Мясная промышленность является одной из крупнейших отраслей пищевой промышленности, она призвана обеспечивать население страны пищевыми продуктами, являющимися основным источником белков.
Для увеличения выпуска мяса и мясопродуктов ежегодно реконструируются и вводятся мясоперерабатывающие предприятия. Постоянно происходит техническое переоснащение предприятий мясной отрасли АПК страны современным технологическим оборудованием, новейшей техникой, комплексно механизируются и автоматизируются производства. Все больше используется вычислительная техника. Проводится большая работа по повышению качества, улучшению и обогащению ассортимента мясных продуктов.
Производство качественных мясных продуктов — это комплексная задача. Ее решение зависит от совершенствования комплексной и безотходной технологий переработки сельскохозяйственного сырья, дальнейшей автоматизации и механизации сельского хозяйства и перерабатывающих отраслей, снижение сырьевых, энергетических и трудовых затрат, повышение трудовой и производственной дисциплины, профессионального роста кадров.
Одной из важнейших задач, стоящих перед работниками мясной промышленности (в частности колбасного производства), является дальнейшее повышение качества продукции и ее пищевой ценности, более полное использование сырья и различных белковых добавок. Для осуществления данной задачи необходимо постоянно совершенствовать все технологические процессы и приводить их в рациональных и оптимальных режимах, постоянно контролируя качество сырья и готовой продукции на всех стадиях технической обработки.
В мясной промышленности объектом переработки является сырье животного растительного происхождения, отличительная особенность которого — значительной разброс параметров и свойств даже для одного конкретного вида. Кроме того, в процессе хранения и переработки свойства и параметры сырья также изменяются. Это создает дополнительные производственные трудности в получении готовых продуктов определенного стабильного качества на традиционном оборудовании, рабочие режимы которого слабо регулируются и не согласуются с сырьем.
Область применения готовых продуктов — внутренне потребление их человеком. Поэтому к машинам и технологиям мясной промышленности предъявляются повышенные требования как по сохранению биологической ценности перерабатываемого сырья и получаемого из него готового продукта питания, так и по безопасности для человека.
Современные жесткие требования к энергосбережению, защите окружающей среды, экономии и сокращению производственных площадей, обслуживающего персонала и сроков освоения новых видов продукции при одновременном ухудшении качества отечественного сырья и увеличения разброса его параметров выводят проблему создания универсальных машин с регулируемыми в широком диапазоне рабочими параметрами воспроизводимых технологических процессов на одно из первых мест по актуальности.
Производство мяса и мясных продуктов
... фарша. Основным сырьем для производства мяса и мясных продуктов являются ... мясных продуктов. Кормление животных (вид корма и особенно его количество) влияет как на их упитанность, так и на химический состав мяса, определяющий его пищевую ценность. Для мясоперерабатывающей промышленности ... Качество мясных изделий в значительной степени зависит от вида и качества мяса. В свою очередь, качество мяса, ...
Отмеченные особенности машин рассмотрим на примере процесса механического перемешивания в мешалках, конструкции которых похожи и имеют одинаковые функциональные элементы.
фаршемешалка пищевая промышленность кинематические
Состояние вопроса
Общие сведения
Перемешиванием называется процесс получения однородных систем. Потребность в перемешивании возникает в производстве в том случае, когда требуется интенсифицировать тепловые процессы. Перемешивание может быть основным и сопутствующим процессом.
Перемешивание осуществляется при следующих технологических операциях:
- смешивании или равномерном взвешивании одного или нескольких веществ по всему объему заданной продукции (при смешивании сыпучих тел, посоле мяса, составлении фарша, приготовлении посолочной смеси и др.);
- вымешивании с целью получения продукции определенной консистенции (вымеска фарша, теста и пр.);
- обработка продукции для придания ей или поддержания исходного однородного состояния (разбивка сгустков жира, крови, при дефибринировании последней и пр.);
- приготовлении эмульсий, растворов (рассола, тузлука и пр.);
- интенсификации процессов тепло- и массообмена (тепловых, диффузионных и пр.).
Способы перемешивания, выбор оборудования для его проведения определяются целью перемешивания и агрегатным состоянием перемешиваемых сред.
Обрабатываемую продукцию перемешивают различными способами:
- при помощи движущихся лопастей;
- путем вращения резервуара смесителя;
- путем пропускания массы через сопла, щели или через быстровращающиеся рабочие органы дезинтеграторов, дисмембаторов, насосов (в особенности шестеренчатых);
- при помощи сжатого воздуха или пара;
- при помощи электро-гидравлического эффекта и пр.
Перемешивание при помощей лопастей, вращения резервуара смесителя, движения перемешиваемой массы и пропуска ее через сопла, дезинтеграторы, дисмембраторы, насосы и пр. называется механическим; перемешивание сжатым воздухом, паром или инертным газом — пневматическим, а перемешивание озвучиванием и путем использования электро-гидравлического эффекта — кавитационным, или импульсным.
В мясной промышленности наибольшее применение получило механическое перемешивание. Его используют в качестве основного процесса при производстве колбасных изделий, фаршевых консервов, полуфабрикатов; в качестве сопутствующего — при производстве соленых и копченых мясопродуктов, пищевых и технических жиров, переработке крови, клея, желатина, органопрепаратов и др.
