Лекція 7. Теорія різання План лекції

1. Загальні положення теорії різання.

2. Основні способи різання продуктів.

3. Сили, що діють на ніж при рублячому різанні.

Література: [1,2, 4, 7, 8]

1.Загальні положення теорії різання

Розрізання сировини є одним з основних механічних процесів при її переробці. Цей процес використовують для полегшення подальшої обробки сировини, надання продуктам певних геометричних розмірів, зміни структурно-механічних властивостей та інтенсифікації процесів подальшої теплової обробки.

В залежності від виду оброблюваного продукту все механічне обладнання призначене для розрізання харчових продуктів, поділяють на чотири групи:

1. Овочерізки;

2. М’ясорубки, м'ясорозпушувачі, обладнання для подрібнення кісток;

3. Хліборізки;

4. Машини для нарізання гастрономічних продуктів.

В якості ріжучих інструментів на підприємствах харчування використовують ножі, які мають різну конструкцію та форму. Всі ножі незважаючи на їх конструктивне виконання мають ріжучу сторону (лезо), та мають форму двогранного однобічного та двобічного клину (рис.7.1).

Рис.7.1. Двогранний клин: а)- односторонній;

б)- двосторонній

Грань леза Б, яка співпадає з площиною руху ножа є опорою. Грань леза А, яка розташована під кутом до площини руху ножа є робочою. Ця грань створює деформації, наприклад загинання продукту та витіснення його з простору яке на протязі руху займає ніж.

Лінія перетину опорної та робочої граней є ріжучою поверхнею леза. Так, як двогранний клин має одну ріжучу частину, то різання продуктів він здійснює лише в одній площині.

Кут α, який створений опорною та ріжучою гранями є кутом загострення леза. Клин (рис.7.1, а) є одностороннім, якщо має робочу А і опорну Б грані. Клин (рис.7.1, б) є двостороннім, якщо не має опорної грані, так, як обидві його грані є робочими. Для двостороннього симетричного клину, кут загострення рівний подвійному куту загострення одностороннього клину.

Крім ножів для розрізання продуктів використовують ріжучі інструменти, леза яких виконані у формі клину з явно вираженими зубцями та кутом загострення, який має від’ємне значення або рівний нулю (рис.7.2). Такі пристрої називаються пилками.

Рис.7.2. Схема різання продукту пилкою

З розведеними зубцями:

а) з від’ємним кутом загострення; б) з кутом загострення рівним нулю

Для здійснення процесу різання необхідне відносне переміщення робочого інструмента та продукту. В загальному випадку швидкість його переміщення направлена під деяким кутом φ до ріжучої кромки леза, та її можна розташувати по двом напрямкам: за нормаллю до ріжучої кромки та вздовж неї (рис.7.3).

Рис. 7.3. Схема відносного руху ножа і продукту:

а) під кутом до ріжучої кромки; б) по нормалі до ріжучої кромки; в) вздовж ріжучої кромки

2.Основні способи різання продуктів

В залежності від напрямку переміщення ріжучого інструменту відносно продукту, різання поділяють на рублячє та ковзьке.

При рублячому різанні ріжучий інструмент переміщується відносно продукту перпендикулярно ріжучій кромки леза ножа, при ковзкому різанні - під гострим кутом до ріжучої кромки леза.

При рублячому різанні лезо ножа, переміщуючись перпендикулярно ріжучій кромці, деформує продукт та ущільнює його поверхневий шар, в якому утворюються контактні напруження, які мають максимальне значення в зоні контакту з лезом ножа.. Під час зростання сили впливу ножа на продукт збільшується його деформація і зростає контактне навантаження. При досягненні критичних значень навантажень на продукт лезом ножа, продукт зазнає деформацій в зоні максимальних навантажень.

Характер руйнувань продукту залежить від структурно-механічних властивостей продукту (рис.7.4).

Рис.7. 4. Схема деформації продуктів при рублячому різанні:

а) тверді крихкі продукти; б) волокнисті пластичні продукти

На відміну від рублячого різання при ковзкому різанні для розрізання продукту необхідно значно менше витратити зусилля на розрізання, так, як процес різання здійснюється окремими мікро зубцями, при цьому сумарна довжина мікро зубців, які одночасно здійснюють процес різання продукту, значно менше довжини ріжучої частини леза (рис.7.5).

Рис.7. 5. Схема ковзкого різання

Використання рублячого та ковзкого способів різання харчових продуктів залежить від фізико-механічних властивостей продуктів, вимог до якості поверхонь відрізаних шматків продукту, а також енергетичних показників.

Рублячє різання використовують для нарізання сиру, масла та ін.

Ковзьке різання використовують для нарізання хліба, овочів, м'яса та ін.