Курсовая работа - Процесс тонкого измельчения мяса и аппараты для его реализации - файл n1.docx

Курсовая работа - Процесс тонкого измельчения мяса и аппараты для его реализации
скачать (701.9 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.docx702kb.01.06.2012 11:26скачать

n1.docx

Содержание


Введение………………………………………………………………………….2

1.Анализ способов измельчения мяса и выбор оптимального……………..3

1.1.Научное обеспечение процесса измельчения……………………………3

1.2.Способы тонкого измельчения мяса………………………………………4

2.Описание выбранного процесса……………………………………………..13

3. Сравнение аппаратов для реализации процесса…………………………...16

3.1. Устройство и принцип действия куттеров……………………………….16

3.2. Сравнение аппаратов и выбор оптимального……………………………19

4. Описание выбранного аппарата……………………………………………..23

4.1 Устройство и технические характеристики куттера…………………….23

4.2. Конструктивное изменение в аппарат……………………………………25

Заключение………………………………………………………………………27

Библиографический список…………………………………………………….28

Приложение………………………………………………………………………30


Введение
В настоящее время перед мясной промышленностью страны стоит важная проблема более полного и рационального использования сырья животного происхождения. Для ее решения необходимо перерабатывать продукцию животноводства с максимальной эффективностью, исключая потери на всех стадия обработки, постоянно увеличивая ассортимент и повышая качество готовых изделий. Успешное разрешение данной проблемы возможно на основе интенсификации и оптимизации мясного производства и широкого внедрения в производство поточно-механизированных и автоматизированных линий, оборудованных средствами оперативного контроля и регулирования на всех стадиях технологического процесса [10].

Измельчение мясного сырья является одним из самых трудоемких процессов при изготовлении мясных продуктов. Тонкое измельчение, или куттерование, проводят в куттерах. Принципиальная схема современного куттера была предложена Томасом Бильямсом в 1880 году. Она представляет собой металлическую тороидальную чашу с ножами серповидной формы, причем чаша вращалась в горизонтальной плоскости, а ножи – в вертикальной [5].

Куттерование – один из наиболее важных процессов при производстве вареных колбас. От качества куттерования зависит качество вареных колбас и их выход. На качество же куттерования, кроме технологических факторов, влияет острота лезвий ножей, которая, в свою очередь, оказывает существенное влияние при резании, т.к. от нее зависит усилие резания, качество среза и выделение мясного сока, при переработке продукта [13].


  1. Анализ способов измельчения мяса и выбор оптимального




    1. Научное обеспечение процесса измельчения


Измельчение – процесс механического воздействия на продукт рабочими органами, который приводит к преодолению сил взаимного сцепления и увеличению поверхности твердых материалов.

В пищевой промышленности измельчение применяют для увеличения поверхности твердых материалов с целью повышения скорости биохимических и диффузионных процессов при переработке фруктов, овощей и т. д., а также в процессах переработки пищевых отходов. Измельчение широко используют в мукомольном, мясном, свеклосахарном, спиртовом, пивоваренном, консервном и других производствах.

При измельчении обычно имеет место несколько сопутствующих видов измельчения. Например, истирание сопровождается раздавливанием, раскалыванием, измельчением при ударе. Выбор метода измельчения зависит от крупности и прочности кусков измельчаемых материалов. Прочные и хрупкие материалы измельчают раздавливанием и ударом, прочные и вязкие — раздавливанием, вязкие материалы средней прочности – истиранием, ударом и раскалыванием.

Процессы измельчения разделяются на дробление (крупное, среднее и мелкое), измельчение (тонкое и очень тонкое) и резание. Резание применяют, когда требуется не только уменьшить размер кусков, но и придать им определенную форму. Изрезанию подвергаются овощи и фрукты, конфетная и тестовая масса, мясо и другие продукты [9].

В зависимости от размеров наиболее крупных кусков материала и размеров получаемых кусков различают следующие процессы измельчения (таблица 1).

Таблица 1

Классификация процессов измельчения

Вид процесса

Размер кусков, мм

Степень

измельчения

до измельчения

после измельчения

Измельчение:

тонкое (размол)

10…2

2…75*10-3

100

сверхтонкое (коллойдное)

10…75*10-3

75*10-3…1*10-4


Резание – процесс механического расчленения продукта по линии его соприкосновения с острой кромкой лезвия путем сжатия и сдвига. Резание пищевых продуктов осуществляют для того, чтобы отделить от массива продукта определенную его часть, для разделения продукта на частицы заданных формы и размеров и для измельчения продукта без предъявления требований к форме частиц.

Нарезанные куски имеют правильную, заранее выбранную форму с ровными краями и обычно в дальнейшем подвергаются только тепловой обработке. При дроблении частицы продукта имеют неправильную форму и в большинстве случаев подвергаются дальнейшему тонкому измельчению. Резание происходит в поле гравитационных, центробежных, втягивающих или толкающих сил, создаваемых режущими или специальными рабочими органами машины. Эти силы используются для обеспечения подачи продукции в зону измельчения и отвода ее из машины [6; 14].