Механическое и пневматическое перемешивание довольно энергоемкое и длительное, и любые возможности рационального сокращения удельных расходов энергии и продолжительности процесса должны быть использованы как в условиях эксплуатации, так и при проектировании и конструировании мешалок. Установлена возможность интенсификации механического перемешивания путем увеличения числа оборотов вращающихся рабочих органов и изменения конфигурации лопастей, уменьшения емкости резервуара мешалки, введения волнорезов (отражателей) и пр.
Фаршемешалки, виды, устройств и применение
... гайками. Включают привод и проверяют работу фаршемешалки на холостом ходу. Убедившись в исправности, загружают в камеру необходимое количество продуктов. Время перемешивания должно быть не более 3 — 4 ... камеры, м3Vo = π(R + C)2L,(4)Где R — радиус вращения лопастей, м; C — расстояние между внутренней поверхностью рабочей камеры и лопастью (С = 2…3 мм);L — длинарабочей камеры, мМощность, потребляемая ...
При импульсных способах перемешивания, хотя и несколько повышается энергоемкость процесса, но значительно сокращается длительность его.
Выбор способа перемешивания, типа смесителей, мешалок и их лопастей зависит от вида и состояния перемешиваемой массы, емкости резервуара, производительности потока, соотношения дозируемых веществ, допустимой или достижимой степени однородности смешивания и других факторов.
Для перемешивания применяют оборудование периодического и непрерывного действия. К первой группе относятся фаршемешалки, а к первой и второй группам — фаршесмесители. Процесс перемешивания в фаршемешалках и фаршесмесителях происходит как при контакте с окружающим воздухом (открытые), так и при разрежении (вакуумные).
Особенности применяемых фаршемешалок связаны с конструкцией и расположением исполнительных органов (лопастей) мешалки, узлов выгрузки продукта и материалов, из которых они изготовлены. Они бывают горизонтального (корытные) и вертикальные (чашечные) типов. В горизонтальных фаршемешалках исполнительный орган закреплен на горизонтальном валу, а в вертикальных — на вертикальном. В последних перемешивающий орган опускается в чашу, а в горизонтальных фаршемешалках имеется один или два горизонтальных вала, на которых расположены перемешивающие органы. Эти органы могут представлять собой шнеки, лопасти или лопатки, закрепленные на вращающемся валу. Предпочтительной формой перемешивающего органа фаршемешалок, как показала практика, являются Z-образные лопасти.
Фаршемешалки могут быть со стационарными и отъемными корытами (чашами).
Из фаршемешалок со стационарными корытами фарш выгружают через люки, расположенные в нижней торцевой части корыта, или его опрокидыванием, а с отъемной чашей — только ее опрокидыванием.
Детали всех фаршемешалок, соприкасающиеся с продуктом, выполнены из нержавеющей стали. Лопасти мешалок могут быть цельными (из нержавеющей стали) и составными, т.е. из нержавеющей стали и полимерных материалов (фторопласт и др.), соединенных между собой. Лопасти могут быть изготовлены также из стали и покрыты (облужены) пищевым оловом.
Приводной механизм фаршемешалок 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.
Загрузка фаршемешалок в основном механизирована — при помощи различных подъемников.
На рис. 1. приведена схема мешалок и исполнительных органов (лопастей), монтируемых для перемешивания.
Рис. 1. Схема фаршемешалок периодического действия и исполнительных органов (лопастей):
- а — мешалка с винтовыми лопастями: 1 — корыто;
- 2, 3 — лопасти;
- 4 — вал;
- б — винтовая лопасть: 1, 2 — цапфы;
- 3, 4 — лопасти;
- 5-7 — рычаги;
- в — литая лопасть: 1 — лопасть;
- 2 — втулка;
- 3 — вал;
- г — Z-образная лопасть: 1 — лопасть;
- 2 — вал;
- д — схема опрокидывания корыта: 1 — корыто;
- 2-4 — оси;
- е — мешалки с эллипсообразными лопастями: 1 — корыто;
- 2, 3 — лопасти;
- 4, 5 — шестерни;
- 6 — ось;
- 7, 8 — червячная пара;
- 9 — рукоятка
Каждая фаршемешалка состоит из корыта (рис.1, а), в котором установлены две встречновращающиеся винтовые лопасти, приводимые в движение валом. Лопасти подбирают так, чтобы при их вращении фарш подавался от края в центр, а внизу поток был обратным (имитируется ручная вымеска).
Лекция №14 Перемешивание
... и осевого потоков применяют турбинные мешалки с наклонными лопастями, которые обеспечивают интенсивное перемешивание во всем рабочем объеме смесителя. Для уменьшения кругового ... окружностям, лежащим в горизонтальных плоскостях движения лопастей мешалки. При этом отсутствует перемешивание с соседними слоями жидкости. Интенсивное перемешивание жидкости происходит только в результате образо ...
