Модернизация мини-колбасного цеха (стр. 17 из 25)
Проведенные расчеты показывают, что для нормальной организации деятельности предприятия необходимо принять на работу 10человек.
4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ КУТТЕРА.
4.1. Обзор литературы по конструкции куттеров.
Новые типы современных куттеров являются высокопроизводительными машинами. На них перерабатывают сырье, не только предварительно измельченное на волчках, но и крупнокусковое в замороженном виде, а также предварительно и окончательно измельчают и смешивают сырье с компонентами. Их применяют для приготовления фарша при производстве вареных и копченых колбасных изделий.
При измельчении сырья в куттере процесс ведется в открытой чаше или под вакуумом. В первом случае возможна некоторая аэрация фарша вследствие примешивания к измельченному мясу и жиру большого количества воздуха, что создает благоприятные условия для протекания окислительных процессов. Куттерование под вакуумом позволяет получить фарш и готовые изделия более высокого качества за счет улучшения их цвета, вкуса и исключения образования крупных пор и воздушных пустот. Колбасные изделия, выработанные под вакуумом, более длительно сохраняют вкус и запах. Это объясняется тем, что вакуумная среда предупреждает быстрые окислительные реакции в жире. Вакуумирование приводит также к уплотнению фарша. Гистологические исследования показали, что в o6pазцах колбасы, выработанной при использовании вакуума, содержится меньше пор и воздушных пустот и более плотная компоновка мелкозернистой массы. Глубину вакуума следует выбирать в соответствии с сортностью обрабатываемого мяса и рецептурой фарша. При обработке мяса, плохо связывающего воду, или при рецептуре с повышенным содержанием влаги рекомендуется более глубокий вакуум, чем при обработке мяса, хорошо связывающего воду. Применение вакуума существенно сокращает энергетические затраты на куттерование.
Куттерование является весьма интенсивным механическим процессом, вызывающим: физико-механические и химические изменения в фарше. Комплексное изучение куттерования позволило, установить основные характеристики процесса и продукта (длительность куттерования и влагосодержание), влияющие на качественные показатели сырого фарша и готовой продукции. Отмечены три основные периода куттерования, в которых структурно-механические свойства фарша и готовых изделий (например, предельное напряжение сдвига сырого фарша и предельное напряжение среза изделий после термической обработки) претерпевают изменения .
В начальном периоде измельчения размер частиц уменьшается незначительно. Добавленная в куттер вода перемешивается с частицами продукта, образуя вокруг них толстые прослойки; предельное напряжение, сдвига в конце этого периода имеет минимальное значение.
В основном периоде происходит интенсивное измельчение сырья, общая поверхность частиц увеличивается, влага из свободной переходит в поверхностно-связанную, образуется новая структура фарша. Предельное напряжение сдвига достигает максимального значения (рис. 4.1.). В дальнейшем имеет место некоторое «размолачивание» волокон, предельное напряжение сдвига уменьшается. Повышение температуры, увеличение степени диспергирования и аэрирование фарша, а также эмульгирование жира приводят к вторичному структуро-образованию фарша; одновременно происходят коллоидно-химические изменения.
Рис. 4.1. Зависимость предельного напряжения сдвига сырого фарша русских сосисок от длительности куттерования и содержания влаги.
За оптимальную продолжительность куттерования принята длительность процесса, при которой все показатели фарша и готовой продукции достигают экстремальных значений. А.В. Горбатов сделал важный практический вывод о том, что оптимальная продолжительность механического воздействия (куттерование и др.) и оптимальный химический состав сырья (содержание влаги, жира и др.) соответствуют эталонным условиям его обработки и позволяют получить готовый высококачественный продукт с эталонными значениями структурно-механических свойств и требуемыми технологическими показателями. Это обеспечит наименьшие затраты машинного времени. Эталонные условия измельчения сырья являются экономически наиболее целесообразными.
Эталонное содержание влаги в фарше определяют по эмпирической формуле (4.1)
(4.1)где
содержание говядины, кг на 1кг исходного сырья.Оптимальную продолжительность куттерования (мин) при эталонном влагосодержании рассчитывают по формуле (4.2.)
