Машины для среднего измельчения мяса и мясопродуктов применяются при измельчении мягкого и жирсодержащего сырья, дроблении кости и твердых конфискатов, измельчении замороженных блоков и нарезании полуфабрикатов.
При производстве кормовой муки, технических жиров, клея и желатина широко используют резательные или резательно-моющие машины для грубого измельчения мягкого сырья. Принцип действия этих машин одинаков. Режущий механизм выполнен в виде одинарного диска или набора дисковых ножей, закрепленных на валах, вращающихся навстречу друг другу с различной угловой скоростью. Применяются чередующиеся гладкие и зубчатые диски, диски с самозахватывающими серповидными зубьями и быстро вращающимися ножами. Для лучшего продвижения сырья в зону обработки подают теплую воду с температурой 15-20оС.
Для дробления кости и твердых конфискатов применяют одно- и двухступенчатые дробилки. Первые применимы для грубого дробления, вторые – для мелкого, размер обработанных частиц не более 3 мм. Измельчающий механизм выполнен в виде вращающегося вала с набором ножей, кулачков и других режущих деталей различной формы, либо в виде ротора с билами. Дробилки отличаются между собою механизмом подачи сырья, конструкцией режущих инструментов, компоновкой отдельных узлов, производительностью.
На мясокомбинатах блочное замороженное мясо режут на куски, пластины, полосы. Температура на поверхности блока должна быть не выше 0° С, внутри – не ниже 30° С. Блоки с частичным размораживанием или значительно деформированные измельчению не подлежат. Режущим инструментом являются пластинчатые ножи средней толщины (до 8 мм), установленные на вращающемся барабане. Иногда используют режущие инструменты в виде гильотины, подвижный нож которой совершает возвратно-поступательное движение по направляющим жесткой рамы.
Машины для нарезания мелкокусковых и порционных полуфабрикатов получили распространение в последнее время и на Украине и за рубежом. До этого полуфабрикаты нарезали при помощи обычных ножей, а мясокостные – посредством применения ленточных пил.
Режущий инструмент машин для нарезки мелкокусковых полуфабрикатов состоит из двух ножевых рамок, движущихся возвратно-поступательно в перпендикулярном направлении и вращающегося серповидного ножа. Продукт нарезается на кубики или призмочки, продавливаясь через систему подвижных лезвий ножевой рамки каким-либо устройством, механическим или гидравлическим, получившиеся брусочки нарезаются на кубики вогнутым лезвием серповидного ножа, совершающего один оборот за время, необходимое для перемещения брусочков продукта на величину стороны кубика.
Машины для нарезания порционных полуфабрикатов имеют режущий инструмент в виде дискового ножа, размеры которого ограничены размером нарезаемого продукта. Сырье при температуре не выше 6° С помещается в загрузочную камеру, фиксируется в каретке и подается к дисковому ножу, который и разрезает его на отдельные ломтики требуемой толщины. Порции мяса при этом имеют ровный срез и четкую форму (круглую, овальную или прямоугольную), потери мяса значительно снижаются.
Машины для нарезания мясокостных полуфабрикатов по конструкции режущего инструмента разделяются на три группы: дисковые ножи; дисковые пилы; комбинированный инструмент. В последнем случае сырье предварительно разрезают на полосы пилой или пластинчатыми ножами, движущимися возвратнопоступательно, затем окончательно разрезают вращающимся ножами серповидной формы. Так работают машины для нарезания рагу и супового набора.
В готовой продукции недопустимо наличие раздробленной кости, острых костных выступов и мелких костных включений. Перспективным, с этой точки зрения, является виброрезание, не имеющее еще широкого распространения в конструкции машин. Виброрезание позволяет исключить дробление кости, значительно снизить процент костных опилок.
К машинам для мелкого измельчения относятся волчки и шпигорезки. На этих машинах можно осуществлять и среднее измельчение мяса при установке соответствующих рабочих органов: в волчках решеток с отверстиями диаметром более 10 мм; в шпигорезках – ножевых рамок с шагом расположения ножей более 10 мм.
На волчках измельчают сырье при производстве колбасных изделий, или окончательно измельчают сырье при производстве пищевых жиров, кормовой муки, клея, желатина. Волчки имеют высокую производительность, конструктивную простоту питающего и измельчающего устройств, удобством в обслуживании и эксплуатации, надежностью в работе. По способу питания волчки различают без устройств принудительной подачи сырья в рабочий цилиндр и с устройствами принудительной подачи. Механизм подачи имеет цилиндрический или конический червячный шнек, шаг витков которого непрерывно уменьшается. Шнек расположен в соответствующей формы камере, имеющей на внутренней поверхности прямые или спиральные ребра, препятствующие проворачиванию продукта со шнеком вместе. Зазор между наружной поверхностью шнека и внутренней камеры должен быть не более 2 мм. Оптимальное количество витков шнека равно 4-5; при меньшем количестве возрастает обратный поток продукта, при большем производительность стабилизируется , но возрастают затраты энергии за счет роста сил трения. Угловая скорость вращения шнека выбирается в зависимости от измельчаемого сырья: при массе исходных не замороженных кусков мяса не более 0,5 кг число оборотов равно 200-400 об/мин; при обработке замороженного мяса массой исходных кусков не более 1 кг число оборотов составляет 100-200 об/мин. Наиболее распространен режущий механизм, состоящий из трех решеток: приемной, промежуточной и выходной с различным размером отверстий; двух двусторонних вращающихся многоперых ножей. Форма отверстий в решетках может быть круглой, овальной, квадратной. Размер отверстий равен 25, 16, 12, 5, 3
81
и 2 мм. Отверстия располагаются в шахматном порядке, позволяющем наиболее полно использовать площадь решетки. Для изготовления решеток применяют углеродистые инструментальные стали У8А, У10А, инструментальные легированные стали 9ХС и 9ХВГ. Вращающиеся ножи выполняют чаще всего с тремя или четырьмя перьями, литыми или составными.
