Сравнительный анализ технологий приготовления сырокопченых колбас

Выводы по результатам патентного поиска:

1. Поиск проведен на глубину до 8 лет, поэтому является достаточно исчерпывающим.

2. Поиск охватывает наиболее близкие по конструктивному решению устройства для тонкого (конечного) измельчения мясного сырья при приготовлении вареных колбасных изделий.

3. Наиболее активными участниками разработки куттеров являются следующие страны: “SSP-Братислава” (Словакия), “Wolfking” (Дания), “Laska” (Австрия), ВМЗ-Сатурн (Россия, г.Воронеж).

4. Совершенствование конструкций куттеров идет по следующим направлениям:

а) использование вакуума при куттеровании, что улучшает качество получаемого продукта;

б) увеличение числа ножевых пар;

в) увеличение частоты вращения ножевого вала;

г) повышение износостойкости ножей.

5 Недостатками куттеров, применяемых в настоящее время, являются:

-сложная и неавтоматическая компенсация износа стыковой поверхности чаши с крышкой, причем через этот зазор часть фарша вытесняется режущими ножами наружу, а оставшаяся в зазорах перетирается;

-механизм для выгрузки фарша, выполняемый в виде тарелки или металлического скребка, не полностью освобождает чашу и требуется зачистка вручную.

2. Конструкторский раздел

На основе рассмотренных нами выше особенностей технологий производства вареных колбасных изделий предлагаем следующую аппаратурно-технологическую схему линии производства колбас ………...

Линию компонуют на одном этаже и комплектуют технологическим (волчок, куттер, фаршемешалка, шприц, технологический стол, термокамеры, душевое устройство) и вспомогательным (конвейерный стол, насос для фарша, подъемники, тележки для фарша, рамы для навешивания батонов, контейнеры) оборудованием.

По мере накопления жилованное мясо подается для измельчения в волчок с диаметром отверстий решетки 2 - 3 мм. Измельченное мясо перекачивается в тележки, и с помощью подъемника загружается в куттер, где происходит тонкое измельчение мяса и смешивание его согласно рецептуре с другими компонентами: водой, специями, раствором нитрита натрия, в том числе с биологически активными добавками. Например, при использовании соевых белков в составе белковых препаратов их вводят в фарш в гидратированном или сухом виде. Для гидратации изолированного соевого белка на 1 часть белков добавляют 4 части воды, на 1 часть концентрированного соевого белка - 3 части воды. Процесс гидратации осуществляют в куттере. Продолжительность процесса составляет 3 - 5 мин. Белки используют сразу же после гидратации или после хранения при температуре 0 - 4°С не более 24ч. Соевые и молочные белки до 2% можно добавлять в колбасный фарш в сухом виде.

Нитрит добавляют в виде раствора концентрацией не выше 2,5%.

Продолжительность куттерования зависит от вида сырья, емкости чаши, количества ножей и составляет 4 - 11 мин. В результате куттерования значительно улучшается структура и консистенция фарша, повышается его вязкость и липкость. Однако при куттеровании нельзя допускать перегревания фарша, которое способствует быстрому росту микроорганизмов и может привести к порче продукции. Кроме того, перегрев фарша уменьшает влагоемкость и способствует образованию брака. В конце куттерования температура фарша не должна превышать 8 - 10°С. Из куттера фарш подается для перемешивания в фаршемешалку, в связи с чем продолжительность куттерования сокращается на 2 - 3 мин. При изготовлении колбас со шпиком, он подается в фаршемешалку для смешивания фарша со шпиком. Шпик рекомендуется подмораживать для сохранения ровных граней его кусочков при измельчении и перемешивании с фаршем. Процесс перемешивания продолжается до равномерного распределения фарша и образования хорошей связи (6 - 8 мин). Из мешалки фарш выгружается в тележки и направляется в шприц. Сырокопченые колбасы шприцуют с наименьшей плотностью, т.к. в противном случае во время варки вследствие расширения объема фарша может разорваться оболочка. Сформованные батоны накапливаются на технологическом столе, откуда навешиваются на рамы и подаются для термообработки в термокамеру, где батоны подвергаются осадке, обжарке и варке. Осадка колбас производится при температуре 2 - 4°С. Обжарку производят при температуре 50 - 120°С в течение 60 - 180 мин в зависимости от диаметра батонов, вида оболочек, сорта и вида колбас. Варка производится при температуре 100 - 110°С. Продолжительность варки зависит от вида оболочки, сорта колбас и составляет от 30 мин до 2ч. Колбасные батоны охлаждаются водой с помощью душевого устройства в течение до 10 мин, а затем в камерах воздухом. Охлаждение происходит при температуре воздуха 8°С до достижения в центре батона не выше 15°С. По окончании технологического процесса колбасные батоны упаковывают и направляют в реализацию.

