Modelling the formation of phase contact between components during the mixing process on a new dough mixer

Abstract

Присвячено розв’язанню проблем енерго- та ресурсозбереження в хлібопекарській, фармацевтичній та переробній промисловості за рахунок упровадження зваженого стану змішування з урахуванням стадійності процесу утворення в’язко-пружно-пластичного середовища. Основна мета дослідження полягала у визначенні оптимальних параметрів замішування тіста для досягнення бажаних реологічних властивостей. Використовуючи експериментальні дані, розроблено ефективні конструктивні рішення, які забезпечують стабільну якість тіста та підвищують продуктивність виробництва. Відзначено, що дослідження змішування компонентів у хлібопекарській промисловості України на машинах періодичної та безперервної дії є однією з найважливіших технологічних операцій і темп її розвитку в бік удосконалення конструктивно-технологічних параметрів машини та процесу для поліпшення якості структуроутворення суміші, залишається актуальним. Розроблено науково обґрунтовані й адекватні математичні моделі для вдосконалення конструкції змішувача. Проведено моделювання границі розділу фаз за наявності вільних поверхонь компонентів при змішуванні у зваженому стані. Запропоновано покроковий шлях визначення інтенсивності утворення поверхонь фазового контакту та їх обновлення. Наведено аналіз взаємодії компонентів при встановленому впливі конструкції змішувача, що дозволив у подальшому розкрити шляхи проведення розрахунку конструктивних параметрів засобів для їх дозування і змішування залежно від природи фаз у кожному випадку. Відзначено, що плив поверхневого шару фази на її загальні витрати визначається питомою енергією. Показано, що процесу служать рівняння кількості турбулентності (k) та дисипації турбулентності (ε). Приведені моделі розглядають взаємодію між частинками борошна та рідкою фазою у турбулентному середовищі та їх вплив на характеристики потоку. Теоретично й експериментально обґрунтовано покрокову взаємодію компонентів при їх контакті на вдосконалення інтенсифікації процесу змішування. Узагальнено величину поверхневої енергії та величину поверхневого натягу й енергії частинки, що залежать у кожному випадку від природи фаз процесу

The article is deals with solving the problems of energy and resource saving in the bakery, pharmaceutical and processing industries by introducing a weighted mixing state taking into account the stage- by-stage process of forming a viscoelastic-plastic medium. The main objective of the study was to determine the optimal dough mixing parameters to achieve the desired rheological properties. Using the experimental data, effective design solutions were developed that ensure stable dough quality and increase production output. It is noted that the study of mixing components in the bakery industry of Ukraine using batch and continuous machines is one of the most important technological operations and the pace of its development towards improving the design and technological parameters of the machine and process to improve the quality of the mixture structure remains relevant. Scientifically sound and adequate mathematical models have been developed to improve the design of the mixer. The modelling of the interface in the presence of free surfaces of components during mixing in a suspended state is carried out. A step-by-step method for determining the intensity of formation of phase contact surfaces and their renewal is proposed. An analysis of the interaction of components under the established influence of the mixer design has been carried out, which made it possible to further reveal ways to calculate the design parameters of means for their dosing and mixing, depending on the nature of the phases in each case. It is noted that the influence of the surface layer of the phase on its total flow rate is determined by the specific energy. It is shown that the process is governed by the equations of turbulence quantity (k) and turbulence dissipation (ε). The presented models consider the interaction between flour particles and the liquid phase in a turbulent medium and their influence on the flow characteristics. The step-by-step interaction of the components in contact with each other to improve the intensification of the mixing process is theoretically and experimentally substantiated. The value of the surface energy and the value of the surface tension and particle energy, which depend in each case on the nature of the process phases, are generalised