ЭлБиб

32 / 70

Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств» № 2, 2016
32
УДК 519.68:532.7:541.8:541.182.41
Оптимизация процесса измельчения пищевых материалов в волчках
Д-р техн. наук В.В. Пеленко,
канд. техн. наук Д.П. Малявко,
И.И. Усманов,
В.Г. Екимов,
Университет ИТМО
191002, Россия, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9
Канд. техн. наук А.Г. Крысин,
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
195251, Россия, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29
Построена иерархическая структура приоритетов изучения, математического моделирования
и оптимизации процесса измельчения пищевых материалов в волчках. Определено содержательное
наполнение исследований на каждом уровне и этапе. Исследован вопрос, определяющий все последующие
процессы: аналитическая оценка и расчет минимального давления мясного сырья в зоне стыка нож–
решетка. Построена физическая модель процесса экструзии продукта сквозь отверстия перфорированной
выходной решетки. Составлено уравнение равновесия пробки пищевого материала, перемещающейся
внутри отверстия с учетом как усилия резания о кромку отверстия, так и сил трения внешней
поверхности мясного жгута (пробки) о внутреннюю поверхность цилиндрического отверстия решетки.
Соответствующие граничные условия, учитывающие наличие сил трения скольжения на поверхности
отверстия, а также условие стесненного сжатия при записи обобщенного закона Гука общей теории
упругости, дали возможность определить абсолютное значение напряжения бокового давления на стенку
цилиндрического отверстия, что является новым решением. Установлено среднее по длине отверстия
нормальное боковое напряжение интегрированием априорно принятого линейного закона распределения,
что позволило вычислить соответствующие силу давления и силу трения. В результате учета
математических выражений для всех составляющих уравнения равновесия найдено искомое значение
требуемого давления в зоне резания мясного сырья.
Показано, что величина требуемого давления определяется удельным усилием резания, характеризующим
прочностные характеристики мясного сырья; коэффициентом Пуассона, характеризующим его
деформационные свойства; коэффициентом трения мясного сырья, характеризующим взаимодействие
мясной ткани с цилиндрической поверхностью отверстия; а также такими геометрическими
параметрами отверстия, как его диаметр и толщина измельчительной решетки.
Ключевые слова: волчок; экструзия; давление; энергоемкость; сырье; трение; напряжение; жгут; нож; решетка.
DOI:10.17586/2310-1164-2016-9-2-32-39
________________________________________________________________________________________
Optimization of food grinding process in grinders
Valery V. Pelenko,
Ph.D. Dmitriy P. Malayvko,
Ilkhom I. Usmanov,
Vladimir G. Ekimov,
ITMO University
191002, Russia, St. Petersburg, Lomonosov str., 9
Ph.D. Anatoly G. Krysin,
Peter the Great Saint-Petersburg Polytechnic University
195251, Russia, Россия, St. Petersburg, Politekhnicheskaya str., 29
Hierarchy of priories for investigating, mathematical modelling, and optimization of the food grinding process
is presented. The object of research at every process stage is determined. As all processes are dependent on analytical
estimating and calculating minimal pressure of raw meat at the junction of grinder plate and knife, this problem
is investigated. Physical model of extrusion process through perforated grinder plate is shown. Equilibrium equation
for a food moving inside the plate taking into account both shearing force against plate hole edge and forces of outer
Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека