Расчетная часть

Производительность мясорубки, кг/ч:

(1.7.1)

где φ = 0,6 – коэффициент использования площади решетки; F^-1_р – удельная поверхность продукта после измельчения, м²/кг.

Режущая способность измельчительного механизма, м²/ч:

(1.7.2)

где n – частота вращения ножевого вала, об/мин; D – диаметр ножевой решетки, м; z – число зубьев ножа, шт; k – число режущих плоскостей механизма.

Удельная поверхность продукта после измельчения, м²/кг:

(1.7.3)

где υ – скорость истечения продукта через решетки мясорубки, м/с; τ – продолжительность поворота ножевого вала на угол, равный углу между зубьями ножа, с; ρ – плотность мяса, (ρ=1100 кг/м³); d – диаметр отверстий выходной решетки, м.

Продолжительность поворота ножевого вала на угол, равный углу между зубьями ножа, с:

(1.7.4)

Мощность привода волчка, кВт:

(1.7.5)

где N₁ - мощность необходимая для резания мяса, кВт; N₂- мощность необходимая на преодоление трения, кВт; η – КПД привода мясорубки.

Мощность необходимая для резания мяса, кВт:

(1.7.6)

где а=2·10⁴ – удельный расход энергии на измельчение, Дж/кг; М_в – секундная производительность механизма, кг/с.

Мощность, необходимая на преодоление трения, кВт:

(1.7.7)

где μ = 0,3 – коэффициент трения скольжения ножа по решетке во время работы; р = 300 – усредненное удельное давление в поверхности шнека, МПа/см²; b – ширина площади контакта лезвия ножа и решетки, см (принимается b = 3); ω – угловая скорость вращения ножей, рад/с;D_л – внешний диаметр лезвия ножа, см; d_л – внутренний диаметр лезвия ножа, см.

Графическая часть

Выполните рабочий чертеж одного из наиболее изнашиваемых .узлов мясорубки (подшипниковый узел, сальниковое уплотнение) и сделаете к нему спецификацию в соответствии с требованиями ЕСКД.

Информация к размышлению

1. Для изготовления ножей не используется материал марки:

а) сч-35 б) ст3 в) у7а г) 9хс

2. Окружное усилие резания не зависит от:

а) геометрических размеров измельчаемого сырья

б) скорости подачи сырья

в) скорости вращения ножа

г) кпд привода машины

3. Волчки предназначены для:

а) тонкого измельчения;

б) среднего измельчения;

в) сверхтонкого измельчения;

г) предварительного нарезания.

4. Производительность волчка (кг/ч) не зависит от:

а) плотности продукта;

б) частоты вращения шнека;

в) кпд привода волчка;

г) диаметров шнека и вала.

5. Угол подъема последнего витка шнека равен:

а) 3…5 ; б) 7…10 ; в) 12…15

6. Оптимальным числом оборотов/мин шнека в волчках является: а) 100…300; б) 50…100; в) 300…500.

7. Ножи волчков бывают:

а) двухзубые;

б) трехзубые;

в) четырех зубные;

г) плоские.

Дайте предложения по развитию конструкции рассмотренного в работе оборудования с целью повышения эффективности технологического процесса.

Работа 1.8 массажер

Технологическая задача: механическая обработка мясного сырья при посоле.

Цель работы: Оценить технический уровень (состояние) массажера и дать предложения по развитию его конструкции для повышения эффективности процесса механическая обработка мясного сырья при посоле.

Задачи работы:

1. Изучить устройство и принцип работы массажера и регулируемого привода.

2. Рассмотреть особенности процесса механической обработки мясного сырья при посоле.

3. Определить теоретическую и экспериментальную производительности, а также мощности привода массажера при различных скоростях вращения барабана и обработать результаты испытаний.

4. Дать предложения по техническому обслуживанию массажера.

5. Усвоить правила безопасной эксплуатации и наладки массажера.

Оборудование и инвентарь: массажер, секундомер, штангенциркуль и рулетка.