    1. Способы тонкого измельчения мяса


Измельчение мясного сырья – один из важнейших процессов в цепи технологического потока на любом мясоперерабатывающем предприятии. От его функционирования и надежности во многом зависят выход готовой продукции, ее качество и себестоимость [12].

В настоящее время подробно изучен процесс тонкого измельчения сырья при приготовлении фарша для колбасных изделий. При тонком измельчении, процесс резания выполняют на высоких скоростях режущих органов, сопровождающийся выделением большого количества тепла, изменением водосвязывающей способности, структурно-механических свойств продукта. Эти обстоятельства обуславливают необходимость правильного определения и расчета оптимальной продолжительности измельчения. Степень измельчения мяса определяет глубину технологической обработки и влияет на форму связей влаги, изменяя структурно-механические характеристики.

При тонком измельчении на качество готовых изделий влияет тип измельчающей машины (куттер, куттер-мешалка, агрегаты непрерывного действия и т.д.). Хотя процессы во всех машинах протекают аналогично, рациональная или оптимальная продолжительность измельчения, при которой физические свойства имеют экстремальные значения, различна и зависит от кинематических и геометрических характеристик машин [7].

В практике мясного производства существует несколько способов тонкого измельчения мяса, обусловленных выбранным типом измельчающего оборудования. Оно бывает периодического и непрерывного действия, работающим при атмосферном давлении и под вакуумом. Оборудование каждой группы можно подразделить, в свою очередь, на оборудование для крупного, среднего, мелкого и тонкого измельчения.

Исполнительный орган оборудования для измельчения — режущий механизм, который выполнен либо одиночной, либо парной деталью. В качестве одиночного режущего механизма используют ножи различной конструкции, полотна или ножи в комбинации с дополнительной режущей деталью, выполненной в виде решетки (плоской, конической или цилиндрической), диска с зубьями или пальцами, а также ножей, расположенных по конусу, цилиндру или плоскости. Парные детали бывают неподвижными или встречновращающимися, плотно прижатыми к режущим ножам или смонтированными на определенном расстоянии друг от друга. Одиночные режущие механизмы используют в основном в оборудовании для измельчения твердого сырья, а механизмы с режущей парой применяют для измельчения мягкого сырья [2].

Измельчение мяса на коллойдных мельницах.

При выработке вареных бесструктурных колбас для тонкого измельчения мяса применяют коллоидные мельницы. Их можно использовать как в отдельных технологических линиях крупных перерабатывающих предприятий, так и в цехах малой и средней мощности при выработке сосисок или ливерных колбас.

Мельница состоит из корпуса, механизма измельчения, бункера, устройства для выгрузки измельченного продукта, электродвигателя. В большинстве коллоидных мельниц измельчающий механизм выполнен в виде ротора и статора.

Ротор представляет собой набор дисков с нарезкой по внешнему диаметру, укрепленных на валу вертикально расположенного электродвигателя. Статор собран из двух скрепленных между собой колец с нарезкой по внутреннему диаметру, которые вставлены в корпус. Предварительно измельченное на волчке и перемешанное с необходимыми компонентами фарша сырье подается в загрузочный бункер (рисунок 1).


Рисунок 1 – Коллоидная мельница

а — механизм измельчения: 1 — канал подачи сырья; 2— зуб; 3 — неподвижный конус; 4 — подвижный конус; б — конструкция: 1 — подвижный конус грубого размола; 2— неподвижный конус грубого размола; 3~ подвижный конус тонкого размола; 4 — канал подачи сырья; 5 — ручка; 6 — регулировочная головка; 7—выгрузной патрубок; 8—опорная плита; 9— рычаг включения; 10— электродвигатель; 11 — разгрузочная чашка; 12— вал; 13— стопорный винт; 14 — загрузочный бункер
В результате разности давлений сырья в бункере и разгружающем устройстве фарш поступает на приемный диск ротора, захватывается его лопастями и по каналу подается к статору. Здесь он заполняет впадины его нарезки, а также зазор между ротором и статором. Последний определяет степень измельчения и регулируется головкой. Измельченный продукт лопастями разгрузочного устройства выбрасывается в патрубок для дальнейшей технологической обработки.

Некоторые типы коллоидных мельниц снабжены механизмом предварительного измельчения, выполненным в виде ножа с решеткой, что позволяет на одной машине производить среднее и тонкое измельчение сырья.

Измельчение мяса на эмульситаторах.

Для среднего и тонкого измельчения мяса с большим количеством соединительной ткани больше подходят эмульситаторы. В зависимости от типа режущего механизма они бывают нескольких видов. Наибольшее распространение получили эмульситаторы с режущим механизмом (рисунок 2).


Рисунок 2 – Режущий механизм эмульситатора:

1 — лопастная головка; 2, 6— распорные кольца; 3, 7—решетки; 4, 8 — ножи; 5, 9— гайки;10— стопорный винт
Такой эмульситатор состоит из станины, рабочей камеры, режущего механизма, загрузочного бункера и электродвигателя.

С одной стороны станины смонтирован электродвигатель, сообщающий вращение ножевому валу через клиноременную передачу, с другой — бункер, который может перемещаться по специальным траверсам. Сырье подается в зону резания под действием веса самого фарша и перепада давлений над и под продуктом, образующегося при вращении выгружателя измельчающего механизма.

В отдельных конструкциях эмульситаторов продукт одновременно измельчается и подогревается водой и паром до 70-80 °С.

Такие эмульситаторы кроме измельчающего механизма оборудованы подающим и откачивающим насосами. Для детского и диетического питания выпускаются три группы мясных продуктов: крупноизмельченные с частицами фарша 2-3 мм, пюреобразные с частицами размером 0,8..0,15 мм и гомогенизированные с частицами размером 0,15...0,2 мм.

Измельчение мяса на гомогенизаторах и дезинтеграторах.

Высокую степень измельчения мяса для гомогенизированных консервов получают с помощью гомогенизаторов и дезинтеграторов.

Гомогенизатор (рисунок 3) состоит из корпуса, гомогенизирующей головки, муфты, привода и пульта управления. Гомогенизирующая головка выполнена в виде подвижного диска с нарезкой на одной из сторон и стенки корпуса, на внутренней стороне которой также имеется нарезка. Развитая зубчатая поверхность гомогенизирующей головки при вращении с большой скоростью обеспечивает перетирающее воздействие на измельчаемый продукт.


Рисунок 3 – Гомогенизатор:

1 — корпус; 2 — гомогенизирующая головка; 3 — подвижный диск; 4 — муфта; 5 — привод
Гомогенизирующая головка соединена с валом высокооборотного электродвигателя с помощью муфты. Подача и отвод сырья обеспечиваются напором, создаваемым работой гомогенизирующей головки. При относительно небольших габаритах производительность гомогенизатора достигает 3500 кг/ч.

Один из недостатков гомогенизатора данного типа — довольно большой разброс размеров получаемых частиц. Исключить этот недостаток можно с помощью дезинтеграторов.

Дезинтегратор представляет собой ротор, на котором горизонтально закреплены ножи и била с частотой вращения 4000-5000 мин-1. Поступающий продукт подвергается резательному и ударному воздействиям и, измельченный до необходимого размера, проходит через фильтрующее сито (рисунок 4).


Рисунок 4 – Дезинтегратор

1 — загрузочный шнек; 2 — электродвигатель; 3 — гибкая прокладка; -4—верхний подшипник; 5 — била; 6 — нижняя опора с подшипником; 7— магнитная ловушка; 8 — фильтрующее сито
Для сверхтонкого измельчения продукта дезинтегратор может иметь две ступени измельчения. В этом случае после каждой ступени устанавливают фильтрующее сито с отверстиями соответствующего диаметра. Продукт перемещается из одной ступени измельчения в другую обычно с помощью насоса. Перед измельчением сырье может нагреваться водой или паром до 70-80 °С [18; 20].

Измельчение мяса на куттерах.

Для тонкого измельчения мяса и приготовления фарша бесструктурных колбас, сосисок и сарделек применяют куттеры. Они подразделяются на настольные (с чашей вместимостью до 30 л) и напольные, открытые и герметичные, с одним общим электродвигателем или с раздельным приводом ножевого вала и чаши, реверсивные и с вращением ножевого вала только в одну сторону, с одной, двумя, тремя скоростями ножевого вала либо с бесступенчатым регулированием скорости, с горизонтальным и вертикальным расположением ножевого вала, с ручной или механической выгрузкой готового продукта, с ручным или программным управлением.

Такое многообразие куттеров позволяет не только расширить их функциональные возможности, но и значительно улучшить качество получаемого с их помощью сырья. Например, куттеры с реверсом и изменением скорости вращения ножевого вала можно использовать для перемешивания фарша до получения однородной массы. В этом случае скорость ножей должна быть минимальной, а фарш перемешивается их тыльной незаточенной стороной. Качество фарша существенно зависит от скорости вращения ножевого вала: чем она больше, тем шире область применения куттеров, что особенно важно для предприятий и цехов малой и средней мощности.

Применение вакуума в герметичных куттерах позволяет сохранить цвет сырья, улучшить связывание протеина и влаги и в конечном итоге увеличить выход и повысить качество продукции. Снижение содержания кислорода в сырье увеличивает срок его хранения при переработке.

Куттер открытого типа (рисунок 5) состоит из чаши с крышкой, ножевого вала с серповидными ножами и привода. С помощью клиноременной передачи ножевой вал вращается с частотой 1500.. .5000 мин-1, а червячная передача обеспечивает вращение самой чаши с частотой от 6 до 40 мин-1.


Рисунок 5 – Схема куттера

1 - электродвигатель; 2 - крышка; 3 - ножевой вал; 4 - червячная передача; 5 - чаша
Режущий механизм (рисунок 6) состоит из серповидных ножей, заточенных с одной стороны, и стальной гребенки, которая очищает лезвия ножей от мяса. В зависимости от марки куттера и требований, предъявляемых к обрабатываемому сырью, на ножевой головке закрепляются два, три, четыре, шесть или девять ножей. Большое значение для качества фарша и его нагрева в процессе куттерования имеет зазор между ножами и чашей: он должен быть минимальным.


