2. Обладнання для поділу харчових продуктів різанням

2.1. Загальні відомості

Різання – технологічний процес обробки матеріалу з порушенням його цілісності, який виконується різальним інструментом з метою надання матеріалу заданої форми, розмірів і якості поверхні.

Робочі органі ріжучого обладнання називають ножами, стрічкові й дискові зубчасті ножі іноді називають пилками.

Частина ножа, яка розріже продукт, і має певний кут заточення й гостроту, називають лезом.

Рис. 14.Схема сил при різанні

Руйнування продукту відбувається коли прикладене зусилля перевищить опір матеріалу різанню.

Для визначення витрат енергії на різання й потужності різальних машин необхідно знати зусилля різання.

Розглянемо зусилля, що діють на лезо (мал. 14).

При русі леза на нього діє зусилля опору Р:

де: Р_с – сила на ріжучій кромці, Н;

Р₁, Р₂ – проекції нормального зусилля S на фасці ножа (зусилля Р₁ зминає продукт під фаскою);

Т – сила тертя на бічній поверхні ножа.

Звичайно використовують поняття зусилля різання Р_різ, яке поєднує зусилля опорів Р_с і нормальне зусилля на фасці Р₁:

При розрахунках зусилля різання визначається так:

, Н

де - питоме зусилля різання, або зусилля різання на 1 м довжини леза, Н/м;(вибирається з довідкової літератури);

L – довжина зрізу, м.

Рис. 15. Схема різання зубчастим ножем: 1-ніж; 2 - продукт.

При різанні зубчастим ножем (мал. 15), коли тангенціальна швидкість ножа V_t набагато більше швидкості подачі V_n, зусилля різання:

, Н

де V_n, V_t - нормальна й тангенціальна швидкості стрічкового ножа, м/с;

L – висота шару продукту, м.

Ніж при врізанні деформує продукт у сторони. Тому на бічні грані ножа діє зусилля опору деформації N. Відповідно, зусилля тертя продукту по бічній поверхні ножа:

де f – коефіцієнт тертя.

Нормальне зусилля на поверхню ножа N (воно ж - опір деформації), за умови, що деформування продукту пружне:

де Е – модуль пружності продукту, Па; Δ – відносна деформація продукту; b - товщина ножа, м; B – товщина продукту, м; S – площа контакту бічної поверхні ножа й продукту.

Знаючи питоме зусилля різання , визначаємо потужність різання N:

, Вт

де: Н – переміщення ножа в продукті, м;

V – швидкість ножа, м/с.

По потужності різання вибирається двигун різальної машини.

Слід урахувати, що для більшості харчових продуктів питоме зусилля різання не завжди лінійно залежить від швидкості леза. Тому дані про нього необхідно уточнювати в довідковій літературі.

Геометричні параметри різання.

Кут заточення леза  утворюється фасками леза біля його ріжучої кромки (мал. 16а). Якщо лезо двохфаскове, то кут заточення визначається по гранях, які сходяться на кромці леза (мал. 16б).

Рис. 16. Кромка ножа: а –однофаскова; б – двухфаскова

/ Рис. 17 Кут заточення  і гострота леза 

б

а

Ріжучі властивості леза в першу чергу залежать не від кута його заточення, а гостроти. Гострота леза  визначається діаметром окружності, вписаної в профіль кромки леза (мал. 17). У процесі експлуатації лезо зношується - розмір ріжучої кромки збільшується.

При меншому куті заточення кращі умови різання – продукт деформується під його кромкою більш плавно.

При різанні твердих продуктів (заморожене м'ясо, хліб із твердою скоринкою) лезо з малим кутом заточення швидко зношується. Тому застосовують двухфаскове (мал. 15б) – перша фаска, під кутом 10-25º забезпечить плавне врізанні леза в продукт, друга фаска, з кутом 40 - 60º забезпечить зносостійкість леза і його постійну гостроту.

Види різання. Різання буває, що рубає, рубає під кутом і скользяще (мал. 17).

а б в Рис. 18. Види різання: а –, що рубає; б –, що рубає під кутом; в –ковзне. Vn, Vt - нормальна й тангенціальна швидкості ножа.

При рубаючему різанні (мал. 18а) лезо розріже матеріал у нормальному щодо ріжучої кромки напрямку.

При різанні, що рубає під кутом (мал.18б) ріжуча кромка розміщена під кутом щодо напрямку руху леза. Деформування продукту відбувається плавно, що сприяє якості зрізу.

При ковзному різанні (мал. 18в) лезо врізається в продукт у нормальному напрямку, також роблячи тангенціальний рух, або «ковзання по продукту». Виникає тертя кромки по продукту і його зачеплення з мікронерівностями кромки, що сприяє інтенсивному різанню. Також відбувається перерозподіл зусилля різання з нормального на тангенціальний напрямок. Ковзне різання іноді створюється при різанні плоскими ножами, і завжди – при різанні обертовими дисковими й серповидними ножами. Недолік ковзного різання – додаткові зусилля тертя між продуктом і бічними поверхнями ножа, що приводить до збільшення енерговитрат і зниженню якості зрізу.