На работу измельчающего механизма существенное влияние оказывает затяжка ножей и решеток. Значительная затяжка приводит к увеличению силы трения между ножами и решетками, что может вызвать перегрев деталей и продукта, а также заклинивание инструмента. При больших зазорах между ножами и решетками ухудшаются условия обработки продукта: соединительная ткань не будет измельчаться, а только наволакиваться на вращающиеся ножи, что приводит к возрастанию потребной для обработки энергии. Регулируют усилие затяжки следующим образом: вручную, без применения различного рода усилителей и рычагов, закручивают зажимную гайку-маховик до упора, затем отвинчивают на один оборот назад и включают электродвигатель. Подкручивают гайку-маховик, прислушиваясь к издаваемому шуму, как только прекратится дребезжание в наборе измельчительного инструмента, подкручивание гайки прекращают и начинают работу. В современных конструкциях волчков ножи механизма измельчения и шнек получают вращение с одинаковой угловой скоростью, либо различной, от одного привода, либо независимо друг от друга. Последний вариант является более предпочтительным, так как ножи должны иметь большую скорость вращения, чем шнек. Число оборотов ножей достигает 500 об/мин; число оборотов шнека – 200 об/мин. Это достигается тем, что вал, приводящий во вращение ножи, проходит внутри шнека и имеет самостоятельный привод.
Механизм подачи часто имеет вспомогательный шнек, питающий продуктом рабочий шнек. Оба шнека приводятся во вращение от редуктора с двумя выходными валами.
Вновых конструкциях волчков, совмещающих операции измельчения и жиловки мяса, применяются ножи
скриволинейными лезвиями, выполненные из двух частей. Ножи имеют по разъему между зубьями проходные каналы для продукта. Измельчающий механизм закрепляется и поджимается в корпусе цилиндра трубчатой насадкой, служащей и для регулирования зазора между ножами и решеткой и для отвода измельченного продукта.
Машины для нарезания шпика или вареного безкостного мяса на кусочки заданной формы и размера, необходимых для колбасного производства, имеют режущие органы в виде двух рамок с прямолинейными лезвиями, и вращающегося серповидного ножа с выпуклым спиралевидным лезвием. Рамки совершают возвратнопоступательное движение во взаимно перпендикулярных направлениях, приводятся в движение двумя эксцентриками или угловым рычагом, плечи вилки которого расположены под прямым углом. Шаг расположения лезвий в рамках зависит от размера обработанных кусочков продукта. Режущий инструмент установлен на торце питающего короба, в котором шпик перемещается толкателем при помощи механического или гидравлического устройства. Выключение механизма подачи при достижении крайних положений автоматическое. Гидравлический привод имеет ряд преимуществ перед механическим, но существенным недостатком его является несовершенная конструкция уплотнений на выходе штока цилиндра, допускающих утечки масла.
К машинам для тонкого измельчения мяса относятся куттеры периодического и непрерывного действия с различной формой и расположением серповидных ножей; универсальные куттеры, совмещающие операции предварительного и окончательного измельчения и перемешивания продукта; разнообразные по конструкции машины для измельчения фарша. На куттерах новых типов перерабатывают сырье, не измельченное на волчках, а крупно кусковое в замороженном виде, а также предварительно и окончательно измельчают и смешивают сырье с необходимыми ингредиентами. При измельчении сырья в чаше куттера процесс ведется под вакуумом или при атмосферном давлении. В последнем случае возможна некоторая аэрация продукта, что создает благоприятные условия для протекания окислительных процессов. Куттерование под вакуумом позволяет получить фарш и другие изделия более высокого качества, при улучшении их цвета, вкуса, запаха, исключения образования крупных пор и воздушных пустот. Глубину вакуума следует выбирать в соответствии с сортностью обрабатываемого мяса и рецептурой фарша. Конструктивной особенностью измельчающего механизма современных куттеров является наличие быстровращающегося ножевого устройства с комплектом серповидных ножей. При куттеровании ножами прямой и серповидной формы с двумя режущими кромками энергетические затраты на 10 % ниже, чем при куттеровании обычным серповидным ножом.
Универсальные куттеры полностью заменяют волчок, мешалку, куттер и микроизмельчитель. Они имеют высокую производительность, оснащены автоматизированной системой управления процессом, снабжены приводными устройствами с широким диапазоном регулирования скоростей вращения ножей и рабочей чаши. Для приготовления фарша из сырых и вареных мясопродуктов, измельченных предварительно на волчке, используется нож с клинообразными режущими ребрами, повышающими его жесткость и обеспечивающими высокую степень измельчения и эмульгирования сырья.