Рисунок 6 – Режущий механизм куттера

1 — чаша; 2 — вал; 3— нож; 4— гребенка
Загруженное в куттер сырье непрерывно подается в зону резания вращающейся чаши, где быстро измельчается ножевой головкой. Степень измельчения сырья зависит от продолжительности куттерования, скорости резания, числа ножей и их заточки.

В процессе измельчения в куттер добавляют воду или специальный чешуйчатый лед. Этим достигается соблюдение рецептуры, а также снижение температуры фарша, так как при куттеровании его температура повышается на 1-4 °С.

По окончании куттерования фарш выгружается из чаши специальным механизмом. Простейший из них – плоская перемычка, опускаемая в чашу. При вращении чаши фарш, упираясь в перемычку, перетекает через край и по лотку попадает в подставленную емкость. Такой механизм выгрузки применим в куттерах с небольшой вместимостью чаши. В куттерах с чашей вместимостью более 100 л рабочим органом выгрузного устройства служит тарелка, приводимая во вращение от электродвигателя посредством зубчатой передачи. При вращении она выбрасывает фарш из чаши в желоб.

К конструктивным особенностям вакуумных куттеров относится наличие герметичной чаши и вакуумного насоса. В вакуумных куттерах можно обрабатывать значительно больше сырья, чем в обычных, благодаря герметически закрывающейся крышке [2; 15; 18].

Вместе с тем существует ряд изобретений, позволяющий интенсифицировать типовой процесс тонкого измельчения мяса.

Так, способ тонкого измельчения мяса, предложенный [16], состоит в отделении мяса от обрезков хрящей, жил и иных грубых включений отрезанием вдавливаемых в отверстия решетки слоев и соскабливанием остающихся волокон об острые кромки отверстий решетки, после чего инородные включения по спиральным траекториям выводят из зоны действия режущего слоя режущего органа и выгружают отдельно от измельченного мяса.

Устройство для осуществления данного способа состоит из подающего шнека и режущего узла, составленного из нескольких режущих пар в виде решеток, прижатых к ним вращаемых многолопастных ножей и патрубка для выгрузки включений. При этом в каждой паре соседних решеток установлено по два примыкающих к ним односторонних ножа, являющихся зеркальным отображением друг друга. Лопасти одного ножа могут быть размещены в пространствах, ограниченных проекциями лопастей соседних ножей. В поперечном сечении лопасти ножей имеют Г-образную форму и выполнены со скругленными углами. Устройство может быть снабжено набором сменных колец разной толщины.

Изобретение [17] относится к способам тонкого измельчения мяса, рыбы, растительных и других продуктов в перерабатывающих отраслях. Способ тонкого измельчения пищевых продуктов предусматривает подачу сырья, отрезание его частиц режущим инструментом, состоящим из комплекта вращающихся серповидных ножей, закрытых кожухом, и отвод фарша.

Подающее сырье захватывают и переносят режущим инструментом на внутреннюю поверхность кожуха, где отрезание частиц сырья осуществляют в непрерывном режиме ножами, у которых режущие кромки развернуты на угол ? к плоскости их вращения, причем угол ? устанавливают в пределах от -15° до +15°, а отвод фарша осуществляют с ускорением. Изобретение позволяет повысить эффективность измельчения продукта и улучшить его качество, а также ускорить процесс куттерования.

Таким образом, по причине наибольшего распространения на предприятиях мясной отрасли тонкого измельчения мяса при помощи куттеров, рассмотрим процесс куттерования более подробно.


  1. Описание выбранного процесса


Тонкое измельчение мяса проводят в куттерах. Сырье перед куттерованием предварительно измельчают на волчке либо загружают крупнокусковое замороженное сырье, а в некоторых случаях его измельчают и смешивают с компонентами. От правильного куттерования зависят структура и консистенция фарша, появление отеков бульона и жира, а также выход готовой продукции. Это одна из важнейших операций при производстве вареных колбас, сосисок, сарделек, мясных хлебов и ливерных колбас. Куттерование обеспечивает не только должную степень измельчения мяса, но и связывание добавляемой воды или льда в количестве, необходимом для получения высококачественного продукта при стандартном содержании влаги. Продолжительность куттерования существенно влияет на качество фарша.

При обработке мяса на куттере в течение первых 3—4 мин происходит механическое разрушение тканей, значительно увеличивается поверхность кусочков мяса, после чего начинается набухание белков, связывание ими добавляемой воды и образование вязкопластичной структуры. Куттерование длится 8—12 мин в зависимости от конструктивных особенностей куттера, формы ножей, скорости их вращения. Оптимальной продолжительностью куттерования считается такая, когда такие показатели, как липкость, водосвязывающая способность фарша, консистенция и выход готовых колбас, достигают максимума [3].

При куттеровании фарш нагревается и его температура поднимается до 17—20 °С. С целью предотвращения перегрева фарша в куттер добавляют холодную воду или лед в начале куттерования в таком количестве, чтобы поддерживать температуру 12—15 С. Количество воды или льда зависит от вида куттеруемого сырья: чем выше содержание жировой ткани, тем меньше надо воды или льда. Излишнее количество влаги в фарше приводит к образованию бульонно-жировых отеков в процессе термообработки, недостаточное количество — к получению продукта с грубой «песочной» консистенцией. Количество добавляемой воды или льда при получении вареных колбас, сосисок и сарделек составляет 10—40 % массы куттеруемого сырья.