2.1 Куттеры

Они предназначены для тонкого измельчения мясного мягкого сырья и превращения его в однородную гомогенную массу. До поступления в куттер сырье предварительно измельчают на волчке, но отдельные конструкции куттеров имеют приспособления для измельчения кускового сырья. Куттеры бывают периодического и непрерывного действия. Мясное сырье в куттерах измельчается при помощи быстровращающихся серповидных ножей, установленных на валу. Ножи попеременно погружаются во вращающуюся с частотой до 0,3 с~1 чашу. Измельчение ведется в открытых чашах или под вакуумом. Кроме того, в куттерах совмещают процессы измельчения и смешивания.

Чашу куттера загружают либо вручную, либо загрузочными устройствами (подъемниками с напольными тележками). Измельченный продукт выгружают из куттеров периодического действия вручную в напольную тележку, опрокидывая чашу, или при помощи разгрузочных тарелок и скребков через борт чаши или через центральное отверстие в ней, закрываемое пробкой. Откидную крышку куттера открывают и закрывают специальными устройствами. В вакуумных куттерах крышка закрывает чашу герметично благодаря резиновой прокладке.

Основной показатель технической характеристики куттера - вместимость чаши. Для малых предприятий применяют куттеры с чашей от 15 до 125 л, на крупных — более 125 л.

2.2 Куттер-мешалка Р3-ФСЕ

Куттер-мешалка Р3-ФСЕ с механизированной загрузкой и выгрузкой фарша измельчает и одновременно перемешивает составные компоненты фарша при производстве сосисок, сарделек и вареных колбас. Машина состоит из станины, мешалки, куттера, подъемника, гидросистемы, фаршевого насоса и электропривода. Мешалка включает дежу со спиральными шнеками (частота вращения 39 мин-1). Куттер представляет собой чугунную стойку, в которой на приводном валу смонтированы серповидные ножи. Они заключены в специальный корпус, защищенный' крышкой. На корпусе установлен механизм блокировки крышки, обеспечивающий отключение привода ножей при ее открытии. Привод вала куттера осуществляется от электродвигателя через клиноременную передачу[8,9,10].

Подъемник состоит из рычажной системы, гидроцилиндра и подставки под напольные тележки. Рычажная система подъемника обеспечивает захват тележки с фаршем, ее подъем и опрокидывание над дежой мешалки. Работа подъемника осуществляется с помощью гидроцилиндра и управляется с гидравлического пульта. В состав гидросистемы входят трубопроводы, насосная станция и пульт управления. В корпусе насоса для перекачки. фарша расположены две пары специальных кулачков-вытеснителей, вращающихся навстречу друг другу.

При работе куттер-мешалки спиральные шнеки, вращаясь навстречу друг другу, перемешивают фарш с одновременным перемещением его по длине дежи. Торцевая стенка дежи, примыкающая к куттеру, имеет окна, через которые один шнек подает фарш в куттер на измельчение, а второй принимает измельченный продукт, перегоняя его к противоположной торцевой стенке и подавая на первый шнек. Таким образом, в процессе работы осуществляется круговое перемещение фарша с одновременным перемешиванием и измельчением. В окна торцевой стенки дежи, через которые фарш загружают и выгружают в куттерную часть, вмонтированы шиберы. Шиберы управляются дистанционно с гидравлического пульта. Шиберы открывают и закрывают отверстие в нижней части дежи, через которое фарш поступает в насос. В машине предусмотрены блокировочные устройства[7,9]:

Рис. 9. Куттер-мешалка Р3-ФСЕ:

1—станина; 2—куттер; 3— мешалка; 4— гидросистема; 5—клиноременная передача, 6, 8, 9—шиберы соответственно правый и левый насоса; 7—серповидные ножи, 10—кулачки-вытеснители насоса; 11, 16, 17 — электродвигатели соответственно насоса, мешалки и куттера;

12 — дежа со шнеками; 13—шестерни; 14 — звездочки; 15— редуктор;

Электродвигатель не включается при открытой крышке куттера, при нажатии на предохранительную рамку дежи мешалки отключается электродвигатель привода шнеков.

При эксплуатации куттера важно правильно установить и отрегулировать серповидные ножи. Допустимая разность в их массе не более 1—5 кг. Зазор между ножами и стенкой корпуса куттера 2 мм.

