Технологический расчет оборудования для производства вареных колбас

Согласно патенту RU2090069C1A22C17/04 «СПОСОБ ОБВАЛКИ ГРУДОРЕБЕРНОЙ ЧАСТИ ТУШИ»изобретение относится к мясоперерабатывающей промышленности, точнее к способам отделения мяса от костей. Способ обвалки грудореберной части туш предусматривает фиксацию части туши, ее надрезание и обрыв мякотной ткани от костей. Фиксацию производят за мякотную ткань и позвоночный столб с возможностью поворота последнего вокруг своей оси, надрезание соединительной ткани осуществляют с внутренней стороны туши по контуру ребер, а обрыв мякотной ткани от костей ведут путем создания усилий, направленных на разгибание природной кривизны костей скелета грудореберной части.

Согласно патенту RU 2083120С1 «УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗМЕЩЕНИЯ МЯСА В ПРОЦЕССЕ ОБВАЛКИ И ЖИЛОВКИ»устройство представляет собой доску прямоугольной формы с двумя рабочими плоскостями, выполненными с шероховатой поверхностью и уклоном в сторону выгрузки сырья.

 

Рисунок 6 – Устройство для размещения мяса

 

Согласно патенту RU 34318 U1 «Устройство для обвалки мясокостного сырья»:

1. Устройство для обвалки  мясокостного сырья, содержащее  корпус с расположенным в нем  средством для фиксации кости, приводные цилиндрические щетки  и емкость для сбора продуктов  обвалки, отличающееся тем, что отдельные  щетки по оси вращения соединены  между собой в виде ряда  гирлянд посредством гибких валов, установленных одной стороной  в корпусе посредством телескопических  подпружиненных хвостовиков, а другой  стороной связанных с электроприводом, при этом щетки в поперечной  плоскости выполнены из пучков  ворса, например металлических, переменной  длины по форме овала вершиной  к центру щетки, а средство  для фиксации выполнено в виде, например, цангового поворотного  зажима.

2. Устройство по п.1, отличающееся  тем, что емкость для сбора  продуктов обвалки содержит вибратор.

3. Устройство по п.1, отличающееся  тем, что каждая щетка выполнена  из пучков ворса, например, металлических, чередующихся через ряд по  ее окружности с режущими элементами, выполненными в виде гибкой  петли круглого сечения, свободная  верхушка которой имеет плоскую  режущую кромку.

4. Устройство по п.1, отличающееся  тем, что отдельные щетки по  оси вращения соединены между  собой в виде ряда гирлянд  посредством карданных валов.

 

Рисунок 7–Устройство для обвалки мясокостного сырья

 

 

 

2.3 Техническая характеристика  агрегата К25.046

 

Агрегат К.25.046 (рис. 8) смонтирован на базе пресса К.25.042. На прессе 5 закреплен силовой измельчитель 7 с режущим механизмом — крестообразный НОЖ-решетка. Из измельчителя сырье поступает в горловину 6 камеры загрузки пресса. Для равномерной загрузки измельчителя служит вибропитатель.3, в который сырье подается подъемником-опрокидывателем 1 с тележкой 2.

Рисунок 8-Агрегат К25.046

Производительность агрегата по сырью 500кг/ч при дообвалке позвонков и выходе мясной массы от 25 до 27% от исходного содержания. Мощность при но лов установки 95.5 кВт, из них мощность пресса 22 кВт. Наибольшее давление прессования 8 МПа.диаметр рабочего поршня 200 мм. ход ч00 мм. Удельный расход энергии 150кВтч на тонну мясной массы. Масса установки 9500 кг

Технические характеристики

Номинальное усилие, МН	2.5
Номинальное давление рабочей жидкости МПа	32
Наибольшее удельное давление прессования, МПа	8
Диаметр пресс штемпеля, мм	200
Наибольший ход пресс штемпеля, мм	900
Длина загрузочной камеры, мм	500
Производительность при отделении остатков мяса от кости по сырью, кг/ч	500
Установленная мощность, кВт	22
Габарит пресса, мм	500017501900
Масса пресса, кг	6500

 

 

 

 

3 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Выбор конструкции

 

Комплекс   дообвалочный  для механического отделения остатков мяса от кости Модель К25046

ПРЕСС   ДООБВАЛОЧНЫЙ  Модель К25042 предназначен для отделения остатков мяса от кости, а также для выдавливания жиросодержащей массы из кости. В качестве сырья используются шейные, поясничные, спинные позвонки и другие кости всех видов убойного скота, полученные после обвалки мяса. Пресс снабжается комплектом запасных частей, обеспечивающих эксплуатацию пресса в течение гарантийного срока.

Пресс соответствует СпТУ2-К.25-84 — 79.

