Модернизация волчка по типу К6-ФВП-160

Содержание

Введение

1. Состояние вопроса

2. Технологическая линия по производству ливерных колбас

3. Назначение и описание проектируемой машины

4. Технологический расчет

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Значение мясной промышленности в системе народного хозяйства России определяется в первую очередь тем, что она призвана обеспечивать население страны пищевыми продуктами, являющимися основным источником белкового питания человека. Мясо и мясные продукты содержат помимо белков и другие важные составные части, необходимые для нормальной жизнедеятельности человеческого организма [1].

Мясная отрасль представляет собой сеть мясокомбинатов большой мощности, мясоперерабатывающих предприятий средней и малой мощности. Тенденцией развития отрасли в настоящий период является образование многочисленных мобильных мини-предприятий и цехов перерабатывающей промышленности АПК [2].

Колбасное производство является основой производственного цикла мясоперерабатывающего предприятия и его эффективность определяется степенью оснащенности технологическими машинами и средствами механизации вспомогательных процессов, их техническим уровнем, надежностью, удельными технико-экономическими показателями. Многообразие технологических операций процесса производства колбасных изделий предопределяет необходимость применения широкой номенклатуры технологических машин, устройств, агрегатов и поточно-механизированных линий [3].

Целью данного курсового проекта является разработка волчка, по типу К6-ФВП-160, с модернизацией его основных узлов.

волчок фарш колбасный мясной

1. Состояние вопроса

Операции, связанные с измельчением, в мясной промышленности составляют более 70 %. Они широко применяются при производстве колбасных, кулинарных, консервированных мясопродуктов, а также пищевых животных жиров, кормов, технических продуктов, клея, желатина и др.

Сырье и вспомогательные материалы можно измельчать раздавливанием, раскалыванием ударом, разрывом, разламыванием, истиранием, резанием. Выбор механического воздействия зависит от физико-механических свойств (прочности, упругости, пластичности, вязкости, липкости и т.д.) и размеров измельчаемого продукта. В технологическом оборудовании измельчение достигается сочетанием нескольких видов механического воздействия, например резания с раздавливанием, раскалывания с ударом (дробилки, силовые измельчители, волчки и др.), резанием, раздавливанием с истиранием (куттеры, коллоидные мельницы, измельчители мяса и т.д.).

Технологическое оборудование можно разделить на две основные группы:

·        оборудование для измельчения твердого сырья (мясокостного, костного, блочного мороженого мяса, специй) - силовые измельчители, дробилки, волчки-дробилки, агрегаты и измельчители для измельчения блочного мороженого мяса, измельчители кости и специй;

·        оборудование для измельчения мягкого сырья (мышечной, жировой и соединительной ткани) - волчки, шпигорезки, куттеры, коллоидные мельницы и измельчители мяса.

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.

ВОЛЧКИ

Их используют для среднего и мелкого измельчения сырья. Широкое распространение волчков в мясной промышленности связано с их достоинствами: высокой производительностью, простотой конструкции основных механизмов, легкостью сборки и разборки для санитарной обработки и последующей работы, снабжением передаточных механизмов предохранительными устройствами на случай перегрузки, удобством в обслуживании и эксплуатации, надежностью в работе и возможностью включения в поточно-механизированные линии. Основные части волчка - механизмы подачи, измельчения и привод. Механизм подачи имеет загрузочный бункер, в котором либо смонтирован питатель (принудительная подача), либо его нет (сырье загружается самотеком). По конструкции питатели бывают одно - и двухшнековыми, спиральными, лопастными, пальцевыми, их расположение относительно механизм подачи может быть верхним параллельным или боковым параллельным, перпендикулярным, угловым и соосным (рисунок 1.1).

Рис.1.1 Варианты волчков

Механизм измельчения волчка бывает коническим, цилиндрическим и плоским. Последний получил наибольшее распространение. Это вызвано не только удобством и быстрого обслуживания, но и возможностью выполнения на нем ступенчатого измельчения, а также простотой изготовлении и надежностью работы. Он представляет собой последовательное чередование неподвижных решеток и вращающихся ножей.

