Высокая трудоемкость, низкий уровень механизации и значительные потери мякотных тканей - серьезные проблемы существующей технологии обвалки туш и жиловки мяса.
Механические сепараторы и обвальщики-жиловщики мясо не режут, поэтому они не могут заменить обвальщиков и жиловщиков. При работе таких машин мякотные ткани продавливаются через отверстия фильтра, а кости, хрящи и сухожилия (или соединительная ткань) улавливаются им.
Однако кромки отверстий фильтра разрушают клеточную структуру значительной части мякотных тканей. Работа, совершаемая при продавливании мяса через отверстия, трение и действие высокого давления приводят к интенсивному нагреву мясной массы. В результате происходит частичная денатурация белка, которая существенно ухудшает его структурообразующие и влагоудерживающие свойства.
Зачастую кости, полученные при обвалке туш, перерабатывают с использованием пресс-сепараторов. Давление, развиваемое в рабочих камерах этих машин, намного выше, чем в камерах механических сепараторов и обвалыциков-жиловщиков, что сказывается на качестве получаемой массы. Кроме того, содержание белка в такой массе по сравнению с мясом понижено, а массовая доля жира и минеральных веществ, наоборот, повышена. Приготовленная из нее белково-жировая эмульсия неустойчива и имеет большую микробиологическую обсемененность.
Ближайшими аналогами рассмотренных машин являются волчки-жиловщики, сепараторы которых предназначены для выделения из мяса жестких включений. Режущие узлы волчков, работающие при сравнительно низких давлениях, большую часть мяса измельчают резанием.
Это преимущество можно использовать, применяя волчки для обвалки костей и жиловки мяса, выделения из него соединительнотканных включений и удаления газов. Нельзя ли заодно изменить конструкцию основных узлов волчков таким образом, чтобы разрывы, раздавливание и истирание тканей мяса были сведены к минимуму?
Волчки и протекающие в них процессы
Конструктивные особенности узлов подачи и нагнетающих узлов волчков
С давних пор на российских мясоперерабатывающих предприятиях хорошо зарекомендовал себя волчок МП-160 (завод «Полтавамаш», г. Полтава, Украина). В его приемной воронке установлены два питающих шнека, лопасть одного из которых дополнена нагнетающей ступенью. Волчок МП-160 предназначен для переработки сравнительно небольших кусков мяса.
Современные волчки лишены этого недостатка: они оборудованы питающими шнеками большого диаметра, рассчитанными на прием крупных кусков. При использовании таких волчков работа жиловщиков упрощается, но данное преимущество достигается за счет ухудшения качества фарша.
Удачная компоновка узла подачи и нагнетающего узла, схема которой опубликована в 1990 г. [1], реализована в серийных волчках фирмы «K+G Wetter». Приемная воронка узла подачи такого волчка, оснащенного питающим шнеком большого диаметра, и гильза напорного шнека сообщаются шахтой. Шахта превратила узел подачи в весьма эффективную первую ступень напорной системы; кроме того, она служит ресивером, стабилизирующим давление мяса в режущем узле.
Аналогичным образом устроен волчок ФМЛ-3,5 (завод «Мясомолмаш», г. С.-Петербург): его узел подачи также имеет шахту, но первоначально перед ней были установлены принимающие нож и решетка. Данная пара была предназначена для разрезания крупных кусков мяса на части. Однако от использования этого волчка пришлось отказаться из-за частых поломок. Они происходили потому, что принимающий нож вплотную примыкал к торцу лопасти питающего шнека.
В таких условиях на решетку, нож и хвостовик питающего шнека действовали недопустимо высокие нагрузки. Возникали они потому, что лопасти принимающего ножа сначала сдавливали мясо, удерживаемое отверстиями решетки от кругового движения, а потом режущая пара рубила его.
Нагнетающие узлы большинства волчков выполнены в виде напорных шнеков и охватывающих их цилиндрических гильз, имеющих внутреннюю многозаходную винтовую нарезку. Шнек, мясо и гильза работающего волчка - это вращающийся винт, «бесконечная» гайка и вращаемый ключ, свинчивающий мясо со шнека.
Если питающий и напорный шнеки расположены под углом друг к другу (волчки фирмы «Seydelmann»), мясо из приемной воронки в нагнетающий узел поступает через отверстие, выполненное в стенке гильзы. В таком случае куски на порции делит кромка лопасти напорного шнека, взаимодействующая с кромкой указанного отверстия.
Данная пара периодически разрывает и раздавливает ткани мяса, попадающие в зазор между ее частями. В гильзу нагнетающего узла волчков «K+G Wetter» и ФМЛ-3,5 мясо из шахты доставляет захватывающий участок лопасти напорного шнека. На входе гильзы куски мяса на части разрывают кромки торцов ее винтовой нарезки, периодически смыкающиеся с кромкой лопасти напорного шнека.
Нагнетающий узел любого волчка «вбивает» в сдавливаемое мясо воздух, содержание которого в фарше достигает 3,0-4,6% [2]. Из-за воздуха увеличивается объем фарша, ухудшается качество продуктов питания, снижаются сроки их хранения. В мясе растворены и другие газы, например летучие продукты жизнедеятельности аэробных микроорганизмов. Незначительную часть газов из измельчаемого мяса извлечь довольно просто: достаточно режущий узел волчка подсоединить к вакуумной системе.
Однако для их полного удаления каждый слой мяса, срезаемого режуще-сепарирующей решеткой, необходимо подвергнуть воздействию очень глубокого вакуума. При существующей конструкции режущего узла волчка организовать такой процесс невозможно.
Давление, развиваемое одношнековым нагнетающим узлом волчка, резко падает в том случае, если приходится перерабатывать предварительно измельченное мясо.
Известен волчок с двумя напорными шнеками [3], который лишен данного недостатка, но он, как и полтавский волчок МП-160, предназначен для переработки небольших кусков мяса. Тем не менее двухшнековый нагнетающий узел имеет существенное преимущество - в нем свыше 25 % площади контакта мяса с металлом гильзы заменено контактом мяса с мясом.
Режущий узел волчка и протекающие в нем процессы
Мясо в режущем узле волчка измельчается преимущественно резанием, но при этом разрушается клеточная структура значительной части его тканей. Их истирают, разрывают и раздавливают поверхности и кромки нескольких неподвижных и вращающихся деталей волчка. Речь идет о внутренней поверхности режущей головки, о поверхностях и кромке шпонки, а также о поверхностях и режущих элементах двух двусторонних ножей и трех решеток (приемной, промежуточной и режуще-сепарирующей).
Последняя из указанных решеток и примыкающие к ней части лопастей ножа, называемого сепарирующим, представляют сепаратор мяса. Как показано ниже, немало тканей мяса разрушается из-за зазоров между взаимодействующими поверхностями решеток и ножей. Касаются друг друга они эпизодически, что происходит вследствие вибрации, причиной которой является дисбаланс возникающих сил.
Решетки и лопасти ножей разделяют полость головки режущего узла на секторы, вращающиеся при работе волчка. В пределах таких секторов кусочки мяса движутся по винтовым траекториям, а относительно рабочих поверхностей решеток - по кругу. Именно круговое движение мяса обеспечивает измельчение его большей части - решетки используются в качестве терок. Режущие кромки лопастей ножей, находящиеся со стороны приемной и промежуточной решеток, также рубят мясо.
Однако ткани, вдавливаемые в отверстия режуще-сепарирующей решетки, режущим кромкам сепарирующего ножа недоступны. Объясняется это тем, что круговая скорость всех кусочков мяса, которым они принадлежат, в точности соответствует круговой скорости лопастей этого ножа.
Особое внимание следует обратить на то, что мясо рубят отнюдь не все режущие участки кромок отверстий режуще-сепарирующей решетки — часть из них всегда скрыта под «блуждающими» пленками. Пленки образуются следующим образом. Волокна, участвующие в круговом движении, сдвигаются относительно тех их частей, которые, попав в отверстия решетки, перемещаются поступательно.