Изучение конструкции и принципа работы

Теоретическая часть

При посоле процесс распределения посолочных веществ протекает в две фазы, из которых первой является шприцевание, второй – последующая обработка прошприцованного продукта. Существенное ускорение второй фазы происходит при использовании интенсивных методов механического воздействия, когда проявляется эффект губки.

Наиболее распространенными методами механической обработки являются тумблирование и массирование (часто с применением вакуума).

Тумблирование – это вид механической обработки, основанной на принципе использования энергии падения кусков мяса с некоторой высоты, их удара друг от друга ("самоотбивание") и о выступы внутри аппарата. В результате соударений сырье подвергается механическим деформациям; возникающий эффект "сжатие-расширение", сопровождающийся образованием градиента давлений, способствует интенсивному фильтрационному переносу рассола из зоны начального накопления (после шприцевания) или с поверхности кусков (при заливке рассола в тумблер) по системе пор и капилляров внутрь мяса.

Установлено, что процесс распространения давления рассола в мышечной ткани можно описать уравнением фильтрации

(1.8.1)

где расстояние от центра начальной зоны до рассматриваемой зоны, м; площадь поверхности изделий, м².

При механической обработке шприцованной рассолом мышечной ткани перераспределение его происходит по законам нестандартной фильтрации, что значительно ускоряет этот процесс. При массировании коэффициент пьезопроводности достигает значения 6,85 10^-9м²/с, а без массирования – 2,1 10^-10м²/с.

На первых стадиях механических воздействий на мышечную ткань основными изменениями ее структуры являются набухание, увеличение количества поперечно-щелевидных нарушений, разрушение мембранных структур, разрыхление и набухание миофибриллярных белков, нарушение связей между актином и миозином. Нежность и влагосвязывающая способность мясных изделий на этой стадии повышается незначительно, и стадия характеризуется как поверхностная тендеризация. При увеличении продолжительности механической обработки мышечные волокна набухают по всей толщине куска с образованием мелкозернистой белковой массы в области поперечно-щелевидных нарушений структуры мышечных волокон, влагосвязывающая способность, липкость и нежность сырья повышаются.

При обнаружении участков множественной деструкции миофибрилл и увеличении числа свободных связей, способных удержать дополнительное количество влаги, стадия умеренной тендеризации переходит в стадию оптимальной. При этом нарушение целостности мембранных структур сарколеммы, лизосом, митохондрий, ядер саркоплазматического ретикулума приводит к повышению проницаемости структур мышечной ткани для посолочных веществ и к освобождению внутриклеточных ферментов, что важно для ускорения просаливания и созревания мяса. При последующем увеличении продолжительности обрабоки происходит распад протофибриллярной субстанции миофибрилл по всей толще куска, отмечаются большие потери белка, уменьшение водоудерживающей способности. Такая степень механического воздействия, когда ухудшаются органолептические свойства готового продукта, а его выход снижается, характеризуется как запредельная тендеризация.

Конструктивно тумблеры представляют собой в основном цилиндрические емкости с горизонтальной осью вращения, оснащенные шнеками, лопастями и выступами на внутренней поверхности.

Эффект тумблирования зависит от скорости вращения емкости, которая не должна превышать уровня критической частоты вращения (мин^-1).

(1.8.2)

где диаметр емкости, м.

Диаметр тумблера предопределяет его технологическое назначение: для более мягкого сырья (свинина, птица) используют устройства с небольшим диаметром рабочего барабана, или так называемые массажные тумблеры; для жесткого сырья (говядина, баранина) применяют тумблеры большего диаметра, имеющий значительный ударный эффект. Частота вращения тумблеров составляет для мякотного сырья -–8 – 20 об/мин, для мясокостного – 4 – 8 об/мин.

При тумблировании возникает градиент давления, направленный внутрь куска мяса, вследствие чего рассол, находящийся в зоне начального накопления или на поверхности кусков мяса, фильтруется по системе пор и капилляров.

Величина импульса давления (Па) [5] прямо пропорциональна скорости соударения и диметру емкости аппарата

(1.8.3)

где средний эмпирический коэффициент; коэффициент загрузки емкости аппарата; .