Роторные измельчители, созданные в последние годы, измельчают продукт режущими кромками зубьев неподвижного статора и вращающегося ротора. Степень измельчения и производительность регулируют величиной зазора между вершинами зубьев ротора и статора. Процесс измельчения характеризуется нарушением целостности частиц продукта и образованием кавитационных разрывов частиц мяса. К роторным измельчителям относятся коллоидные мельницы, микрокуттеры и др. Ротор коллоидных мельниц установлен на валу электродвигателя и имеет три жестко соединенных между собою конических диска. На боковой поверхности верхнего и среднего дисков нарезаны косые зубья, служащие для обработки продукта. Нижний диск необходим для
82
выгрузки обработанного продукта. Сырье предварительно измельчается на волчке, выходная решетка которого имеет отверстия диаметром не более 3 мм, смешивается с необходимыми компонентами и подается в загрузочный бункер, откуда поступает к измельчающему механизму при помощи лопастного нагнетателя, а также под действием сил тяжести и вакуума. Явление кавитации, используемое для дробления мясных продуктов в некоторых измельчителях, здесь имеет незначительный положительный эффект, так как путь движения мяса между зубьями ротора и статора короток, в кавитационных мельницах этот путь в сотни раз длиннее.
Барабанные измельчители применяются при комплексном измельчении и тепловой обработке мягкого жиросырья. Режущий инструмент в виде неподвижных ножей установлен внутри вращающегося барабана, стенки которого перфорированы отверстиями. Сырье поступает в барабан из бункера, центробежной силой отбрасывается к стенкам, на которых установлены ножи, измельчается, продавливается через отверстия в барабане и с помощью лопаток удаляется через разгрузочный лоток. Эффективность работы машины зависит от величины зазора между ножами и стенками бункера.
Комбинированные измельчители совмещают в одном агрегате все операции по приготовлению фарша с использованием различных связывающих и эмульгирующих добавок. Применяются они при производстве вареных колбасных изделий в некоторых зарубежных странах (США, Канада, ФРГ, Швеция). Объединение всех операций в одном агрегате позволяет сократить количество оборудования для предварительного измельчения мяса на волчке, перемешивания его с посолочными ингредиентами, выдержки в рассоле и приготовления фарша с использованием куттера - мешалки и эмульситатора. При этом максимально снижаются потери сырья, сокращает продолжительность изготовления колбасных изделий за счет исключения предварительного измельчения и выдержки мяса в рассоле при посоле, повышается качество готовой продукции.
Для обработки рыбы применяются машины для разделывания рыбы Н2-ИРА-125, для фиксации изделий из рыбы в солевом растворе МФР-250, конвейер рыборазделочный КР-1.
Машина Н2-ИРА-125 предназначена для выполнения операций обезглавливания и удаления внутренностей промысловых видов рыб (ставрида, скумбрия и др.) толщиною до 160 мм и длиною до 700 мм на предприятиях по производству замороженной продукции, полуфабрикатов для копчения из свежевыловленной, охлажденной и размороженной рыбы. Производительность достигает 60 рыб/мин, в зависимости от их размера.
Машина МФР-125 предназначена для фиксации (закрепления) предварительно разделанных тушек рыбы в водном растворе поваренной соли. Машина состоит из каркаса, ванны, транспортера с приводом, барботажного узла, электрошкафа и душирующего устройства.
Каркас представляет собою сварную конструкцию, на которую установлена ванна. Внутри ванны расположен скребковый транспортер, имеющий верхнюю и нижнюю ветви. Привод транспортера состоит из электродвигателя, клиноременного вариатора скорости и цилиндрического двухступенчатого редуктора, выходной вал которого соединен жесткой муфтой с ведущим валом транспортера. Барботажный узел содержит барботер (смеситель воздуха и воды), расположенный внутри ванны между ветвями транспортера, электрокалорифер, вентиляторы и воздуховоды. В электрошкафу смонтированы элементы управления машиной и сигнализации о работе ее отдельных узлов. Схема управления также включает устройства автоматического регулирования уровня и температуры солевого раствора. Душирующее устройство расположено над верхней точкой наклонной части транспортера и представляет собою коллектор с рядом форсунок, подключенных к водопроводной сети и вентиль для регулирования напора в коллекторе. Производительность машины до 250 кг/час; содержание поваренной соли в рыбе после фиксации не более 1 %. Установленная мощность двигателей и нагревателей –
30 кВт.
Конвейер рыборазделочный КР-1 предназначен для приема и разделки размороженной рыбы. Конвейер включает в себя секцию приводную, секцию плавникорезок, секцию натяжную и наклонный скребковый транспортер.
Основание приводной секции состоит из рам привода и вспомогательных. Привод состоит из электродвигателя, цилиндрического двухступенчатого редуктора, размещенных на раме, и цепной передачи к приводному валу конвейера. На вспомогательных рамах расположены столы для разделки рыбы на шесть рабочих мест (по три места с каждой стороны), лотки для удаления отходов и лунки.
