Preview

Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий

Расширенный поиск

Исследование реологической модели макаронного теста для аддитивного производства

https://doi.org/10.20914/2310-1202-2021-3-55-60

Полный текст:

Аннотация

Реологические измерения проводились на макаронном тесте из смеси манной крупы и цельнозерновой муке из твердых сортов пшеницы. Для определения реологических характеристик в условиях экструзии и ее отношения к поведению макаронного теста во время обработки изделий объект исследования был экструдирован с помощью капиллярного вискозиметра и лабораторного экструдера. Также были проведены испытания на ползучесть, чтобы проверить возможность пренебрежения упругой составляющей деформации. Было исследовано влияние температуры и степени гидратации на вязкость макаронного теста. Целью этого исследования является определение реологической модели, необходимой для последующего анализа процесса экструзионной 3D –печати макаронного теста. Результаты показали, что тесто для макаронных изделий ведет себя как псевдопластическая жидкость, что можно описать с помощью модели степенного закона. Повышенные уровни гидратации снижали кажущуюся вязкость теста, которая коррелировала с давлением экструзии. Исследования подтвердили вязкоупругое поведение макаронных изделий, но важным наблюдением для целей настоящего исследования является то, что упругая составляющая деформации очень мала по сравнению с условиями текучести. Наблюдалось уменьшение значения коэффициента консистенции с увеличением степени гидратации теста с 30 до 34%. На индекс текучести также влияла влажность теста. Общее значения индекса текучести варьировалось от 0,284 для 30% и 0,404 для 34%, наблюдалось его повышение с увеличением содержания влаги. Разработанная реологическая модель макаронного теста будет использоваться для моделирования поведения потока при печати в 3D-принтере экструзионного типа с помощью технологии вычислительной гидродинамики.

Об авторах

С. А. Бредихин
Российский государственный аграрный университет – Московская сельскохозяйственная академия имени К.А. Тимирязева
Россия

д.т.н., профессор, кафедра процессов и аппаратов перерабатывающих производств, ул. Тимирязевская, 49, г. Москва, 127550, Россия



А. Н. Мартеха
Российский государственный аграрный университет – Московская сельскохозяйственная академия имени К.А. Тимирязева

к.т.н., доцент, кафедра процессов и аппаратов перерабатывающих производств, ул. Тимирязевская, 49, г. Москва, 127550, Россия



Ю. Е. Каверина
Российский государственный аграрный университет – Московская сельскохозяйственная академия имени К.А. Тимирязева

аспирант, кафедра процессов и аппаратов перерабатывающих производств, ул. Тимирязевская, 49, г. Москва, 127550, Россия



Список литературы

1. Шариков А.Ю., Степанов В.И., Иванов В.В., Поливановская Д.В., Амелякина М.В. Экструдирование смесей пшеницы и выжимок моркови повышенной влажности в технологии продуктов, готовых к употреблению // Вестник ВГУИТ. 2018. Т. 80. № 3. С. 43–49. doi:10.20914/2310–1202–2018–3–43–49.

2. Щеколдина Т.В. Разработка технологических решений производства безглютеновых макаронных изделий на основе квиноа (Chenopodium quinoa Willd.) // Технология и товароведение инновационных пищевых продуктов. 2019. № 6. С. 56–62.

3. Полынкова Н.Э., Жиляева Н.С. Новые технологии при производстве макаронных изделий // Образование и наука без границ: фундаментальные и прикладные исследования. 2020. № 12. С. 122–126. doi:10.36683/2500–249X/2020–12/122–126.

4. Бредихин С.А., Антипов С.Т., Андреев В.Н., Мартеха А.Н. Влияние реологических характеристик на качество 3Д-печати пищевых паст // Вестник ВГУИТ. 2021. Т. 83. № 2. С. 40–47. doi:10.20914/2310–1202–2021–2–40–47

5. Прибытков А.В., Овсянников В.Ю., Мартеха А.Н., Торопцев В.В. Основные факторы, влияющие на кинетику процесса сушки ферментированного пшеничного сырья // Хранение и переработка сельхозсырья. 2015. № 5. С. 33–35.

6. Корреляция реологических свойств с качеством трехмерной печати шоколадной массы / С.А. Бредихин [и др.] // Ползуновский вестник. 2021. № 3. С. 111–116. doi:10.25712/ASTU.2072–8921.2021.03.015.

