Модернизация технологической линии производства вареных колбас на ОАО "Борисоглебский мясокомбинат"

Измельчение мяса производят на волчке через решетку с отверстиями 12-25 мм (шрот) или мелко через решетку с диаметром отверстий 2-3 мм (фарш).

Мясо солят либо до измельчения на волчке в кусках массой 0,4-1,0 кг, либо измельченное в виде шрота или фарша из расчета на 100 кг мяса 2,0-2,5 кг соли с добавкой нитрита в виде раствора концентрацией не выше 2,5 %. Посоленное мясо выдерживают при температуре 3-4 °С в кусках 48 часов, в виде шрота - 24 часа [9].

В настоящее время широко практикуется посол фарша рассолом, при котором процесс ускоряется с 24 до 6 часов. Для приготовления рассола на 100 дм3 воды добавляют 26 кг соли и 75 г нитрита. Затем фарш подают в фаршемешалку, откуда он помещается в камеру созревания с температурой 2-4 °С и выдерживают 6 часов. При посоле, в первую очередь, изменяется влагосвязывающая способность мяса. Это связано с тем, что при добавлении соли количество активных центров молекул белков увеличивается, в результате возрастает влагосвязывающая способность фарша. Влагоудерживающая и жироудерживающая способности сырья тоже увеличиваются, что обусловлено увеличением доли солерастворимых белков, находящихся в растворенном состоянии.

После выдержки мясо подают в куттер. Смешивание компонентов каждого наименования вареных колбас осуществляется куттере. При приготовлении фарша в мясо добавляют все предусмотренные для каждого вида колбас добавки, а также цельное молоко и воду. В зависимости от вида колбас вода добавляется в количестве от 10 до 30 % от массы мяса, а так же чешуйчатый лед. При изготовлении колбасных изделий требуется тонко измельченная однородная структура фарша. Фарш интенсивно перемешивается в куттере в течении 8-10 минут при температуре 8-10 °С, которая поддерживается с помощью внесения чешуйчатого льда, производится тонкое измельчение мяса ножевой головкой, содержащей до 10-ти ножей, вращающихся с частотой от 2000 до 4000 об/мин. Для повышения качества фарша, его внешнего вида и вкуса куттер содержит систему вакуумирования внутренней полости с созданием вакуума 0,039-0,059 МПа.

Для выработки кусочков шпика в линии производства некоторых видов колбас применяется шпигорезка и еще одна фаршемешалка, в которую подают фарш после куттерования и шпик. Время перемешивания мяса в фаршемешалке составляет 4-16 минут.

Оболочки заполняют фаршем на вакуумных шприцах при давлении 0,049-0,059 МПа. Отсос воздуха из фарша при вакуумировании обеспечивает высокое качество колбасных изделий.

При вязке отжимают во внутрь оболочки фарш, прочно завязывают шпагат на конце, делая петлю для навешивания батонов на раму.

При термической обработке колбасные изделия проходят три стадии тепловой обработки: осадку, обжарку и варку. В настоящее время эти процессы объединяются в одном универсальном агрегате периодического действия типа РЗ-ФАТ-12, что позволяет автоматизировать процесс термической обработки колбасных изделий.

Осадка - один важных процессов, обеспечивающих монолитность колбасных батонов, это процесс восстановления нарушенной при шприцевании коагуляционной структуры фарша. Осадка производится в специальных камерах, где поддерживаются определенные температурно-влажностные режимы: температура 2-4 °С, относительная влажность воздуха 85-90 %. После осадки вареные колбасы, направляют на обжарку, т.е. обработку горячими дымовыми газами для придания хорошего товарного вида и некоторого дубления белковой оболочки. Обжарка колбасных изделий производится при температуре до 100 °С, в течение 60-140 мин, относительной влажности 10-20 %, при скорости движения дымовоздушной среды до 2 м/сек обеспечивает равномерность и интенсивность окраски поверхности и достижения температуры в центре батона 40-50 0С.

Варка – термическая обработка колбасных батонов, в результате которой получается готовый к употреблению продукт. Процесс варки производится паровоздушной смесью при температуре 85-90 °С и относительной влажностью 90 %. Окончание процесса варки также определяется по температуре внутри контрольного батона, которая в зависимости от вида готовых продуктов должна быть от 68 до 72 °С [1].