Частота вращения лопасти 3 со стороны обслуживания меньше (в 1,3-2,0 раза) частоты вращения лопасти 2. Винтовые лопасти (рис.1, б) изготавливают цельностальными литыми с цапфами 1 и 2, которые ведущими рычагами 5 и 6 соединены с изогнутыми по винтовой линии лопастями 3 и 4. Рычаг 7 (диаметральный) закрепляет свободные концы винтовых лопастей. Такая конструкция лопастей довольно сложна в отливке и обработке. Для упрощения предложены составные косопоставленные литые лопасти (рис.1, в), снабженные разрезной втулкой, монтируемой на валу, или составленные Z-образные лопасти (рис.1, г) со вставным валом.
В мешалках периодического действия корыто принимает и выдает перемешанную продукцию. При загрузке корыто 1 (рис.1, д) занимает крайнее нижнее положение, его загружают самотеком с вышележащего этажа, вручную или механизировано с пола того же этажа. При загрузке в передвижные тележки или бункер корыто опрокидывают, причем уровень разгрузки должен быть расположен на высоте 0,8-0,9 м. Опрокидывание может происходить путем поворота корыта вокруг оси 2, когда она является осью, близлежащей к выгрузочному фронту мешалки (при опрокидывании вручную); вокруг оси 3 при гидро- и пневмоопрокидывателях, когда приводной механизм расположен с одной стороны корыта, ось 3 является продольной осью ведущего вала; вокруг оси 4 при механических способах опрокидывания (винтовое и цепное устройство, червячная пара и др.).
Конструкцию опрокидывающих механизмов выбирают таким образом, чтобы при повороте корыта не нарушалось сцепление в передачах. Наиболее рационально для механизированной выгрузки опрокидывание вокруг оси 4, когда уровни загрузки и выгрузки одинаковы.
Мешалки с эллипсообразными лопастями для вымески фарша состоят из поворотного корыта (рис.1, е), в котором смонтированы встречновращающиеся лопасти. Лопасть 2 имеет больший размер, лопасть 3 вращается внутри ее. Их встречное движение дает резкий срез массы и обеспечивает быстрое смешивание компонентов. Лопасти приводятся во вращение шестернями. При опрокидывании корыто вращается вокруг оси 6 при помощи червячной пары и рукоятки.
Фаршемешалки открытые периодического действия с опрокидыванием корыта имеют рабочую вместимость 0,15 и 0,34 м 3 .
Отечественная промышленность выпускает ряд смесителей различной производительности, отличающихся конструктивным решением отдельных узлов или машин в целом.
Фаршемешалка К6-ФММ-150.
Фаршемешалка (рис.2) состоит из сварной дежи, редуктора с фланцевым электродвигателем. На двух параллельных выходных валах редуктора крепят два спиральных шнека. На торцевой стенке дежи имеется окно для выгрузки продукта, закрываемое откидной заслонкой. Сверху дежа закрыта предохранительной решеткой, снабженной блокировкой, автоматически отключающей привод мешалки при неплотно закрытом ограждении.
Рис.2. Фаршемешалка К6-ФММ-150:
1 — дежа; 2 — редуктор; 3 — электродвигатель; 4 — шнеки; 5 — заслонка; 6 — предохранительная решетка
Рабочий цикл мешалки состоит в следующем. В дежу загружаются мясной фарш и ингредиенты, включается привод перемешивающих шнеков. Продолжительность процесса перемешивания — 3-5 мин. Управление работой мешалки осуществляется с пульта. Для интенсификации процесса перемешивания применяют реверсирование вращения шнеков.
Готовый фарш выгружают при левом вращении перемешивающих шнеков через окно в торцевой стенке дежи в приемный бункер измельчителя либо в напольную тележку Я2-ФЦ1В.
Производительность, кг/ч 3000
Вместимость, л 150
Высота, мм
загрузки сырья 1100
выгрузки продукта 670
Мощность электродвигателя, кВт 3
Потребляемая мощность, кВт•ч 2,5
Габаритные размеры, мм
длина 1480
ширина 730
высота 1160
Масса, кг 460
Унифицированная фаршемешалка Л5-ФМ2-У.
Фаршемешалка Л5-ФМ2-У (рис.3) имеет станину, на которой смонтированы сварная дежа с двумя спиральными шнеками и защитной решетчатой крышкой, привод шнеков, механизм загрузки и электрооборудование. Для загрузки дежи в ее нижней части торцевой стенки имеются люки, открываемые с помощью системы рычагов.
Рис.3. Унифицированная фаршемешалка Л5-ФМ2-У:
1 — станина; 2 — дежа; 3 — запорный рычаг; 4 — электрооборудование; 5 — механизм загрузки; 6 — привод шнеков; 7 — шнеки; 8 — защитная крышка
Техническая характеристика фаршемешалок Л5-ФМ2-У
Л5-ФМ2-У-150 Л5-ФМ2-У-335
Производительность, кг/ч 1000 3200
Вместимость дежи, л 150 335
Коэффициент загрузки 0,6-0,8 0,6-0,8
Длительность цикла, мин 3,5-5 3,5-8
Частота вращения перемеши- 0,52 0,76
вающих шнеков, с -1
Мощность электродвигателей
привода, кВт
шнеков 3 5,5
механизма загрузки 1,5 1,5
Высота от основания фарше-
мешалки, мм
кромки дежи 1280 1330
выгрузки 750 750
Габаритные размеры, мм
длина 2940 3200
ширина 965 965
высота 1330 1375
Масса, кг 860 920
Вакуумная фаршемешалка Л5-ФМВ-630.
