погружении.

В третьей главе, рассмотрено совершенствование шестеренных вытеснителей и сквозных формующих каналов для формования пластических пищевых сред, определена область их применения и описаны особенности работы, разработаны структурная и параметрическая схемы новых конструкций шестеренных вытеснителей, приведены физическая и математическая модели формования вытеснением через сквозные комбинированные каналы, определена мощность ка приводном валу с учетом реологических свойств вытесняемого материала и особенностей конструкции осевого вытеснителя.

На основе системного анализа, представляющего рассмотрение свойств сложного объекта через свойства его составных частей была разработана структурная схема новых шестеренных вытеснителей без защемленного обьема во впадинах зубьев, позволяющих интенсифицировать процессы вытеснения пластических объектов формования, в том числе и с крупно-дисперсными компонентами, (рис. 6.).

Для исключения пульсации геометрической подачи в новых конструкциях шестеренных вытеснителей с осевым выходом формуемых жгутов предложено соотношение диаметра 0 камеры нагнетания к модуля т вытесняющих шестерен при количестве зубьев г - 14 в виде: 0 = (7,48 - 7,56) ш.

Мощность, подводимая к: приводному валу шестеренного вытеснителя определяется геометрией конструкции вытеснителя, формующего инструмента, и реологическими процессами в формуемом материале.

Получены уравнения для расчета мощности в элементах конструкции осевого шестеренного вытеснителя (рис. 7).

Мощность в торцевых зазорах мскно определить по уравнению

Кт » Мт (о,

при этом момент Мт равен:

г - ¡?ц3 , Рш3+П - ¡?ц3+п 8т/ 9Р ч _ . л

Мт - 8тС 80--- + К! — ----- (¡?ш2 - 1?цй)

1 3 5Т / 3 + п 4 ^ 9<р ' -1

где

8о, Кип- предельное напряжение сдвига, коэффициент консистенции и индекс течения объекта;

Е?ш и (?ц - радиусы выступов зубьев и цапфы;

и - угловая скорость вытесняющих шестерен; бт- торцевой зазор.

Рис. б. Структурная схема новых шестеренных вытеснителей для пластических пищевых материалов.

Рис. 7. Схема осевого шестеренного вытеснителя.

Мощность в радиальных зазорах Мр =■ Мр ш; где

Мр = 2FB.Tp.Rafl = 41ГИ2

п тп

в0 Н- К«п-

1?к

зг - коэффициент, учитывавший количество зубьев, находящихся в постоянном контакте с корпусом; Ь - длина зубьев вытесняющих шестерен.

Мощность среза N0 = Мс и;

где момент среза Мс ( при 6 = 60 ) и коэффициент . учитывающий реальную площадь среза в зависимости от геометрических размеров вытеснителя, соогветсвенно равны:

(22 - 1) т(2г - 1)

Ыс = 7Ш)Ь--ЭоИкн»! и ---

2 8Ркк

При уменьшении коэффициента »1 на внешней поверхности камеры нагнетания образуется радиальный зазор бки, в котором момент вязкого трения Мкн для двух камер будет:

Мощность вязкого трения в радиальных зазорах вытесняющих камер

МКн - Мкн <*>;

-2/ п

Мкн = 2ЛККНЗС1Ь

['■(т)" "1

+ К-

■ (гГ" (• - (^ПтГ Ч

Общая мощность на валу:

Ы0 = N1 + Мт + Мр+ Мкн + Ыс + ЫХх где Нд - мощность преодоления сопротивления вытесняемого материала и сообщения ему кинетической энергии, йхх _ мощность холостого хода.

Важным этапом, предшествующим физическому и математическому

моделированию процесса формования пластического объекта в сквозив; комбинировании каналах является разработка параметрической схем» процесса формования с применением иестеренного вытеснителя, в основу которой положено определение формования как процесса образования новой качественной поверхности жгутов при обеспечении наименьшей интенсивности механического воздействия вытесняющих шестерен и сквозеих каналов на пластический объект £орыовэния (Рис.3.)

Возмущавшие параметры

•4

Управляйте параметры

пвс| кн г ^

11 процесс ауд

--, формования

п теста рад

--, вытешсикш

е через ь®

------»■ сквозные

каналы зис

\н р -

.1

Измеряемые параметры Луд^Кск!- Ь 1

Уиравдаемые параметры

i

Рассчитываемые параметры

■г

Наблюдаемые параметры

Рис. 8. Параметрическая схема функционирования шестеренного вытеснителя.

Параметрическая схема содержит управляющие параметры (частота вращения п и модуль т шестерен, модуль упругости эластичных элементов Е формующего К-алаяа), возмущающие параметры (параметры внешней среды ПВО, технологические отклонения ТО); наблюдаемые параметры (измеряемые - момент М на приводном валу, частота вращения вала п; рассчитываеше - удельная интенсивность .Туд, коэффициент скольжения Кск и длина пути 1 перемещения матеркада) и управляемые параметры (качественные показатели поверхности Кп; удельная работа

формования Ауд, адгезионное давление Рад; продолжительность формования Ьф и площадь поперечного сечения формующего канала 5к). Из параметрической схемы видно, что интегральным критерием реологических процессов формообразования новой поверхности изделий при формовании пластически; пищевых материалов вытеснением через сквозные каналы является крутящий момент на приводного валу вытеснителя .

В разработанной физической модели (рис. 9) эффективное образование новой поверхности представлено в результате комбинированного действия нормального давления и касательных напряжений.

Согласно разработанной математической модели формования пластических пищевых материалов сквозной комбинированный формующий канал круглого сечения, схематично изображенный на Рис. 10., состоит из упругого (эластичного) формующего и твердого (жесткого) калибрующего участков с соответствующими радиусами к Г;г.

Реологическое уравнение состояния (РУС) эластичного аьеыента сквозного формующего канала на основании результатов экспериментальных исследований можно представить уравнением Гука с эффективным модулем упругости вэф:

! }

8 = бЭфУЬд = — |;

• (

где 1д и т = -- - продолжительность деформирования '

4 а г-1 и градиент скорости обратимой

деформации эластичного элемента;

По условию неразрывности потока мешш выразить скорость движения пластического объекта формования в сквозном комбинированном канале в виде:

Цк - ит + /Ш8;

где их - скорость движения пластической среды на твердом участке при = Кт = сою!, когда йиэ = О;

Диа - увеличение скорости движения пластической среды в поперечном сече кии твердого участка при (?з > Кт.