7. Толочко Н.К., Андрушевич А.А., Василевский П.Н., Чугаев П.С. Применение технологии экструзионной 3Dпечати в литейном производстве // Литье и металлургия. 2018. № 4. С. 139–144. doi:10.21122/1683–6065–2018–4–139–144

8. Коган, В.В., Семенова Л.Э. Инженерная реология в пищевой промышленности // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Рыбное хозяйство. 2019. № 4. С. 147–156. doi:10.24143/2073–5529–2019–4–147–156

9. Sarghini F., Romano A, Masi P. Experimental analysis and numerical simulation of pasta dough extrusion process // Journal of Food Engineering. 2016. V. 176. P. 56–70. doi:10.1016/j.jfoodeng.2015.09.029.

10. Romano A., Ferranti P., Gallo V., Masi P. New ingredients and alternatives to durum wheat semolina for a high quality dried pasta // Current Opinion in Food Science. 2021. V. 41. P. 249–259. doi:10.1016/j.cofs.2021.07.005.

11. Derossi A., Caporizzi R., Oral M.O., Severini C. Analyzing the effects of 3D printing process per se on the microstructure and mechanical properties of cereal food products // Innovative Food Science & Emerging Technologies. 2020. V. 66. 102531. doi:10.1016/j.ifset.2020.102531

12. Le-Bail A., Maniglia B.C., Le-Bail P. Recent advances and future perspective in additive manufacturing of foods based on 3D printing // Current Opinion in Food Science. 2020. V. 35. P. 54–64. doi:10.1016/j.cofs.2020.01.009

13. Wilms P., Daffner K., Kern C., Gras S.L., Schutyser M.A.I., Kohlus R. Formulation engineering of food systems for 3D-printing applications – A review // Food Research International. 2021. V. 148. 110585. doi:10.1016/j.foodres.2021.110585.

14. Raman Kumar P., Kumar R. 3D printing of food materials: A state of art review and future applications // Materials Today: Proceedings. 2020. V. 33. Part 3. P. 1463–1467. doi:10.1016/j.matpr.2020.02.005

15. Masbernat L., Berland S., Leverrier C., Moulin G., Michon C., Almeida G. Structuring wheat dough using a thermomechanical process, from liquid food to 3D-printable food material // Journal of Food Engineering. 2021. V. 310. 110696. doi:10.1016/j.jfoodeng.2021.110696

16. Joyner S. (Melito) H. Explaining food texture through rheology // Current Opinion in Food Science. 2018. V. 21. P. 7–14. doi:10.1016/j.cofs.2018.04.003

17. De Bondt Y., Hermans W., Moldenaers P., Courtin C.M. Selective modification of wheat bran affects its impact on gluten-starch dough rheology, microstructure and bread volume // Food Hydrocolloids. 2021. V. 113. 106348. doi:10.1016/j.foodhyd.2020.106348

18. Jaensson N.O., Anderson P.D., Vermant J. Computational interfacial rheology // Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics. 2021. V. 290. 104507. doi:10.1016/j.jnnfm.2021.104507

19. Mishra K., Kohler L., Kummer N., Zimmermann S., Ehrengruber S., K?mpf F., Dufour D., Nystr?m G., Fischer P., Windhab E.J. Rheology of cocoa butter // Journal of Food Engineering. 2021. V. 305. 110598. doi:10.1016/j.jfoodeng.2021.110598

20. Wen Y., Che Q.T., Kim H.W., Park H.J. Potato starch altered the rheological, printing, and melting properties of 3D-printable fat analogs based on inulin emulsion-filled gels // Carbohydrate Polymers. 2021. V. 269. 118285. doi:10.1016/j.carbpol.2021.118285


Для цитирования:


Бредихин С.А., Мартеха А.Н., Каверина Ю.Е. Исследование реологической модели макаронного теста для аддитивного производства. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2021;83(3):55-60. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2021-3-55-60

For citation:


Bredihin S.A., Martekha A.N., Kaverina Y.E. Study of the rheological model of pasta dough for additive manufacturing. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2021;83(3):55-60. (In Russ.) https://doi.org/10.20914/2310-1202-2021-3-55-60

Просмотров: 25


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2226-910X (Print)
ISSN 2310-1202 (Online)