Транспортер наклонный скребковый крепится к секции приводной и может регулироваться по высоте. Для поддержания лент конвейера по всей их длине расположены ролики. На каждом рабочем месте имеется доска для разделки рыбы и установлен кран подачи воды. Производительность конвейера достигает 240 кг/час. Скорость движения транспортерных лент не более 0,075 м/с. Мощность электродвигателя 1,1 кВт.
ТРЕБОВАНИЯ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ
Электрооборудование и электроаппаратура, установленные по своему исполнению должны соответствовать категории и группе взрывоопасности вещества (смеси) согласно ГОСТ 12.1.011, ГОСТ 12.2.020.
Исполнение и степень защиты электрооборудования, электроаппаратуры должны указываться в нормативных документах (НД) на конкретное оборудование.
83
Электрооборудование должно содержать аппараты, обеспечивающие:
1)остановку в случае возникновения опасности, а при необходимости - реверсирование движений;
2)отключение электрооборудования от источника питания.
Если в обоих случаях разрываются одни и те же цепи, то для выполнения этих пунктов может служить один аппарат.
Уплотнительные устройства валов, отделяющие зоны, должны исключать попадание мясного сока (фарша, моющих средств и т.д.) в механизм привода и смазочных материалов в продукт.
В продуктовой зоне допускается применение в качестве смазочных материалов только пищевых масел. Оборудование должно изготовляться из материалов, разрешенных Министерством здравоохранения, или
иметь покрытия, не оказывающие вредного воздействия на перерабатываемый продукт, должно быть устойчиво к коррозии, не вступать в химические соединения и быть стойким к воздействию моющих щелочных и хлорсодержащих растворов.
Применяемые в конструкции материалы, синтетические и другие материалы и покрытия должны быть в перечне разрешенных органами здравоохранения не применение в контакте с пищевыми продуктами и средами.
Запрещается применять в продуктовой зоне следующие материалы: свинец, цинк, медь, а также сплавы и покрытия из них, покрытия из кадмия, никеля, хрома, эмалей, пенопластов, пластмасс на основе фенолформальдегида, материалы содержащие стекловолокно, асбест, изделия из древесины (за исключением досок из прочной древесины для разделки продуктов), керамики, стекла, лакокрасочных покрытий.
При изготовлении металлоконструкций (рам, станин, связей и т.д.) следует применять профили замкнутого сечения.
Полости труб в металлоконструкциях должны быть закрыты сваркой или состыковкой с плоскими поверхностями.
Не допускается размещение оборудования с углублением его в пол.
Высота расположения днища стационарного оборудования от пола должна быть не более 200 мм, или оборудование должно плотно, без зазора, посредством уплотнения, прилегать к полу.
Расположение арматуры и мест присоединения трубопроводов, подающих среду, отличную от пищевого продукта (например, гидравлическое масло), должно исключать загрязнение продукта в результате неполадок, утечек в процессе работы и не препятствовать санитарной обработке оборудования.
Пилы электрические ручные должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.013 и ГОСТ 12.2.007.0, а пневматические - ГОСТ 12.2.010, гидравлические - ГОСТ 12.2.040.
Нерабочая часть режущего полотна вне кожуха должна быть закрыта щитком, регулируемым по высоте одновременно с подвижкой штангой при установке высоты распила.
Высота распила должна устанавливаться при помощи специальной подвижной штанги. Штанга должна надежно закрепляться на установленной высоте.
Ленточные пилы должны быть обеспечены подвижным столом (каретками) для безопасности подачи сырья под режущее полотно.
Для предотвращения вылета разорванного режущего полотна пилы из кожуха ленточная пила должна быть обеспечена специальным ловителем, исключающим возможность травмирования рабочего.
Пилы должны быть обеспечены приспособлениями для очистки режущего полотна и шкива, а также приспособлением, предотвращающим прогиб режущего полотна при распиливании.
Вслучае, когда технологическая операция на оборудовании осуществляется одновременным воздействием на два органа управления (кнопки, рычаги) и каждая последующая операция возможна только после освобождения обеих кнопок (рычагов), то последние должны находиться друг от друга на расстоянии не менее 300 мм и не более 600 мм.
Моечные машины непрерывного и периодического действия должны быть оборудованы поддоном с уклоном в сторону сливного патрубка.
Моечные машины периодического действия должны иметь кожух с люком, сблокированным с пусковым устройством, предотвращающим пуск барабана при открытом люке, а также приспособлением для совмещения загрузочного отверстия барабана и люка кожуха при остановке машины. Усилие при открывании и закрывании люка не должно превышать 40 Н (4 кгс).
Приводы щеток машин для мойки туш свиней в шкуре должны быть защищены от брызг, нерабочая часть щеток должна быть закрыта кожухом.
Моющие машины должны быть оборудованы зонтами, установленными над зоной выделения пара.
Вконструкции машин, в которых при санобработке тары используются бактерицидные лампы, должна быть предусмотрена возможность быстрой замены вышедших из строя ламп.
Опоры столов и конвейеров обвалки и жиловки должны иметь специальные устройства для регулирования по высоте при установке.
Рабочие места обвальщика и жиловки должны быть обеспечены откидными сиденьями для кратковременного отдыха.