В результате сдвигов волокна перерезаются, но те из них, которые не выдерживают возникающих напряжений — разрываются. Концы некоторых обрывков находятся перед режуще-сепарирующей решеткой, так что мясо, перемещаемое по кругу, прижимает их к ее рабочей поверхности. Такие волокна относительно решетки не движутся, поэтому режущие кромки отверстий их не рубят.
В те моменты, когда между взаимодействующими поверхностями сепарирующей пары возникают зазоры, их не перерезают и режущие кромки лопастей сепарирующего ножа. Подошвы проходящих лопастей раздавливают концы обрывков, а образующиеся пленки блокируют передние участки кромок отверстий решетки.
Ткани, вдавливаемые в отверстия с заблокированными режущими элементами, от кусочков мяса не отрезаются. Они от них отрываются, что усугубляет процесс разрушения клеточной структуры измельчаемого мяса. Режущие кромки вибрирующих лопастей сепарирующего ножа через мгновение срезают пленки, но вместо них появляются новые. Со временем зазоры между взаимодействующими поверхностями сепарирующей пары расширяются.
Вследствие этого все большая площадь поверхности режуще-сепарирующей решетки оказывается скрытой под «блуждающими» пленками. Количество «перебитых» тканей в фарше постепенно увеличивается, он все больше и больше пропитывается выдавленными межклеточной и внутриклеточной жидкостями. Качество фарша считается приемлемым до тех пор, пока ширина зазора на периферии сепарирующей пары не достигнет 0,10-0,15 мм. Как правило, такой степени износа не дожидаются - комплект режущего инструмента волчка заменяют заблаговременно.
Давление, развиваемое в режущей головке любого волчка, вдавливает в отверстия режуще-сепарирующей решетки не только мышечную и жировую, но и соединительную ткань. Рубленые частички соединительной ткани, поступающие в фарш, снижают пищевую ценность продуктов питания. Из-за них увеличивается также время куттерования фарша, что сказывается на технико-экономических показателях производства бесструктурных колбас.
Сепаратор волчка-жиловщика выделяет из измельчаемого мяса обломки костей, срезы надкостницы, обрезки хрящей и сухожилий. Однако такого рода включения, будучи прижатыми к режуще-сепарирующей решетке, некоторое время движутся по ее поверхности перед лопастями сепарирующего ножа. Режущие элементы решетки скоблят поверхностные ткани жестких примесей, а соскобы привносят в фарш кальций и закрывают часть отверстий решетки.
Обычно их прочищают нерегулярно, поэтому сопротивление режущего узла со временем растет, расход электроэнергии повышается, а качество фарша ухудшается. Жесткие примеси, выделенные из мяса режуще-сепарирующей решеткой, периодически выпускают через разгрузочный патрубок сепаратора в смеси с кусочками мяса. Примеси из побочного продукта процесса сепарации чаще всего забирают вручную, а оставшееся мясо перерабатывают.
Итак, нагнетающие и режущие узлы волчков разрывают, раздавливают и истирают значительную часть тканей измельчаемого мяса. Сепараторы волчков-жиловщиков не удаляют соединительнотканные включения, воздух и другие газы из мяса.
Используемый режущий инструмент не только не обеспечивает постоянство качества фарша во времени, но и привносит в него слишком много железа. Причиной большей части перечисленных недостатков является круговое движение мяса относительно решеток. Очевидно, что при существующей конструкции режущего узла изменить характер движения мяса невозможно.
Новый способ измельчения мяса
Конструктивные особенности основных узлов разрабатываемой специальной мясорубки
На нескольких мясоперерабатывающих предприятиях России мясо измельчают уже принципиально новым способом. В их колбасных цехах работают модернизированные волчки, в качестве режущих узлов которых используются специальные режущие головки ранее неизвестной конструкции.
Узел подачи новой машины включает приемную воронку, питающий шнек большого диаметра, принимающую пару в виде ножа и решетки, прямоточную камеру, а также шахту, сообщающую узел подачи с нагнетающим узлом.