3.2  Технологический расчет

Расчет поршневых прессов. Производительность поршневого насоса М, кг/с, как машины периодического действия равна

 

где GH– масса единовременной загрузки, кг; VH– объем камеры загрузки, м3; рнас– насыпная плотность сырья, кг/м3; τц– продолжительность рабочего цикла, с.

Объем камеры загрузки, м3, (рис

где D– внутренний диаметр прессующего цилиндра, м; l1 – длина камеры загрузки(0,5), м.

Рисунок 9 –Схема расчета поршневого пресса для дообвалки мяса:

1– шибер; 2 - костный брикет; 3 - зона прессовании; 4 - круглые отверстия;5 –зонаподпрессовки; 6 - загрузочная камера; 7 - поршень; 8 - цилиндр; 9 - щели

 

Общий ход L(м) прессующего поршня 7цилиндра 8

где l2–длина камеры прессования, м.

Как правило,l1 = l2. Камера прессования разделена на две зоны: подпрессовки 5 (длиной l3) и прессования 3 (длиной l4). В зоне прессования стенки цилиндра перфорированы отверстиями 4 или щелями 9.

В зоне подпрессовки происходит уплотнение кусков мясокостного сырья от насыпной плотности ph до плотности кости ручной укладки ррт .При этом ликвидируются воздушные прослойки между кусками и создается давление в массе, равное давлению начала сдвига мышечной ткани — 0,2...0,4МПа. При подпрессовке не происходит выделение жидкой фазы, поэтому масса сырья в камере загрузки 6 и зоне прессования 3 равны. Поэтому объем зоны прессования (м3):

Из этого соотношения находим длину зоны прессования l4 и затем длину зоны подпрессовки

Экспериментально установлено, что при окончании подпрессовки общее давление в цилиндре составляет около 20 МПа. При дальнейшем повышении давления начинают деформироваться все ткани, входящие в состав сырья. Причем если в начальный момент можно считать, что Pоб = Pм, то в конце Poб=Рк, где РмиРксоответственно давления, приходящиеся на мышечную и костную ткани.

За счет осевой силыРос(Па) на штоке поршня в сырье создается давление:

Давление изменяется (уменьшается) по длине цилиндра и в радиальном направлении. Это происходит из-за физических свойств материала, в основном, его вязкости. Давление по длине цилиндра (Па):

где h– расстояние от поршня до рассматриваемого слоя, м; а1, агэмпирические коэффициенты.

Для измельчения говяжьего мяса а1 = 0,05, а2 = 0,33. Боковое давление в том же слое

где ξ – коэффициент бокового давления.

При создании в цилиндре необходимого бокового давления мышечная ткань начинает выдавливаться (истекать) через отверстия 4 или щели 9. Минимальное давление истечения Ри(Па) определяют по эмпирическим зависимостям. Для круглых отверстий

где Ɵ0– давление начала сдвига, Н/м; d– диаметр отверстия, м,

Формула действительна при изменении величин dв пределах от3 до 14мм, v–от 0,01 до 6 м/с.

Таким образом, при достижении Р6 =Риначинает выделяться наименее прочная ткань — мышечная, затем соединительная. В конце процесса происходит ломка костей и уплотнение всего материала, что приводит к увеличению сопротивлениявнутреннемупереносу массы. Общее давление в цилиндре растет и образуется плотный брикет длиной l5 и объемом Vбр, который, помимо костей, содержит не выделившееся мясо и соединительную ткань. Прессование заканчивается при общем давлении в цилиндре 30...40 МПа.

Удельный расход энергии а (Дж/кг) на прессование с выделением жидкой фракции определяют по среднему давлению рср (Па):

где Vз–удельный объем загрузки, м3/кг; V6р– объем отпрессованного брикета, м3/кг; рбр–плотность материала брикета, кг/м!,

Среднее давление равно (Па):

где ркон– конечное давление прессования. Па; п–коэффициент (2,8...3,2).

Расчет и проектирование гидропривода пресса производят по наибольшему конечному давлению ркон(Па).

Определяют силу на штоке поршня рабочего цилиндра

3.3 Прочностной расчет поршня

Поршень рассчитывается на сжатие от силы давления газов Рг по наименьшему сечению, расположенному выше поршневого пальца, на удельное давление тронка, на прочность днища, а поверхность опорных гнезд пальца (бобышек) проверяется на наибольшее удельное давление (рис. 7). Напряжение сжатия определяется из выражения:

sсж = Рг/Fmin£[sсж] Н/мм2,

где Fmin – наименьшее сечение поршня мм2.