После варки варёные колбасные изделия охлаждают водой, а затем воздухом. Охлаждение проводят для снижения потерь массы, предотвращения порчи и сохранения надлежащего товарного вида изделий после тепловой обработки. Применяют двухстадийную холодную обработку: вначале холодной водой в универсальных термокамерах в течение 10 минут, а затем в камерах воздушного охлаждения при температуре не выше 8 0С и относительной влажности воздуха 95 %. При охлаждении водой сокращается продолжительность процесса в результате повышения коэффициента теплоотдачи. Однако охлаждение водой проводят лишь до температуры 27-30 °С [9]. С целью испарения оставшейся на поверхности батонов влаги и подсушивания оболочки колбасы доохлаждают в воздушной среде в охлаждаемых помещениях до достижения температуры в центре батона не выше 15 0С. При более продолжительном охлаждении водой поверхность батонов колбасы не подсыхает, в связи с чем, возможна быстрая микробиальная порча увлажненных колбас, в частности быстрое развитие плесени. При охлаждении водой с поверхности батонов смываются жировые подтёки, остатки бульона и другие загрязнения, предотвращается морщинистость оболочки.

После охлаждения водой колбасные изделия на этих же рамах по подвесному конвейеру направляют в камеры охлаждения, где поддерживают температуру воздуха 0-4 °С и относительную влажность около 95 %. Продолжительность этой стадии охлаждения от 4до 8 часов. К концу охлаждения температура изделий должна достигнуть 8-10 °С. Охлаждение до более низкой температуры не рекомендуется, так как при попадании в более тёплые помещения колбасы «отпотевают» в результате конденсации на их поверхности влаги. При этом оболочка их тускнеет, внешний вид ухудшается, и создаются благоприятные условия для развития плесени [9].

Колбасные изделия хранят в камерах, в которых поддерживается определённая температура и относительная влажность воздуха. Варёные колбасы хранят в охлаждённом состоянии до 72 часов в натуральной оболочке и до 30 суток в полиамидной, при температуре не выше 6 °С и относительной влажности в пределах 95 % [1].

1.1.6 Машинно-аппаратурная схема производства вареных колбас

Машинно-аппаратурная схема линии ДП-260602-91-2008-ФИШ-00.00.000 Т3. На столе поз.1 мясо режется на куски 0,05-0,1 кг и загружается измельчение в волчок поз. 2, туда же загружаются посолочные ингредиенты. Основным устройством волчка является режущий механизм, работающий по принципу "нож-решетка".Далее с помощью напольных тележек поз12, полученный фарш направляется в фаршемешалку поз. 3 для более тщательно перемешивания с посолочными ингредиентами.

Фарш загружается в дежу и перемешивается двумя параллельными валами со встречным вращением, на каждом из которых имеются по две лопасти, изогнутые по винтовой линии. Из фаршемешалки поз. 4 фарш поступает в камеру созревания поз. 4, с помощью тазиков поз. 16. После этого фарш из тазиков загружается в куттер поз. 5 для тонкого измельчения и перемешивания и получения тонкой однородной структуры, туда же вносятся все необходимые по рецептуре ингредиенты.

Принцип действия куттера основан на измельчении сырья при помощи режущих инструментов ножей совершающих вращательное движение. Для выполнения технологических операций режущие инструменты собирают в рабочий механизм - режущую головку. Во время измельчения в фарш вносится чешуйчатый лед, подающейся из льдогенератора поз. 14. По окончании измельчения и перемешивания сырье готовый фарш, выгружается из чаши в тележку поз. 12. Вращающийся диск выгружателя захватывает фарш и направляет его на лоток, откуда фарш попадает в тележку. Далее, если необходимо по рецептуре, фарш направляется во вторую фаршемешалку поз. 6 для смешивания со шпиком, полученным на шпигорезке поз. 13.Из нее (или сразу из куттера, если нет необходимости вносить шпик) продукт подъемником подается в шприц поз. 7 для нагнетания фарша в оболочки. Батоны в ручную обвязывают шпагатом на столе для вязки батонов поз.8 и навешивают на стержни рамы поз. 9. Рама с навешанной продукцией помещается в термоагрегат поз. 10 для окончательной обработки колбасных изделий. В термокамере последовательно осуществляются все стадии термообработки и охлаждения. После термокамеры готовая продукция отправляется на хранение в камеру хранения поз. 11.

1.2 Обзор современных конструкций

1.2.1 Волчки

Волчки относятся к группе машин для среднего, мелкого и тонкого измельчения.

Волчки используют для среднего и мелкого измельчения сырья. Основные части волчка — механизмы подачи, измельчения и привод. Механизм подачи имеет загрузочный бункер, в котором либо смонтирован питатель (принудительная подача), либо его нет (сырье загружается самотеком).