Техническая характеристика куттер-мешалки Р3-ФСЕ

Производительность, кг/ч 1000

Вместимость чаши, л 400

Количество серповидных ножей 8

Мощность электродвигателя, кВт 22,3

Габаритные размеры, м 2,38Х3,23Х1,84

Масса, кг 3560

Куттеры применяют для тонкого измельчения и превращения мяса и некоторых мясопродуктов в довольно однородную гомогенную массу. Продукцию, загружаемую в куттеры, как правило, предварительно измельчают на волчках, хотя последние конструкции куттеров приспособлены для работы на сырье, измельченное перед посолом. Измельчение мясопродуктов в куттерах, протекающее при добавлении холодной воды, снега или дробленого льда, сопровождается заметным изменением механических и химических свойств обрабатываемой продукции (линейные размеры кусочков, определяемые по ситовому анализу, липкость, напряжение предельного сдвига и пр.).

На куттере допускается измельчение охлажденного мяса в кусках массой не более 0.5 кг, а также замороженных блоков размером 19019075 мм, температура их не должна быть ниже – 8 ºС.

2.3 Куттер Л5 – ФКБ

Куттер Л5-ФКБ (рис. 10) с механической выгрузкой фарша емкостью чаши 0.250 м³ является ротационной мясорезательной машиной, предназначенной для окончательного тонкого измельчения мяса, поступающего на приготовление фарша вареных и ливерных колбас, а также сосисок и сарделек.

Рис.10 Куттер Л5-ФКБ

1 - станина с приводом чаши;2 - тележка; 3 - механизм загрузки; 4 - выгружатель; 5 - тарелка выгружателя; 6- чаша с ножевым валом

Технические характеристики

Тип куттера – работающий при атмосферном давлении (открытый ГОСТ 10103-73Е)

Производительность техническая, кг/ч, не менее:

- по охлажденному сырью 2250

- по мороженному сырью 2400

Геометрическая емкость чаши, м ³ 0.25

Коэффициент заполнения чаши, не более

- по охлажденному сырью 0.5

- по мороженному сырью 0.4

Масса загрузки, кг, не более

- по охлажденному сырью 150

- по мороженному сырью 75

Длительность цикла, мин 4 - 7

Число двойных ножей, шт 3

Установленная мощность, кВт 50.23

Дозирование воды, л

- наибольшая доза 35

-интервалы дозирования 5

Высота загрузки, мм 1060 ± 5

Габаритные размеры машины, мм, не более:

-длина 3600

-ширина 2150

-высота 2300

2.3.1 Состав изделия

1.Куттер состоит из следующих основных сборочных единиц: станины с приводом, мешалки, куттера, червячного редуктора привода чаши, подъемника, гидросистемы, фаршевого насоса, ножевого вала, крышки, выгружателя, механизма загрузки, дозатора воды, шкафа электрооборудования и пульта управления.

2.Станина куттера состоит из двух отдельных пустотелых частей, отлитых из чугуна и жестко соединенных между собой с помощью болтов.

В нижней внутренней полости станины на качающихся плитах установлены электродвигатели привода ножей и чаши, в верхней части смонтирован ножевой вал, а в проеме станины установлен червячный редуктор привода чаши.

3.Ножевой вал смонтирован на подшипниках качения, расположенных в корпусе станины.

На правой стороне ножевого вала имеется шкив для его вращения, на левой, расположенной над чашей, надеты ножевые головки с ножами. Для предотвращения попадания смазки в продукт между подшипником вала и ножевыми головками имеются лабиринтные канавки.

4.Привод чаши представляет собой червячный редуктор с вертикальным расположением вала червячного колеса. Чаша опирается на упорный подшипник, вмонтированный в крышке червячного редуктора.

5.Механизм выгрузки представляет собой конструкцию, состоящую из цилиндрического редуктора, с одной стороны к которому прифланцован электродвигатель привода, а с другой - труба выгружателя с проходящим через нее валом привода тарелки.

Внутри корпуса установлена электромагнитная муфта, отключающая механизм опускания при нижнем крайнем положении тарелки.

6.Зона куттерных ножей закрыта защитной крышкой, снизу к которой крепится специальный скребок.

7.Дозатор воды состоит из бака, в котором установлены датчики доз, центробежного насоса с электродвигателем для подачи чистой воды в чашу и соленоидного клапана.

8.Механизм загрузки состоит из тележки, предназначенной для транспортирования продукта к куттеру и механизма ее опрокидывания, смонтированного в чугунной станине. Механизм опрокидывания представляет собой систему рычагов, получающих вращение от специального червячного редуктора.

9.Пульт управления представляет собой отдельный шкаф с панелью управления, закрепленной на специальном кронштейне с правой стороны станины.

10.Силовые аппараты, элементы автоматики и защиты электрооборудования от перегрузок и коротких замыканий размещены в нише, выполненной в станине куттера.

11.Проемы станины закрыты специальными облицовочными крышками с резиновыми уплотнениями.

2.3.2 Устройство и работа куттера и его составных частей

1.Внутри станины на отдельных осях крепятся две чугунные подмоторные плиты, на которые устанавливаются электродвигатели привода чаши и ножевого вала. Для регулирования натяжки свободный конец плит закреплен с помощью длинного регулировочного болта, гайки и контргайки.