Под действием радиального давления Рг, деформируемого цилиндрическую поверхность эластичного элемента в поверхность параболоида вращения на контактной поверхности эластичного элемента длиной 1 формующего комбинированного канала возникает дополнительное ка-

Рис. 9. Физическая модель формования вытеснением пластических пищевых сред через сквозные каналы.

Р = С Р - РЛ

/////////// /////!/////

!?э=!?т[ ___М

//т////// /////////// !!1!!Ш

Рис. ю. Схема сквозного комбинированного формующего 1сакала круглого сечения. (///// - упругий элемент;|IIII" твердый злекент)

сательное напряжение 8Э, интенсифицирующее процесс формования.

20ЭФЬд ЛОэ 2ВЭФ ^(Ок - тгг02иг)

6а =

2'

■э

где г0 - радиус потока пластично-деформируемого материала

равный радиусу твердого участка формующего канала Из приведенного соотношения видно, что дополнительное касательное напряжение на контактной поверхности эластичного элемента сквозного комбинированного форыуюш,его канала возникает в том случае, когда радиус упругого участка превышает размеры радиуса твердого участка канала. При этом величина контактных касательных напряжений зависит от производительности канала, параметра пластичности объекта формования, модуля упругости и времеьи деформирования эластичного элемента формущэго канала, соотношения геометрических размеров упругого и твердого участков.

Для случая движения по комбшшровавдому формующему каналу пластического пищевого материала, с реологическим уравнением состояния Э = 80 получено выражение производительности:

Ок « яг02ит + —1 - ( — ) 1;

Для течения в сквозном комбинированном формующем канале круглого сечения песочного теста, реологическое уравнение состояния которого имеет вйд:

во2 г ( сЮ ч пП 1

в = — + К - - } ; п = 8 ь ^ <1г > •> ш

получена формула расчета производитель кости, учитывающая эффект скольжения:

.Ле2-8ь2),п+1г 2(92-802)2 2(82-0о2) б2 1 5С6

0к= ------—--+--+ - + —;

к6тМ 1б2т!+1)(!!Н2)(т-еЗ) (ГО+1) (ш+2) (т+1р К В четвертой главе рассмотрено совершенствование роторных устройств для формования корпусов изделий из пищевых «асе в комбинированных конвергентных каналах, снабженных эластичными элемента}.®.

Ограниченное применение роторных устройств в кондитерской промышленности мокко объяснить отсутствием теоретических положений интенсификации данного процесса формования.

Объектами формования являются пралияовые конфетные массы, а

тачгхе конфетные массы тина "Шербет" или "Метеорит", песочное тесто и др..

Силовое контактное взаимодействие пластических объектов формования с эластичными элементами конвергентных каналов модно описать последовательным соединением их реологических уравнений состояния, соответственно пластически-деформируемого тела и гуковско-го с эффективным модулем упругости G3(!> иди сек-зенановского тела и гуковского с эффективным модулем упругости 8ЭФ:

V i . •

6-80 — + ; 9 = Эс —— + 6ЭфГ.

Irl [г|

Полученные реологические уравнения силового контактного взаимодействия пластических объектов формования с упругим (пластичным), элементом формующего инструмента соответственно представляют собой уравнения эквивалентные реологическим уравнениям состояния генкк-евского и рейссовского тел.

Релаксационный характер силового контактного взаимодействия пластического объекта формования с эластичным элементом комбинкрс-ванного конвергентного канала отличается от характера взаимодействия его с рабочей поверхностью твердого конвергентного канала.

Скорость сжатия объекта формования в твердом конвергентном канале, как правило, значительно выше скорости релаксационного процесса, что обеспечивает при нагружеяии всплеск внутренних напряжений объекта формования.

На рис. И. представлена схема характерных релаксационных процессов напряжений б в пластических объектах формования при их контактных взаимодействиях с твердой (кривая 1) и эластичной (кривая 2) поверхностями конвергентных каналов.

Заполнение формующего конвергентного кан&яа с твердой рабочей поверхностью "сопровождается увеличением напряжений по прямой СЙ до их начального значения б0 в основании канала.

Выдержка объекта формования в замкнутом постоянном оФьеме конвергентного канала в течение времени х превышающем продолжительность заполнения t > tfl канала, сспровозадается релаксацией начального напряжения б0 по кривой ED до постоянного напряжения бк скончания релаксации, что на графике соответствует точке D.

При силовом контактном взаимодействии пластического объекта формования с эластичным элементом комбйЕированиого конвергентного

канала достижение конечного напряжения бк объекта формования происходит по линии ОВ (кривая 2), что соответствует условию равенства периода заполнения t^ канала объектом формования времени релаксации т последнего, т.е. t-д « т. При этом площадь треугольника ОАВ, пропорциональная оптимальной работе формования, будет меньше площади криволинейной трапеции OCDE на величину площади фигуры OBACDE, соответствующей потерям работы на релаксационный процесс начального напряжения б0.

Механизм формообразования корпуса изделия в комбинированном конвергентном канале можно представите как результат плавно усиливающегося контактного взаимодействия эластичного элемента с формуемым материалом, возникающего с начального момента времени заполнения конвергентного канала и достигающего своего максимального значения при полном заполнении. При этом происходит релаксационный переход энергии упругой деформации в пластическую деформации новой поверхности формуемого корпуса изделия, обладающего как правило, более значительными пластическими свойствами вом < 80к-

Контактное касательное напряжение, действующее по площади контакта объекта формования с уластичньш элементом существенно интенсифицирует образование новой поверхности корпуса изделия. Следует заметить, что образование позой поверхности происходит постепенно, но с начального момента заполнения конвергентного канала объектом формования. Наличие эластичного элемента в Формующем канале позволяет снизить скорость нагруления объема массы и добиться снимеиия начального напряжения релаксационного процесса, что сокращает время формования, расход энергии и повышает производительность устройства за счет сокращения длительности релаксации напряжений.