Фаршемешалка (рис.4) состоит из каркаса, на котором смонтированы дежа с двумя спиральными шнеками и вакуумной крышкой, обеспечивающей в закрытом положении герметичность полости дежи. На каркасе также закреплены привод перемешивающих шнеков, механизм загрузки, гидравлическое оборудование и электрооборудование. Фаршемешалку комплектуют вакуумным насосом и тележками Я2-ФЦ1В.
Рис. 4. Фаршемешалка Л5-ФМВ-630:
1 — механизм загрузки; 2 — привод шнеков; 3 — шнеки; 4 — крышка; 5 — электрооборудование; 6 — дежа; 7 — каркас
Сырье загружают в дежу с помощью гидравлического подъемника механизма загрузки путем подъема и опрокидывания тележки с сырьем. При этом вакуумная крышка открыта и находится в вертикальном положении. Фарш и ингредиенты перемешивают 3-4 мин при остаточном давлении внутри дежи 0,025 Мпа. По окончании процесса перемешивания фарш выгружается при открытых шиберных заслонках через торцевые люки в напольную тележку Я2-ФЦ1В.
Привод рычага гидравлического подъемника осуществляется плунжерно-реечным гидравлическим механизмом, который обеспечивает подъем тележки с сырьем и опускание ее в исходное положение после выгрузки.
Техническая характеристика вакуумной фаршемешалки Л5-ФМВ-630
Производительность по фаршу колбас, кг/ч
вареных 4500
полукопченных 3500
Вместимость дежи, л 630
Коэффициент загрузки 0,7
Длительность цикла, мин 5-7
Частота вращения перемешивающих шнеков, с -1 1
Установленная мощность, кВт 15,2
В том числе
привода шнеков 7,5
гидравлической станции 2,2
вакуумного насоса 5,5
Потребляемая электроэнергия, кВт•ч 6,5
Остаточное давление воздуха в полости дежи, Мпа 0,025
Рабочее давление в гидросистеме, Мпа 7
Габаритные размеры, мм
длина 2760
ширина 1475
высота 2700
Масса, кг 3000
Смеситель А1-ФЛВ/2.
Смеситель изготавливает Донецкий завод «Продмаш». Его применяют в колбасном производстве в агрегате А1-ФЛВ, а также самостоятельно.
Смеситель А1-ФЛВ/2 (рис.5) имеет сварную раму, на которой смонтированы дежа с двумя спиральными перемешивающими шнеками, привод перемешивающих шнеков, эксцентриково-лопастной насос с приводом и фаршепроводом. Дежа снабжена защитными решетками.
Техническая характеристика смесителя А1-ФЛВ/2
Производительность, кг/ч 3600
Вместимость дежи, л 340
Количество перемешивающих шнеков 2
Диаметр шнека, мм 396
Частота вращения, с -1
перемешивающих шнеков 0,97
ротора насоса 0,93
Высота, мм
до верхней кромки дежи 1085
выгрузки готового продукта 980
Установленная мощность, кВт 7
Потребляемая электроэнергия, кВт•ч 5
Габаритные размеры, мм
длина 1590
ширина 1350
высота 1385
Масса, кг 1400
Рис. 5. смеситель А1-ФЛВ/2: 1 — рама; 2 — насос; 3 — фаршепровод; 4 — дежа; 5 — защитные решетки; 6 — привод шнеков
Вакуумный вибрационный смеситель Я2-ФФД.
Вибрационная обработка фарша под вакуумом при производстве вареных и полукопченых колбас позволяет значительно интенсифицировать процесс приготовления фарша без предварительной выдержки сырья в посоле. При этом обеспечиваются оптимальные значения его структурно-механических свойств. Воздействие вибрации способствует удалению воздуха из обрабатываемого фарша, что позволяет получить стабильную фаршевую массу, снижает пористость колбас, уменьшает появление бульонных и жировых отеков готовых изделий.
Вибросмеситель Я2-ФФД предназначен для посола и перемешивания мяса и фарша под вакуумом при производстве ветчинных и колбасных изделий.
Вибросмеситель Я2-ФФД (рис.6) состоит из вибратора, смесителя, вакуумной системы, станины, пневматической системы, электрооборудования и подъемника.
Вибратор генерирует механические колебания, которые передаются через корпус смесителя и перемешивающие органы мясному сырью. Вибратор представляет собой сборную конструкцию, состоящую из вала, смонтированного в подшипниковых узлах, на котором расположены дебалансы. Корпуса подшипниковых узлов прикрепляют болтами к специальным площадкам корпуса смесителя. Привод вибратора включает в себя электродвигатель, клиноременную передачу, подшипниковый промежуточный узел, карданный вал.