2.Вращение ножевого вала осуществляется от электродвигателя через клиноременную передачу. Установка ножевых головок производится согласно схеме установки ножей.

3.Вращение чаши осуществляется от электродвигателя через клиноременную передачу и червячный редуктор, внутри которого на общем валу установлена храповая муфта. Муфта обеспечивает возможность поворота чаши вручную (направление рабочего вращения - против часовой стрелки) для удобного расположения сливной пробки при полной санитарной обработке машины и промывке чаши.

4.Положение механизма выгружателя при верхнем положении тарелки является нерабочим. Рабочим органом выгружателя является тарелка.

В момент начала выгрузки продукта тарелка начинает вращаться при помощи зубчатой передачи, а так как одновременно включается электромагнитная муфта червячной пары, тарелка выгружателя медленно опускается в чашу и производится выгрузка готового продукта. Крайнее нижнее положение, так как и верхнее, фиксируется специально установленными ограничителями и блокируется конечными выключателями.

При достижении тарелкой дна чаши (зазор между тарелкой выгружателя и дном чаши - не более 2 мм) электромуфта отключается - движение вниз прекращается, тарелка продолжает вращаться до полной выгрузки продукта, затем включается реверс и тарелка поднимается вверх до первоначального положения.

5.Вал выгружателя над рабочим пространством чаши проходит через трубу, которая одним концом с помощью фланца соединена неподвижно с корпусом редуктора выгружателя, на другом - закреплен металлический скребок.

6.Скребок служит для удаления с наружной поверхности тарелки выгружателя фарша и направления его в лоток, установленный у борта чаши.

7.Для обеспечения безопасных условий работы, а также предотвращения выбрасывания приготовляемого фарша, часть чаши в зоне работы куттерных ножей закрывается сверху защитной крышкой.

8.Защитная крышка в поднятом положении фиксируется упором за счет собственной массы, а в опущенном положении опирается на регулируемый упор на верхней кромке центра чаши. Зазор между крышкой и чашей устанавливается 0.5 мм за счет прокладок между станиной и кронштейном, на котором крепится крышка.

Открывание крышки производится при помощи ручки, установленной на наружной стороне защитного листа.

9.Поворот рычагов механизма загрузки осуществляется специальным червячным редуктором, смонтированным в единой станине. Червячный редуктор состоит из двух червячных пар. Быстроходная ступень получает вращение от электродвигателя через клиноременную передачу, а на выходном валу тихоходной ступени крепятся рычаги.

Ограничение хода поворота рычагов осуществляется установкой блокирующих конечных выключателей, расположенных внутри станины.

Механизм загрузки посредством переходника связан со станиной куттера. Концы рычагов снабжены захватами для фиксации тележки в поднятом положении.

10.Принцип работы дозатора воды основывается на объемном измерении. Бак дозатора постоянно наполнен до верха. Для выдачи определенной дозы включается насос подачи воды в чашу и, когда уровень воды понизится на заданную величину, насос автоматически отключается, а соленоидный клапан открывается и вода из магистрали поступает в бак.

11.На куттере установлены пять асинхронных трехфазных электродвигателей.

Их защиту оттоков короткого замыкания осуществляют автоматические выключатели.

12.Блок измерения температуры мяса. Измерение ведется после подачи напряжения в цепи управления. Датчиком блока служит терморезистор, заключенный в специальный корпус и находящийся под крышкой ножей.

13.Блок времени измельчения состоит из генератора импульсов и реле – искателя. Генератор импульсов формирует импульсы 15-и секундной последовательности.

14.Прокладку силовых проводов к куттеру рекомендуется выполнять в трубке.

15.Первые пуски двигателей рекомендуется производить на холостом ходу. На корпусе куттера и дозатора воды предусмотрены болты заземления, к которым необходимо надежно присоединить заземляющие проводники.

16.Электрооборудование, расположенное на куттере, защищено от попадания влаги, однако в процессе эксплуатации необходимо избегать прямого попадания воды на него. При мойке машины пульт необходимо закрыть.

17.В процессе эксплуатации периодически необходимо проверять состояние контактов силовой цепи. Во время профилактических осмотров электрооборудования (1 раз в месяц) следует подтягивать крепежные и контактные винты электроаппаратов. Также необходимо следить за состоянием изоляции всех цепей. Сопротивление изоляции каждой фазы относительно корпуса при напряжении мегомметра 500 В должно быть порядка 1МОм.

2.3.3 Порядок работы

1.Куттер должен обслуживаться одним рабочим – фаршесоставителем, прошедшим специальный инструктаж правил техники безопасности, действующих на данном предприятии и ознакомленным с инструкцией по эксплуатации куттера.