На рис. 12. представлена механическая модель реологического процесса контактного взаимодействия упругого формующего инструмента с пластично-упругим упрочняющимся материалом, представленным параллельным соединением упругого элемента с модулем упругости 6 и пластично-деформируемого элемента с эффективным модулем упругости Gaj>i • Формующий инструмент представлен моделью Гука с эффективным модулем упругости 0Эф.

Для соблюдения рационального режима формования необходимо знать характер распределения оптимального давления Р0 по глубине Формующего канала.

Согласно схеш равновесного распределения давления фенкззя в конвергентном канапе с эластичным элементом, представленной \г% рнс. 13., получено соотношение распределения рабочего давлен:;;! формования по глубже комбинированного коиверх'ентного канала.

( Я'В ^ !f = Ро - ( —- i paj - - Рэ

Уравнение справедливо для лзсой реологическом ыодею» объели'* форуоваяия. При &том давление в пдосиосги основания канала (z СО Судет равно:

( 26 \ )!

Ро == Р(2=0.51« + ----± PfJ ~ + Рэ

^ R / £

Давление в поперечном сечении формующего канала, 'располокен-ном ка полозике его глубины прк z - 0.5Н, д.ля двустороннего $ориег вачкя (Р0 = Рэ; Ps= аН°) пластического обьеета фор.\юза>гаа с реологическим уравнение« состояния 8 = 0о будет:

/ 20о ^ Н

Р<?. - 0.Б1Г = Ро ---± РКI - - вН°

•• \\ 1 2 где а,Ь - эмпирические кс^ффициенты

Математическое моделирование процесса фориовашш онасигч-

но-текучего материала в конвергентные каналах, содео&ащк згасчич-

ные элементы, с применением уравнений неразрывности

Эр Э 16 О

- + — (pUr) + - 7(ptJ'V) <• — Cpis) ifel = о

at at г dif 82

и движения

<i(Pz + Рэ) = P(r:)azt.te - [ ~ 9c ± fjgjds - 0

при характерном изменении плотности пищевых матерка,лев от давления формования позволило получить определяйте уравнение распределения давления формования по глубине иоаверген'гного канала с .-эдаедамш элементом, учитыващее геометрические, кинематические и динамические характеристики формующего инструмента с -учетом предельного напряжения сдвига властического объекта формования:

2UO2Po л л Г 2 \

р2 . Ро 4--(Нк - Z ) - - 0о ± pff!(Нк - 2) - Fa,

4Но . v R /

где Рэ » аНь.

б

«о

Ок

■ В^--- __0

Г А

< Т Ьд - 1 1

Рис. 11, Схема влияния вроло.ии?елъкос?и вагруаекия на хгрзктер релаксации напряжения 6 ьри контакте пластического объекта формовачия:

1-е твердой коттагеткой поверхностью;

2-е эластичной контактной поверхности.

Формующий инструмент

| СЮъект

формования

в

С • г г

• — ]

4

I

03

Ряс. 13. Схема равновесного рас;гредедения аетягния ёормоваяия в конвергектша кзкал? с аагстичпш элементе«.

Рис. 12. Мехгяячгскгя ^олэ» формогзния г.д:астичко-упругого упрочняющегося ыатеривла в коквергевтяня каяамх

Извлечение отформованного корпуса изделия из комбинированного конвергентного канала происходит при соблюдении условия когда результирующее усилие от давлений Рэ эластичного элемента, Рр массовой сил« корпуса и разности адгезионных давлений несущей поверхности ленты конвейера Рад н и эластичного элемента Рад э (ЛРад) превысит в данном случае силу трения эластичного элемента о твердую поверхность корпуса канала:

-- (Рэ + Рр - ЛРад) > 4ГЭ

1 НРЙ >

где 1ЛЭ - коэффициент трения эластичного элемента о твердую поверхность конвергентного канала.

Производительность роторного формующего устройства за один' оборот составит:

<3к рУ0

а - — =-------

I® (Ьд + Г)

где 6ц- = р\'а- общая масса объекта формования в формующих конвергентных каналах ротора объемом Ус,;

Ьф^д+т - продолжительность формования, определяющаяся временем заполнения ^ конвергентных 'каналов и временем релаксации X.

В пятой главе рассмотрено совершенствование штамповально-ре-жущих машин, формование пищевых материалов на которых получило широкое применение в кондитерской, ' макаронной и других отраслях пищевой промышленности.

Физические основы штампования базируются на существующих представлениях о разрушении объекта формования твердой кромкой и деформировании объема формуемого материала вследствие его сжатия.

Несмотря на многообразие различных геометрических форм и размеров штампующего инструмента технологического оборудования, физическая картина штампования имеет общую характерную особенность, определяемую релаксационным характером деформирования материала при сдавливании и вырезании из него заготовок изделий с заданными размерами и формой.

Механизм контактного разрушения.материала в результате силового воздействия тонкого штампа, представляющего собой по сути пластинчатый нож, может быть представлен как результат внедрения рекущего ганка и контактного взаимодействия площади лезвия шири-

ной, равной диаметру закругления лезвия. Изучаемый процесс рассмотрен в макромасштабе, соответствующему объему корпуса изделия, так как при рубящем резании микрорельеф лезвия-итампа близок к полному контактному насыщению.

Научный и практический интерес представляет формование штампованием тонко-дисперсных материалов, в том числе и с крупно-дисперсными компонентами. К таким материалам относятся мягкие сорта конфет, а такке грильяжные массы, содержаще от '18 до 35% дробленых орехов от общего количества рецептурных компонентов, конфетные массы типа "Метеорит", состоящие на 70Z из дробленого ореха, цукатов, ядра подсолнечника или продуктов эгсструдирования круп.