При измельчении разных видов сырья в куттер вначале загружают говядину или нежирную свинину, затем — полужирную и жирную свинину, шпик загружают в конце куттерования. Воду добавляют при куттеровании говядины и нежирной свинины.

При измельчении сырья на вакуумных куттерах получаются фарш и готовые изделия более высокого качества. Это связано с тем, что в процессе куттерования при высокой скорости вращения ножей в фарш попадает большое количество воздуха. В условиях вакуума аэрации фарша не происходит, улучшаются консистенция фарша, окраска, повышается выход готовой продукции, сокращаются число и размер микропор, увеличивается степень измельчения волокон, что приводит к повышению водосвязывающей способности и липкости фарша, увеличению плотности колбас, тормозятся окислительные процессы. Оптимальное остаточное давление, обеспечивающее высокое качество и выход продукта, составляет 0,25*10 Па [20; 19].

Куттерование – сложный процесс, который включает механические процессы: измельчение, перемешивание и биохимические процессы, связанные с разрушением клеточной структуры белка и жира и созданием стойких водо-жиро-белковых эмульсий. Следует указать и на то, что при куттеровании в состав смеси добавляют нитрит, соль, фосфаты, каррагенаны, вкусо-, цвето- и ароматизирующие вещества, которые взаимодействуют с нативными компонентами мяса, образуя в конце процесса фаршевую эмульсию с определенными структурно-механическими свойствами, предельным напряжением сдвига (ПHC), липкостью, водосвязывающей способностью, вкусом, цветом и ароматом. Оптимально прокуттерованная фаршевая эмульсия должна обеспечить при термической обработке получение колбасных изделий с минимальными потерями массы, без отеков и с необходимыми органолептическими показателями.

В процессе куттерования в продукте происходят существенные изменения, которые внешне выражаются изменением ПНС и липкости. Наблюдают два периода: 1 — разрушение начальной структуры; 2 — создание новой, вторичной структуры. В первом периоде уменьшаются ПНС и липкость до какой-то минимальной величины. Затем начинается рост этих показателей до максимума, после чего вновь показатели уменьшаются. Начинается разрушение вторичной структуры. В этот момент процесс куттерования должен быть прекращен.

Определение времени куттерования — достаточно сложная задача. В основном, в открытых куттерах время куттерования определяют мастера органолептически, наощупь. Это невозможно осуществить в закрытых, вакуумных куттерах. Попытки создания приборов, которые замеряли бы изменение ПНС и липкости в реальном времени, пока не увенчались успехом. Единственный способ, который используют на практике — это опытное определение эталонного времени процесса для данного вида продукции и затем программирование работы куттера через заданное число оборотов и частоты вращения чаши, которые хорошо коррелируются со временем куттерования. Но при этом должна быть строго выдержана рецептура исходных компонентов по основным показателям: мышечный белок, жир, вода, соль, нитрит, фосфаты и др., иначе программирование не даст повторяемости конечных качественных показателей продукта. На практике время куттерования лежит в пределах от 5 до 12 мин [21].

Окончание процесса куттерования как правило контролируется косвенными параметрами, например, температурной кривой нагрева фарша при измельчении или заданной продолжительностью его измельчения, определяемыми среднестатистическим методом для каждого вида колбасы и типа измельчающей машины [8].


  1. Сравнение аппаратов для реализации процесса




    1. Устройство и принцип действия куттеров


Куттеры предназначены для тонкого измельчения мясного мягкого сырья и превращения его в однородную гомогенную массу. Мясное сырье в куттерах измельчается при помощи быстровращающихся серповидных ножей, установленных на валу. Ножи попеременно погружаются во вращающуюся с частотой до 0,3 с-1 чашу.

Измельчение ведется в открытых чашах или под вакуумом. Кроме того, в куттерах совмещают процессы измельчения и смешивания. На рисунок 7 показана схема куттера периодического действия. Он состоит из открытой чаши 5, режущего механизма, включающего приводной вал 2 и серповидные ножи 4, из гребенки 3 и крышки 1, закрывающей рабочую зону куттера. К крышке 1 прикреплены скребки 6, располагающиеся по внешней и внутренней частям продукта, находящегося в чаше. Они направляют продукт под режущий механизм при вращении чаши, который представляет собой комплект серповидных ножей, закрепленных в ножевой головке.


Рисунок 7 – Схема работы куттера периодического действия
Число ножей в комплекте для куттеров периодического действия составляет не менее двух, и вращаются они с частотой до 100 с-1 и более. Нож куттера может иметь режущую кромку в виде прямой линии с заточкой в виде клина или малоизогнутой линии и сложной геометрической формы (ломаная линия). Выбор ножа с первой или второй формой заточки режущей кромки определяется требованиями качества измельчения продукта и энергетическими затратами. При существующих формах заточки ножей предпочтение отдается асимметричному клину с углом при вершине от 15 до 30°.

