Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
PAGE \* MERGEFORMAT3
ВВЕДЕНИЕ
Целью переработки мяса является получение пищевых продуктов в виде мяса на кости и без кости, мелкокусковых натуральных полуфабрикатов и широкой гаммы колбасных изделий и соленостей.
На мясоперерабатывающие заводы мясо поступает в виде полутуш или отрубов охлажденных или замороженных, мясо в кусках без кости охлажденное или замороженное в блоках. На первых этапах обрабатывают мясо на кости. Это нестабильное по свойства и размерам сырье, трудно поддающееся формализованному описанию, необходимому для перехода от ручного труда, простых машин к машинам-автоматам и роботам. Наиболее трудоемкими операциями, трудно механизируемыми и поэтому преимущественно выполняемыми вручную являются операции обвалки и жиловки мяса [4].
С начала 90-х годов прошлого века технический уровень отечественного мясоперерабатывающего производства перестал отвечать современным требованиям. Производимое оборудование по технико-экономическим и иным показателям стало значительно уступать импортным образцам [1,17]. В тоже время ряд российских предприятий, производящих технологическое оборудование для мясоперерабатывающей отрасли, постепенно переходят на более высокий уровень качества и сервиса выпускаемой продукции. Они поставляют на рынок относительно недорогую, функциональную и надежную продукцию, могут обеспечить полный комплекс услуг по вводу в эксплуатацию и сервисному обслуживанию поставляемого оборудования [6].
В связи с этим становится необходимой интеграция отечественной конструкторской мысли, создание передовых технологий и машин нового поколения, разработка комплексного технологического решения для производства готового продукта. Значимость данных разработок принципиальна не только на уровне Алтайского края, но и в масштабах всей страны.
Целью курсовой работы является анализ существующих отечественных и зарубежных технологий и оборудования для жиловки мяса, выбор и обоснование наиболее эффективных из них.
Жиловка — это процесс отделения от мяса мелких косточек, остающихся после обвалки, сухожилий, хрящей, кровеносных сосудов и пленок и разделение его по сортам в зависимости от содержания жировой и соединительной тканей [13].
По традиционной технологии, принятой большинством предприятий мясоперерабатывающей отрасли, мясо жилуют вручную специальными ножами с широким длинным лезвием в соответствии с «Технологической инструкцией по универсальной схеме разделки, обвалки и жиловки говядины и свинины для производства полуфабрикатов, копченостей и колбасных изделий», утвержденной ВНИИМП [19].
В процессе жиловки мяса, полученного от разных частей туши, применяют общие приемы работы, которые заключаются в следующем. Мышечную ткань разрезают на более мелкие куски по линии соединения мускулов. При отрезании отдельных мускулов левой рукой придерживают конец мускула, а правой отделяют его от соединительной ткани. Обрабатываемый кусок мяса кладут на стол соединительной тканью вниз и ножом отделяют от нее мясо. В процессе жиловки вырезают куски мяса массой 400—500 г и сортируют их в зависимости от содержания в них соединительной ткани и жира.
Высокая производительность труда жиловщиков достигается специализацией, то есть, рабочий жилует и сортирует мясо от определенных частей туши. Качество жиловки в значительной степени определяет качество колбасных изделий. От правильного проведения жиловки зависит рисунок колбас на разрезе. При оставлении в кусках мяса жилок, пленок, межмускульного тугоплавкого говяжьего жира снижается качество колбас. При обвалке и жиловке не допускается неполное удаление хрящей, сухожилий, жира и неправильная сортировка мяса [11,14,18].
При жиловке мяса крупного рогатого скота удаляют «грубые» сухожилия (выйную связку, становую жилу, конечные сухожилия рулек и голяшек), коленную чашечку, лопаточный хрящ. При жиловке свиного мяса удаляют конечные сухожилия рулек и голяшек, лопаточный хрящ, коленную чашечку. При жиловке мясной обрези и диафрагмы выделяют грубую соединительную и жировую ткань, удаляют загрязнения, лимфатические узлы и слюнные железы [7].
Практика мясного производства, сложившаяся к началу ХХ века, свидетельствует о малой эффективности ручного труда, о высоких затратах человеческих и материальных ресурсов для выполнения описанных операций. Поэтому в настоящее время инновационные инженерные разработки стали находить широкое применение в таких принципиально сложных для аппаратной реализации технологических процессах мясного производства как обвалка и жиловка мяса.
Сложность механической обвалки и жиловки мяса связана со сложностью анатомического строения туши как единого целого, составленного из разнообразных тканей: мышечной, соединительной, жировой, костной и органов.
Разработка и моделирование процессов и аппаратов для механической жиловки мяса идет в настоящее время последующим направлениям [12]:
А) создание простых машин и автоматов по типу волчковых устройств с насадками для отвода жилки;
Б) создание машин-автоматов, использующих гибкие системы взаимодействия рабочих механизмов и обрабатываемой продукции, позволяющих с достаточно высокой эффективностью проводить жиловку при минимизации человеческого участия в реализации технологического процесса. В этих машинах не копируется ручной труд жиловщиков, а используются процессы, применяемые в других отраслях промышленности. Примером может выступить жиловочный сепаратор.
В) создание «интеллектуальных» машин-роботов, исполнительный механизм которых полностью или частично копируется движение человеческой руки. Это последнее направление в настоящее время не вышло за рамки лабораторных исследований, но если учитывать общетехнический прогресс человечества, можно прогнозировать появление в промышленности таких роботов.
Учитывая мировую тенденцию перехода пищевых производств к полной механизации и автоматизации технологических процессов, актуальным и практически значимым становится поиск, разработка и технико-экономическое обоснование принципиально новых технологий, реализующих возможность полного исключения участия человека в выполнении и обслуживании операций технологического цикла [10,20].
Таким образом, на основании вышеизложенного можно заключить, что перспективным и требующим детального рассмотрения является механическая жиловка мяса.
При механизированной жиловке получают жилованное мясо в виде пасты – тонкоизмельченного продукта, включающего преимущественно мышечную ткань с малыми включениями соединительной ткани и жира. Для разделения мякоти мяса на составные элементы (мышечная, соединительная ткань) необходимо разрушить силы связей, соединяющих их в единой целое. При ручной жиловке связи разрушаются разрезанием (мышечную и соединительную ткань разрезают ножом). При механизации жиловки для разрушения связей (рис. 1) используют внешнее давление (одностороннее и объемное).
Рисунок 1 – Схемы процессов механизации обвалки и жиловки мяса
а – штамповка: 1 – пуансон, 2 – полость для кости, 3 – отруб, 4 – кость, 5 – мышечная ткань, 6 – матрица,
б – прессование: 1 – поршень, 2 – цилиндр, 3 – мясокостное сырье, 4 – кость, 5 – отверстия, 6 – шибер,
в – отрыв: 1 – захват, 2 – пласт мяса, 3 – кость, 4 – стол,
г, д – сдир: 1 – пласт мяса, 2 - скребок, 3 – кость, 4 – стол, 5 - захват
Разрушение связей внешним давлением основано на явлении селективного перехода в текучее состояние тканей, входящих в состав мяса после его обвалки с кости. При сжатии подобного конгломерата в текучее состояние будут поочередно переходить ткани в зависимости от их прочности.
В табл. 1 приведены значения прочностных характеристик различных материалов, составляющих мясокостное сырье, при нормальном (сжатие), поверхностном (сдвиг) нагружениях.
Таблица 1 – Прочностные характеристики мясокостных материалов
|
Вид материала |
Предел прочности, МПа |
|
|
при сжатии |
при сдвиге |
|
|
Трубчатая кость |
100-160 |
50-80 |
|
Ребра |
86-116 |
44-58 |
|
Фиброзные хрящи |
20-24 |
10-12 |
|
Фасции |
8-12 |
4-6 |
|
Шкура |
0,6-0,7 |
0,3-0,4 |
|
Мышцы |
0,75-0,9 |
0,07-0,5 |
Как видно, прочность отдельных видов тканей различается в довольно широких диапазонах, что обусловлено влиянием пола, возраста и упитанности животных. В то же время значительно различаются прочности различных материалов. Так, прочность реберной кости при сжатии и сдвиге на два порядка выше прочности мышц.