При рассмотрении задачи о внедрении тонких штампов, ограничивающих осевое смещение образуемой при штамповании заготовки с прижимом эластичным пуансоном разрезаемого жгута к несущей поверхности ленты конвейера можно записать, что полное усилие для единичной длины штампа с упругим пуансоном будет (рис. 14): F = F0 + 2Fo; + 2FB + Fmax н

где F0 - усилие, необходимое для образования новой

поверхности и действующее со стороны кромки штампа; и 2Fp - вертикальные проекции сил, приложенных к наклонным заточенной и боковой поверхностям штампа;

Решение дифференциального уравнения течения упруго-пластично- текуче- вязкого материала в рабочей зоне штамповально-режущего инструмента:

1 ¡7 ар ) • n2í9P Tldv "I

du _ _ ydy _ q ¿ _

71 ^ 3z ' í 3z > y j

позволило определить под штампом длиной b распределение давления Р(г) , подстановка которого в:

1-а/2 Fo = b í PfZ)tte О

позволила получить уравнение усилия на кромке штампа, способного образовать новую поверхность с учетом геометрических, кинематических и динамических характеристик формуемого инструмента и реологических свойств штампуемого материала.

1Э 1э Fo = Fi + Fa = А — + F2 = A — + <A212 + 3B)°- 5 x 3 3

г12 2(А 1 + ЗВ) „ _ п _ 2В -I

х------(А21г + зВ)о.5 + 1п 1А(1 _ А)

1г ЗА2 „ЗА

/ ЯЛ л 902

Вертикальную силу Р„ от давления на формуемый материал фаски штампа длиной 1® и высотой Ь^ определим по аналогии с Га:

ил _ = I7«! + Г<*2 - Г^ (в - !) +

По<

где «

1тф = 1ф Соэ —, ^ = Ь - 0,51Тф 2

Соответственно вертикальная сила от действия боковой грани, наклоненной под углем В/2 будет:

Гб0 - (во * а)]3 ------+ ра2

Ьв

где в

Ир = 0,5ЬЙ; Ьб = 1б Соэ - .

2

На обцее усилие штампования влияет контактное взаимодействие пуансона со штампуемым материалом (Рис. 15)-.

^шах (1 = 6*п 3

где бп - нормальное напряжение сиатия объекта формования эластичным пуансоном, Па-, Б - поверхность контакта, м. Рассмотрено условие извлечения заготовки из рабочей зоны штамгговалыю-режущего устройства:

Ргг,ах п. + Рад. н. " Рад. п. + Ом > Рр где Ртах п. " максимальное усилие выталкивании

со стороны пуансона-, Рад.н, и Рэд.п. ~ усилия от адгезионного давления несущей поверхности конвейера и пуансона; 6),( - массовая сила заготовки; Гр - равнодействующая касательных сил на боковых поверхностях штампов.

Предложен коэффициент соотношения усилий извлечения Ки, характеризующий разные величины усилия формования и извлечения корпуса изделия:

технологическими операциями.

Рис. 15. Схема силового натружения пластической заготовки усилиями от штампующего инструмента.

1 - упругий (эластичный) пуансон;

2 - штамп-нож;

3 - пластический объект формования;

4 - лента отводящего конвейера.

Рр (Ртах п. + Рад.н. " Рад.п.

Ки = — = ----

рв (Р<* + Гц)

где Рв = (Гос Гд) - вертикальная составляющая штампующих усилий на наклонных поверхностях штампа.

В шестой главе, посвященной совершенствованию оборудования для формования сферических корпусов изделий из пластично-деформируемых пищевых материалов, в том числе и с крупно-дисперсными компонентами, ' разработаны физическая, механическая и математическая модели поштучного формования прокаткой, рассмотрено силовое контактное взаимодействие пластического объекта формования и упругого (эластичного) элемента формующего инструмента нового округлителя.

Принимая во внимание, что формование является объемным про- • цессом и определяется сдвиговыми напряжениями, а разрушение происходит в результате действия норыачьиых растягивающих напряжений и характеризуется разрывом химических связей объекта формования, то для интенсифи!сации Формования прокаткой пластических пищевых материалов целесообразно увеличить площадь контактной поверхности формующего инструмента с объектом формования и исключить возможность возникновения предпосылок разрушающего процесса. Это обеспечивет-ся, согласно принятой концепции, применением упругого формующего инструмента, в частности, эластичной формующей плиты округлителя.

Экспериментальное определение упругих характеристик плиты формующего инструмента округлителя проводили в статическом и динамическом режимах.

Для оценки работы деформирования упругой формующей плиты применяли твердые геометрические инденторы, имитируюадае контактные товерхности кубической заготовки и сферического отформованного корпуса изделия.

На рис. 16. представлены экспериментальные зависимости усилий здавливания твердых поверхностей имитаторов от глубины 11:

Р = ЫД

эмпирические коэффициенты Ь и сЗ которых приведены в табл. 8.

По зависимостям силового контактного взаимодействия ивдеито-юв с материалом формующей плиты, можно определить работу упругого деформирования формующей плиты по уравнению:

н ы^+г

А у = 5РСЮс!Ь =--;

о <1 + 1

и рассчитать работу пластического формообразования новой поверхности изделия при формовании прокаткой.

На рис. 17. представлены экспериментальные зависимости моментов кантования твердых имитаторов и пластических объектов формования, при этом разность площадей графиков пропорциональна работе формообразования поверхности формуемого изделия. Работа формования равна разности работ кантования имитатора Ау и заготовки А3:

А л = Ау - А3.

Таблица 8.

Значения эмпирических коэффициентов от геометрии контактных поверхностей

Наименование контактных поверхностей Эмпирические коэффициенты

Твердых имитаторов ь <1

Квадратная грань 4,030 0,555

Клиновой профиль 0,1125 1,711

Вершина куба 0,0285 1,998

Сфера 0,3680 1 ,111

Механизм образования новой поверхности при формовании прокаткой корпусов изделий из пластичных материалов можно представить следующем образом,

В результате силового контактного взаимодействия пластический объект формования вдавливает упругую формующую плиту округлителя и на контактной площадке возникают контактные касательные и нормальные напряжения, которые в случае превышения критерия текучести Ми-зеса материала объекта формования деформируют последний, сдвигая локальные части его объема к периферии контактной поверхности.

Интенсификация процесса, формообразования новой поверхности изделия достигается действием на поверхности контакта градиента контактных касательных напряжений от упругой формующей поверхности в направлении центра контактной площадки, что исключает предпосыл- ■ ки образования трещин на поверхности пластического объекта формования, предотвращая его разрушение, гак как знаки контактных напряжений у материалов объекта формования и формующего инструмента различны (рис. 18.).'