2.Текущий ремонт куттера и его техническое обслуживание производится соответствующими специалистами.

3.Питание на машину подается через автомат, установленный на щиту цеха.

4.Перед включением ножевого вала необходимо проверить отсутствие в чаше посторонних предметов и надежность установки сливной пробки.

5.Куттер может работать в 2-х режимах выгрузки: автоматическом и ручном.

6.Загрузку измельчаемого продукта в чашу следует проводить равномерно при включенной машине.

7.Во избежание поломки серповидных ножей измельчаемый продукт не должен содержать кусочков костей и посторонних предметов.

8.Продолжительность измельчения продукта, необходимая доза воды зависят от сорта мяса, количества единовременной загрузки и степени предварительного измельчения продукта и устанавливаются технологическим процессом, действующим на мясоперерабатывающих предприятиях.

9.Потребляемая мощность находится в прямой зависимости от массы загрузки, качества измельчаемого продукта, а также от того добавляется вода или нет. Измельчение мяса без добавления воды вызывает увеличение потребляемой мощности на 30 - 40 %.

В связи с этим подбор рационального коэффициента загрузки чаши, а также необходимых режимов решается технологией изготовления фарша.

Не допускается переключение скоростей ножей при загруженной чаше.

10.После окончания рабочей смены все части машины, находящиеся в непосредственном контакте с фаршем, тщательно очищаются и промываются горячей водой. При этом необходимо следить, чтобы вода не попадала в электроаппаратуру.

11.Вода и мясной сок с чаши выпускаются через отверстие, закрытое специальной пробкой, установленной в нижней части сегмента чаши.

На предприятиях малой и средней мощности куттер Р3-ФСЕ получил широкое распространение. Куттер предназначен для тонкого измельчения фарша при выработке сарделек, сосисок и вареной колбасы по ГОСТ 23670-79.

При паспортной скорости резания V = 65 м/с фактическое число оборотов двигателя (мин-1) куттерного вала составляет:

где V = 65 м/с = 65×60 = 3900 м/мин; p = 3,14159; DГ = 500мм - номинальный наружный диаметр куттерной головки.

Отсюда:

2.4 Расчет окружного усилия резания

Плотность фарша, загружаемого в куттер, составляет r = 1000 кг/м3. При работе 8-ножевой головкой сила тока в цепи куттерного вала не превышает 45А.

Мощность резания (Вт) 8-ножевой головкой равняется:

где I = 45 А - сила тока; U = 380 В – напряжение тока; cosj = 0,85 - по паспорту электродвигателя вращения куттерного вала; NРЕЗ = 45×380×1,73×0,85 = 25145 Вт = 25,145 кВт - по паспорту куттера мощность электродвигателя ножевого вала равна 27 кВт, что позволяет применять 8-ножевую головку.

Куттер работает при атмосферном давлении. Зазор между ножами и чашей устанавливается по щупу 1мм. Острота лезвия ножей равняется f = 0.

Ножи изготовлены из стали 60С2А по ГОСТ 14959-79 и имеют антикоррозионное покрытие Хмол6 по ГОСТ 9.306-85. Толщина ножей S = 5±0,03 мм; угол заострения режущего клина ножей d = 15°40'. Разность массы ножей не превышает 5 г.

Производительность куттерования (кг/ч) при применении 8-ножевой головки составляет:

где V - геометрическая емкость чаши, м3; a - коэффициент загрузки по основному сырью; r - плотность куттеруемого фарша, кг/м3(измеряется на электронных весах путем взвешивания куска фарша размерами 50-100-250 мм); t – длительность куттерования, мин.

Крутящий момент резания (кг/см) 8-ножевой головки составляет:

где N – мощность резания, кВт; NКУТ – число оборотов куттерного вала, мин-1; NКУТ = 43,4 с-1 × 60 об/мин.

Окружное усилие резания (кг/с) 8-ножевой головкой определяли по формуле:

где МКР – крутящий момент резания, кг/см; DГ - номинальный диаметр куттерной головки, см;

Такое небольшое усилие резания позволяет увеличить время работы ножей до переточки в 3 раза по сравнению с 4-ножевой головкой. При работе 8-ножевой головкой стойкость куттерных ножей до переточки составляет ≈ 72ч.

Необходимо отметить, что для качества измельчения фарша большое значение имеет схема расположения куттерных ножей в пространстве. Наиболее оптимальной следует признать «лепестковую» схему. Эта схема позволяет получить наибольшее поле резания за один оборот вала и чаши куттера.

2.5 Фаршемешалка Л5-ФМУ-335

Особенности применяемых фаршемешалок связаны с конструкцией и распределением исполнительных органов (лопастей) мешалки, узлов выгрузки продукта и материалов, из которых они изготовлены. Фаршемешалка Л5-ФМУ-335 относится к фаршемешалкам горизонтального типа, у которых исполнительный (перемешивающий) орган закреплен на горизонтальном валу.