Процесс жиловки мяса на барабанных прессах осуществляется следующим образом. Предварительно измельченное сырье после обвалки загружают в горловину сепаратора, и шнеком оно равномерно подается в приемный бункер прессующего механизма, откуда подается на поверхность перфорированного барабана. Благодаря пониженному давлению в отверстиях перфорации барабана, создаваемого вакуумной камерой, сырье удерживается на поверхности и затем валиком распределяется слоем необходимой толщины.
В зоне контакта барабана с лентой подающего конвейера мышечная ткань и жир продавливаются во внутреннюю полость обечайки, а соединительная ткань остается на поверхности и далее срезается неподвижным ножом. На ноже закреплен коллектор, через который на обечайку барабана поступает сжатый воздух, удаляющий мышечную ткань и жир из отверстий перфорации во внутрь барабана, откуда вся масса отжилованного продукта выгружается в тележку [4].
Технологические процессы ручной обвалки и жиловки в своей принципиальной реализации не лишены приемов механизации ряда операций. Для этих целей созданы обвалочно-жиловочные конвейеры отечественного и зарубежного производства, предназначенные для транспортирования отрубов от стола разделки полутуш к рабочим местам обвальщиков и жиловщиков.
В табл. 2 представлены технические характеристики конвейеров производства фирмы «Клипмаш» (Россия) и «Дукотехник» совместного германо-украинского производства.
Таблица 2 – Технические характеристики обвалочно-жиловочных конвейеров
|
Показатель |
Конвейер фирмы «Клипмаш» |
Конвейер фирмы «Дукотехник» |
|
Скорость движения ленты, м/мин |
6-12 |
2-12 |
|
Ширина конвейерной ленты, мм |
680 |
800 |
|
Установленная мощность, кВт |
6,0 |
3,0 |
|
Длина конвейера, м |
обвалки – 5,3 |
12,0 |
|
Масса, кг |
650 |
750 |
Конструкция линии представляет собой ленточный конвейер, на каркасе которого с боковых сторон закрепляются столы, являющиеся рабочими местами персонала. Пластиковая лента (ленты) конвейера движется по направляющим и поддерживающим роликам при помощи привода. Скорость транспортной ленты регулируется исходя из производительности персонала [17].
В настоящее время принципиально новыми аппаратами, позволяющими полностью механизировать жиловку мяса, являются барабанные прессы (сепараторы мяса). Прессующий механизм барабанного пресса (рис. 2) состоит из полого барабана 3, обечайка которого перфорирована отверстиями 5 и падающего конвейера с эластичной полимерной лентой 7.
Рисунок 2 – Схема барабанного пресса
1, 11 — скребки; 2 — ступица барабана; 3 — барабан; 4 — горловина; 5 — перфорация барабана; 6 — вал барабана; 7 — лента; 8, 9 — оборотные ролики; 10 — поддерживающий ролик; 12 — регулирующие ролики; 13 — ведущий ролик
Ступицу барабана 2 шпонкой и гайкой закрепляют на валу 6 приводного механизма. Ленту подающего конвейера устанавливают на ведущем 13 и оборотных 8, 9 роликах. Окружная скорость на поверхности барабана и скорость ленты конвейера равны по величине и направлению. Сырье через горловину поступает на ленту, перемещается вместе с ней и затягивается в клиновой зазор. При этом сырье сжимается, и мышечная ткань, как наименее прочная, продавливается через отверстия во внутреннюю полость цилиндра, а сухожилия и кости проходят через наименьший зазор между лентой и обечайкой цилиндра и удаляются скребком 14. От прогибания в зоне прессования ленту удерживают поддерживающий 10 и регулирующие 12 ролики, которые перемещают механическим или гидравлическим приспособлением, чем создаются необходимые зазоры между лентой и барабаном и давление в прессуемом материале. От прилипших частиц внешнюю поверхность барабана очищает скребок 1, а внутреннюю поверхность ленты — скребок 11 [1].
