Задача 9

Определить геометрические размеры куттера, если коэффициент заполнения чаши 0,6; число ножей и частоту их вращения взять из табл. 9 в соответствии с последней цифрой шифра.

Т а б л и ц а 9

Номер шифра	Число ножей, шт.	Частота вращения ножей, с-1	Мощность двигателя, кВт
0	3	30	5
1	6	40	10
2	9	50	15
3	12	60	20
4	9	70	30
5	6	80	40
6	3	90	50
7	12	80	60
8	9	70	70
9	6	60	80

Краткие теоретические сведения

Куттер – распространенная на предприятиях мясоперерабатывающей промышленности машина, предназначенная для окончательного, тонкого измельчения мяса при выработке вареных колбас, сосисок, сарделек и фарша ливерных колбас [3, 4, 6]. Сырье предварительно измельчается на волчках. Некоторые конструкции куттеров приспособлены для работы на замороженном крупнокусковом мясе. Мясное сырье измельчается при помощи быстровращающихся серповидных ножей, установленных на горизонтальном валу. Ножи погружаются во вращающуюся с частотой до 0,3 с^-1 чашу. Куттер периодического действия [1] состоит из чаши, режущего механизма, включающего приводной вал и серповидные ножи, из гребенки и крышки, закрывающей рабочую зону куттера. К крышке прикреплены скребки, направляющие продукт под комплект серповидных ножей, закрепленных в ножевой головке. Число ножей в комплекте для куттера составляет не менее двух, и вращаются они с частотой более 100 с^-1. Ножевая головка состоит из ножа, посадочной части, втулки, отверстий, вала, штифта, гайки и диска. Нож куттера имеет режущую кромку в виде прямой линии с заточкой в виде клина или изогнутой линии и сложной геометрической формы (ломаная линия). При существующих формах заточки ножей предпочтение отдается асимметричному клину с углом заточки при вершине от 15 до 30.

Ножи закрепляют способом открытого и закрытого гнезда. Первый способ – крепление ножей с вилкообразной посадочной частью – применяют для куттеров малой производительности. Ножи укрепляют на валу гайкой, и они удерживаются силой трения. Второй способ используют для высокоскоростных куттеров, и ножи изготавливают с отверстиями в посадочной части. Ножи и ножевую головку выбирают для обеспечения легкой балансировки и поддержания минимального зазора между внутренней поверхностью чаши и режущей кромкой ножа, который должен составлять 0,8–1 мм (при выработке ливерных колбас допускается 2 мм).

Длительность процесса обработки фарша в куттерах зависит от коэффициента загрузки чаши, расстояния между крайней кромкой ножа и днищем чаши, числа ножей и скорости их вращения, рода сырья и назначения фарша. Готовность фарша при куттеровании определяют органолептически. Исследования [4] показали, что при куттеровании резко меняются структурно-механические свойства фарша и характеризующие их параметры, что служит объективной оценкой его качества. Так, при добавлении снега значения предельного сдвига и вязкости фарша падают. Это снижение наблюдается в первые 2 – 3 мин, пока влага находится в свободном состоянии, далее оба показателя растут, приближаясь к исходным значениям, но в процессе куттерования их не достигают.

Характер изменения липкости следующий. В начале процесса численное значение липкости растет до определенной величины, после падает, причем скорость подъема и падения не одинаковы и зависят от интенсивности обработки. Установлено, что повышение частоты вращения ножей на 36 % дает прирост липкости на 29 %, и падение показателей липкости связано с изменением структуры и нагревом. При куттеровании энергия, затрачиваемая ножами, расходуется на преодоление сил адгезии и трения. Силы адгезии находятся в прямой зависимости от площади контакта, поэтому для снижения необходимо уменьшить боковую поверхность ножей. Резание должно быть скользящим, а лезвие ножа – наклонным, что обеспечивает смещение продукции по лезвию и разрезания не только мышечной, но и соединительной ткани. Для такого резания существует зависимость [4]

,

где нормально-составляющая сопротивления резания, Н/см; усилие для случая резания без скольжения, Н/см; абсолютное значение скорости скольжения, м/с.

При тонком измельчении мяса наибольшая часть энергии расходуется на преодоление пластических деформаций и трения, которое переходит в тепло. Для правильного ведения процесса куттерования необходимо учитывать, что температура фарша при выработке вареных колбас не превышать +12 С, полукопченных +8 С, сырокопченых –2…–4 C.

Производительность куттера , кг/ч, [3, 6]

,

где вместимость чаши, дм³; коэффициент заполнения чаши ( плотность фарша, кг/дм³.

Мощность двигателя куттера , кВт, [6]

,

где удельный расход энергии на перерезывание слоя фарша одним ножом за один оборот, Дж/м² (при окружной скорости кромок ножей до 30 м/с без добавления снега А= 2,7–3,1 кДж/м²; с добавлением в фарш снега А= 2,0–2,4 кДж/м²); площадь сечения слоя фарша в чаше куттера, м² (F= V/2R, расстояние от оси вращения до центра тяжести слоя фарша, м); число ножей; частота вращения вала в мин; общий КПД привода.