В разработанной физической модели формования прокаткой (рис. 19.) образование новой формуемой поверхности корпуса изделия, вращающегося в силовом зазоре округлителя мекду несущей и формующей

твердых индентеров е эластичный элемент формующего инструмента округлителя: а - квадратная грань куба; б - ребро (клиновой профиль) куба; е - вершина куба; г - твердая сфера.

ч 'V

/ 1

3 л -'-л

УЧ

—

Рис. 17. Зависимость моментов кантования от продолжительности действия контактного напряжения при вдавливании в формующую плиту клинового профиля (а) и вершины (б):

1 - твердого кубического имитатора объекта формования;

2 - кубической заготовки конфет "Метеорит".

Рис. 18. Схека коктакткого взаимодействия упругого материала формующего инструмента и пластического материала ооъекта формовзяия

Рис. 19. Физическая модель «юшсгбаазонянич

поверхностями с относительным перемещением центра масс, представлено как результат комбинированного действия, релаксирующих нормальных и касательных напряжений, действующих в объеме и на контактных поверхностях объекта формования.

В механической модели процесса (рис. 20.) формующий инструмент представлен реологической моделью Бюргерса, состоящей из последовательно соединенных реологических моделей Максвелла и Кельви-на-Фойхта, что наиболее точно описывает деформационное поведение линейных материалов эластичных элементов формующего инструмента и соответствует экспериментальным данный.

П

Г

£

г

I

' г к?.!

и

■трг -

а,,,

Т

г

формующий инструмент

объект формования

I___!

г ~ "Т'ЛЧ

I

I

I .

_ _ _!

Рис. 20. Механические модели формообразования сферической и цилиндрической поверхностей изделий прокаткой из: а - пластично-упругого упрочняющегося тела;

С - пластично-деформируемого тела.

На рис. 21. представлены экспериментальные зависимости деформирования и упругого восстановления материала формующей плиты ок-руглителя от продолжительности действия нормального напряжения и на рис. 22. изображен график равновесного состояния, характеризующий линейные свойства эластичного материала формующей плиты.

Образование корпуса изделия со сферической поверхностью из кубической пластической заготовки (Рис. 23.) мокно представить по-

очередным сдавливанием заготовки с усилиями Ft и F% в направления) по четырем малым и четырем большим диагоналям, что на практик« достигается прокаткой заготовки в силовом зазоре округлителя межд) несущей и формующей поверхностями (одностороннее формование) шц двумя формующими поверхностями (двустороннее формование).

Полное усилие F® формообразования новой поверхности корпусе изделия при кантовании кубической заготовки для двустороннего формования модно представить в виде:

F® = 4Fa +■ 4F2 = 4Fi(l + КСу).

При этом

Fi = F0 + 2FB 2FTP.6 + 2FTP.T где F0 - сила образования новой поверхности, приложенная к кромке формуемой кубической заготовки.

FB - вертикальная составляющая силы упругости материала формующего инструмента.

Ftp.6 - проекция силы трения боковой грани заготовки о формующую поверхность.

Ртр.т " сила трения торцевой грани заготовки о формующую поверхность.

Рг

КСу = -- эмпирический коэффициент соотношения усилии сжа-

Fi тия кубической заготовки вдоль больших и малых диагоналей, КСу = (0,35 - 0,75).

На основании изложенного выше, получены соотношения для определения полных усилий формообразования для:

- сферической поверхности из кубической заготовки

3 f"

fc = 2а2(1 + не.у.) frSVl + - ff]e0(2 - + f + -1)

^ 8 > L (|/2 - \y>

- и цилиндрической поверхности из жгута единичной длины квадратного профиля поперечного сечения прокаткой -

fu = 2а [^Tt(l + - я}в0(2 - + Г)е] ,

Из приведенных выражений следует, что на полное усилие вдавливания заготовки в упруго-эластичный материал формующего инструмента, в частности формующей плиты, существенное влияние оказывают реологические свойства формуемого материала, представленные элементом во, модуль упругости Е материала Формующего инструмента, а также и коэффициент трения f.

Рис. 21. Зависимость деформации материала (слой поролона: а - ЕОмм, б - 10мм) формующей плиты от времени действия нагрузки при разных напряжениях.

Рис. 22. График равновесного состояния деформированного материала формующей плиты при слое поролона: 1 - 20мм, 2 - 10мм.

\

На рис. 23. приведена схема плоской модели формообразования сферической поверхности изделия из кубической заготовки.

Криволинейный треугольник Дсйе представляет собой выступающую за контур сферического изделия часть объекта формования, которая при кантовании заготовки полностью попадает за пунктирную линию.

В процессе формования на материал объекта формования, заключенный в треугольнике &сс!е, действуют эквивалентные напряжения Ми-зеса, превышающие пластическую прочность материала.

Под действием приложенных напряжений треугольник Асс1е занимает положение криволинейного треугольника Дэк1, расположенный ниже пунктира, где действуют напряжения не превышающие критических напряжений Мизеса.

При условии несжимаемости материала формуемого объекта площади треугольников равны 5Дс<Зе = 5Дек1.

На основе анализа контактного взаимодействия пластической заготовки в форме шара (рис. 24) с эластичным формующим инструментом получено уравнение усилия формования, учитывающее скорость сдавливания объекта формования в силовом зазоре между формующей и несущей поверхностями.

Скорость сдавливания объекта формования, обеспечивающая его пластическое деформирование в области контактных площадок, будет равна:

, г 1 1 -(ТТЛ*)-,

8е0({? - 5Ср) - + - е

и 1)1 -П2 *

и =-,

^ Гсе2 „

где 1ц и пг - вязкости элементов Максвелла и Фоихта.

Данное уравнение позволяет определить скорость сдавливания объекта формования в зависимости от его реологических свойств и геометрии с учетом-: релаксационного характера деформирования, при. котором происходит формообразование новой поверхности изделия в динамике процесса формования прокаткой формующим инструментом с упруго-эластичными элементами, деформационное поведение которых описывается моделью Бюргерса.

Рис. 23. Схема для расчета усилий фсрисваия

сферической поверхности прокаткой.