Ножи закрепляют способом открытого и закрытого гнезда. В первом случае крепление ножей с вилкообразной посадочной частью применяют для куттеров малой производительности. Ножи укрепляют на валу гайкой, и они удерживаются силой трения. Второй способ применяется для высокоскоростных куттеров. Ножи изготовляют с отверстиями в посадочной части.

Конструкцию ножей и ножевой головки (рисунок 8) выбирают такой, чтобы обеспечить их легкую балансировку и поддержать минимальный зазор между внутренней поверхностью чаши и режущей кромкой ножа. В его состав входят нож 1, посадочная часть 2, втулка 3, вал 5, штифт 6, гайка 8 и диск 9. Отверстия 4 и 7 предназначены для входа исходного продукта и удаления измельченного.


Рисунок 8 – Конструкция ножей и ножевой головки
Чашу куттера загружают либо вручную, либо загрузочными устройствами (подъемниками с напольными тележками). Измельченный продукт выгружают из куттеров периодического действия вручную в напольную тележку, опрокидывая чашу, или при помощи разгрузочных тарелок и скребков через борт чаши или через центральное отверстие в ней, закрываемое пробкой. Откидную крышку куттера открывают и закрывают специальными устройствами. В вакуумных куттерах крышка закрывает чашу герметично благодаря резиновой прокладке.

Основной показатель технической характеристики куттера – вместимость чаши. Для малых предприятий применяют куттеры с чашей вместимостью от 15 до 125 л, на крупных – более 125 л.


    1. Сравнение аппаратов и выбор оптимального


Для сравнения взяты куттеры периодического действия марок Л5-ФКМ, Л-23-ФКВ-03 и ВК-125 как наиболее полно охарактеризованные в литературе.

Куттер Л5-ФКМ (рисунок 9) предназначен для окончательного тонкого измельчения мяса и приготовления фарша при производстве варено-копченых, полукопченых, сырокопченых, вареных, ливерных колбас, сосисок и сарделек. Допускается измельчение охлажденного от -1 до +5 °С мяса в кусках массой не более 0,5 кг, а также блоков замороженного мяса размерами 190x190x75 мм температурой не ниже -8 °С [14].


Рисунок 9 – Куттер Л5-ФКМ
Вакуумный куттер Л23-ФКВ-03 предназначен для тонкого измельчения мяса и перемешивания фарша с добавочными компонентами под вакуумом при производстве колбас, сосисок и сарделек. Основным преимуществом вакуума является повышенный выход готовой продукции, более плотная и качественная набивка батонов, лучшая разработка фарша, снижение энергозатрат на куттерование. Куттер оснащен устройствами загрузки и выгрузки с гидравлическим приводом. Блок индикации пульта управления показывает температуру фарша, скорость вращения ножевого вала и другие режимы работы (рисунок 10).


Рисунок 10 – Куттер Л23-ФКВ-023
Вакуумный куттер ВК-125 с ёмкостью чаши 125 литров предназначен для тонкого измельчения всех сортов мяса и перемешивания его с добавочными компонентами под вакуумом при изготовлении всех видов колбас, сосисок и сарделек. При измельчении сырья в куттере процесс ведется в открытой чаше или под вакуумом.

Вакуумный куттер ВК-125 (рисунок 11) состоит из рамы с облицовкой, чаши, вакуумной крышки, выгружателя, ножевой головки, вакуумной системы, системы дозирования воды, а также электрооборудования, которое включает в себя силовые электроприводы, аппаратуру управления, кабельную сеть с соединителями и информационно-измерительную систему [2; 4].


Рисунок 11 – Куттер ВК-125

Технические характеристики куттеров периодического действия приведены в таблице 2 [23].
Таблица 2

Основные технические данные куттеров

Показатель

Л5-ФКМ

Л-23-ФКВ-03

BK-125

Производительность, кг/ч

1200

1600-2000

1300

Вместимость чаши, м3

0,125

0,325

0,125

Коэффициент загрузки чаши

0,4-0,6

0,6-0,8

0,7-0,8

Число ножей

4-6

1-5

1-6

Продолжительность цикла, мин

3-5

5-8

4-6

Скорость резания ножей, м/с

65

74

13..130

Установленная мощность электродвигателя, кВт

30,65

132

67

Габаритные размеры, мм

3600х1850х1800

3500х3400х1790

2700х1400х1500

Масса, кг

2200

4800

2000*

*Без электрошкафа, вакуумной системы и тележки.
Расчет куттеров проводился по четырем показателям: технической производительности, удельной энергоемкости, удельной материалоемкости и габаритности по формулам (1-4):


  1. Техническая производительность.

Техническая производительность характеризует максимальные производственные возможности куттера, достигаемые при полном использовании его конструктивных свойств в определенный промежуток времени.

Расчет проводили по формуле (1):

(1)

где Wп – паспортная производительность, т/ч;

? – коэффициент использования рабочего времени (?=0,8).


  1. Удельная энергоемкость.

Удельная энергоемкость характеризуется отношением затрат энергии к технической производительности куттера.

Расчет проводили по формуле (2):

(2)

где N – мощность, кВт;

Wт – техническая производительность, т/ч.


  1. Удельная материалоемкость.

Удельная материалоемкость – это удельный расход материальных ресурсов для получения единицы полезного эффекта, выражается в отношении массы куттера к его производительности.