Рис. 11 Фаршемешалка Л5 - ФМУ – 335

1 - тележка; 2 - устройство загрузки; 3 - корыто; 4 - решетка; 5 - привод; 6 - станина; 7 - лопасти месильные

Она состоит из станины, месильного корыта, привода шнеков, механизма загрузки, правой и левой крышек, шиберного устройства и электрооборудования.

Станина представляет собой сварную металлическую конструкцию из уголка размером 63-63 мм. Крышка сварная, решетчатого типа, из нержавеющей стали. Месильное корыто состоит из картера, корыта из нержавеющей стали, внутри которого расположено два месильных шнека, приводимые в движение валом. Они вращаются от электродвигателя через клиноременную и червячную передачи, расположенные внутри чугунной тумбы. Фарш перемешивается месильными шнеками в корыте, закрытом двумя решетчатыми крышками. Шнеки подобраны так, чтобы при их вращении фарш подавался от края в центр, а внизу поток был обратным, (имитируется ручная вымеска). Частота вращения лопасти со стороны обслуживания меньше (в 1.3 - 2.0 раза) частоты вращения лопасти. Приводной механизм фаршемешалки электрический, с реверсом, обеспечивающим вращение перемешивающих лопастей, как в одну, так и в другую сторону, и без реверса, т.е. лопасти вращаются только в одну сторону.

Загружается фарш в корыто загрузочным устройством, выгружается месильными шнеками через люки, которые открывают вручную, вращая маховик по ходу часовой стрелки. Пульт управления представляет собой кнопочный пост и расположен на тумбе. Шкаф электрооборудования прямоугольной формы, закреплен на стене отдельно от машины в удобном для эксплуатации месте. Станина и тумба фаршемешалки закрыты металлическими облицовочными листами.

При выгрузке в передвижные тележки или бункер корыто опрокидывают, причем уровень разгрузки должен быть расположен на высоте 0.8-0.9 м. Конструкция опрокидывающего механизма выбрана таким образом, чтобы при повороте корыта не нарушалось сцепление в передачах. Наиболее рационально для механизированной выгрузки опрокидывание вокруг оси, когда условие загрузки и выгрузки одинаковы.

Технические характеристики

Производительность, кг/час 2500-3200

Геометрическая вместимость корыта, м3 0.335

Коэффициент загрузки 0.6-0.8

Длительность цикла, мин 3.5-8

Частота вращения месильных шнеков:

- левого, с 0.76

- правого, с 0.76

Установленная мощность, кВт 7.0

Габаритные размеры, мм 2900-965-1385

(с механизмом загрузки)

Масса, кг 1035

(с механизмом загрузки)

2.5.1 Расчет шнека фаршемешалки Л5-ФМУ-335

Исходные данные:

- производительность шнекового устройства П=0,861 кг/сек;

- максимальное давление рmax=0,15 Мн/м2;

- коэффициент внутреннего трения продукта f=0,3;

- плотность продукта r=900 кг/м3.

Наружный диаметр шнека D принимаем равным 0,34 м, шаг Н=0,8 D=0,8×0,34=0,27 м.

Диаметр d вала шнека должен быть больше предельно допускаемого диаметра dпр определяемого из условия (рис. 12):

Рис. 12. К выбору диаметра вала шнека

dпр = H/ptgj (1)

Примем диаметр вала шнека равным 0,16 м (а=2,12).

Угол подъема винтовых линий на внешней стороне шнека и у вала по зависимости (2):

Углы подъема винтовых линий равны:

aD = arctgH/pD; ad = arctgH/pd

Среднее значение угла подъема винтовых линий витка шнека по равенству:

aср = 0,5 (aD + аd ).

aср=0,5(14°19’+28°25’)=42°44’×0,5=21°22’

Вспомогательные величины:

cos221°22’=0,93212=0,8689; tg 21°22’=0,3882; sin2×21°22’=0.6748.

Коэффициент отставания частиц материала в осевом направлении по уравнению без учета сил трения:

k0 = (H-h1)/H = sin2a = (pD-s1)/pD = kв

c учетом сил трения:

k0.T = (H-h)/H = sin2a +0.5fsin2a= (pD-s)/pD = kв.T

Если формуемый или прессуемый материал является пластично-вязким и обладает адгезией, то в качестве коэффициента трения берется коэффициент внутреннего трения, определяемым из условия связи частиц между собой при сдвиге слоев материал.

