Rheological properties of winter rye moistened crumb | Реологические свойства увлажненной крошки озимой ржи

English. As known, quality of extruded feeds is affected by technological parameters, properties of the processed material and the regularities of its changes in the process. Developed are the method and test installation (TI), which can be used to determine the rheological properties of the moistened crumb of winter rye. TI is patented. During extrusion the product is under effect of shear, pressure and elevated temperatures. TI allows simulating these physical and mechanical actions. Temperature is determined by the thermostating of the working chamber, shift – by frequency of lower disc rotation and clearance between the disks, pressure - by magnitude of the preload of the sample by moving the upper disk in vertical direction. It is also possible to set these impacts and the necessary humidity of product. TI is equipped with sensors, allowing to predetermine with certain accuracy and to control the force on the upper plunger and its moving, momentum on the lower plunger and the angular velocity of rotation, temperature of the cylinder. Sensor readings are recorded in the memory of the PC every second and monitored on the monitor. The values obtained provide baseline data for determining the pressure in the working chamber, the effective shear rate and viscosity. Crushed winter rye with moisture content of 23% was used as the test material, when temperature in the working chamber was 130 deg C. The effective shear rate was set in the range from 4.6 to 45.3 1/s by adjusting the frequency of lower disc rotation and a specific mass of sample affecting the distance between the disks at a pressure of 0.1 MPa. The studies determined the dependence of the viscosity of the test material on shear rate. Experimental studies characterize the properties of the moist crumb of winter rye as a nonlinear viscous fluid whose viscosity can be described by the exponential equation. The obtained results can be used for calculations and design of extruders.

Russian. Известно, что на качество кормов, получаемых экструдированием, влияют технологические параметры, свойства перерабатываемого сырья и закономерности их изменения в процессе обработки. Предложены метод и экспериментальная установка (ЭУ), которые могут быть использованы для определения реологических свойств увлажненной крошки зерна озимой ржи. ЭУ защищена патентом на изобретение. В процессе экструзии на продукт осуществляется воздействие сдвигом, давлением, повышенными температурами. ЭУ позволяет моделировать эти физико-механические воздействия. Температура определяется термостатированием рабочей камеры, сдвиг – частотой вращения нижнего диска и зазором между дисками, давление – величиной поджатия образца за счет перемещения верхнего диска в вертикальном направлении. Можно продолжительность этих воздействий и необходимую влажность продукта. ЭУ оборудована датчиками, позволяющими с определенной точностью задавать и контролировать усилие на верхнем плунжере и его перемещение, момент на нижнем плунжере и его угловую скорость вращения, температуру цилиндра. Показания датчиков каждую секунду фиксируются в памяти ПК и отслеживаются на мониторе. Полученные значения служат исходными данными для определения давления в рабочей камере, эффективных скорости сдвига и вязкости. Исследовали дробленое зерно озимой ржи влажностью 23% при температуре в рабочей камере 130 град. С. Эффективную скорость сдвига задавали в диапазоне от 4,6 до 45,3 1/с путем регулирования частоты вращения нижнего диска и определенной массы навески, влияющей на расстояние между дисками при давлении 0,1 МПа. В ходе исследований определена зависимость вязкости исследуемого материала от скорости сдвига. Полученные экспериментальные исследования характеризуют свойства увлажненной крошки озимой ржи как нелинейной вязкой жидкости, вязкость которой можно описать степенным уравнением. Полученные результаты можно использовать для расчетов и проектирования пресс-экструдеров.