Расчет проводили по формуле (3):

(3)

где m – масса куттера, т;

Wт – техническая производительность, т/ч.


  1. Габаритность.

Габаритность характеризуется отношением размеров куттера к его производительности.

Расчет проводили по формуле (4):

(4)

где L – длина, м;

B – ширина, м;

H – высота, м;

Wт – техническая производительность, т/ч
Таблица 3

Расчетные характеристики куттеров

Показатель

Л5-ФКМ

Л-23-ФКВ-03

BK-125

Техническая производительность, т/ч

0,96

1,6

1,04

Удельная энергоемкость, кВт*ч/т

31,93

82,50

125,00

Удельная материалоемкость, т*ч/т

2,3

3,0

1,9

Габаритность, м3*ч/т

16,0

13,3

5,5


Анализ расчетных данных (таблица 3) и гистограмм (приложение) показывает, что с технологической точки зрения из приведенного оборудования наибольший интерес представляет вакуумный куттер ВК-125 для приготовления фарша.


  1. Описание выбранного аппарата




    1. Устройство и технические характеристики куттера


Вакуумный куттер ВК-125 представляет собой (рисунок 12) машину средней производительности, имеющую раздельные приводы чаши и ножевого вала. Чаша вращается от электропривода переменного тока с двумя фиксированными скоростями. Для ножевого вала используют электропривод постоянного тока, позволяющий: уменьшить электропотребление за счет исключения пусковых перегрузок; в широком диапазоне бесступенчато регулировать режим измельчения в зависимости от технологических особенностей, качества и состояния измельчаемого сырья; равномерно в зависимости от рецептуры смешивать различные компоненты и специи без изменения структуры и консистенции фарша при вращении ножей в режиме перемешивания в обратную сторону (т. е. оно ведется на малой скорости тыльной стороной ножей). С помощью устройства перемещения чаши относительно ножевого вала сокращается время на смену ножей.
c:\users\alexan~1\appdata\local\temp\finereader11\media\image93.png

Рисунок 12 – Вакуумный куттер ВК-125

1 — станина; 2 — чаша; 3 — устройство выгрузки продукта; 4 — разгрузочный диск; 5 — устройство для подъема крышки; 6 — крышка; 7—пульт управления
Предусмотрена возможность регулирования зазора между ножами и чашей, что позволяет продлить срок службы ножей при их многократной переточке. Ножи выполнены по специальной технологии и по стойкости не уступают зарубежным аналогам.

Система управления куттера обеспечивает ручной и полуавтоматический режимы. Доза воды подается автоматически во время куттерования без сброса вакуума. Информационно-вычислительная система с цифровой индикацией контролирует основные параметры на любой стадии приготовления фарша. Система обеспечения безопасности исключает выполнение команд, которые могут привести к поломке изделия и травме оператора. Основные детали куттера и облицовку изготавливают из нержавеющей стали, что обусловливает их долговечность, соответствие требованиям гигиены и технической эстетики [2].

Технические характеристики представлены в таблице 4.

Таблица 4

Технические характеристики куттера ВК-125

Показатели

Производительность при максимальном времени цикла, кг/ч

1200

Вместимость чаши, м3

0,125

Давление среды в полости чаши при вакуумировании, МПа

0,02

Число ножей в одном комплекте

6-8

Высота куттера, мм:




с поднятой вакуумной крышкой

2500±50

с опущенной

1520±20

Наибольшая длина куттера, мм

2680±30

Ширина куттера, мм:




с изгибом вакуумного рукава

1840±50

без вакуумного рукава

1400±20

Масса, кг:




шкафа управления

350±50

куттера

2300±50

вакуумной установки

350




    1. Конструктивное изменение в аппарат


Продолжительность процесса куттерования определяет косвенными параметрами, такими как температура нагрева фарша при измельчении или заданная продолжительность измельчения. Эти методы контроля процесса измельчения могут быть использованы в том случае, если сырье имеет постоянный химический состав и температуру, что сложно осуществить в производственных условиях. В настоящее время оптимальная продолжительность измельчения сырья в куттере определяется составителем фарша и полностью зависит от его квалификации [8].

По данным [1], оптимальная продолжительность измельчения мясного сырья определяется изменением его реологической характеристики – вязкости, которое имеет экстремальную точку с минимальным значением для сырокопченых колбас, в то время как для вареных колбас это значение максимальное.

По этой причине для автоматизации процесса тонкого измельчения мясного сырья предлагается установить в куттер на корпус машины датчик-анализатор, определяющий вязкость1 (текучесть) сырья. В момент работы куттера измельчаемое сырье будет обтекать прибор-анализатор, который передаст данные об изменении вязкости фарша на дисплей куттера. При достижении требуемой (оптимальной для конкретного вида колбас) вязкости фарша работа куттера будет остановлена.

Заключение
Измельчение мясного сырья – один из важнейших процессов в цепи технологического потока на любом мясоперерабатывающем предприятии. От его функционирования и надежности во многом зависят выход готовой продукции, ее качество и себестоимость.