Наиболее распространенным является механизм измельчения, состоящий из приемной, промежуточной и выходной решеток, двусторонних и односторонних ножей. Особенность конструкции решеток являются форма и размеры отверстий, представляющие собой кольцевые режущие кромки. Диаметр отверстий определяет скорость истечения сырья и степень его измельчения. Форма отверстий бывает круглой, квадратной, овальной, фасолевидной, со скосами и без них и т.д. Ножи для волчков применяют в основном двух - трех - и четырехзубые, сплошные и составные, с односторонней и двусторонней заточкой, с прямолинейными и криволинейными режущими кромками.

Для жиловки мяса при измельчении используют жиловочные ножи перед выходной решеткой волчка. Они имеют разнесенные по зубьям специальные канавки, по которым при измельчении удаляются из зоны резания пленки и сухожилия. Известны также и другие конструкции жиловочных ножей.

Привод волчка электромеханический. По конструкции он может быть общим и раздельным для подающего и режущего механизмов, одно - и многоскоростным. Применение раздельного привода связано с заданием различных режимов работы подающего и режущего механизмов в зависимости от свойств измельчаемого сырья.

За основную техническую характеристику волчка принимают диаметр решетки. Наибольшее применение для измельчения мягкого мясного сырья нашли волчки с диаметрами решетки 82, 114, 120, 160 и 200 мм.

В настоящее время получили распространение волчки, которые наряду с измельчением выполняют и другие технологически операции - смешивание, жиловку, посол, наполнение фаршем.

. Технологическая линия по производству ливерных колбас

ВНИИМП разработана поточно-механизированная линия изготовления ливерных колбас III сорта из мякотных субпродуктов. Эта линия позволяет резко сократить время на бланширования сырья и исключает затраты труда на транспортные операции. Сокращение продолжительности бланширования достигается благодаря тепловой обработке сырья одновременно с его измельчением в центробежной машине АВЖ. Транспортировка механизируется применением для передачи сырья от операции к операции шнековых транспортеров и ротационных насосов. Линия пригодна для переработки в ливерные изделия следующих видов сырья: печени, легких, селезенки, рубца, сычуга, летошки, свиных желудков, свиной шкурки (в вареном виде).

Жилованное сырье измельчается на волчке и шнековым транспортером направляется в центробежную машину, где происходит измельчение и варка сырья острым паром при температуре 80-96° С. Затем ротационным насосом по трубопроводу оно транспортируется во вторую центробежную машину, выполняющую роль куттера, откуда также ротационным насосом направляется в смеситель с дозатором для специй, где составляется фарш. Производительность линии зависит от свойств перерабатываемого сырья и колеблется в пределах 1100-1800 кг/ч.

Выход колбасных изделий при стандартной их влажности получается на 25% больше, чем при выработке обычным способом.

На рисунке 2.1 представлена поточная линия производства ливерных колбас, эксплуатируемая на Харьковском мясокомбинате. Сырье, после варки в перфорированных корзинах 2 с открывающимся дном, тельфером 1 подается к приемному столу 3, с которого направляется в волчок 4 и после измельчения в смеситель 5 типа С-300.

Приготовленный фарш из смесителя ротационным насосом 6 транспортируется в дезинтегратор 7, откуда попадает в бункер 8. Из бункера фарш насосом 9 подается на шприцевание в устройство, снабженное краном для запирания 11 и вилкой 12 для цевок. Излишек фарша по трубе 10 возвращается в бункер. Шприцовка и вязка производятся на столе 13, колбасы навешиваются на раму 14. Производительность линии 500 - 600 кг/ч. Линию обслуживают всего двое рабочих (исключая шприцовку) [1].

Рис 2.1 Особенности производства ливерных изделий

Ливерные изделия вырабатывают в виде колбас и паштетов. Последние по форме сходны с мясными хлебами. Фарш ливерных изделий в отличие от других видов колбасных продуктов имеет пластическую структуру (мажущуюся консистенцию). Чтобы получить такую структуру, ливерные изделия вырабатываю из вареного сырья. Их обычно не подвергают обжарке, так как обжарка сопровождается значительным уплотнением наружного слоя. Существует заметное различие в структуре высоких сортов ливерных колбас и колбас пониженной сортности, в состав сырья для которых входит много коллагена. Образующийся из коллагена желатин застудневает при охлаждении готовой продукции, образуя упругий, хотя и непрочный пространственный каркас. Он повышает связность структуры продукта и придает ей некоторую упругость.