Конвейер для жиловки мяса должен иметь отсекатели для автоматической подачи мяса от конвейера обвалки на рабочий стол жиловщика или специальные приспособления для ручного подтягивания.
Волчки должны соответствовать требованиям безопасности по ГОСТ 28532.
84
Загрузочная горловина (чаша) должна иметь ограждение в виде решетки, сблокированной с приводом. Размеры решетки должны исключать возможность проникновения рук в рабочую зону.
Загрузочное устройство волчков должно обеспечивать надежную фиксацию и удержание тележки при подъеме ее с грузом, опорожнении и опускании на исходное положение.
Система блокировки должна обеспечивать отключение работы подъемника при нахождении тележки в верхнем или нижнем крайних положениях.
Режущие механизмы шпигорезок должны быть закрыты кожухами (горизонтальные, гидравлические и механические шпигорезки) или крышками (вертикальные шпигорезки), имеющими блокирующие устройства с концевыми выключателями. Блокировка должна исключать возможность пуска привода шпигорезки при открытой любой из крышек (кожухов).
Конструкция шпигорезок должна обеспечивать легкость разборки режущего механизма, доступность санитарной обработки и точность последующей сборки. Конструкция остальных элементов шпигорезки, соприкасающихся с продуктом, должна обеспечивать возможность безразборной санитарной обработки поливом из шланга и при помощи щеток.
Куттер должен иметь выгружатель, обеспечивающий удобную и безопасную выгрузку из чаши переработанного фарша.
Выгружатель должен быть сблокирован спусковым устройством. При подъеме выгружателя должно прекращаться его вращение.
Педали шприцов должны быть ограждены от случайного включения. Двухцевочные шприцы должны иметь перегородку между педалями. Усилие для включения привода при пользовании педалью должно быть не более 35 Н (3,5 кгс).
Конструкция шприца должна быть предусмотрена блокировка бункера, обеспечивающая отключение главного привода и невозможность его включения при опрокинутом бункере.
Бункер должен иметь блокировочное устройство, обеспечивающее отключение машины для формирования мясных хлебов при выводе предохранительной рамки из рабочего положения.
Привод транспортера должен иметь отдельное пусковое устройство и кнопочный пост.
Для извлечения скрепок, застрявших в автомате для производства колбасных изделий должны быть предусмотрены специальные крючки.
Фаршепроводы автомата должны быть герметичны.
Детали автомата, соприкасающиеся с продуктом, должны легко сниматься и разбираться для санитарной обработки.
Бункеры для фарша и теста пельменных автоматов должны иметь устройства для визуального контроля расхода фарша и теста при отсутствии другого контроля.
Универсальная линия для производства пельменей или фрикаделек должна быть обеспечена звуковой сигнализацией, извещающей о пуске оборудования. Пуск оборудования должен осуществляться по истечении не менее 10 с после подачи звукового сигнала.
Крышка мешалки для подготовки меланжа должна быть сблокирована с приводом мешалки. Блокировка должна предотвращать пуск мешалки и работу при открытой крышке.
Дверь скороморозильной камеры должна быть сблокирована с приводом агрегата и вентиляторами. Блокировка должна предотвращать пуск привода агрегата и вентиляторов при открытой двери камеры. Дверь должна открываться снаружи и изнутри.
Крышка корыта тестомесильной машины (или дежи) должна быть сблокирована с пусковым устройством таким образом, чтобы при ее открывании тестомесильная машины автоматически отключалась.
Перед тестомесильной машиной с подкатными дежами должны быть свободные проходы для передвижения дежей. Ширина проходов должна составлять не менее 3 м, при количестве машин более трех – 3,5 м.
Управление работой котлетного автомата должно быть сблокировано с приводом. Для аварийной остановки автомата на нем должна быть установлена кнопка «Стоп», отключающая работу привода и накопителя.
ЛЕКЦИЯ 14. МЯСОРУБКИ
План
14.1.Общие сведения
14.2.Конструкции мясорубок, применяемых в предприятиях общественного питания
14.3.Эксплуатация мясорубок
14.4.Основные конструктивные параметры мясорубок
14.5.Определение производительности
14.6.Определение потребной мощности
14.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
85
Впредприятиях общественного питания применяются мясорубки с ручным приводом, в виде машин с индивидуальным приводом и сменных механизмов к универсальным приводам. Мясорубки применяют для измельчения мяса без сохранения определенной формы и размера обработанных частиц. Все мясорубки имеют аналогичное конструктивное устройство и отличаются габаритами и некоторыми особенностями устройства.
Конструкция и принцип действия мясорубок подобен устройству и работе волчков, описанных ранее. Некоторые особенности устройства и эксплуатации мясорубок предприятий общественного питания рас-
смотрим ниже.
Вкорпусе мясорубки расположена камера для обработки продукта, представляющая собою пустотелый цилиндр, на внутренней поверхности которого находятся ребра или винтовые канавки, препятствующие проворачиванию продукта вместе со шнеком, подающим его на обработку. Направление витков спирали ребер противоположно направлению витков шнека, угол подъема – различный.