Куттеры предназначены для тонкого измельчения мясного мягкого сырья и превращения его в однородную гомогенную массу. Мясное сырье в куттерах измельчается при помощи быстровращающихся серповидных ножей, установленных на валу.

В проделанной курсовой работе был рассмотрен процесс тонкого измельчения мясного сырья и аппаратов для его реализации. Для автоматизации процесса куттерования предложено улучшение – установка в куттер на корпус машины датчик-анализатор, определяющий вязкость сырья.

Куттер ВК-125 оказался лучшим по показателям удельной материалоемкости и габаритности.


Библиографический список


  1. Авторское свидетельство № 1546950. Система автоматического управления процессом измельчения пищевых продуктов. Сарксян К.Р. , Косой В.Д. , Горбатов А.В. и др. Опубл. 28.02.90 Бюл. №8.

  2. Бредихин С.А. и др. Технологическое оборудование мясокомбинатов / С.А. Бредихин, О.В. Бредихина, Ю.В. Космодемьянский, Л.Л. Никифоров. – 2-е изд., испр. – М.: Колос, 2000. – С. 153-154, 178-179, 184-186.

  3. Винникова Л.Г. Технология мяса и мясных продуктов. Учебник. — Киев: Фирма «ИНКОС», 2006. – С. 102.

  4. Голубев И.Г. Оборудование для переработки мяса / И.Г. Голубев, В.М. Горин, А.И. Парфентьева. — М.: ФГНУ Росинформагротех, 2005. — С. 66,68,70.

  5. Оборудование для убоя скота, птицы, производства колбасных изделий и птицепродуктов. Справочник. Под ред. В.М. Горбатова. - М.: Пищевая промышленность, 1975. – С. 68.

  6. Горбатюк В.И. Процессы и аппараты пищевых производств. – М.: Колос, 1999. – С. 24.

  7. Дорохов В.П., Косой В.Д., Азарова Н.Г. Оценка качества измельченного мясного сырья // Мясная индустрия. – 2006. - №5. – С. 41-43.

  8. Дорохов В.П., Косой В.Д., Рыжов С.А. Автоматизация процесса измельчения мясного сырья для сырокопченых колбас // Мясная индустрия. – 2006. - №11. - С. 44-47.

  9. Драгилев А.И., Дроздов В.С. Технологические машины и аппараты пищевых производств. – М.: Колос, 1999. – С. 191-192.

  10. Зонин В.Г. Современное производство колбасных и солено-копченых изделий. – СПб, 2006. – С. 4.

  11. Ильиных В.В. Инженерная реология: учебно-методический комплекс. - Кемерово: Изд-во Кемеровского технологического института пищевой промышлености, 2005. – С. 18.

  12. Кузнецова Л.В., Журавлева О.В., Катусов Д.Н. Совершенствование технологии и оборудования для измельчения мясного сырья // Специалисты АПК нового поколения: Материалы IV Всероссийской научно-практической конференции / Под ред. Вротоникова И.Л. – ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», 2010. – С. 102.

  13. Лисицын А.Б. Теория и практика переработки мяса. – М.: ВНИИМП, 2006. – С. 52-53.

  14. Машины и аппараты пищевых производств: учебник для вузов: в 3 кн.: Кн. 2. Т 1. / С.Т. Антипов и др.; под ред. акад. РАСХН В.А. Панфилова, проф. В.Я. Гуданова. – Минск, 2008. – С. 240-241, 289-292.

  15. Оборудование и автоматизация перерабатывающих производств / А.А. Курочкин, Г.В. Шабурова, А.С. Гордеев, А.И. Завражнов. – М.: КолосС, 2007. – С. 160-166.

  16. Пат. 2087196 РФ, МПК B02C18/30. Способ тонкого измельчения мяса и устройство для его осуществления / Сыроватский Э.Ф. – Заяв. 15.02.1993; Опубл. 20.08.1997.

  17. Пат. 2395344 РФ, МПК B02C18/30. Способ тонкого измельчения пищевых продуктов / Соловьев О.В., Василевский О.М.; ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт мясной промышленности им. В.М. Горбатова. - Заяв. 29.04.2009; Опубл. 27.07.2010.

  18. Плаксин Ю.М., Малахов Н.Н., Ларин В.А. Процессы и аппараты пищевых производств. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: КолосС, 2007. – С. 643-645.

  19. Рогов И.А., Забашта А.Г., Казюлин Г.П. Общая технология мяса и мясопродуктов. - М.: Колос, 2000. – С. 273-274.

  20. Технология мяса и мясопродуктов / Л.Т. Алехина, А.С. Большаков, В.Г. Боресков и др.; Под ред. И.А. Рогова. – М.: Агропромиздат, 1988. – С, 283-286.

  21. Ивашов В.И. Оборудование для переработки мяса / В.И. Ивашов. – СПб: ГИОРД, 2007. – С. 269-270.

  22. http://www.jupitervrn.ru/



Приложение


Рисунок 1 – Техническая производительность


Рисунок 2 – Удельная энергоемкость


Рисунок 3 – Удельная материалоемкость
Рисунок 4 – Габаритность

1 Вязкость (Па*с) – это способность тела оказывать сопротивление относительному смещению его слоев [11].



Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации