Технология изготовления рабочих органов измельчителя мясной продукции

№59-1,

Технические науки

При решении проблемы, связанной с рациональной переработкой мяса и мясных продуктов, важное значение приобретает эффективность процессов измельчения, которая определяется качеством исходного сырья, совершенством конструкций измельчающих машин, техническим состоянием и уровнем их исполнения. Статья описывает новую технология изготовления рабочих органов измельчителя мясной продукции.

Похожие материалы

Из всех способов измельчения мясной продукции для приготовления мясного фарша рациональным является метод резания. Наиболее приемлемой для классификации является равномерная величина кусков после измельчения. По степени измельчения в целом различают крупное (размер частиц до 100 мм), среднее (до 60…10 мм), мелкое (до 10…2 мм), тонкое (до 2…0,4 мм), сверхтонкое (коллоидный размер, до 75·10-3 … 1·10-3 мм).

На процесс измельчения мяса и мясных продукции влияет: структура и физико-механические свойства продукта; конструктивные и геометрические параметры режущего инструмента; режим измельчения; техническое исполнение и состояние оборудования [1,4].

Структура мяса. Ткани мяса относят к структурированным дисперсным системам характерной структурной вязкостью и упругостью формы. Прочность структуры и химический состав тканей влияют на характер и степень разрушения клеточной структуры, величину дисперсных частиц и энергетические затраты.

Мышечная ткань представляет собой совокупность мышечных волокон, объединенных в пучки различных порядков и разделенных прослойкой соединительной ткани. При измельчении мышечные ткани разрушаются преимущественно поперек оси волокон и частично вдоль.

Соединительные ткани в следствие коллагеновой структуры обладают большей прочностью. Сопротивление разрезанию составляет 27…40 КН/м, тогда как у мышечной ткани 1,3…8,6 КН/м в зависимости от сорта мяса.

Жировая ткань представляет собой производственное рыхлое соединение тканей в виде клеток округлой формы с размером до и более 200 мкм.

Наиболее важной характеристикой исходной мясной продукции является прочность на растяжение. У мышечной ткани она составляет σв=1,35 Па…2,9·10-5 Па, а у соединительной σв=67,5 Па.

Напряжение среза τ также является одним из характерных видов воздействия на ткань при измельчении. На этот показатель влияет температура измельчаемого материала, а так же степень обработки солевыми растворами

Твердость, ударная вязкость, напряжения изгиба - наиболее характерные показатели для костных тканей.

Режим измельчения в значительной степени определяют геометрию режущего инструмента. Усилия резания уменьшается с увеличением скорости среза. Но с увеличением скорости резания резко повышается температура в зоне контакта режущей части инструмента с измельчаемым продуктом, что вызывает денатурацию, т.е. изменение свойств исходного материала. Поэтому при назначении режимов следует учитывать этот фактор, а также конструктивные решения рабочих органов измельчителя.

В машинах для измельчения мягкого сырья применяют режущую пару «нож-решетка», ножи могут быть двух- и многозубые (рис. 1). Наиболее распространены четырехзубые ножи крестообразной формы. Применение многозубых ножей лимитируется уменьшением свободного пространства между зубьями ножа, а это снижает производительность измельчающей машины. Решетки выполняют в основном с отверстиями диаметром 25, 16, 12, 5, 3 и 2 мм. Отверстия в решетке располагают в шахматном порядке, что обеспечивает наибольшую прочность решетки при максимальном использовании её площади.

По классификации измельчение мясной продукции на фарш с размерами частиц до 2,0…0,4 мм относят к тонкому измельчению. Для этого используют машины, относящиеся к классу «волчок» (рис. 2), которые характеризуются высокой производительностью, простотой исполнения питающего и измельчающего устройств, удобством в обслуживании и эксплуатации, надежностью в работе и возможностью включения их в поточно-механизированные линии.

Производительность волчка определяется пропускной способностью измельчительного механизма. Наиболее распространен измельчительный механизм, состоящий из приемной, промежуточных и выходной решеток и двухсторонних или односторонних многозубых, чаще четырехзубых подвижных ножей. Решетки имеют отверстия чаще всего цилиндрической формы и различного диаметра. Их параметры, т.е. диаметр отверстия и толщина решетки определяют скорость истечения сырья и степени его измельчения. В современных волчках отверстия выполняют диаметром 25, 16, 12, 5, 3 и 2 мм. Решетки с диаметром отверстий 3 и менее мм повышают трудоемкость их изготовления.

Ножи конструктивно могут быть с прямолинейной или криволинейной формой режущей кромки.