К горловине корпуса мясорубки прикреплена загрузочная воронка, представляющая собою тарелку прямоугольной формы, в дне которой имеется отверстие для прохода продукта. Разгрузка продукта происходит через выходную ножевую решетку, находящуюся на торце камеры. Червячным шнеком, находящимся внутри камеры, продукт передвигается в сторону комплекта режущего инструмента, состоящего из набора неподвижных подрезных решеток и вращающихся ножей. Витки шнека имеют уменьшающийся шаг по мере приближения к инструменту. Это необходимо для уменьшения объема, занимаемого кусками продукта в камере, уплотнения его при обработке, предотвращения образования пустот, служащих препятствием при измельчении продукта. Отношение объемов, занимаемых продуктом на первом и последнем витке шнека, равно 2,2-2,4. Общее количество витков шнека находится в пределах 3-5 штук, это количество рассматривается при описании волчков. В мясорубках устаревших моделей шнек имеет симметричную форму поперечного сечения витка, в современных моделях профиль односторонний, упорный, что способствует улучшению условий продвижения продукта червячным шнеком.
Режущий механизм мясорубки комплексный, состоит из набора инструментов, перечисленных выше. Плотное прилегание рабочих поверхностей решеток и ножей обеспечивается упорным кольцом и нажим-
ной гайкой. Для обеспечения правильности зажатия гайкой режущего инструмента необходимо проделать все действия, указанные ранее для волчков. Как правило, имеется одна трехлучевая подрезная решетка, три подрезных решетки с отверстиями диаметром 9, 5 и 3 мм, два или три крестообразных ножа. Большинство мясорубок имеют плоские крестообразных четырехперых ножа с одной или двумя режущими сторонами и радиально расположенной прямолинейной режущей кромкой. Мясорубки комплектуются основным набором режущего инструмента и набором для крупной рубки. Основной набор используется для получения котлетной массы и включает трехлучевую подрезную решетку, два двухсторонних ножа, две подрезных рещетки с отверстиями диаметром 5 и 3 мм и упорное кольцо. В набор для крупной рубки, фарш которой используется при приготовлении некоторых рубленых изделий, входит трехлучевая подрезная решетка, один двухсторонний нож, одна подрезная решетка с отверстиями диаметром 9 мм, два упорных кольца.
14.2. КОНСТРУКЦИИ МЯСОРУБОК, ПРИМЕНЯЕМЫХ В ПРЕДПРИЯТИЯХ ОБЩЕСТВЕННОГО ПИТАНИЯ
Мясорубка МИМ - 60 имеет ручной привод и применяется в небольших предприятиях питания. Крепится к производственному столу посредством шпилек. Комплект режущего инструмента – основной набор.
Мясорубка МИМ-500 состоит из рабочей камеры и привода, в состав которого входит электродвигатель, клиноременная передача и встроенный одноступенчатый цилиндрический редуктор (рис. 14.1).
Рис. 14.1. Мясорубка МИМ-500 (кинематическая схема).
Основание машины выполнено в виде чугунной плиты, к которой крепится рама корпуса с облицовкою, имеющей жалюзи для охлаждения двигателя.
86
Мясорубка М-2 состоит из привода и рабочей камеры. В свою очередь привод состоит из электродвигателя и встроенного двухступенчатого соосного цилиндрического редуктора (рис. 14.2), выходной вал которого имеет на концевой шейке профильный паз для передачи крутящего момента концевой шейке вала шнека мясорубки. Вал шнека вращается в подшипниках скольжения, расположенных внутри хвостовика. На другом конце вала расположен режущий инструмент, имеющийся в основном наборе или наборе для крупного измельчения. Загрузочная тарелка мясорубки имеет предохранитель с толкателем.
Рис. 14.2. Мясорубка М-2.
Мясорубка МИМ-350 имеет аналогичное устройство, но в схеме привода использована только поликлиновая передача.
Мясорубка МИМ-82 состоит из рабочей камеры и привода (рис. 14.3). В схеме привода использован встроенный двухступенчатый цилиндрический редуктор, к выходному валу которого подсоединяется хвостовик шнека мясорубки. Шнек с набором режущих инструментов, упорное кольцо и нажимная гайка устанавливаются на гильзе, а затем вставляются в корпус машины. Это сделано для упрощения санитарной обработки машины по окончании работы.
Рис. 14.3. Мясорубка МИМ-82М (кинематическая схема).
Мясорубка МИМ-82М имеет устройство, аналогичное устройству МИМ-350.
Мясорубка ММП-II-I не имеет индивидуального привода, а является сменным механизмом к универсальному приводу П-II. Выполнена она в виде чугунного корпуса, в котором вращается шнек и расположена рабочая камера. Режущий инструмент имеется в виде основного набора. В верхней части корпуса крепится загрузочная чаша в виде тарелки с предохранительным устройством и толкателем.
Механизмы МС-2-70, МС-2-150 (производства России), УММ-2 (производства Белоруссии), МКМ-82 (производства Польши), Z-104 (производство Великобритании), предназначены для работы с универсальными приводами, соответственно: ПУ-0,6, ПМ-1,1 и УММ-ПС, УММ-ПР, ПУВР-0,4, MKN, MTR. Конструкция механизмов аналогична рассмотренной выше, отличия имеются в размерах.
14.3. ЭКСПЛУАТАЦИЯ МЯСОРУБОК
Подлежащий обработке продукт предварительно моют, удаляют пленки, сухожилия, мелкие кости, затем нарезают на куски массой до 200 грамм.