Модернизация волчков связана с поиском лучших конструктивных решений в способе подачи сырья в рабочую зону для ухода от свободной подачи мяса из бункера под собственным весом, как не обеспечивающей непрерывной и равномерной подачи сырья в рабочую зону. Поиск идет в направлении введения, принудительной подачи за счет выпуска волчков со шнековой подачей из бункера. Второй актуальной задачей является совмещение в режущем механизме волчка функций измельчения и жиловки сырья, что исключает проведение операций жиловки вручную и существенно повышает эффективность производства[4].

КБХА г. Воронежа разработаны волчок-жиловщик ЛПК1000В в комплекте оборудования для малого колбасного цеха с диаметром выходной решетки 114 мм и производительностью 1100 кг/час, а также волчок - жиловщик ВФ-160 с диаметром выходной решетки 160 мм, максимальной производительностью 5000 кг/час с жиловочным устройством, включающим жиловочные ножи с направляющими каналами и периферийным, выходом отходов жиловки через шиберное устройство.

1 - корпус рабочей камеры; 2 - шнек подающий; 3 - ножи; 4 - решетка входная; 5 - решетка выходная; 6 - гайка; 7 - вал; 8 - устройство жиловочное; 9 - нож жиловочный

Рисунок 1.1 - Камера ножевая с жиловочным устройством

Немецкая фирма Kramer+Grebe выпускает целое семейство волчков с диаметрами выходной решетки 114 и 160 мм, а также волчок с варочной камерой, образующей с ножевым узлом единую систему, обеспечивающую высокое качество фарша, а также волчок-жиловщик, ножевая камера которого с жиловочным устройством представлена на рисунке 1.1.

Австрийская фирма Laska-выпускает серийно волчки-жиловщики с диаметром выходной решетки 114-200 мм с оригинальным жиловочным устройством, позволяющим собирать отходы жиловки не на периферии, а в центре режущего механизма, и выводить их вперед по оси через выходную решетку, не нарушая целостности корпуса.

Анализ литературы показывает, что куттеры менее других агрегатов колбасного производства подвержены конструктивным изменениям. Модернизация куттеров идет по линии изменения физико-химических параметров процесса, качества вакуумирования, а также модернизации основного органа куттеров - ножевых головок. Получило также развитие направление агрегатирования, т.е. придания куттерам дополнительных функций, а также их компьютеризации.

1.2.2 Фаршемешалки

В мясной промышленности используются мешалки. Оснащенные вакуумными и вибрационными устройствами. Вибрационные воздействия позволяют интенсифицировать технологические процессы и улучшить качество получаемых продуктов. [4]

В России и на Украине выпускаются мешалки различных конструкций.

Так, ПО "Темп" (г. Черкассы) производит мешалки Л5-ФМ2-У-150 и Л5-ФМ2-У-335 вместимостью дежи соответственно 150 и 335 л, а также вакуумные Л5-ФМВ-630А «Бирюса» вместимостью дежи 630 л. Серийно выпускаются заводом «Продмаш» (г. Донецк) смесители А 1-ФЛ Б/ 1 со шнековой выгрузкой и А1-ФЛВ/2 с эксцентриково-лопастным насосом, разработанные НПО «Мир».

Известны конструкции Санкт-Петербургского СКБ Росмясомолпроект: мешалки Я2-ФЮБ (вместимостью дежи 150 л), мешалки-измельчители Я2-ФИГ (вместимостью дежи 630 л).

К новым отечественным фаршемешалкам относится мешалка М 1 Б-04 вместимостью дежи 400 л из нержавеющей стали с блоком автоматики и пультом управления (ПО «Краемашзавод» г. Красноярск).

Зарубежные фирмы Австрии, Германии, Швейцарии, Нидерландов, Дании, Италии, Швеции и других стран производят различные конструкции мешалок для мясной промышленности.

В Австрии фирма Laska выпускает мешалки как атмосферные, так и вакуумные, а также комбинированные. Вместимость дежи составляет, л: 130, 250, 400, 800, 1200, 1600, 2000, 3000, 3600 и 4500. Рабочие органы мешалок выполняются в основном лопастными, Z-образными и спиральными.

В Германии ряд фирм Diessel, Glass, Kilia, Stephan, Klamer+Grebe, Seydelmann выпускают разнообразные современные мешалки и комбинированные с ними машины. Так, фирма Diessel предлагает специальные мешалки вместимостью от 100 до 5000 л. Наряду с вышеперечисленными мешалками фирма Diessel разработала полностью автоматизированные установки и многоцелевые аппараты.