Продолжительность процесса тумблирования зависит от: вида, состояния и свойств сырья, размеров кусков; типа устройства (скорости вращения, конфигурации ребер и выступов, высоты падения; предварительной обработки сырья (наличия тендеризации, шприцевания); коэффициента загрузки аппарата.

При механической обработке образовываются на поверхности мяса мелкозернистая белковая масса (эксудат), состоящая из соле- и водорастворимых белков и обрывков мышечных волокон и служащей связующим материалом для последующей термообработки. При этом главное внимание надо уделять наличию в эксудате миозина. Экспериментально показано, что с увеличением продолжительности тумблирования содержание белка и жира в эксудате возрастает по гиперболе, достигая максимума (14 %) к 12 – 16 часам обработки. При кратковременном непрерывном массировании (до 4 ч) в эксудате обнаруживаются в основном мышечные волокна и малое количество растворимых белков; при массировании в течение 4 – 8 ч содержание миозина увеличивалось, но не достигало требуемого уровня. Чрезмерное удлинение периода механической обработки (свыше 18 – 24 ч) вызывает увеличение эксудата при одновременном снижении в нем концентрации белка.

Необходимо отметить, что анализ сведений о рекомендуемых способах и режимах механической обработки мяса показывает большое их разнообразие даже для одних и тех же видов сырья. Большинство специалистов предлагают массирование нашприцованного рассолом сырья осуществлять в течение не более 16 – 24 ч во избежании деструкции мяса, ухудшения органолептических показателей и снижения выхода готовой продукции. Продолжительность выдержки мясного сырья после окончания процесса посола в условиях механической обработки существенно влияет на величину водоудерживающей способности и потери массы.

В тумблерах предпочтительно обрабатывать более жесткое сырье – бескостную говядину, баранину, конину. Некоторые типы тумблеров оснащены вакуум-системами или устройствами для подачи в рабочую зону инертных газов. Во избежание появления дефекта расслаивания мясокостных отрубов по границам раздела механическую обработку рекомендуется вести в тумблерах с округленной формой интенсивно и продолжительно.

Массирование – это разновидность интенсивного перемешивания и основано на трении кусков мяса друг о друга и о внутренние стенки аппарата. По сравнению с тумблированием обработка в массажерах протекает в более мягких условиях и более продолжительна.

По этим причинам в массажерах предпочтительно обрабатывать сырье с относительно мягкой консистенцией. Явления, имеющие место при массировании и тумблировании, весьма близки.

Качество продукции при массировании зависит от: глубины вакуума (должна достигать не менее 60 %); масса кусков (перед загрузкой обязательна сортировка сырья); продолжительности процесса; скорости вращения барабана ( рекомендуемое – 8, 10, 12 об/мин); степени загрузки (не более 50 %).

Глубина вакуума достигает 50 КПа

Описание установки

Массажер (рис. 1.8.1) предназначен для периодической обработки костного и бескостного сырья под вакуумом путем перемешивания с рассолом в специальном контейнере (барабане).

Массажер состоит из основания 1, привода 2 со сменными шкивами 3, ременной передачи 4, барабана 5 с полкой 6, крышка 6 и штуцера 7, опорных роликов 8.

Рис. 1.8.1. Схема лабораторного массажера

1-электродвигатель; 2-рабочий барабан; 3-редуктор; 4-лопасть;

5-опорные ролики барабана

Сырье загружается в цилиндрический контейнер в пакетах с рассолом. Контейнер загружают на 40 – 50 % его объема, герметически закрывают крышкой, переводят в горизонтальное положение и устанавливают на опорные ролики, одевают ременную передачу. Через штуцер создается разряжение вакуумным насосом.

Сырье тумблируется под вакуумом.

Порядок выполнения работы

1. В лаборатории кафедры ознакомиться с конструкцией массажера и вычертить его эскиз.

2. Определить общую (м) длину пути прохождения костного и бескостного сырья, предварительно проведя геометрические замеры массажера

, (1.8.4)

где внутренний диаметр массажера, м; частота вращения барабана, об/мин; время массирования, мин.

Графическая часть

Выполнить рабочий чертеж узлов массжера (барабана, привода, опорного ролика ) и делают спецификацию в соответствии с требованиями ЕСКД.