(4.2)где К — коэффициент пропорциональности, м3/(кг×с); W — обобщенная кинематическая характеристика куттера, м3/(кг×с×мин).
(4.3)где КГОВ, КСВ, КП — коэффициенты пропорциональности (для говядины II сорта КГОВ = 1; для говядины I сорта 0,95; для говядины высшего сорта 0,9; для полужирной свинины КСВ = 1; жирной свинины 0,95; для жира-сырца 0,9; для прочих добавок КП = 1); тСВ, тП — соответственно содержание свинины и прочих добавок, кг на 1 кг исходного сырья без воды.
тГОВ + тСВ+ тП = 1.
Обобщенную кинематическую характеристику куттера определяют из выражения
(4.4)где aF — коэффициент, учитывающий площадь сечения ножом слоя фарша за один оборот (aF = 0,95...0,98; при этом aF возрастает при увеличении массы загрузки и уменьшается при увеличении зазора между чашей и ножом; при зазоре 0,005 м - aF = 0,92); z — число ножей измельчающего механизма;r —плотность фарша, кг/м3; R — расстояние от оси вращения чаши до оси вращения ножей, м: rH — начальный радиус ножей, м; nK ,пН — частота вращения соответственно чаши куттера и ножей, мин-1.
Конструктивной особенностью измельчающего механизма современных куттеров является наличие быстровращающегося ножевого устройства с комплектом серповидных ножей, которые могут быть с несколькими режущими кромками. Как показали исследования А.И. Пелеева, Г.В. Бакунца, Г.Е. Лимонова и др., форма ножей и скорость их вращения существенно влияют на куттерование и качественные показатели фарша. Сравнительные испытания серповидных и прямых ножей, проведенные Г.В. Бакунцем в производственных условиях при куттеровании говяжьего мяса высшего, I и II сортов, предварительно измельченного на волчке через решетку с отверстиями диаметром 3мм, Определили преимущества прямых ножей. Темп роста температуры фарша высшего сорта снижался на 25%, 1 сорта — на 15, II сорта — на 11% по сравнению с темпом роста температуры при куттеровании серповидными ножами. Расход электроэнергии уменьшался в среднем на 17%.
При куттеровании ножами прямой и серповидной формы с двумя режущими кромками при частоте вращения ножевого вала 1500 мин-1 фарш и изготовленные из него образцы колбас имели лучшие реологические и органолептические показатели. Энергетические затраты на куттерование прямым и серповидным с двумя режущими кромками ножами на 10% ниже энергетических затрат на куттерование обычным серповидным ножом. В то же время в отдельных экспериментах исследователями были получены фарш и готовая продукция с лучшими реологическими свойствами при куттеровании фарша серповидным ножом и двумя режущими кромками при частоте крашения 1500 мин-1, чем при куттеровании прямым ножом при одинаковом расходе мощности. С увеличением скорости резания повышается влияние формы режущих инструментов на реологические, энергетические и другие показатели фарша и готовой продукции. Хорошее качество измельчения и снижение расхода энергии отмечено при работе серповидных ножей с четырьмя режущими кромками, выполненными под определенными углами, по сравнению с ножами обычной серповидной формы.
Исследования реологических свойств фарша при различной скорости резания ножей куттера и продолжительности куттерования показали, что с возрастанием скорости резания повышается вязкость фарша. При этом общий расход энергии на измельчение не увеличивался за счет сокращения длительности куттерования. Максимальная вязкость (636Па×с) и наилучшее качество (по органолептической оценке) были у фарша, куттерованного 2мин при частоте вращения ножей 3000 мии-1.
Куттер периодического действия включает приемную чашу, измельчающий механизм (рис. 4.2), состоящий из приводного вала и серповидных ножей, и гребенку. На крышке, закрывающей рабочую зону куттера, расположены скребки, направляющие сырье под ножи. Ножевой комплект может содержать от 2 до 9 ножей, частота вращения 500-3000 мин-1.
Рис. 4.2. Схема измельчающего механизма куттера периодического действия. 1 – приемная чаша; 2 – приводной вал; 3 – серповидный нож; 4 – гребенка.