Рис. С4. Олсма д^иоткил смоги (а) и кинематических (О)

фзктсрое прк ФормсЕанли с4*г^;ческой поверхности изделий прокаткой.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. На основе комплексных теоретических и экспериментальных исследований деформационного поведения широкого ассортимента пище вых материалов и конструкционных материалов формующего инструмент разработано новое направление совершенствования оборудования инструмента для формования пластических пищевых материалов в ка чественные изделия, научная концепция которого основана на рацио нальном сочетании пластических свойств объектов формования с упру гими свойствами эластичных элементов формующего инструмента.

2. Методами физико-химической механики исследованы реологи ческие свойства широкого ассортимента пищевых объектов формования включающего как пищевые среды, так и отдельные заготовки корпусо изделий, в том числе и с крупно-дисперсными компонентами, объеди няющими факторами которых являются преобладающие пластически свойства, малые прочностные характеристики и релаксационный харак тер деформирования. При этом предложено подразделять пищеЕые материалы с пластическими свойствами ка пластично-текучие и пластично-деформируемые, что позволило применять к ним дифференцированну! интенсивность механического воздействия. Для описания деформационного поведения пластично-текучих пищевых сред в области сдвиговой течения предложено трехпараметрическае реологическое уравненш состояния.

3. Предложен графоаналитический метод определения реологических уравнений состояния пищевых материалов и расчета их параметров.

4. Изучена кинетика изменения реологических характеристик упругих элементов формующего инструмента новых устройств.

5. Разработаны теоретические положения интенсификации основных способов формования пластических пищевых материалов комбинированным формующим инструментом, при этом получены и решены дифференциальные уравнения, описывающие процессы сложного формования как пластических пищевых сред в комбинированных сквозных и конвергентных каналах, так и поштучного формования корпусов изделий штамповально-режущими технологическими операциями и прокаткой.

6. Разработана структурная схема шестеренных вытеснителей свободных от запираемого объема объекта формования во впадинах вытесняющих шестерен.

7. Научно обоснованы оптимальные паршетры новых конструкций формующих маиин с шестеренными вытеснителями и комбинированнного формующего инструмента с эластичными элементами.

8. Разработаны физические, механические и математические модели процессов сложного формования пластических пищевых материалов комбинированным формующим инструментом.

9. В качестве критерия непрерывного процесса формования в сквозных формующих каналах дано математическое описание величины момента на приводном валу шестеренного вытеснителя, и для процессов поштучного формования корпусов изделий в качестве критериев даны математические списания давления формования в конвергентных каналах, усилия формования штамповально-режущими операциями и усилия сдавливания заготовки в силовом зазоре на округлителе.

10. Теоретически доказана, экспериментально подтверждена и практически реализована возможность повышения эффективности процессов формования пластических пищевых материалов комбинированным формующим инструментом применительно к основным способам формования.

11. Практическое приложение результатов заключается з следующем:

- разработаны новые шестеренные вытеснители для формующего оборудования непрерывного действия и трубопроводного транспорта, которые применяются, в частности, в формующей машине для нанесения на вафельные листы начинки при производстве конфет типа "Кузбасские", в формующей головке на 22 жгута для пралиновых и помадосо-держащих конфетных масс с крупно-дисперснкми наполнителями, в малотоннажной машине для формования двух жгутов из песочного теста с начинкой, а также в шестеренном вытеснителе для трубопроводного транспортирования кондитерских материалов и комбинированных фаршей;

- формующие машины малой, средней и высокой производительности, выполненные на базе авторских свидетельств 1387956. 1521429, 1528421 для формования пищевых материалов, обладающих широким спектром пластических характеристик, которые содержат кроме гомогенных такке и крупно-дисперсные компоненты растительного сырья;

- внедрен в производство участок механизированного выпуска тонфет типа "Метеорит", в который вошли машины резки жгутов на ку-Эические заготовки и прокатывающая машина, округляющая кубические

заготовки в сферическую форму; ротор роторно-штампующей машины для резки конфетных жгутов и пластов типа "Метеорит", состоящих из крупно-дисперсных компонентов, выполненный по авторскому свидетельству 1678278; округлитель для конфет типа "Метеорит" по авторскому свидетельству 1785636, что исключает ручные операции при формовании пластично-деформируемых кондитерских материалов, состоящих из крупно-дисперсных компонентов.

- разработаны макеты и опытный образец роторных машин по авторским свидетельствам 891053 и 1600670;

- разработаны методы инженерных расчетов производительности и мощности новых шестеренных вытеснителей, входящих в конструкции формующих машин непрерывного действия (A.C. 1337956, 1521429, 1528421, 1761095 и др.), а также методы расчетов усилий формования роторных машин (A.C.891053, 1600670, 1824158), роторно-штампующих машин (А.С.1678278, 1779313) и округлителей (A.C. 1785636 и др.).

- конический пластометр для изучения пластических свойств пищевых материалов (A.C. 890144);

- разработаны способы производства хлебобулочных изделий (A.C. 1405765) и сбивных кондитерских масс (Патент 1785423);

Общий экономический эффект от внедрения технических решений составляет 2,71 млн. рублей в ценах 1992 года.

Результаты исследований включены в техническую литературу и нашли применение при проектировании, изготовлении и эксплуатации формующего оборудования и инструмента в практике предприятий пищевых производств, а также в учебных процессах подготовки инженерно-технического персонала для пищевой промышленности.

СЩС0К ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Мачихин ¡O.A., Калинин Ю.В., Корячкин В.П., Пуянс Л.Г. Капиллярная вискозиметрия помадосодеркащих конфетных масс //М.: ЦНИ-ИТЭИПищепром, Кондитерская пром-ть, Вып. 3, 1975. - N3 - С. 31-33.

2. Мачихин Ю.А., Корячкин В.П., Клапоьский Ю.В. Структурно-механические свойства конфетных масс //Хлебопекарная и кондитерская промышленность. 1975. - N8. - С 22-24.

3. Арет В.А., Корячкин 8.П. , Родионов А.Х. Влияние температуры на вязкость меланжа // Изв. Вузов. Пищевая технология. 1977 -N3. - 0.93-96.