Fmin= (π*D2 / 4)- (π*D12 / 4)= π / 4*( D2- D12)

D1=D-(0,05…0,07)*D=D*(1-0,06)=116*0,94=109 мм

Fmin=3,14/4*(1162-1092)=1236 мм2

т.к. Рг = Ргmax * (π*D2 / 4);

Pг=8*(3,14*1162/4)=84503,7 Н.

sсж =84503,7/1236=68,36 Н/мм2£[sсж]

Допустимое напряжение для поршней для стальных [sсж] = 100 Н/мм2.

Расчет тронка поршня на удельное давление и определение длины направляющей части производится по формуле

Lp = Pн. max / D*к,

где Pн. max = (0,07…0,11) Pг;  [к] = 2…7 кг/см2.

Lp =0,07*84503,7/(11,6*7)=72,848

Днище поршня рассчитывается на изгиб. При плоском днище условие прочности (максимально-допустимое напряжение изгиба) имеет вид

sи = Pг. max / 4d2£[sи],

где d – толщина поршня, мм.

При проектировании пользуются эмпирическими зависимостями, установленными практикой.

 

 

4 Требования техники безопасности.

 

Предприятия пищевой промышленности отличаются большим разнообразием производств, каждое из которых имеет специфические технологию, оборудование, сырьё, готовую продукцию и трудовые операции, образующие систему человек – трудовая операция – производственная среда – средства производства – предметы труда, безопасность которой должна обеспечивать охрана труда.

Производственное оборудование должно быть безопасным при монтаже, эксплуатации и ремонте.

Оборудование в зависимости от назначения, конструкции, характеристики рабочей среды, а также условий протекания технологического процесса подразделяется на оборудование повышенной опасности и неопасное. Повышенная опасность оборудования определяется наличием вредных и опасных факторов, при нарушении тех или иных правил техники безопасности они могут привести к аварии или несчастному случаю.

Повышенная опасность технологического оборудования в значительной степени зависит от свойств перерабатываемых им веществ. Первостепенная роль в обеспечении безопасной эксплуатации оборудования принадлежит его безопасной конструкции, оснащенной необходимой контрольно-измерительной аппаратурой, приборами безопасности, блокировочными устройствами, автоматическими средствами сигнализации и защиты, которые контролируют соблюдение нормальных режимов работы оборудования, а также исключают возможность возникновения аварий и несчастных случаев.

Устройство, монтаж, обслуживание и эксплуатация оборудования должны отвечать требованиям ГОСТ 12.2.003 «ССБТ. Оборудование производственное. Общие требования безопасности», ГОСТ 12.2.12.4 «ССБТ. Оборудование продовольственное. Общие требования безопасности», а также отраслевых стандартов.

Согласно этим стандартам производственное оборудование оснащается встроенными устройствами для удаления выделяющихся в процессе работы вредных, взрыво- и пожароопасных веществ непосредственно в местах их образования и скопления. Встроенные вентиляционные системы должны быть сблокированы с пусковым устройством технологического оборудования, обеспечивающим их одновременный запуск.

Конструкция производственного оборудования должна быть выполнена так, чтобы исключить возможность случайного соприкосновения работающих с горячими частями и тем самым защитить их от ожогов.

Для обеспечения безопасности конструкция производственного оборудования предусматривает защиту обслуживающего персонала от поражения электрическим током, включая случаи ошибочных действий.

Рабочие органы машин, которые совершают опасное инерцинное движение, во всех случаях отключения оборудования должны работать в режиме автоматического торможения.

Конструкция оборудования не должна затруднять загрузку, полное удаление продукта и санитарную обработку оборудования, должна обеспечивать безразборную мойку и исключать образование заторных зон.

Все операции по обработке, мойке и чистке оборудования должны быть механизированы и безопасны для обслуживающего персонала.

Монтажные, демонтажные и ремонтные работы на предприятиях мясной промышленности осуществляют в соответствии с действующими стандартами, нормами и правилами.

К производству работ по монтажу и демонтажу оборудования и конструкций допускаются рабочие не моложе 18 лет, прошедшие вводный инструктаж по технике безопасности, специальный технический минимум, курсовое обучение правилам техники безопасности и получившие удостоверение на право производства указанных работ.

Конструкции и оборудование перед подъемом очищают от грязи и ржавчины. Отдельные детали во избежание их падения при подъеме предварительно закрепляют.

При выполнении монтажных работ применяют стальные канаты крестовойсвивки с органическим сердечником. Нельзя применять бракованный канат (трос) для выполнения монтажных работ. Монтажник обязан хорошо знать нормы браковки канатов из-за износа и коррозии. При обнаружении в канате оборванной пряди канат к дальнейшей эксплуатации не допускается. Перед началом работ следует сообщать машинисту крана о массах поднимаемых конструкций и элементов. Нельзя допускать пересечения и соприкосновения стальных канатов с электрокабелями и электропроводами.