Мешалки-измельчители фирмы Stephan оснащены вакуумной системой, шнековыми лопастями со скребками и др. Конструкции типовых фаршемешалок приведены на рисунке 1.2.

  

а - пропеллерная; б - выносная; в - якорная;

Рисунок 1.2 – Типы фаршемешалок

Льдогенератор для чешуйчатого льда представляет собой агрегат горизонтального типа, в состав которого входит холодильный агрегат, узел генерирования чешуйчатого льда, привод узла генерирования льда, раму, систему трубопроводов и автоматику.

Вода подается из центральной водопроводной сети в ванну льдогенератора, в которую погружен горизонтальный барабан узла генерирования льда. Проходя через барабан льдогенератора хладагент охлаждает его стенки, на наружной поверхности которого намораживается слой льда. При вращении барабана лед специальным ножом скалывается в виде чешуек.

1.3 Патентная проработка проекта

Были проведены патентные исследования по патентному фонду областной библиотеки за период с 1990 по 2000 год по классу МКИ А22 С 5/00, 11/00,17/00. Проработаны официальные бюллетени открытий и изобретений СССР и РФ, реферативный журнал "Изобретения стран мира" по Европейским патентам, патентам США, Великобритании, Японии за период 1990-1995 гг.

В результате проведенного поиска были отобраны для анализа следующие авторские свидетельства СССР и РФ: а. с. № 1597141 публикация 1991 г бюллетень № 1 (рисунок 1.3) Московский технологический институт мясной и молочной промышленности.

1 - корпус; 2 - бункер; 3 - рабочая камера; 4 - шнек; 5 - съемный цилиндр; 6 - рифли цилиндра; 7 - гильза; 8 - нож; 9 - решетки; 10 - кольцо; 11 - эластичное кольцо; 12 - гладкий участок на длине одного витка; 13 - трубчатая насадка для зажима режущего механизма; 14 - втулка центровки шнека; 15 - ребра для жесткого соединения кольца 10 с рабочей камерой; 16 - источник колебаний.

Рисунок 1.3 - Устройство для измельчения мясопродуктов

Устройство для измельчения мясопродуктов.

Цель изобретения - повышение производительности. Режущий механизм устройства расположен в гильзе, перед которой расположено кольцо, жестко связанное с корпусом. Гильза на стыках с кольцом и рабочей камерой снабжена эластичными кольцами и передатчиком вибрации, при этом участок внутренней поверхности рабочей камеры на входе в приемную решетку режущего механизма выполнен гладким.

Втулка 14 связана с кольцом 10 байонетным соединением.

А.с. патент № 1591917 приоритет от 20.01.88 г, публикация 15.09,90 г. (рисунок 1.4) Московский технологический институт.

Устройство для измельчения мясопродуктов, отличающееся тем, что с целью повышения производительности оно снабжено вторым шнеком. Установленным параллельно основному с возможностью встречного вращения, а вал режущего механизма смонтирован между шнеками перпендикулярно их осям.

1 - корпус; 2 - шнек; 3 - рабочая камера; 4 - вал режущего механизма; 5 - многолезвийные ножи; 6, 7, 8 - неподвижные решетки; 10 - прижимная втулка; 11 - трубчатая насадка; 12 - кольцо; 13 - стопорный элемент; 15 - горловина; 17 - желоб; 18 - ручка

Рисунок 1.4 - Устройство для измельчения мясопродуктов

2. Описание разработанного проекта

2.1 Техническая характеристика и описание конструкции фаршемешалки ЛПК 1000Ф

В качестве прототипа выбрана фаршемешалка ЛПК1000Ф разработки Воронежского КБХА, производства ВМЗ производительностью 420 кг/час, с лопастными месильными органами шнекового типа с двумя валами, вращающимися навстречу с разным числом оборотов с емкостью дежи 0,15 м3.

Фаршемешалка ЛПК1000Ф имеет следующие недостатки:

- сложность и громоздкость кинематической схемы основного привода, включающего электродвигатель 1, клиноременную передачу 2, двухступенчатый редуктор 3, цепную передачу 4, зубчатую передачу 5;

- большой вес конструкции из-за громоздкой кинематической схемы и наличия лишних звеньев-шкивов, клиновых ремней, тяжелого редуктора;

- низкий КПД машины из-за наличия лишних передаточных звеньев;

- ручной поворот дежи, что увеличивает время цикла работы, требует затрат ручного труда и не соответствует современным требованиям.