В рамках данной курсовой работы для аналитического сравнения взяты четыре аппарата с барабанными прессами. Это сепаратор мясной отечественного производства «ИПКС-106» предприятия «Эльф 4 М» (г. Рязань), барабанный пресс «Baader 605» фирмы «Baader» (Германия), жиловочный сепараторы компании «Lima» (Франция) «RM 400 DD» и сепаратор производства «AM2C» (Франция) «SM620» (прил. 1, рис. 1-4).
В табл. 3 даны основные технические параметры рассматриваемых сепараторов.
Таблица 3 – Основные технические характеристики сепараторов [3,5,15,16]
|
Показатель |
Марка сепаратора |
|||
|
ИПКС-106 |
Baader 605 |
Lima RM 400 DD |
AM2C SM620 |
|
|
Производительность переработки мясного сырья, кг/ч |
400 |
2200 |
1000 |
1200 |
|
Установленная мощность, кВт |
3,0 |
8,5 |
10,0 |
15,0 |
|
Габаритные размеры, мм |
720х800х1200 |
1685х1595х1870 |
1900х780х1700 |
2140х960х1800 |
Исходя их известных технических характеристик произведем расчет аппаратов по ряду параметров, таких как техническая производительность, удельная энергоемкость и габаритность.
Техническую производительность в смену (8 часов) определим по формуле (1):
(1)
где WТ – техническая производительность, кг/ч; WП – паспортная производительность, кг/ч; τ – коэффициент использования рабочего времени (τ=0,7).
Таким образом, техническая производительность рассматриваемых аппаратов будет равна (рис. 3):
Рисунок 3 – Техническая производительность сепараторов
Как видно из рис. 3, наибольшей производительностью характеризуется аппарат «Baader 605» (1540 кг/ч), наименьшей – сепаратор «ИПКС-106» (280 кг/ч).
Исходя из данных потребляемой мощности и технической производительности можно рассчитать удельную энергоемкость аппаратов (2):
(2)
где Nуд – удельная энергоемкость, кВт*ч/кг; N – установленная мощность, кВт; WТ - техническая производительность, кг/ч.
Следовательно, удельная энергоемкость будет равна (рис. 4):
Рисунок 4 – Удельная энергоемкость сепараторов
Удельная энергоемкость соответствует затратам энергоресурсов в расчете на единицу производимой продукции в определенный промежуток времени. Расчеты показывали, что наибольшее значение показателя отмечено у аппарата «AM2C» – 0,017 кВт*ч/кг, в то время как наименьшее – у сепаратора «Baader 605» (0,005 кВт*ч/кг).
Габаритность рассчитывается на основании данных габаритов аппаратов по следующей формуле (3):
(3)
где L, B, H – габаритные размеры аппарата (длинна, ширина и высота), м; WТ – техническая производительность, кг/ч.
Габаритность, таким образом, будет равна (рис. 5):
Рисунок 5 – Габаритность сепараторов
Их рисунка 5 видно, что наименьшей расчетной габаритностью характеризуется аппарат «ИПКС-106», наибольшей – «AM2C SM 620»; сепараторы фирм «Baader» и «Lima» имели средние значения габаритности (0,003 м3*ч/кг).
Таким образом, исходя из полученных данных, отраженных в диаграммах, наиболее эффективным из сравниваемых жиловочных сепараторов является аппарат «Baader 605» производства Германии, детальному описанию которого будет посвящен следующий раздел курсовой работы.
ВНЕСЕНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ В АППАРАТ
Барабанный пресс «Baader 605» фирмы «Baader» (Германия) (рис. 6) применяют для жиловки мяса. Он состоит (рис. 6, а) из корпуса 1, на котором установлен жилующий и подающий механизмы. Внутри корпуса установлен электромеханический привод. Жилующий барабан 5закреплен с заднего торца на хвостовике ведущего вала, а с переднего — кольцом опирается на ролики 9 передней крышки 8.