Исследованиями установлено, что при криволинейной форме режущей кромки ножа процесс резания происходит по касательной аналогично резанию на гильятинных ножницах, смещаясь параллельно радиусу ножа в направлении его вращения. Установлено, что такое конструктивное решение позволяет снизить усилия резания и соответственно энергозатраты, а также повысить срок эксплуатации в 1,5 раза[2,3].

Решетки и ножи изготавливают из углеродистых сталей У7А и У8А.

Эти стали обладают хорошей износостойкостью благодаря высокой прочности HRC 60…63 (У7А) и HRC 61…65 (У8А) после закалки в воде с t=800…8200С (У7) и t=780…8000С (У8А), хорошей шлифуемостью и наличием в структуре после закалки остаточного аустенита. Поэтому требуется низкий отпуск с t=160…2000С. К характеристике этих сталей следует отнести также пониженную теплостойкость, коррозийную стойкость и несвариваемость. Не склонны к отпускной хрупкости и не чувствительны к флокенообразованию. Совокупность таких свойств определяет степень использования этих сталей для рабочих органов измельчителя волчков с учетом других факторов эксплуатационного характера

Из-за пониженной прокаливаемости этих сталей при повторных заточках в эксплуатационных условиях, как решеток, так и ножей происходит вскрытие полумартенситной зоны в плоть до троститной и даже до феррито-перлитной зоны с пониженной твердостью, что требует в таких условиях повторной термической обработки при наличии запаса высоты режущей кромки зуба.

Используемые низколегированные стали Х, ШХ15, 9ХС, ХВГ для рабочих органов волчков при высокой твердости после закалки на мартенсит обладают хорошей закаливаемостью, прокаливаемостью, высокими показателями ударной вязкости, что важно для предупреждения сколов на режущих инструментах в процессе измельчения, коррозийной стойкостью при контакте с органическими кислотами, высокой износостойкостью, хорошей обрабатываемостью резанием.

Конструкция ножей и решеток, используемые материалы определяют технологию их изготовления.

Решетки изготавливают из листового проката соответствующей толщины и марки стали по схеме: вырубка заготовки в штампах→ обработка на токарных станках→разметка→сверление отверстий→ термообработка→плоское шлифование→контроль качества. Ножи изготавливаются точными методами литья в корковые формы, по классической технологии [5].

Авторами на кафедре «Технология обслуживания и ремонта машин в АПК» Кабардино-Балкарской государственной ГАУ была разработана эффективная технология изготовления криволинейных ножей и решеток методом прототипирования [6]. Изношенные режущие кромки ножей были увеличены по высоте наклейкой до требуемых размеров вырезанным по профилю лезвия прочного картона с припуском на заточку шлифовкой. Без разреза оригинала ножа по плоскости симметрии изготовлена фальш-модель, соответствующая модель оригинала. По ней отлита форма из ПВХ (формо-пласт) (рис. 3). В этих формах были отлиты гипсовые модели, с припуском на усадку по которым изготовлены разовые литейные формы из песчано-глинистых формовочных смесей. Заливкой в них алюминиевого слава АЛ-2 получены модели для отливки ножа с прямолинейной и криволинейной формой режущей кромки. По той же технологии были отлиты решетки. Анализ экономичности изготовления решеток литьевой технологией показала целесообразность её использования только для входной решетки.

Изготовленные на местном машиностроительном предприятии рабочие органы волчка (рис. 4) успешно прошли производственные испытания и завершились внедрением разработанной технологии по программе «Восстановление изношенных деталей машин».

Список литературы

  1. Список литературы Пелеев А.И. Технологическое оборудование предприятий мясной промышленности. - М.: Пищевая промышленность,1971.- 519 с.
  2. Алютин А.Ф., Соболев Г.В. Новое оборудование для заточки и подготовки деревообрабатывающих инструментов. – М.: ВНИПИЭИлеспром, с.416090 (СССР) –Б.И., 1974, № 7.
  3. Быстров С.А., Чижикова Т.В. Совершенствование конструкции ножей волчков.- ЦНИИТЭИмясомолпром, 1974 (Экспресс-информация «Мясная промышленность», №5), с. 10-12.
  4. Горбатов А.В. Реология мясных и молочных продуктов. - М.: Пищевая промышленность,1979. -383 с.
  5. Чижиков Т.В. Машины для измельчения мяса и мясных продуктов. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982 . - 302 с.
  6. Искаков С.С., Совершенствование технологических процессов изготовления быстроизнашивающихся рабочих органов машин по переработке с/х продукции. Материалы научно-техническая конференция КБГСХА,1996 г.,