Смеситель служит для перемешивания компонентов фарша под одновременным воздействием механических колебаний и вакуума, а также для выгрузки готового продукта через переднее окно корпуса. Смеситель представляет собой сборную конструкцию, состоящую из сварного корпуса (дежи), двух перемешивающих шнеков, верхней и передней крышек, обеспечивающих герметичность внутренней полости корпуса смесителя, двух пар силовых пневмоцилиндров, установленных на боковых стенках корпуса и предназначенных для открывания и закрывания крышек через систему рычагов, и привода передающего вращение шнекам. Для установки корпуса на пружинные амортизаторы он имеет опоры. Привод состоит из электродвигателя, клиноременной передачи, редуктора и карданного вала.
Рис.6. Вибросмеситель Я2-ФФД:
1 — вибратор; 2 -смеситель; 3 — станина; 4 -пневмосистема; 5 — подъемник; 6 — вакуумная система; 7 — электрооборудование
Техническая характеристика вакуумного вибросмесителя Я2-ФФД
Производительность при приготовлении, кг/ч
фарша колбас
вареных 2500
полукопченых 1500
мяса для ветчины в оболочке 750
Вместимость дежи смесителя, л 630
Продолжительность процесса перемешивания 3-25
(в зависимости от вида сырья), мин
Частота колебаний дежи смесителя, Гц 16
Амплитуда колебаний дежи, мм 2-3
Частота вращения шнеков, с -1 0,42
Установленная мощность, кВт 22
Остаточное давление внутри дежи смесителя, Мпа 0,04
Время достижения остаточного предельного 60
давления внутри дежи смесителя, с
Габаритные размеры, мм
длина 3550
ширина 1720
высота 3050
Масса, кг 3000
Смесители зарубежных фирм. Фирмы Австрии, Дании, Италии, выпускают смесители различных моделей: открытого типа и вакуумные с широким диапазоном значений вместимости дежи, производительности, установленной мощности электродвигателей, габаритных размеров и массы (табл.1).
Большинство моделей смесителей снабжены подъемниками для загрузки сырья и являются саморазгружающимися, т.е. готовый фарш выгружают через открывающиеся окна в корпусе дежи в напольные тележки и другие емкости с помощью перемешивающих шнеков. Перемешивающие органы смесителей представляют собой двухшнековую компоновку. Конструктивно шнеки выполнены в виде Z-образной коленчатой лопасти, многолопастных валов, винтовой лопасти или ленточной спирали.
В ряде смесителей [фирм «Laska» (Австрия), «Wolfking» (Дания), «RTL» (Финляндия)] дежа имеет охлаждающую рубашку, в которой циркулирует хладоагент для обеспечения температурного режима процесса перемешивания.
|
Техническая характеристика смесителей, выпускаемых зарубежными фирмами |
«Laska» (Австрия) |
ME-400Vac |
Вакуумный |
— |
400 |
15 |
1850 |
1160 |
1500 |
1600 |
||
|
ME-250Vac |
— |
250 |
10 |
1500 |
1160 |
1500 |
1280 |
|||||
|
ME-130Vac |
— |
130 |
6 |
1200 |
810 |
1220 |
550 |
|||||
|
ME-2000 |
Открытый |
— |
2000 |
22 |
3400 |
2200 |
1800 |
2100 |
||||
|
ME-1600 |
— |
1600 |
18,5 |
2900 |
2200 |
1800 |
1800 |
|||||
|
ME-1200 |
— |
1200 |
15 |
2400 |
2200 |
1800 |
1500 |
|||||
|
«Wolfking» (Дания) |
TSM-6000 |
Вакуумный |
— |
6000 |
37 |
4230 |
2160 |
3660 |
3450 |
|||
|
TSM-5000 |
— |
5000 |
37 |
3730 |
2160 |
3660 |
3000 |
|||||
|
TSM-4000 |
— |
4000 |
30 |
3410 |
2160 |
3660 |
2600 |
|||||
|
TSM-3000 |
— |
3000 |
22 |
2930 |
2160 |
3660 |
2350 |
|||||
|
TSM-2500 |
Вакуумный |
— |
2500 |
15 |
3130 |
1760 |
2660 |
1900 |
||||
|
TSM-2000 |
— |
2000 |
15 |
2870 |
1760 |
2660 |
1600 |
|||||
|
TSM-1500 |
— |
1500 |
15 |
2620 |
1760 |
2660 |
1300 |
|||||
|
TSM-1000 |
— |
1000 |
8 |
2230 |
1760 |
2660 |
900 |
|||||
|
TSM-600 |
— |
600 |
8 |
2140 |
1350 |
3230 |
800 |
|||||
|
SSP-Братислава (Словакия) |
М-450-1 |
Открытый |
3500 |
450 |
— |
— |
— |
— |
— |
|||
|
М-300-1 |
3000 |
330 |
— |
1570 |
1035 |
1675 |
— |
|||||
|
Показатель |
Тип смесителя |
Производительность, кг/ч |
Вместимость дежи, л |
Установленная мощность, кВт |
Габаритные размеры, мм |
длина |
ширина |
высота |
Масса, кг |
|||
Описание технологической линии, где работает разрабатываемая машина
Колбасные изделия относятся к числу наиболее распространенных видов мясопродуктов. Это объясняется их высокими вкусовыми достоинствами и пригодностью к употреблению в пищу без какой-либо подготовки. Разнообразие свойств сырья и способов приготовления позволяют выпускать продукцию, удовлетворяющую самым различным запросам потребителя. Процесс изготовления большинства колбасных изделий может быть представлен следующей схемой:
В зависимости от организации производственного процесса на отдельных предприятиях и от особенностей изготовления отдельных разновидностей колбасных изделий могут быть незначительные отклонения от этих схем.