Перед началом работы шнек с хвостовиком и пальцем, а также ножи и решетки смазывают пищевым несоленым жиром. Корпус мясорубки надежно закрепляют. После этого устанавливают шнек, собирают и устанавливают потребный режущий инструмент. Подрезную трехлучевую решетку располагают таким образом, чтобы лезвия решетки были обращены к выходу, в сторону вращающихся ножей, которые, в свою очередь, требуют правильной установки. Режущая кромка ножей должна быть направлена в сторону вращения шнека, указываемому стрелкой на корпусе мясорубки.
Подрезные решетки, перфорированные отверстиями, можно устанавливать любой стороной, необходимо лишь следить, чтобы шпоночный паз совпадал со шпонкой в корпусе мясорубки. После этого устанавливают упорное кольцо, завинчивают вручную, без применения различных усилителей нажимную гайку до отказа, от-
87
ворачивают ее на один оборот, включают привод, поджимают гайкой режущий инструмент до тех пор, пока не исчезнет дребезжание в шуме работающей машины от неплотно прилегающего инструмента, шум в редукторе усилится и возрастет сопротивление навинчиванию.
Качество измельчения и производительность мясорубок зависят от состояния режущего инструмента: затупленные ножи вызывают нагрев продукта, наматывание пленок и сухожилий, что приводит к заклиниванию инструмента и возможной остановке двигателя. Восстановление режущего инструмента осуществляют путем его притирки, боковую сторону лезвия ножа затачивают вручную или на точильном станке.
Проверку, а также осмотр рабочего механизма, его чистку выполняют только при выключенном электродвигателе.
14.4. ОСНОВНЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ МЯСОРУБОК
Процесс измельчения продуктов на мясорубке достаточно сложен. Продукт подвергается сжатию витками шнека, трению о стенки камеры, резанию подрезными решетками и вращающимися ножами, продавливанию через отверстия ножевой решетки, при этом качество его должно сохраниться по сравнению с исходным продуктом, у сочных продуктов (сырое мясо, рыба) не должен выделяться при обработке в большом количестве сок. Продукт не должен проворачиваться относительно стенок камеры, перемещение его шнеком необходимо осуществлять только вдоль оси камеры. Для уменьшения проворачиваемости продукта на внутренней поверхности камеры имеются продольно или по винтовой линии расположенные канавки, направление спирали которых противоположно направлению спирали шнека. Угол подъема винтовой линии шнека должен быть минимальным по всей длине шнека, на последнем витке угол подъема должен быть меньше угла самоторможения продукта, равного арктангенсу минимального коэффициента трения движения продукта о поверхность решет-
ки, при этих условиях его величина не должна превышать αп = 7-10°. Величину угла подъема первого витка
шнека α1 вычисляют по формуле, полученной исходя из условия превышения объема первого витка шнека над объемом последнего, изложенного при изучении волчков
α1 = arctg (2,4 tg )
При малых значениях угла подъема последнего витка шнека уменьшается производительность мясорубки, поэтому не следует уменьшать угол подъема αп ниже рекомендуемого предела.
Количество витков шнека принимается равным 4-5, как и у волчков, по тем же причинам.
Под загрузочной частью камеры, в районе попадания продукта на виток шнека, выполняется в корпусе мясорубки карман для улучшения условий захвата обрабатываемого куска мяса шнеком.
Ножевые решетки выполняются с максимально возможным использованием их площади под отверстия, размер которых определяет степень измельчения, при этом соблюдается условие прочности решетки. При этом расположение отверстий в шахматном порядке предпочтительнее. Отверстия расположены на решетке не по концентрическим окружностям, а по концентрическим шестигранникам. Такое расположение позволяет увеличить равномерность износа режущей кромки вращающихся ножей.
Сцелью уменьшения потребной мощности на резание ножами продукта на кафедре оборудования нашего университета предложена конструкция режущего механизма, не имеющего четырехперых плоских вращающихся ножей, взамен их предлагаются вращающиеся дисковые ножи, диаметр которых перекрывает величину перепада радиусов расположения отверстий на решетках. Ножи приводятся во вращение встроенным планетарным механизмом с зубчатым колесом внутреннего зацепления, неподвижно расположенным в корпусе мясорубки, в районе измельчения продукта, по которому обкатываются шестерни, находящиеся на осях дисковых ножей и вращающих их. В результате этого возрастает коэффициент скольжения лезвия режущего инструмента (увеличивается касательная составляющая скорости резания) до значения, равного 5-6, при этом уменьшается мощность на резания продукта лезвиями ножей в 5-6 раз. Подробнее расчет мощности приведен ниже. Вращение дисковых ножей возможно только при вращении шнека, на пальце которого находится посаженная крестовина с дисковыми ножами. Специального привода от электродвигателя или редуктора нет.
Сцелью предохранения машины от заклинивания режущих инструментов категорически запрещается измельчать различные сухие специи, в случае крайней необходимости допускается обработка сочных овощей, таких как лук, помидоры и др. Категорически запрещается применять при установке и закреплении режущего инструмента нажимной гайкой различного рода усилители, рычаги и т.п. Необходимо эти операции выполнять только руками, без применения вспомогательного инструмента.