Таким образом, движение частиц продукта в шнековом устройстве можно учитывать коэффициентом перемещения.

k = 1 – k0.T = cos2 a - 0,5f sin 2a.

k0=1-(0,8689-0,5×0,3×0,6748)=0,2332

Изгибающий момент в витке шнека по внутреннему контуру, т.е. у вала по выражению (6):

Mи=PmaxD2/32·(1.9-0.7a-4-1.2a-2-5.2lna)/(1.3+0.7a-2);

где а == D/d — отношение диаметров, которое практически лежит в пределах от 1,8 до 3. Наибольшее напряжение (оно же и эквивалентно):

s= ±6Mн/тб2;

Витки шнека будут изготовляться из стали 10, для которой допустимое напряжение при изгибе можно принять равным допускаемому напряжению при растяжении, т.е. 1300×105 Н/м2.

Тогда толщина витка шнека из формулы :

s=±6Mн/тб2;

Принимаем

Площадь внутренней цилиндрической поверхности корпуса устройства на длине одного шага по выражению (8):

Fв = pD(H-d);

FB=3,14×0,34(0,27-0,006)=0,2818 м.2

Развертки винтовых линий по зависимостям (9):

l =;

L = ;

Площадь поверхности витка шнека на длине одного шага по условию:

Fш = 1/4p(pDL-pdl+H2ln(D+2L)/(d+2l));

где L и l - развертки винтовых линий, соответствующие диаметрам шнека и вала.

что удовлетворяет условиям работы шнека.

Крутящий момент при трех рабочих витках шнека по выражению: Mкр =

0,131n pmax(D3-d3)tgaср;

осевое усилие

S = 0/392n(D2-d2) pmax

где n - число рабочих шагов шнека.

Мкр=0,131×3,15×106(0,343-0,163)×0,3882=806 Н×м,

S=0,392×3×(0,342-0,162)×0,15×106=6210 Н.

Зная крутящий момент на валу шнека и осевое усилие, находим соответствующие им нормальное и касательное напряжения:

где F- площадь поперечного сечения вала шнека в м2; Wp – полярный момент сопротивления поперечного сечения вала шнека в м3.

Эквивалентное напряжение по теории наибольших касательных напряжений определяют по формуле:

и находится в пределах допускаемого напряжения для материала вала шнека (сталь Ст5).

Принимая коэффициент заполнения равным единице, получим:

Теперь определяем размеры заготовки витков и их число.

Пусть длина шнека равна 3×0,27=0,81 м.

Ширина витков по зависимости

b=0,5(D-d)

b=0,5(0,34—0,16)=0,09 м.

Угол выреза в кольце-заготовке по выражению:

a0 = 2p - (L - l)/b;

(16)

Длину шнека определим по формуле:

L' = H'/sinaD; l' = H′ sinad ;(17)

Из формулы (18) определим другие параметры: D0= L' /p; d0=l'/p;

В технологические расчеты мешалок входит определение емкости дежи и резервуара, а также мощности двигателя к мешалкам.

Емкость дежи или резервуара мешалки, если она и используется как резервная или аккумулирующая емкость, определяется по формуле

V=Mta-1(19),

где М - производительность смесителя или мешалки, м3/сек; t - длительность цикла вымески или смешивания, с; a - коэффициент заполнения объема дежи продукцией.

V=0,00096×210×0,6-1=0,335 [м3].

Мощность двигателя к мешалки для перемешивания тестообразных и сыпучих тел (в частности фаршей)

;(20)

где z - количество лопастей данного типа; Р – сопротивление, испытываемое одной лопастью, Н; J - скорость движения соответствующей лопасти, м/с.

Для перемешивания тестообразных и сыпучих тел сопротивление одной лопасти

P=Q×F, [H](21),

где Q – соответствующее удельное сопротивление, Н/м2; F- лобовая поверхность лопасти.

По данным Лапшина (для фарша):

Q=Q0+aJ Н/м2 (22),

где Q0 – условное начальное сопротивление, Н/м2; а – постоянный параметр, зависящий от вида фарша.

Для фарша вареных колбас а=4000¸5000, Q0=4000¸8000 H/м2

J=R×w=0,171×24=4,1 м/с

Q=15000+10000×4,1=56000 H/м2

Р=56000×0,09=5040 Н

Расчёт рабочих параметров шнека фаршемешалки. Известны производительность шнекового устройства П = 0,85 кг/с, коэффициент внутреннего трения продукта f = 0,3, плотность продукта r = 1041 кг/м3.

Наружный диаметр шнека D принимаем равным 140 мм, а шаг

Н = 0,8×140 = 112 мм.

Предельный диаметр вала шнека

dпр = ( Н/p) tgj = ( 0,112/3,14)×0,3 = 0,0107 м = 10,7 мм.

Примем диаметр вала шнека равным 60 мм (а = 2,3).

Угол подъема винтовых линий на внешней стороне шнека и у вала по зависимостям

aD = arctg [H/(pD)]; ad = arctg [H/(pd)];

aD = arctg [0,112/(3,14×0,14) ] = 14 °;

ad = arctg [0,112/(3,14×0,060)] = 31 °.