В шахте установлен датчик давления, который подключен к процессору, управляющему частотно-регулируемым приводом электродвигателя питающего шнека. Нагнетающий узел представлен двухканальной гильзой, выполненной с раструбом, и двумя напорными шнеками, захватывающие ступени которых находятся в ложе шахты. Процессор, частотно-регулируемый привод электродвигателя шнека, шахта, установленный в ней датчик давления, шнеки и гильза образуют автоматизированную напорную систему.
В полости головки режущего узла, на которую навинчена гайка, размещены приемная, промежуточная и режуще-сепарирующая решетки, право- и левосторонний приемные и промежуточные ножи, а также правосторонний сепарирующий нож. Лобовые участки лопастей ножей имеют обтекаемую форму. Лопасти сепарирующего ножа выполнены криволинейными, а их концы соединены ободом, имеющим окна. Приемная и промежуточная решетки от совместного с ножами вращения удерживаются стационарной шпонкой, а режуще-сепарирующая решетка — съемной шпонкой. Поводок этой шпонки вставлен в боковое отверстие решетки, что обеспечивает возможность их совместного перемещения в осевом направлении. Шпонка выполнена с вырезом, позволяющим на 5-7% увеличить размах лопастей сепарирующего ножа. Соответственно возрастает число отверстий решетки и, как следствие, - производительность мясорубки.
Ножи и примыкающие к их ступицам распорные втулки, часть из которых выполнена в виде упругих двухступенчатых элементов, насажены на хвостовики подающего и напорного шнеков. Первые ступени упругих элементов, сжатые гайкой, обеспечивают заданное усилие прижатия ножей к решеткам. Вторые ступени упругих элементов служат индикаторами усилия сжатия первых ступеней. Они используются также в качестве демпферов, смягчающих удары ножей о решетки, возникающие при измельчении жестких составляющих мяса.
Распорные втулки, упругие элементы, ножи и решетки в полости головки режущего узла размещены с образованием трех прямоточных камер.
Соосность решеток и ножей обеспечивает съемная опорная втулка, вставленная в центральное отверстие приемной решетки.
Конструктивные особенности используемых решеток и ножей известны [4], поэтому ниже упоминаются только их изнашиваемые части, рабочие поверхности и режущие элементы. Изнашиваемые части и рабочие поверхности решеток представлены соответственно кольцевыми выступами и их торцами.
Режущими элементами решеток являются передние участки кромок отверстий, предназначенных для прохода мяса. От задних участков они отличаются направлением выпуклостей. Изнашиваемые части ножейвыполнены в виде фигурных выступов лопастей, передние кромки подошв которых служат их режущими элементами.
Форма фигурных выступов лопастей любого из ножей особым образом связана с конфигурацией кольцевого выступа примыкающей решетки. В результате рабочие поверхности решеток и ножей остаются плоскими на любом этапе эксплуатации мясорубки.
Режущие элементы инструмента автоматически затачиваются за счет его износа, интенсивность которого, а также попадание в фарш железа сведены к минимуму.
Сепаратор специальной мясорубки представлен сепарирующим ножом, режуще-сепарирующей решеткой, примыкающим к ней участком прямоточной камеры и разгрузочным патрубком. Отводящие каналы сепаратора образованы скосами тыльных сторон лопастей сепарирующего ножа и рабочей поверхностью решетки. Разгрузочный патрубок оснащен запорным клапаном, работой которого управляет процессор специальной мясорубки.
При открытом клапане области прямоточной камеры, примыкающие к отводящим каналам, через окна обода сепарирующего ножа сообщаются с атмосферой.
Следует подчеркнуть, что специальная мясорубка включает наиболее эффективные конструктивные элементы:
1) питающий шнек большого диаметра; 2} шахта, сообщающая приемную воронку с гильзой; 3) принимающая режущая пара, установленная перед шахтой; 4) двухшнековый нагнетающий узел.