14.5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
Мясорубки – машины непрерывного действия и их производительность определяется по формуле
Q = 3600 F V ρϕ ,кг/час,
88
где F – площадь поперечного сечения рабочей камеры, м2;
V– c корость перемещения продукта последним витком шнека, м/с;
ρ– насыпная плотность продукта, кг/м3;
ϕ– коэффициент использования площади рабочей камеры, равный 0,9 (продукт движется уплотненным, без воздушных промежутков; учитывается площадь поперечного сечения витка шнека).
F =π (R2 – r 2)
V =π n(R + r) tgαп kb /60.
где R и r – наружный и внутренний радиусы шнека, равные соответствующим радиусам расположения отверстий на решетке, м;
n – число оборотов шнека в минуту, об/мин;
kb – коэффициент проворачивания продукта относительно шнека, равный в среднем 0,35.
14.6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТРЕБНОЙ МОЩНОСТИ
Потребная для обработки мощность определяется шестью составляющими, определяемыми ниже. Для определения мощности электродвигателя привода необходимо учитывать коэффициент полезного действия передаточного механизма и перевести рассчитанную мощность в киловатты.
N1 – составляющая мощности, необходимая для разрезания продукта лезвиями вращающихся ножей, Вт.
Первую составляющую мощности определим как произведение момента сил сопротивления резанию на угловую частоту вращения шнека с набором ножей
N1 = M1 ω ;
M1 = qψ (R2 – r 2) /2 (1 + K β2 )0,5.
N1 = q (R2 – r 2)π n zpψ / 60 (1 + K β2 )0,5.
где z – |
количество одновременно режущих кромок ножей, шт.; |
q – |
удельное сопротивление разрезанию продукта, Н/м. |
При вращении плоских прямолинейных ножей количество одновременно режущих кромок лезвий для одного двухстороннего ножа равно 8; при замене его на планетарно вращающиеся дисковые это количество не изменится, но увеличится коэффициент скольжения лезвия и уменьшится потребная мощность, так как если в первом случае при прочих равных условиях принять потребную мощность равной единице, то во втором случае
она составит в (1 + K β2 )0,5 =(1 + 62)0,5 = 6,1 раз меньшее значение.
N2 – составляющая мощности, необходимая для разрезания продукта лезвиями неподвижной подрезной решетки, Вт.
Вторую составляющую мощности определим аналогичным образом и получим
N2 = q (R2 – r 2)π n z’pψ / 60 (1 + K β2 )0,5,
где z’p – количество кромок подрезного ножа, чаще всего равное трем.
N3 – составляющая мощности, необходимая для преодоления сил трения продукта о поверхность ножевой решетки, Вт.
Третью составляющую мощности определим интегрированием дифференциального уравнения, определяющего элементарную мощность (рисунок 14.4)
89
Рис. 14.4. Схема определения третьей составляющей мощности
При этом получим |
|
dN3 = dM3 ω пр ; |
ω пр =(1 –k b) ω ; |
d M3 = t dS ρ ; |
t = p f ; р = 2 – 3 МПа; dS = ρ dθ d ρ . |
Подставив приведенные значения и проинтегрировав, получим
N3 =π 2 n f p (R3 –r 3) (1 – k b) /45.
N4 – составляющая мощности, необходимая для преодоления силы трения продукта о шнек, Вт.
Четвертую составляющую мощности определим, как произведение момента сил сопротивления трению на относительную угловую частоту вращения продукта и шнека
N4 = M4 ω0 ; ω0 =kb ω ;
Момент сил трения по среднему радиусу витков шнека
M4 = T1 (R + r) /2;
Силы трения зависят от величины и состояния поверхности шнека
T1 = 1,2 p f Sш , |
Sш =π (R + r) Lш , |
|
где 1,2 – |
коэффициент, учитывающий увеличение сил трения при износе покрытия поверхности шнека ; |
|
Sш – |
величина поверхности шнека, м2; |
|
Lш – |
рабочая длина шнека, м. |
|
N5 – |
составляющая мощности, необходимая для преодоления сил трения продукта о корпус, Вт. |
|
Пятую составляющую мощности определим аналогично |
||
N5 = M5 ω пр ; |
ω пр = (1 –k b) ω ; |
|
Момент сил трения продукта о внутреннюю поверхность корпуса мясорубки
M5 = T2 R;
Сила трения продукта о корпус зависит от величины внутренней поверхности корпуса
T2 = p f Sk ; Sk = 2 π RLш .
Подставив приведенные значения, получим
N5 =π R2 n p f (1 – k b) /15.
N6 – составляющая мощности, необходимая для работы шнека, как насоса, подающего продукт к режущим инструментам, Вт.
Мощность для работы насоса вычисляется по формуле
N = Qn p /ηн .
Развиваемое насосом давление должно быть равно 0,25 МПА или 2,5х105 Па.
Объемная секундная производительность насоса при этом должна быть равной
Qn = 1,2 Q /3600 ρ ;
Коэффициент полезного действия шнекового насоса не превышает величины 0,3.
Подставив приведенные значения, получим
N6 = 280 Q / ρ .
На этом вычисления параметров работы мясорубки заканчиваем.
90