Операции разделки, обвалки и жиловки мяса пока выполняется вручную. На предприятиях с небольшим объемом производства практикуют спаренную организацию обвалки и жиловки. Она выражается в том, что по одной стороне обвалочного стола работают обвальщики, по другой — жиловщики.
Под посолом понимают обработку мяса поваренной солью и выдержку его в течение времени, достаточного для равномерного распределения соли и завершения тех внутренних процессов, которые придают мясу или мясопродукту желательные свойства.
Фаршем называют смесь соответствующим образом подготовленных составных частей, взятых в количествах, которые установлены рецептурой для данного вида и сорта колбасных изделий. В зависимости от сорта изделия он может макроскопически однородным или содержать более или менее крупные кусочки неразрушенной жировой ткани (чаще свиного шпика).
Однако роль вяжущего компонента, обеспечивающего монолитность структуры, характерную для готового продукта, выполняет мясная часть фарша.
При производстве колбасных изделий разрушение клеточной структуры тканей достигается путем интенсивного механического измельчения, дополняемого воздействием растворяющей концентрации хлористого натрия на мышечные белки. Превращение обратимо разрушающейся вязко-пластической структуры в необратимо разрушающуюся упруго-эластично-пластическую достигается нагревом, вызывающим денатурацию и коагуляцию мышечных белков, в том числе находящихся в состоянии золя. Последнее после коагуляции образуют пространственный каркас, придающий жесткость и монолитность продукту в целом.
Приготовление фарша из жилованного мяса включает процессы измельчения, т.е. более или менее полного разрушения клеточной структуры тканей, и смешивания составных частей фарша, дозированных в соответствии с рецептурой. В зависимости от вида колбасных изделий степень измельчения варьирует от сравнительно крупных кусков (размером 4-25 мм) до практически полностью гомогенизированного сырья.
Шпик, грудинку, жирную и полужирную свинину, говяжий и бараний жир, вводимые в фарш в кусочках, измельчают на шпикорезке или волчке. В некоторых случаях шпик измельчают в куттере в конце куттерования. Мясо для варенных колбас измельчают вначале на волчке, а затем на куттере или в машинах тонкого измельчения. Составные части фарша, включающего крупные кусочки шпика, смешивают в мешалках.
Рецептурой устанавливается точное количественное соотношение составных частей фарша, их свойства и состояние. Рецептура с учетом количества добавляемой воды, определяют качество и выход готовой продукции. В каждой рецептуре имеется три категории составных частей: сырье, специи и соль и нитрит. Составные части должны быть равномерно распределены во всем объеме и хорошо связаны друг с другом. Консистенция сырого фарша должна обладать высокими вязко-пластическими свойствами. И то и другое достигается достаточно длительным и тщательным вымешиванием составных частей фарша. Кусочки шпика, входящие в состав фарша, не должны быть деформированы в процессе вымешивания. Это обеспечивается соблюдением определенного порядка загрузки сырья в мешалку и его перемешивания.
Перемешивание — это процесс равномерного распределения добавляемых веществ в основной массе материала. Продолжительность этого процесса зависит от размеров частиц смешиваемых материалов и интенсивности перемешивания. Чем крупнее частицы, тем меньше время, необходимое для смешивания. Для равномерного распределения кусочков шпика в основной массе фарша требуется 3-4 мин., тогда как для смешивания других составных частей фарша иногда необходимо до 20 мин.
Интенсивность перемешивания возрастает с увеличением лобового сопротивления, испытываемого лопастями мешалки, и числа оборотов лопастей. Поэтому форму лопастей подбирают с таким расчетом, чтобы получить максимальное значение лобового сопротивления, а число оборотов должно быть возможно большим. Но с увеличением числа оборотов растет и лобовое сопротивление в связи с чем увеличивается удельный расход энергии на перемешивание. Отсюда следует, что каждой форме лопастей мешалки соответствует оптимальное число оборотов. Величина лобового сопротивления зависит от силы сцепления частиц фарша, различной для разных видов фарша. Коэффициент заполнения резервуара мешалки зависит от рода фарша.
При вымешивании вначале в мешалку загружают говядину и нежирную свинину и пускают в ход лопасти мешалок. Затем, если нужно, добавляют холодную воду. Через 6-8 мин перемешивания вводят специи и нитрит, если он не был добавлен ранее. После этого загружают жирную свинину, а за 2-3 мин до окончания перемешивания шпик. Готовность фарша определяют по времени перемешивания и по состоянию фарша. Фарш должен быть однородным и достаточно клейким (прилипать к поверхности лопатки).
Продолжительность перемешивания зависит от свойств фарша и коэффициента загрузки.
Процесс формовки включает операции: заполнение оболочки (шприцевание), вязку и штриховку колбас, навешивание колбас на палки и рамы.
Характер организации технологического потока изготовления фарша зависит: от объема производства, ассортимента и этажности помещения. При небольших объемах производства применяют пооперационные машины и размещают их в одной плоскости.
В разрабатываемом проекте предложена схема для организации технологического потока изготовления вареных колбас при размещении оборудования в двух плоскостях. В состав линии входят измельчители жилованного мяса (говядина и свинина), снегогенераторы, дозаторы говядины и свинины для подачи их в мешалку, дозаторы сухой соли и раствора нитрита, мешалки для перемешивания фарша с солью, химикатами и со специями, созреватели с дозаторами емкостью по 3,5 м 3 для созревания мяса в посоле, дозатор смеси специй для подачи шпика в мешалку, дозатор шпика для подачи в мешалку, автомат для шприцовки и пережима алюминиевой скрепкой батонов колбасы, стол приема и вязки колбасы и термоагрегат.
Осадка — выдержка нашприцеванных в оболочку колбас в подвешенном состоянии. Резкое различие в продолжительности осадки для разных колбасных изделий обусловлено различными целями, достигаемыми в ходе осадки.
Обжарка — кратковременная обработка при значительно высоких температурах коптильного дыма. В зависимости от толщины стенки оболочки и размеров образца продолжительность обжарки меняется в границах от 30-40 мин до 180 мин. В результате обжарки оболочка и поверхностный слой продукта под оболочкой дубятся, приобретая повышенную механическую прочность и большую устойчивость к микроорганизмам. Таким образом, обжарка повышает защитные свойства оболочки и поверхностного слоя продукта.
Тепловая обработка мясопродуктов может преследовать различные цели: доведение продукта до состояния готовности к употреблению в пищу, подготовка сырья к дальнейшей технологической обработке, извлечение из сырья студнеобразующих веществ. Греющей средой для варки колбасных изделий служит горячая вода или острый пар. Варка в воде имеет некоторые технологические преимущества: сохраняется яркая окраска поверхности изделий, наблюдаются меньшие потери массы и меньшая морщинистость. Однако при этом способе велики затраты рабочей силы на погружение батонов в воду и извлечение их из нее. Варка острым паром позволяет загружать изделия вместе с рамами. Это делает возможной поточную организацию тепловой обработки колбас и сокращает затраты труда.
Охлаждение проводят примерно до 8 0 С в два приема: вначале холодной водой, а затем в охлаждаемых помещениях холодным воздухом.
Назначение и описание проектируемой машины
Проектируемая машина относится к смешиванию сырья с жидкими и сыпучими компонентами и может быть использована в мясной, рыбной и пищевой промышленности. Цель — интенсификация процесса смешивания сырья и повышения качества готовой продукции.
Ускорение перемешивания достигается за счет неравномерности движения массы в зонах перемешивающих шнеков. Масса, движущаяся с большей скоростью, набегает на массу, движущуюся с меньшей скоростью, и таким образом обеспечивается интенсивное перемешивание.
Фаршемешалка состоит из привода, камеры, разделенной в средней части перегородкой, параллельно расположенных в ней перемешивающих спиральных шнеков с лопастями, разгрузочного приспособления на торцовой стенке камеры для транспортирования готовой смеси и фаршепровода. Шнеки размещены по высоте со смещением по высоте один относительно другого. Лопасти укреплены на противоположных концах шнеков.
Камера содержит крышку с люком для визуального наблюдения за процессом вакуумирования и выгрузки готовой продукции и привод для подъема и опускания крышки. Кроме того, в камере имеются торцовые стенки. Разгрузочное устройство смонтировано на торцовой стенке камеры в месте расположения нижележащего шнека.
Фаршемешалка работает следующим образом.
Сырье загружают в дежу с помощью гидравлического подъемника механизма загрузки путем подъема и опрокидывания тележки с сырьем. При этом вакуумная крышка открыта и находится в вертикальном положении. Фарши и ингредиенты перемешиваются 3-4 мин при остаточном давлении внутри дежи 0,025 Мпа. По окончании процесса перемешивания фарш выгружается при открытых шиберных заслонках через торцевые люки в напольную тележку Я2-ФЦ1В.
Привод рычага гидравлического подъемника осуществляется плунжерно-реечным механизмом, который обеспечивает подъем тележки с сырьем и опускание ее в исходное положение после выгрузки.
Вращение перемешивающих шнеков производится от электродвигателя через клиноременную и червячную передачу. В последней червяк находится в зацеплении с двумя червячными колесами, закрепленными на выходных валах. Валы соединены с перемешивающими шнеками. Шиберные заслонки разгрузочных люков и вакуумная крышка дежи закрываются и открываются с помощью рычагов, приводимых в движение гидроцилиндрами.
Процесс загрузки мешалки производится в ручном режиме; закрытие вакуумной крышки, перемешивание, выгрузка готового фарша и открытие вакуумной крышки дежи — как в ручном, так и автоматическом режиме.
Данная машина позволит обеспечить лучшее качество готовой продукции за счет улучшения процесса смешивания сырья с компонентами фарша.
Смеситель для фарша, содержащий камеру с параллельно расположенными в ней спиральными шнеками с лопастями и разгрузочное приспособление, отличается тем, сто, с целью интенсификации процесса смешивания сырья и повышения качества готовой продукции, шнеки размещены по высоте со смещением один относительно другого, лопасти укреплены на противоположных концах шнеков, а разгрузочное приспособление смонтировано на торцовой стенке камеры в месте расположения нижележащего шнека, при этом камера снабжена установленной в средней части ее между шнеками перегородкой.
Технологический расчет
Производительность фаршемешалки, кг/час
где — объем дежи, м 3 ;
- плотность фарша;
- коэффициент заполнения объема дежи;
- отношение длительности вспомогательных операций к длительности перемешивания;
- длительность перемешивания, мин.
Мощность привода
где — скорость перемещения фарша ведущей спирали, м/с
- скорость перемещения фарша ведомой спирали, м/с
- угловая скорость ведущей спирали, с -1
- угловая скорость ведомой спирали, с -1
и — число оборотов ведущей и ведомой спиралей.
- средний диаметр спирали, м
где — наружный диаметр спирали, м;
- внутренний диаметр спирали, м.
где — коэффициент трения фарша по поверхности спирали;
, значит — площадь торца емкости, м 2
- угол подъема спирали,
- сопротивление перемещению фарша одним витком ведомой спирали, кН
- сопротивление перемещению фарша одним витком ведущей спирали, кН
где — начальное сопротивление фарша, отнесенное к единице площади фарша, кН/м 2 ;
- постоянный параметр, характеризующий вид фарша;
- полная площадь одного витка спирали, м 2
- КПД привода,
- КПД ременной передачи;
- КПД зубчатой передачи;
- КПД подшипников
На основании расчетов выбираем электродвигатель серии 71В8/680 с частотой вращения 750 об/мин, с мощностью 0,25кВт.
Кинематический расчет
Передаточное число привода :
где — номинальная частота вращения двигателя, с -1
- частота вращения приводного вала рабочей машины, с -1
Общее передаточное число редуктора:
Передаточное число тихоходной передачи:
Передаточное число быстроходной передачи
КПД привода:
Расчет кинематических параметров привода
Номинальная частота вращения :
Частота вращения быстроходного вала :
Частота вращения тихоходного вала :
Номинальная угловая скорость :
Угловая скорость быстроходного вала :
Угловая скорость тихоходного вала :
Расчет силовых параметров привода
Мощность двигателя , кВт
Мощность быстроходного вала , кВт
где — мощность двигателя, кВт
- КПД муфты,
- КПД пары подшипников качания,
Мощность тихоходного вала , кВт
где — мощность быстроходного вала, кВт
- КПД редуктора
Вращающий момент , Н•м:
Заключение
Развитие конструкции фаршемешалок идет в направлении усовершенствования формы лопастей, устройства дозирующих приспособлений и перехода к непрерывному процессу вымешивания. Мешалка непрерывного действия может выполнять операции приготовления фарша и шприцовки колбас.
Из краткого анализа особенностей и состояния современного оборудования и способов организации с его помощью технологических процессов следует, что проблема поиска новых направлений в пищевом машиностроении и способ технологической организации производства чрезвычайно актуальна.
Одним из возможных направлений решения проблем создания универсальных многооперационных компьютерно управляемых технологических машин и новых наукоемких технологий является разработка и создание машин с мягкими деформируемыми неметаллическими гибкими рабочими органами (НРГО), работающими на волновых, вибрационно-волновых и перистальтических принципах.
Литература
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/kursovaya/farshemeshalka/
1. Дуда, А.И. Технологическое оборудование мясоперерабатывающей отрасли [Текст] : учеб. пособие / А.И. Дуда; Сарат. ГАУ. — Саратов, 2000. — 360с.
2. Дунаев, П.Ф., Леликов, О.П. Детали машин. Курсовое проектирование [Текст] : учеб. пособие / П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов. — М. : Высшая школа, 1984. — 336с.
3. Корнюшко, Л.М. Оборудование для производства колбасных изделий [Текст]: справочник / Л.М. Корнюшко. — М. : Колос, 1993. -304с.
4. Оборудование для убоя скота, птицы, производства колбасных изделий и птицепродуктов [Текст] : справочник; под общ. ред. В.М. Горбатова. — М. : Пищевая промышленность, 1975. — 589 с.
5. Пелеев, А.И. Технологическое оборудование предприятий мясной промышленности [Текст] / А.И. Пелеев. — М. : — Пищевая промышленность, 1971. — 278с.
6. Технологическое оборудование мясокомбинатов [Текст] / С. А. Бредихин [и др.]. — М. : Колос, 2000. — 392с.
7. Соколов, А.А. Технология мяса и мясопродуктов [Текст] / А.А. Соколов, Д.В. Павлов, А.С. Большаков, Н.К. Журавская, И.И. Каргальцев, Н.П. Янушкин, А.С. Буянов, В.Я. Сосенков; под общ. ред. А.А. Соколова. — 2-е изд., перераб. — М. : Пищевая промышленность, 1970. — 740с.
8. Шейнблит, А.Е. Курсовое проектирование деталей машин [Текст] : учеб. пособие / А. Е. Шейнблит. — 2-е изд., перераб. и доп. — Калининград : Янтарный сказ, 2003. — 454с.