Условия производства ливерных колбасных изделий благоприятствую развитию термоустойчивых и термофильных микроорганизмов не погибающих при температуре варки этих изделий. Благоприятные условия для развития термофилов создаются на поверхности варочных аппаратов и в материальных трубопроводах, в особенности, если санитарное состояние оборудования неудовлетворительное. Так как сырье длительное время может сохранять температуру на уровне, способствующем развитию в нем микроорганизмов. Все это таит в себе вероятность чрезмерного загрязнения продукции микрофлорой и даже ее порчи. В случае несоблюдения установленных санитарных требований к организации производственного процесса количество микробов в готовом продукте может достигать иногда 500 тыс. клеток в 1 г фарша.

Существует два способа производства ливерных изделий, исключающих влияние или уменьшающих значение этих условий: "холодный" и "горячий". "Холодный" вариант состоит в том, что сырье вначале варят, а затем охлаждают до температуры, близкой к 0° С, после чего направляют в производство. Добавляемый при куттеровании бульон также охлаждают до возможно более низкой температуры, но так, чтобы он не застудневал. Рассчитывают, чтобы температура фарша после куттерования не превышала 10-15°С. Горячий" вариант отличается тем, что сырье варят после жиловки. В производство сырье направляют горячим, стремясь к тому, чтобы оно вплоть до варки батонов сохраняло температуру не ниже 50° С. Бульон после упаривания и до момента загрузки в куттер должен иметь температуру не ниже 80° С. Последний получил большее распространение, так как обеспечивает условия лучшей организации производственного процесса.

Варка сырья. Перед варкой (или после нее, как при "холодном" варианте) сырье жилуют, освобождая его от наиболее крупных частей, имеющих низкую пищевую ценность (жилы, хрящи сухожилия, железы и т.д.). Мясо (телятину или свинину), печень, легкие и другие крупные субпродукты нарезают после этого на пласты или куски. Варкой достигается частичное обезвоживание, необходимое в тех случаях, когда в производство поступают субпродукты, содержащие много воды, кроме того, при варке разрушаются коллагеновые волокна в составе субпродуктов, богатые клейдающими веществами.

Соответственно особенностям состава и строения субпродуктов варке в течение 15-20 мин (бланшировке) подвергают сырье, не содержащее грубых и прочных коллагеновых образований (мясо, щековина, печень). Продолжительность варки в данном случае должна быть достаточной лишь для того, чтобы прогреть куски сырья до температуры, при которой денатурирует большая часть белковых веществ. Бланшируют сырье при температуре воды, близкой к точке кипения. Сырье, в структуре которого содержатся грубые коллагеновые образования, варят в течение времени, достаточного для его размягчения (3-4 ч). Каждый вид субпродуктов варят в отдельности. Получающийся при этом бульон упаривают для повышения концентрации и добавляют к сырью во время последующего его измельчения на куттере.

Вареное и бланшированное сырье, освобожденное от грубых соединительнотканных образований, хрящей и костей (до или после варки), измельчают вначале на волчке (диаметр отверстий выходной решетки 2 мм), а затем на куттере. К концу измельчения в куттер добавляют соль, специи, бульон (до 20%), если это предусмотрено рецептурой. Измельчают на куттере до получения однородной, хорошо связанной массы (5-8 мин). Полученный таким образом фарш шприцуют в кишечную оболочку.

Применяют паровую или водяную варку батонов в течение 40-60 мин в соответствии с их диаметром. Вареную колбасу охлаждают под душем, погружая в холодную воду, а затем в охлаждаемых камерах. Некоторые сорта ливерных колбас коптят в течение 24 ч холодным способом.

. Назначение и описание проектируемой машины

Предназначен для непрерывного измельчения бескостного жилованного мяса и мясопродуктов при производстве фарша для колбасных и других мясных изделий. Волчок используется для среднего и мелкого измельчения. При эксплуатации имеет ряд технологических преимуществ: простоту конструкции основных механизмов; легкость сборки и разборки для санитарной обработки; удобство эксплуатации; надежность работы. Волчок К6-ФВП-160 имеет два исполнения: К6-ФВП-160-01 - без загрузочного устройства и К6-ФВП-160-02 - с загрузочным устройством для подъема и опрокидывания напольной тележки с сырьем в приемную чашу бункера волчка. Волчок К6-ФВП-160 состоит из сварной станины, на которой смонтированы все основные механизмы и пульт управления. Электропривод волчка имеет два клиноременных контура для обеспечения независимой частоты вращения ножей режущего механизма (частота вращения 8,33 с) и рабочего шнека (частота вращения 3,41 с), для чего ножевой вал смонтирован внутри рабочего шнека.

Рисунок 3.2 Волчок К6-ФВП-160: 1 - режущий механизм; 2 - корпус цилиндра; 3 - ножевой вал; 4 - рабочий шнек; 5 - вспомогательный шнек; 6 - приемная чаша; 7 - клиноременные передачи; 8 - станина; 9 - гильза.

Технические характеристики

Механизм подачи сырья включает в себя загрузочный бункер с приемной чашей. Сырье попадает в загрузочный бункер к рабочему шнеку с помощью вспомогательного, выполненного в виде одновитковой спирали и имеющего самостоятельный привод. Привод состоит из электродвигателя и червячного редуктора. Рабочий шнек имеет переменный шаг витков. При этом часть рабочего шнека с большим шагом витков расположена в нижней части загрузочного бункера и служит для транспортирования сырья из зоны загрузки в рабочую зону измельчения. Для обеспечения равномерной и непрерывной подачи сырья нижняя часть загрузочного бункера имеет отсекающие ребра. Часть рабочего шнека с меньшим шагом витков расположена внутри корпуса цилиндра с внутренними ребрами.

Режущий механизм волчка смонтирован в съемной гильзе, установленной в корпусе цилиндра. Комплект режущих инструментов волчка включает в себя приемную решетку, два четырехзубых ножа с криволинейной режущей кромкой, промежуточную решетку, вторую пару ножей, выходную решетку и кольцо-подпору. Комплект режущих инструментов поджимается специальной трубчатой гайкой, с помощью которой регулируют усилия натяжки и отвод измельченного мяса.

. Технологический расчет

1. Для волчков, как машин непрерывного действия производительность может определиться по режущей способности, т.к. ножи имеют свой привод, а их частота вращения больше, чем у червяка. Производительность мясорубки М (кг/ч) определяется по формуле:

, (4.1)

где φ - коэффициент использования режущей способности, φ=0,6…0,8.

Принимаем φ=0,8;

F_р - поверхность раздела при измельчении единицы веса продукции, м²/кг.

Согласно рекомендации А.И. Пелеева для незамороженного мяса в волчках с диаметром отверстий выходной решетки d₁=3…4 мм поверхность раздела при измельчении должна быть F_р=0,6…0,7.

Принимаем F_р=0,6;

F - режущая способность рабочего механизма, м²/час:

, (4.2)

где

n - частота вращения ножей, n=240 мин^-1;

D - диаметр решетки, D=0,14 м;

k₁=k₂=k₃=k - количество ножей в каждой режущей паре, k₁=k₂=k₃=4;

φ₁=φ₂=φ₃ - соответственно коэффициенты использования площади подрезной, промежуточной и выходной решеток по отверстие для прохода мяса:

, , , (4.3)

где S - полная площадь подрезной решетки, м²:

, (4.4),  м².

S₀ - площадь отверстий подрезной решетки, м²:

, (4.5)

D_под, d_под - наружный и внутренний диаметры проходного отверстия подрезной решетки, D_под=0,122 м, d_под=0,028 м;

b_под - ширина спицы подрезной решетки, b_под=0,015 м;

m₁, m₂ - количество проходных отверстий в промежуточной и выходной решетках, m₁=470, m₂=132.

 м²;

φ₁=0,0089/0,015=0,59;

φ₂=472·0,004²/0,14²=0,384;

φ₃=132·0,008²/0,14²=0,431;

F=15·240·3,14·0,14²· (4·0,59+4·2·0,384+4·0,431) =1585,5 м²/час;

 кг/час.

Производительность по пропускной способности червяка, кг/час определяют по формуле:

, (4.6)

где

α_ч - коэффициент использования червяка, α_ч=0,3;

S - шаг червяка, S=0,03 м.

кг/час.

2. Мощность в мясорубках расходуется на разрезание продукта и преодоление трения в режущем механизме, на преодоление трения шнека о продукт и на продвижение продукта шнеком. Мощность электродвигателя привода мясорубки N (кВт) определяется по формуле:

, (4.7)

где: К_з - коэффициент запаса мощности, К_з=1,2…2;

N₁ - мощность, необходимая для разрезания продукта в режущем механизме, кВт;

N₂ - мощность, необходимая на преодоление трения в деталях режущего механизма, кВт;

N₂ - мощность, необходимая на продавливание мяса червяком через решетки, кВт;

η - коэффициент полезного действия привода волчка, η=0,9.

Мощность, необходимая для разрезания продукта в режущем механизме определяется по формуле:

, (4.8)

где

а - удельный расход энергии на измельчение, а= (2,5…3,5) ·10³ Дж/м², принимаем а=3,5·10³ Дж/м²;

 кВт.

Мощность, необходимая на преодоление трения в деталях режущего механизма определяется по формуле:

, (4.9)

где Р_з - усилие затяжки режущего механизма, Н;

f - коэффициент трения скольжения ножа о решетку в присутствии измельченного продукта, f=0,1;

z - количество плоскостей резания, z=4;

D_н, d_н - внешний и внутренний диаметры двустороннего ножа, D_н=0,136 м, d_н=0,021 м.

Усилие затяжки режущего механизма Р_з (Н):

, (4.10)

где:

Р - усредненное давление в поверхности стыка ножей и решеток, Р=2·10⁶…3·10⁶ Па. Принимаем Р=3·10⁶ Па;

b_н - ширина площадки контакта лезвия ножа и решетки, b_н=0,0042 м;

k - количество перьев у одного ножа, k=4.

Р_з=3·10⁶·0,0042·4· (0,136-0,021) =5796 Н;

кВт.

Мощность, необходимая на продавливание мяса червяком через решетки определяется по формуле:

, (4.11)

где Р_о - общее давление продавливания через решетки, кПа:

, (4.12)

где τ - напряжение среза продукта, τ=0,3-0,4 кН/м для охлажденного и замороженного мяса, принимаю τ=0,3 кН/м;

 - осевая скорость перемещения мяса, м/с:

где К_о - коэффициент проворачивания, К_о=0,5-0,8, принимаю К_о=0,5;

D_ч, d_ч - внешний и внутренний диаметры червяка, D_ч=0,16 м, d_ч=0,1 м; tgβ=0,159; ψ - коэффициент потери мощности на преодоление трения в полости цилиндра, ψ=0,72-7, принимаю ψ=0,72.

кПа;

м/с;

N₃=0,785·450·0,14²·0,187· (1+0,72) =2,23 кВт.

Мощность электродвигателя:

кВт.

Выбираем электродвигатель с синхронной частотой вращения 1000 об. /мин.4А160S6УЗ мощностью 11 кВт.

Заключение

Проведенный технологический расчет позволил определить производительность волчка по режущей способности (2114 кг/час), по пропускной способности червяка (2180 кг/час), рассчитана необходимая мощность электродвигателя привода волчка (9,1 кВт), включающая в себя мощность, расходуемую на разрезание продукта и преодоление трения в режущем механизме, на преодоление трения шнека о продукт и на продвижение продукта шнеком. На основе расчета выбран электродвигатель с синхронной частотой вращения 1000 об. /мин. марки 4А160S6УЗ.

В результате проведенной модернизации волчка К6-ФВП-160 с заменой решетки диаметром 0,16 м, на решетку диаметром 0,14 м производительность и мощность существенно уменьшились, вследствие чего его рекомендуется использовать в цехах с малой мощностью для среднего и мелкого измельчения.

Список использованной литературы

1. Дуда А.И. Технологическое оборудование мясоперерабатывающей отрасли: Учебное пособие [Текст] / А.И. Дуда. - Саратов: Изд-во СГАУ, 2000. - 360с.

. Зеленков П.И. Технология производства, хранения и переработки говядины: Учебник [Текст] / П.И. Зеленков, А.В. Плахов, А.П. Зеленков. - Ростов н/Д: Феникс, 2002. - 352с.

. Корнюшко Л.М. Оборудование для производства колбасных изделий [Текст]: справочник / Л.М. Корнюшко. - М.: Колос, 1993. - 304 с.

. Технология мяса и мясопродуктов: Учебник [Текст] /А.А. Соколов, Д.В. Павлов, А.С. Большаков и др. - М.: Пищевая промышленность, 1970. - 740 с.