Podribnennya (1)

де D – діаметр барабана, м.

Оптимальну кількістьКР обертів млина приймають такою, що дорівнює

75% від nКР , тобто:

Розмір куль, що використовують в якості робочого середовища,

визначають як:

Вміст у матеріалі частинок меншої величини, ніж зазначено в таблиці

1.11, становить 85%.

32

3. Особливості процесу та методика розрахунку основних параметрів

машин для різання м’яса та м’ясопродуктів.

3.1.Загальна характеристика процесу.

Впроцесі подрібнення під дією зовнішньої сили в матеріалі продукта створюється пружна та пластична деформації. Руйнування структури продукції здійснюється по лінії найбільших напруг та відбувається тоді, коли напруга стає рівною тимчасовому опору матеріала тобто його межі міцності. Далі в структурі матеріалу утворюються мікротріщини, які частково здатні

“самозаживлятися” при знятті навантаження. Певна гранична концентрація мікротріщини в одиниці об’єму матеріалу викликає утворення великої тріщини або макротріщини, розвиток якої веде до розділення продукта на частини. По мірі підвищення дисперсності або зменшення розмірів частин матеріалу межа міцності частинок матеріалу зростає внаслідок зменшення кількості локальних концентраторів напруг (структурних дефектів, мікротріщин) в подрібненому матеріалі, хоча межа міцності загальної маси продукта зменшується. Подібне явище називають масштабним фактором. При надтонкому подрібненні, коли частинки набувають розмірів порядка декількох мікрон, під дією сил молекулярного зчеплення може відбуватися агрегування частин у більш крупні сполуки.

Тканини м’яса відносять до структурованих дисперсних систем, для яких у незруйнованому стані характерні структурна в’язкість та пружність форми. М’язова тканина являє собою сукупність м’язових волокон, що об”єднані в пучки різних порядків, які відокремлені тонким прошарком сполучної тканини. В процесі подрібнення м’язові волокна руйнуються переважно поперек волокон. Частина м’язових пучків руйнується вздовж осі окремих волокон та далі подрібнюються також поперек.

Сполучну тканину складають колагенові та еластичні волокна.

Колагенові волокна відрізняються високою міцністю, а еластичні-пружністю.

Жирові тканини складені клітинками округлої форми, окремі сукупності

33

яких відокремлені пухкою сполучною тканиною. Подібні структури не володіють високою міцністю та розташовуються в основному по ходу кровоносних судин у підшкірній клітчатці.

Кісткова тканина являє собою вид сполучної тканини з сильно розвинутою проміжною міжклітинною речовиною, що містить органічні,

неорганічні компоненти та воду. В структурному плані кістка складається з трьох основних частин: діафіза (основа або тіло кістки), епіфіза (гранична частина кістки, що є суглобною поверхнею через геоліновий хрящ), метафіза

(росткова частина кістки, що розташовується між епіфізом та діафізом).

Внаслідок даної структури при руйнуванні тріщини розповсюджуються в різних напрямах. При цьому найбільш високою міцністю володіє діафіз. Крім того, кістки з гаверсовими системами, тобто які мають концентричні порожнини з розташованими в них циліндричними трубками, де проходять кровоносні судини, менш міцні порівняно з кістками, що заповнені губчатою речовиною. Кісткова тканина здатна створювати міцні сполуки в процесі надтонкого подрібнення, що називається ефектом Ребіндера. Тому при реалізації такого процесу подрібнення кісткової тканини додаються поверхнево–активні речовини, які адсорбуються на поверхні тріщин та попереджають “самозаживлення” та агрегування частинок матеріалу, що сприяє зниженню його міцності при обробці.

3.2. Розрахунок основних параметрів м’ясорубки.

Серед машин для дрібного подрібнення відзначаються м`ясорубки або вовчи та шпикорізки. Характерними робочими органами м`ясорубок є шнековий механізм для переміщення продукції та різальний пристрій, що складається з набору решіток з отворами (рис.12). Іноді для подрібнення м’якої сировини застосовуються двошнекові апарати (рис.13).

Продуктивність м’ясорубки (рис.13) можна визначити двома способами:

–за пропускною здатністю подаючого шнекового пристрою;

–за пропускною здатністю різального пристрою.

34

При використанні параметрів шнекового пристрою продуктивність м”ясорубки визначається за формулою:

Коефіцієнт заповнення об’єму гвинтової канавки шнека можна прийняти

φ=0,6…0,8.

Швидкість продуктового потока:

35

При використанні параметрів різального механізму продуктивність м’ясорубки складає:

де D – діаметр ножової решітки, який чисельно дорівнює зовнішньому діаметру шнека.

Величину поверхні розділу при подрібненні одиниці маси продукта F

можна вибрати за даними таблиці 11.

Різальна здатність механізму м’ясорубки визначається як:

де n – частота обертання ножів, об/хв; D – діаметр решітки або шнека, м; kSi – коефіцієнт використання площі і-тої решітки; z1 – кількість лез на ножі; z – кількість ножів у різальному механізмі.

Технологічна потужність, що витрачається в даному процесі подрібнення, містить наступні складові:

(65)

де N1 – потужність, що витрачається на розрізання продукта;

N2 – потужність, яка необхідна для здолання сил тертя в деталях різального механізма; N3 – потужність, що витрачається на роботу живильника, тобто шнекового механізма.

Витрати потужності для розрізання продукта:

(66)

де AS – питома витрата енергії на різання або утворення одиниці площі перерізу. Наближено можна прийняти AS =2,5 … 3,5 кДж/м2; n – частота обертання шнека з ножовим пристроєм, с-1; Spi – сумарна робоча площа ножових решіток .

37

Витрати потужності на здолання сил тертя між обертаючими ножами та нерухомими решітками :

38

Інший спосіб розрахунку силових параметрів м’ясорубки обумовлює аналіз параметрів процесу витискування продукта через отвори решіток.

Питома сила опору зрізу при цьому становить:

дефростированого м’яса τ=0,3…0,4 кН/м, для мороженого безкісткового м’яса τ=3…4 кН/м.

Швидкість продуктового потоку через решітки м’ясорубки складає:

(76)

де – питоме зусилля, що витрачається на перерізання шару продукта одною різальною парою на одиницю поверхні. Можна прийняти Р =95 … 110 кН/м2 при частоті обертання ножового валу n=2,83 … 4,33 с-1.;

кількість різальних пар; zЛ – кількість лез на ножі; rC – середній радіус ножа: rC 0,5 rmax rmin rmax rmin – граничні відстані між точками ножа та віссю його обертання; S – площа перерізу продукта, яка дорівнює площі отворів на ножовій решітці.

39

Тоді технологічна потужність, яка витрачається на роботу м’ясорубки,

становить суму означених величин, тобто:

3.3. Розрахунок основних параметрів шпигорізальної машини.

Для шпигорізок (рис.14) з плоскими ножами продуктивність визначається як для машин періодичної дії:

де m – маса одного завантаження продуктаP X , кг; tЦ – протяжність циклу переробки одного завантаження продукта, с; tХ – холостий час роботи машини, тобто час, що витрачається на холостий хід штовхача та його вмикання, на поворот камери тощо; t – робочий час або протяжність подрібнення сировини, можна розрахувати за формулою:

де h – висота камери дляC вертикальної або довжина її для горизонтальної шпигорізалки, м; zC – кількість серповидних ножів; S – подача шпику за один оберт ножа, м.

Масу одного завантаження продукта можна розрахувати як:

механізму, м2/хв; φ – коефіцієнт використання теоретичної продуктивності машини.

40