Гибкая лента 13 подающего конвейера установлена на ведущем 3, натяжном 10 и оборотном 11 роликах из синтетических материалов. Ленту изготавливают из неопрена или полиуретана. Исходный материал подают в загрузочную горловину 6, оттуда через загрузочный механизм он попадает в зазор между барабаном и лентой. Более легкотекучая фракция (мясо и жир) выпрессовывается внутрь барабана, а соединительная ткань и хрящи проходят через зазор, снимаются с поверхности барабана подпружиненным скребковым ножом 4, и удаляются из машины. Управляют машиной с пульта 7, где на приборах указываются силы прижатия ленты и скребкового ножа, натяжение ленты. В загрузочном механизме происходит предварительное измельчение материала.
Барабан (рис. 6, б) изготавливают из нержавеющей стали. Он имеет одно глухое дно, перфорированную часть 1 и опорное кольцо 2. Для разных видов исходного материала предусматривают отверстия перфорации диаметром (мм): 1,3; 2; 3,5 и 8.
Роликовая опора (рис. 6, в) состоит из двух пластин 1, в которых на осях закреплены шесть роликов 2. С помощью регулируемых опор 5 и 6 изменяют зазор между барабаном и лентой конвейера.
В системе управления предусмотрена возможность автоматического регулирования силы натяжения ленты и установлен сенсорный контроль уровня сырья для исключения работы ленты всухую [2,4].
Рисунок 6 – Барабанный пресс-сепаратор «Baader 605»
а – общий вид: 1- корпус, 2 – лоток, 3 – ведущий ролик, 4 – скребковый нож, 5 – барабан, 6 – загрузочная горловина, 7 – пульт управления, 8 – передняя крышка, 9 – опорный ролик, 10, 11 – натяжной и оборотный ролик, 12, 15 - регулирующие ролики, 13 – лента, 14 – роликовая опора;
б – барабан: 1 – перфорация, 2 – опорное кольцо;
в – роликовая опора: 1 – пластина, 2 – ролики, 3 – ведущий ролик, 4 – ведущий вал, 5 – регулирующие опоры.
Производительность машины 2200 кг/ч при мощности привода 8,5 кВт.
В целях повышения эффективность механической жиловки мяса предлагаются следующие конструктивные изменения в сепаратор «Baader 605».
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, механизация процесса жиловки мяса является актуальным и перспективным научно-техническим направлением развития отрасли, так как при ручной жиловке характерна высокая трудоемкость и низкая эффективность ручного труда. В результате механизации жиловки мяса возникает возможность облегчение ручного труда, увеличение выхода продукта, повышение его качества.
Необходимо отметить, что механизация жиловки мяса улучшает гигиену продукта, так как соприкосновение с руками человека сокращается, а это, в свою очередь, приводит к улучшению качества мяса и увеличению его срока хранения. Механизация обвалки позволяет значительно сократить процент производственного травматизма, что скажется на условиях труда и его производительности.
Вышеизложенное послужило основой выбора в пользу изучения механической жиловки мяса методом прессования на барабанных прессах различных конструкций (сепараторах). Из совокупности рассмотренных аппаратов, реализующих описанные возможности, наилучшим, на наш взгляд, является жиловочный сепаратор «Baader 605» по причине высокой технической производительности и низкой удельной энергоемкости.
С позиции конструктивно-режимных инноваций предлагается оснастить аппарат подъемником-опрокидывателем сырья, установить подающий винтовой шнек-измельчитель мяса и оптимизировать внешнее исполнение сепаратора с целью уменьшения его габаритности при сохранении высокой технической производительности.
Указанные конструктивные изменения, вносимые в аппарат, позволят повысить эффективность его работы и производительность труда в целом.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение
Рисунок 1 – Сепаратор жиловочный «ИПКС-106»
Рисунок 2 – Сепаратор жиловочный «Baader 605»
Рисунок 3 – Сепаратор жиловочный «Lima RM 400 DD»
Рисунок 4 – Сепаратор жиловочный «AM2C SM620»