Моделирование реологических зависимостей процесса экструдирования масличного материала

Целью исследования была разработка реологических зависимостей масличного материала в процессе экструдирования и моделирование вязкости материала при получении растительного масла прессованием в экструдере в процессе течения пластически деформируемой пористой среды. Использовали методы математического моделирования структурных моделей вязкости для описания как нелинейного пластичного, так и псевдопластичного течения. Методика базируется на том, что учитываются вязкопластичные свойства Бингамовского течения. Представлена аппроксимация уравнений течения в рамках бингамовской реологической модели с учетом установленного экспериментально влияния гидростатического давления на напряжение сдвига подсолнечной мезги, поступающей в экструдер. Пластическая вязкость при этом практически остается постоянной. Эффективную вязкость рассматривали как состоящей из двух компонентов: пластической вязкости, соответствующей вязкости ньютоновской жидкости, и структурной вязкости, которая характеризует сопротивление сдвигу, вызываемое тенденцией содержащихся в бингамовской жидкости твердых частиц образовывать структуру. В результате проведенных исследований получена оценка влияния основных параметров процесса экструдирования на эффективную вязкость масличного материала. Главным выводом является необходимость использования наиболее теоретически обоснованного уравнения Бингама, которое позволяет определять эффективную вязкость на достаточно большом интервале скоростей сдвига в канале экструдера. В результате были определены реологические модели сдвигового течения, описывающие одновременно пластичное и псевдопластичное течение с достаточно хорошей точностью.

1. Gukasyan A.V. Identification of rheological dependencies of oil material processed in a screw press // International Journal of Mechanical Engineering and Technology. 2017. Т. 8, №10. C. 708-718.

2. Gukasyan A.V. Simulation of material viscosity upon expression of vegetable oil in extruder // Вісник Національної академії керівних кадрі в культури і мистецтв. 2019. №1. С. 103-110.

3. Течение масличного материала в выпускном устройстве пресса / Гукасян А.В. [и др.] // Явления переноса в процессах и аппаратах химических и пищевых производств: материалы II Международной научно-практической конференции. Воронеж, 2016. С. 146-150.

4. Шахрай Т.А., Лукьяненко М.В., Схаляхов А.А. Исследование технологических свойств растительных лецитинов / Корнен Н.Н. [и др.] // Новые технологии. 2015. Вып. 3. С. 19-24.

5. Косачев В.С. Повышение эффективности рафинации масел в мыльно-щелочной среде на основе изучения физико-химических особенностей процесса: автореф. дис. … канд. техн. наук. Краснодар: КубГПИ, 1985. 28 с.

6. Косачев В.С. Теоретические и практические основы осложненной по-верхностно-активными веществами массопередачи в процессе рафинации масел: автореф. дис. ... д-ра техн. наук. Краснодар: КубГТУ, 1998. 48 с.

7. Матвеенко В.Н., Кирсанов Е.А. Вязкость и структура дисперсных систем // Вестник Московского Университета. Серия, 2: Химия. 2011. Т. 52, №4. С. 243-276.

8. Схаляхов А.А. Математическая модель гидравлики мембранного реактора в линии производства биодизеля // Новые технологии. 2009. Вып. 3. С. 39-42.

9. Схаляхов А.А. Математическое моделирование кинетики и свойств реакционной смеси при производстве биодизельного топлива из масел // Новые технологии. 2009. Вып. 3. С. 29-35.

10. Деревенко В.В., Диденко А.В., Новоженова А.Д. Импортозамещающая техника и технология маслодобывающей отрасли // Научные труды КубГТУ. 2019. №1. С. 358-366.