Кинематическая схема фаршемешалки-прототипа представлена на рисунке 2.1.

В результате анализа недостатков прототипа была проведена его модернизация и разработана конструкция (фаршемешалки, где устранены указанные недостатки).

Кинематическая схема спроектированной конструкции включает мотор-редуктор 1 основного привода, цепную передачу 2 от мотор-редуктора 1 к ведущему валу фаршемешалки 6 и зубчатую передачу 3 от ведущего вала фаршемешалки к ведомому 7. Проектом предлагается введение механизированного поворота емкости. Привод поворота емкости состоит из мотор-редуктора 8 и червячной пары, включающей червяк 4, закрепленный на корпусе фаршемешалки и червячный сектор 5, закрепленный на цапфе емкости.

В связи с введением механизированного поворота месильной емкости, рядом с основным пультом управления на боковой стенке фаршемешалки установлен пульт управления поворотом, содержащий кнопки поворота вперед и обратно, а также красную грибовидную кнопку экстренного останова поворота.

Основными достоинствами спроектированной фаршемешалки являются:

- простота кинематической схемы, из которой исключены клиноременная передача и редуктор;

- упрощение конструкции;

- уменьшение веса;

- введение механизированного привода поворота емкости, что исключило ручной труд и уменьшило время одного цикла работы, т.е. повысило производительность.

1 - электродвигатель; 2 - клиноременная передача; 3 - двухступенчатый редуктор; 4 - цепная передача; 5 - зубчатая передача.

Рисунок 2.1 - Схема кинематическая фаршемешалки ЛПК 1000 Ф

Кинематическая схема спроектированной конструкции представлена на рисунок 2.2.

1 - мотор-редуктор основного привода; 2 - цепная передача; 3 - зубчатая передача; 4 - червяк; 5 - червячный сектор; 6 - ведущий вал; 7 - ведомый вал; 8 - мотор-редуктор поворота дежи; 9 - ведущая звездочка; 10 - ведомая звездочка; 11 - ведущая шестерня; 12 - ведомое зубчатое колесо

Рисунок 2.2 - Схема кинематическая разработанной фаршемешалки

2.2 Техническая характеристика и описание конструкции волчка ЛПК 1000В

Волчок ЛПК1000В требует значительных энергозатрат на резание из-за наличия сопротивления резанию и противотока в рабочей шнековой полости. Кроме того из-за значительного давления в ножевой камере не обеспечивается необходимая стойкость режущего инструмента, что приводит к частой смене или переточке ножей.

Предлагается ввести принудительную подачу сырья в рабочую камеру за счет установки дополнительного подающего шнека, смонтированного перпендикулярно рабочему и имеющего отдельный привод.

Сравнение параметров оборудования для грубого измельчения мясного сырья и перемешивания фарша, действующего на предприятии, модернизированного и промежуточного представлено в таблицах 2.1, 2.2.

Таблица 2.1 - Сравнительные характеристики фаршемешалок

Технические характеристики	Базовая машина ЛПК1000Ф	Промежуточная машина Л5-ФМ2-У-150	Модернизированная машина
Производительность, кг/ч	420	480	518,5
Вместимость емкости, м3	0,15	0,15	0,15
Длительность цикла перемешивания, мин	16	14	14
Коэффициент загрузки	0,7	0,7	0,7
Установленная мощность,кВт	4	4,5	4,25
Габариты, мм	1350´800´1460	2940´965´1330	1350´800´1460
Масса, кг	1500	860	400
Стоимость, р.	16000	17400	18875

Таблица 2.2 - Сравнительные характеристики волчков

Технические характеристики	Базовая машина ЛПК 1000В	Промежуточная машина Кб-ФВП-160-1	Модернизированная машина
Производительность, кг/ч	1100	5000	2000
Диаметр ножевой решетки, мм	114	160	160
Загрузочная вместимость бункера, л	135	270	250
Установленная мощность, кВт	15	32,2	22
Технические характеристики	Базовая машина ЛПК 1000В	Промежуточная машина Кб-ФВП-160-1	Модернизированная машина
Количество ножей в одном комплекте:
без жиловочного устройства	1	1	1
с жиловочным устройством	2	1	2
Занимаемая площадь, м2	0,715	1,9	1,2
Габариты, мм	1000´715´1200	1900´1000´1650	1380´881´1709
Масса, кг	443	1200	1138
Стоимость, р.	22000	30000	24700

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6