Вестник МГТУ. 2019, Т. 22, № 3.

УДК 664.3.033.8 Анализ реологических свойств мезги подсолнечника в процессе прессования с вариацией температуры, давления и масличности И. А. Шорсткий*, Д. А. Худяков * Кубанский государственный технологический университет, г. Краснодар, Россия; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5804-7950, e-mail: i-shorstky@mail.ru Информация о статье Реферат В процессах разработки и моделирования прессового оборудования важным является правильный выбор реологического уравнения течения прессуемой массы, которое влияет на объемную производительность маслопресса. Работа направлена на исследование реологических характеристик течения мезги подсолнечника при избыточном давлении в диапазоне от 980 до 2 700 Па, скорости сдвига от 1-10 с \ с оценкой влияния температуры в диапазоне от 28 до 45 °С и масличности мезги в диапазоне 40-56 %. Для решения поставленных задач применялся метод сплайн-интерполяции. С помощью математического аппарата и экспериментальных данных установлено, что величина пластической вязкости мезги подсолнечника соответствует вязкости растительного масла, что подтверждает выдвинутое предположение о присутствии Бингамовской реологии. Наличие структурообразования мезги зафиксировано экспериментальными данными. Определено, что предел текучести мезги линейно изменяется в зависимости от давления и масличности. Влияние температуры характеризуется снижением пластичной вязкости от 0,0985 до 0,0917 Па-сек для мезги при избыточном давлении 1,8 кПа. Данный эффект положительно влияет на процесс прессования, формируя тонкий пограничный слой масличной пленки при контакте мезги с корпусом прессового оборудования, и улучшает выход масла. Увеличение масличности мезги характеризуется снижением величины предельного напряжения сдвига с 28,5 до 27,11 Па, что приводит к снижению нагрузки на процесс прессования. Полученные параметры инженерной модели позволяют прогнозировать реологию вязкопластичного течения мезги подсолнечника в широком диапазоне скоростей сдвига в каналах шнекового пресса и могут быть использованы для оптимизации процесса холодного и горячего отжима растительных масел. Поступила в редакцию 17.07.2018; получена после доработки 23.07.2019 Ключевые слова: вязкопластичное течение, модель Бингама, давление, температура, маслопресс Для цитирования Шорсткий И. А. и др. Анализ реологических свойств мезги подсолнечника в процессе прессования с вариацией температуры, давления и масличности. Вестник МГТУ. 2019. Т. 22, № 3. С. 395-403. DOI: 10.21443/1560-9278-2019-22-3-395-403. Sunflower mesh rheological properties analysis during pressing with varying temperature, pressure and oil content Ivan A. Shorstkii*, Dmitry A. Khudyakov * Kuban State University o f Technology, Krasnodar, Russia; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5804-7950, e-mail: i-shorstky@mail.ru Article info Received 17.07.2018; received in revised 23.07.2019 Key words: viscoplasticity flow, Bingham model, pressure, temperature, oil press Abstract The correct choice of the rheological equation of the pressed mass flow affecting the capacity of the oil press is of great importance in the processes of development and modeling of press equipment. This work investigates the rheological characteristics o f the sunflower oilseeds mash flow under conditions of hydrostatic overpressure in the range from 100 to 2 700 Pa, shear rate from 1-10 s \ with an assessment of the effect of temperature in the range from 28 to 45 °С. Spline interpolation has been used to solve these tasks. Using the mathematical apparatus and experimental data it has been found that the plastic viscosity of the sunflower mash corresponds to the viscosity of vegetable oil, which confirms the assumption of the Bingham rheology put forward in this work. The presence o f structure formation of the pulp has been recorded by the experimental data. It has been determined that the yield point of the mash varies linearly with the hydrostatic pressure and the oil content of the material. The effect of temperature is characterized by decreasing of the plastic viscosity of the test material from 0.0985 to 0.0917 P a s for samples with a 1.8 kPa hydrostatic overpressure. The effect positively influences the pressing process, forming a thin boundary layer of the oil film upon contact of the material with the press equipment body and improves the oil yield. The increase in the material oil content is characterized by decreasing in the value of the yield strength of the material from 28.5 to 27.11 Pa, which leads to a reduction in the load of the pressing process. The obtained parameters of the engineering model make it possible to predict the rheology o f the viscoplastic flow of sunflower pulp in a wide range of shear rates in the channels o f the auger press and can be used to optimize the process of cold and hot pressing of vegetable oils. Shorstkii, I. A. et al. 2019. Sunflower mesh rheological properties analysis during pressing with varying temperature, pressure and oil content. Vestnik o f MSTU, 22(3), pp. 395-403. (In Russ.) DOI: 10.21443/1560-9278-2019-22-3-395-403.