4. Корячкин В. П. Течение пищевых масс в формующих каналах перерабатывающх машин // Тез. докл. на конференц. молодых ученых и специалистов.- Кемерово 1977. = С. 353 - 354.

5. Корячкин В.П., Романенко Ю.В. Установка для определния свойств пищевых масс в объемна-напряженном состоянии. - Кемерово.: ЦНТИ. 1978. - N 203. -2 с.

6. Арет В.А., Белоусов В.К., Корячкин В.П. Родионов А.Х., Си-вушков Б.П. Реодииамический расчет течения меланжа в каналах сушимого аппарата ЯП-400 /'/Изв. Вузов. Пищевая технология. 1979.-N1.- С. 98-99.

7. Корячкин В. П. .Мачихин ¡O.A., Косенков А.И. Устройство для непрерывного формования этутов кондитерских масс. A.C. 745477. -Б.И., 1980, N47.

8. A.C. 890147. Пластометр /£фет В.А., Бубыренко В.К., Галушкин A.B., Дворак Н.И., Корячкин В.П.- Б.И., 1981 - N46.

9. Корячкин B.II., Корячкина С Я., Бубыренко В.К. Устройство цля формования конфетных масс. A.C. 891053. - Б.И., 1981, N25.

10. Банкиров В.В., Корячкин В.И., Ралацевич О.И. Модернизированный ротационный вискозиметр. - Кемерово.: ЦНТИ. 1981. - N191. -Зс.

И. Корячкин В.П., Голдаев В.К. Капиллярный вискозиметр. 1нф. листок N179 - 82. - Кемерово.; ЦНТК. - 1982. 3 с.

12. Корячкин В.П. Установка для формования корпусов конфет. -<емерово.: 1983. - N 416. -2 с.

13. Вакиеев В.А., Корячкин В.П., Миронов С.Н. Тестодедитель-головка. A.C. 1447334. - Б.И., 1903, N48.

14. Корячкин В.П. Влияние температуры на пластичные свойства данфетных масс. //Изв. вузов. Пищевая технология, 1984 - N4 С. )8-60.

15. Корячкин В.П. 0 пристеином эффекте пралиновых конфетных «асс //Изв. вузов СССР. Пишевая технология. 1984. - N5. - С. 100 -,02.

16. Корячкин В.П. Вязкость меланжа и его компонентов. //Изв. >узов Пищевая технология, 1985. - N2. - С. 65 - 68.

17. Кудряшов Л.С. , Корячкин B.II., Потипаева H.H., Козлов З.Б. )бобщенная характеристика вязкостных свойств комбинированных фар-юй // В сб. научн. трудов: Экспериментально-теоретические иссле-ювангия оборудования и технологии для пищевых производств Кузбас-

ca. - Кемерово.: 1985. - С. 125 - 133.

18. Корячкин В.П., Арет В.А., Бакшеев В.А.,Трофименко В.И., Ермолаев В. Ермолаев В.Д. Устройство для формования жгутов конфетных масс. A.C.1387956. - Б.И., 1986. - М14.

19. Корячкин В.П., Мачихик Ю.А. Реологические уравнения пра-линовых конфетных масс //В сб. научн. трудов: Экспероименталь-но-теоретические исследования технологических процессов и модернизация оборудования пищевых производств Кузбасса .- Кемерово.: Куз-Ш. 198? - С 102 - 108.

20. Корячкина С.Я., Корячкин В.П., Шакирова Р.З., Баранов B.C. Способ производства хлебобулочных изделий. A.C. 1405765. -Б.И., 1988 - N 24.

21. Корячкин В.П., Бакшеев В.А. Устройство для формования жгутов конфетных масс. A.C. 1521429. - В.И., 1989. - N42.

22. Корячкин В.П., Бакшеев В.А., Ермолаев В.Д., Тузков A.M. Устройство для формования жгутов кондитерских масс с начинкой. A.C. 1528421. - Б.И.,1389.. - N46.

23. Корячкин В.П., Бакшеев В.А, Трофименко В.И. Устройство для формования конфетных масс. A.C. 1600670. - В.И.,1990. - N39.

24. Бакшеев В.А., Корячкин В.П., Устройство для резки кондитерского пласта. A.C. 1600690. - Б.И., 1990, N42.

25. Корячкин В.П., Бакшеев В.А., Денеко С.Н. , Мачихин Ю.А., Юдин С.В. Устройство для резки кондитерских жгутов. А.С.1678278 -Б.И., 1991. - N35.

26. Корячкин В.П., Мачихин Ю.А. Комплект макетов устройств для анализа качества формования кондитерских масс в изделия //В сб.научн.трудов: Новые методы контроля технологических процессов и качество продукции. - Новосибирск: СО АРСХН 1991 - С. 34 - 45.

27. Корячкин В.П., Корсакова И.В. Определение качественных показателей бисквитного теста и его компонентов методом ротационной вискозиметрии. // В сб.научн.трудов.: Новые методы контроля технологических процессов и качества продукции. - Новосибирск.: СО РАСХН, 1991. - С. 118 - 127.

28. Корячкин В.И., Нуштаева Т.К., Маяк В.И. Устройство для получения пастообразных концентратов безалкогольных напитков с заданными реологическими свойствами //Тез. докл 4-й Всесоюзн. науч-но-технич. конференции "Разработка комбинированных продуктов питания (медико-биологические аспекты, технология, аппаратурное оформ-

ление, оптимизация)",: Кемерово 1991. -С. 22 - 25.

29. Бакшеев В.А., Корячкин В.II. Устройство для резки конфетных жгутов. A.C. N174.6993 - Б.И., 1992. - N 26.

30. Корячкин В.П. и др. Устройство для формования кондитерских масс A.C. 1761095 - Б.И., 1992 - N34.

31. Корячкин В.П.. Бакшеев В.А, Денеко С.Н. , Мачихин Ю.А., Юдин С.В. Устройство для резки кондитерских жгутов. A.C. 1779313 -1992., N45.

ЗЙ.Корячкина С.Я., Корячкин В.П., Сандракова И. В.Скогорева И.В. Способ производства сбивных кондитерских масс типа "Птичье молоко"-патент 1785423. - Б.И. 1992. - N48.

33. Корячкин В.П., ИванецВ.Н., Озимковская Л.И. Шестеренный насос для пищевых материалов. Кемерово.: ЦНТИ 1992. - N.145 - 3 с. ..

34. Корячкин В.П., Бакшеев В.А., Денеко С.Н. Устройство для приготовления корпусов конфет.- Кемерово.: ЦНТИ 1992.- N146 - 2 с.

35. Корячкин В.П., Денеко С.Н. Роторное устройство для резки кондитерских жгутов. - Кемерово.: ЦНТИ. 1992. - N147 - Зс.

36. Корячкин В. П., ИванецВ.Н., Шаменко А.Н. Устройство для формования жгутов из нетрадиционных конфетных масс. - Кемерово.: ЦНТИ. 1992, N148 - 3 с.

37. Корячкин В.П., Бакшеев, Денеко С.Н. Устройство для приготовления корпусов конфет. A.C. 1785636 - Б.И., 1993. - N1.

38. Корячкин В.П. Устройство для формования конфетных масс. "i.C. 1824158 - Б.И., 1993 - N24.

39. Корячкин В. П. Влияние технологических факторов на реологические свойства некоторых видов теста. //Сб. научн. трудов "Производство пищевых продуктов и рационализация питания населения", (емерово.: КемТИПП, 1993 - С. 78 - 85.

40. Корячкин В.П., Нуштаева Т.И. Реологические характеристики шстообразного концентрата безалкогольного напитка "Чароит".//Сб. [аучн. трудов "Производство пищевых продуктов и рационализация писания населения". Кемерово.; КемТИПП, 1993 - С 108 - 120.

41. Корячкин В.П. Разработка и создание многофункционального »борудования для производства кондитерских изделий //Материалв 1еждународной научно-практической конференции " Проблемы реформирования региональной экономикой". - Кемерово.: 1994. - С. 149 -50.

42. Корячкин В.П. Малогабаритные устройства для формования

жгутов.из пищевых масс. //Кемерово.: ЦНТЯ. 1995 - N 9-95. - Зс.

43. Корячкин В.П. Математическое моделирование процесса формования пищевых материалов на роторных устройствах //Тезисы научных работ "Новое в технике и технологии пищевых отраслей прошш-ленности", - Кемерово.: КемТИПП, 1995. - С. 57-63.

44. Корячкин В.П. Устройство для формования жгутов из пищевых масс с крупнокусковыми включениями. Патент N 2039480. - З.И. 1995. - N20.

45. Корячкин В.П. Устройство для формования жгутов из конфетных масс с крупнодисперсными компонентами. Патент N 2048116. -В.И. 1995. - N32.

46. Корячкин В.П. Устройство для приготовления корпусов конфет. А.З. N 93-04013 6/13-(039834) - Эаявл. 06.08.93. Полей, решение НИИГПЭ от 01.03.95.

ОТДЕЛЬНОЕ ИЗДАНИЕ

47. Корячкин В.П. Новое в технике и технологии производства мучных кондитерских изделий. - М. ЦНИИТЭй хлебопродуктов, 1997 -38 с.

ОБОЗНАЧЕНИЯ

т - деформация сдвига; г - скорость деформация сдвига, с"1; 6 и 8 - нормальное и касательное напряжения, Па; Р - гидростатическое давление, Па; Рэ - давление эластичного элемента, Па; 6Э -контактное касательное напряжение эластичного элемента, Па; 0О -предельное напряжение сдвига, Па; К - коэффициент консистенции, Пахс~п; п - индекс течения; пэ® ~ эффективная вязкость, Па*с; Т11 и П2 - вязкость элементов Максвелла и Кльвива-Фо&хта; р0 и рк -плотность объекта формования и корпуса изделия, кг/м3; М - момент на валу, и Мр - от вязкого сопротивление в торцевых и радиальных зазорах вытесняющих шестерен, Мкн ~ в радиальных зазорах камеры нагнетания), нхм -, Мс - мощность среза, Вт; ъ> - угловая скорость, с-1; К и 0 - радиус и диаметр канала, м; Н - глубина конвергентного канала ил.и высота корпуса изделия, м; Ок - производительность сквозного комбинированного канала, м/с3; ЯКц - внешний радиус камеры нагнетания, м; гс - радиус среднего размера дисперсных частиц объекта формования, м; Ь - длина зуба вытесняющей шестерни, м; и - линейная скорость, м/с; зс - коэффициент скольжения,

м4/Па*с; Uc - скорость скольжения, м/с; t - текущее время, с; tл -продолжительность деформирования, с; т и тс - время и период релаксации, с; Ап ~ работа пластического формообразования, Дя; Рф -полное усилие формования, н; Рад э. Рад я и Рад n ~ адгезионное давление эластичного элемента формующего инструмента, несущей поверхности ленты конвейера и пуансона, Па; Рад u и Faa п - усилия от адгезионного давления несущей ленты конвейера и пуансона , н; Ga® ~ эффективный модуль упругости, Па; С - концентрация, Z; Ксу ~ коэффициент соотношения усилий сжатия кубической заготовки вдоль «алых и больших диагоналей; Ки - коэффициент извлечения заготовки;

SUMMARY

The scientific and practical principles of the formation c foods.

There has been worked out a conception of perfection equip ment and instrument for moulding of plastic food materials inb the qualitative wares, which defines utilisation of a combinativi formative instrument.

The combinative formative instrument for plastic food materials has been suggested to execute from hard and elastic elements.

There has been elaborated a theory of processes formatioi plastic food materials by the combinative formative instrument.

New gears-oustings for formative equipment of an unremlttini action and pipeline's transport have been worked out.

Differential equations for formation of plastic food materials In combinative through and reserved canals by stamping an* rolling have been defined and solved.

Reolog-ical qualities of a wide assortiment. of food materials, in that number with large particles of functional fillings, foi which there have been suggested reological equations of a condition have been investigated by methods-of engineer pfysic and chemical mechanics.

There have been 47 published works aid 21 patents wich contain theoretical and experimental research, dedicated to the process of a fonntion the cofectioneus and another foods.

The main results of the original technical decisions and methods are patented in Russia.

W -----7