Приемная решетка:
7 - передний участок кромки отверстия; 2 задний участок кромки отверстия; 3 — рабочая поверхность
Недостатки, присущие двум последним техническим решениям, устранены - принимающая пара находится в конце прямоточной камеры, а входное отверстие гильзы имеет вид раструба. Конструкция предложенного режущего узла аналогов не имеет.
Продолжение следует
ЛИТЕРАТУРА
1. Baier, A., Haack, E. Technisch-technoioqische Untersuchunqserqebnisse an Fleischwolfen.// Fleischwirtschaft. — 1990. — № 8.
2. Бредихин С.А. Удаление воздуха из фаршепродуктов при их производстве//Мясная индустрия. — 2002. — № 1.
3. Mossmer, M., Haack, E. Schneid-und/oder Lagersysteme fur Lebensmittelzerkleinerungs maschinen, die nach dem Wolfprinzip arbeiten. Заявка ФРГ № DE 19724831 A 1, кл. В 02 С 18/30, 1996.
4. Syrovatski, E. Selbslscharfende Schneidpaare fur F!eischwol1e.//Fleischwirtschaft. — 2007. — № 1.
Лактит Синтетический углеводородный спирт, производится из молочного сахара (лактозы), полученного из сыворотки (молока). Лактит применяе...
Метилцеллюлоза Загуститель, эмульгатор. Разрешена для применения в качестве пищевой добавки или для производства продуктов питания на террит...
Пропионат кальция Консервант. Разрешен для применения в качестве пищевой добавки или для производства продуктов питания на территории Российской Фед...
Настоящим, в соответствии с Федеральным законом № 152-ФЗ «О персональных данных» от 27.07.2006 года, Вы подтверждаете свое согласие на обработку компанией ООО «Концепция связи XXI век» персональных данных: сбор, систематизацию, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), использование, передачу в целях продвижения товаров, работ, услуг на рынке путем осуществления прямых контактов с помощью средств связи, продажи продуктов и услуг на Ваше имя, блокирование, обезличивание, уничтожение.
Компания ООО «Концепция связи XXI век» гарантирует конфиденциальность получаемой информации. Обработка персональных данных осуществляется в целях эффективного исполнения заказов, договоров и иных обязательств, принятых компанией в качестве обязательных к исполнению.
В случае необходимости предоставления Ваших персональных данных правообладателю, дистрибьютору или реселлеру программного обеспечения в целях регистрации программного обеспечения на Ваше имя, Вы даёте согласие на передачу своих персональных данных.
Компания ООО «Концепция связи XXI век» гарантирует, что правообладатель, дистрибьютор или реселлер программного обеспечения осуществляет защиту персональных данных на условиях, аналогичных изложенным в Политике конфиденциальности персональных данных.
Настоящее согласие распространяется на следующие персональные данные: фамилия, имя и отчество, место работы, должность, адрес электронной почты, почтовый адрес доставки заказов, контактный телефон, платёжные реквизиты.
Срок действия согласия является неограниченным. Вы можете в любой момент отозвать настоящее согласие, направив письменное уведомление на адрес: podpiska@vedomost.ru с пометкой «Отзыв согласия на обработку персональных данных».
Обращаем Ваше внимание, что отзыв согласия на обработку персональных данных влечёт за собой удаление Вашей учётной записи с соответствующего Интернет-сайта и/или уничтожение записей, содержащих Ваши персональные данные, в системах обработки персональных данных компании ООО «Концепция связи XXI век», что может сделать невозможным для Вас пользование ее интернет-сервисами.
Давая согласие на обработку персональных данных, Вы гарантируете, что представленная Вами информация является полной, точной и достоверной, а также что при представлении информации не нарушаются действующее законодательство Российской Федерации, законные права и интересы третьих лиц. Вы подтверждаете, что вся предоставленная информация заполнена Вами в отношении себя лично.
Настоящее согласие действует в течение всего периода хранения персональных данных, если иное не предусмотрено законодательством Российской Федерации.
НАНОСМОК