Среднее значение угла подъема винтовых линий витка шнека по равенству

aср = 0,5( aD + ad ) = 0,5 (14 °+ 31 °) = 22,5 °.

Вспомогательные величины равны

cos2 22,5 ° = 0,854; tg 22,5 °= 0,414; sin 2×22,5 ° = 0,707.

Коэффициент отставания частиц материала в осевом направлении по уравнению

k0 = 1 – (cos2 aср – 0,5f sin 2aср) = 1 – (0,854 – 0,5×0,3×0,707) = 0,252.

Изгибающий момент в витке шнека по внутреннему контуру, т.е. у вала по выражению

Н×м/м.

Витки шнека будут изготовлены из стали 10, для которой допускаемое напряжение при изгибе можно принять равным допускаемому напряжению при растяжении, т.е. 125×106 Па. Тогда толщина витка шнека из формулы

sи = ±6М/d2

Принимаем d = 4 мм.

Площадь внутренней цилиндрической поверхности корпуса устройства на длине одного шага

Fв = pD( H - d ) = 3,14 × 0,14 (0,112 – 0,004) = 0,0475 м2.

Длины разверток винтовых линий

l =

L =

l = = 0,219 м;

L = = 0,454 м.

Площадь поверхности витка шнека на длине одного шага

Fш =

Fш = = 0,0133

м2, что удовлетворяет условиям работы, т.к. Fш < Fв.

Крутящий момент при двух рабочих витках шнека

Мкр = 0,131 n pmax (D3 – d3) tg aср

Мкр = 0,131×2×0,2×106 (0,143 – 0,063) 0,414 = 54,84 Н×м.

Осевое усилие

S = 0,392 n (D2 – d2) pmax

S = 0,392×2 (0,142 – 0,062) 0,2×106 = 2509 Н.

Нормальное и касательное напряжения вала

sсж = S/F ; t = Мкр / Wр,

где F – площадь поперечного сечения вала шнека, м2; Wр – полярный момент сопротивления поперечного сечения вала шнека (Wр » ,2 d3).

sсж = 2509×353,857 = 887827 Па = 0,9 МПа.

t = 54,84×23148 = 1 269 444 = 1,3 МПа.

Эквивалентное напряжение

и находится в приделах допускаемого напряжения для материала вала шнека (сталь Ст 5).

Принимая коэффициент заполнения равным единице, из уравнения получим угловую скорость шнека

П = 0,125(D2 – d2) (Н - d) (1 - К0) ryw,

где d - толщина витка шнека в осевом направлении по наружному диаметру, м; r - плотность материала, кг/м3; y - коэффициент заполнения межвиткового пространства; w - угловая скорость вращения шнека, рад/с.

0,85 = 0,125 (0,142 – 0,062) (0,112 – 0,004) (1 - 0,252) 1041w;

w = 5,06 с-1 (48 об/мин).

Теперь определим размеры заготовок витков и их число. Пусть длина шнека равна 6×112 = 672 мм.

Ширина витков

b = 0,5 (D – d) = 0,04 м = 40 мм.

Угол выреза в кольце – заготовке

a0 = 2p –( L – l) / b = 2×3,14 – (0,454 – 0,219) / 0,04 = 0,405 рад = 23°.

Диаметры колец определяем по формулам

мм

При изготовлении кольца – заготовки без углового выреза, оно расположится на длине шнека, определяемой по условию

Количество колец – заготовок без углового выреза надо

0,672 / 0,12 = 5,6 шт.

Практически надо сделать шесть колец – заготовок

Литература

1. Кармас Э. Технология колбасных изделий / Э.Кармас. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. – 256 с.

2. Рогов И.А. Общая технология мяса и мясопродуктов / И.А. Рогов, А.Г.Забашта, Г.П.Казюлин. – М.: Агропромиздат, 2000. – 563 с.

3. Справочник технолога колбасного производства / И.А.Рогов, А.Г.Забашта, Б.Е.Гутник и др. - М.: Колос, 1993. – 431 с.

4. Пелеев А.И. Технологическое оборудование предприятий мясной промышленности / А.И. Пелеев. – М.: Агропромиздат, 1963. – 634 с.

5. Технология мяса и мясопродуктов / Л.Т.Алехина, А.С.Большаков и др.; Под ред. И.А.Рогова. – М.: Агропромиздат, 1988. – 576 с.

6. Технологическое оборудование мясокомбинатов / Под ред. С.А.Бредихина. - М.: Агропромиздат, 2000, - 557 с.

Страницы: 1, 2, 3, 4

МЕНЮ

Сравнительный анализ технологий приготовления сырокопченых колбас

Технические характеристики

ИНТЕРЕСНОЕ