Рефетека.ру / Промышленность и пр-во

Курсовая работа: Описание технологической линии производства вареных колбас

Реферат


Пояснительной записки к курсовому проекту по предмету "Машины и аппараты" студентки 4-ого курса 13т группы агромеханического факультета Севастюк Татьяны Валерьевны. Пояснительная записка состоит из ____ страниц, в том числе 5 рисунков, 2 чертежей формата А1 и 1 чертежа формата А2.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: КУТТЕР, ЛИНИЯ ПРОИЗВОДСТВА, ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ, НОЖ, КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ.

Представлены:

- описание технического задания на проектирование;

- описание линии производства вареных колбас;

- кинематический и энергетический расчет куттера;

- расчет вала;

- выбор подшипников.


Введение


Предприятия мясной промышленности нашей страны оснащены большим количеством (более 400 наименований) технологического оборудования. Рациональная эксплуатация оборудования требует глубокого знания его особенностей и конструктивных признаков. При использовании современного технологического оборудования важно сохранить в вырабатываемых мясных продуктах в максимальной степени все компоненты.

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

Сырьё 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 и т.д.).

Технологическое оборудование можно разделить на 2 основные группы:

- оборудование для измельчения твёрдого 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 тканей) – 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 решётки (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 определённом расстоянии друг от друга. Одиночные режущие механизмы используют в основном в оборудовании для измельчения твёрдого сырья, а механизмы с режущей парой применяют для измельчения мягкого сырья.


1. Состояние вопроса и обзор научно-технической литературы


Для тонкого измельчения мяса и приготовления фарша для вареных колбас, сосисок и сарделек применяют куттеры. Их делят на настольные (с чашей вместимостью до 30 л) и напольные, открытые и герметичные, с одним общим электродвигателем или раздельным приводом ножевого вала и чаши, реверсивные и с вращением ножевого вала только в одну сторону, с одной, двумя, тремя скоростями ножевого вала либо с бесступенчатым регулированием скорости, с горизонтальным и вертикальным расположением ножевого вала, с ручной или механической выгрузкой готового продукта, с ручным или программным управлением.

Такое многообразие куттеров позволяет не только расширить их функциональные возможности, но и значительно улучшить качество получаемого фарша. Например, куттеры с реверсом и изменением скорости вращения ножевого вала можно использовать для перемешивания фарша с получением однородной массы. В этом случае скорость ножей должна быть минимальной, а перемешивание ведется их тыльной незаточенной стороной. Качество фарша существенно зависит от скорости вращения ножевого вала: чем она больше, тем шире область применения куттеров, что особенно важно для предприятий и цехов малой и средней мощности.

Применение вакуума в герметичных куттерах позволяет сохранить цвет сырья, улучшить связывание протеина и влаги и, в конечном итоге, увеличить выход и качество продукции. Снижение содержания кислорода в сырье увеличивает срок его хранения при переработке.

Принцип работы куттера целесообразно рассмотреть на примере его упрощенной схемы (рис. 1). Куттер открытого типа состоит из чаши с крышкой, ножевого вала с серповидными ножами и привода. С помощью клиноременной передачи ножевой вал вращается с частотой 1500...5000 мин-1, а червячная передача обеспечивает вращение самой чаши с частотой 6...40 мин-1.

Описание технологической линии производства вареных колбас

Рис. 1 Устройство куттера: 1 - электродвигатель; 2 - крышка; 3 - ножевой вал; 4 - червячная передача; 5 – чаша


Режущий механизм состоит из серповидных ножей, заточенных с одной стороны, и стальной гребенки, которая очищает лезвия ножей от мяса. В зависимости от марки куттера и требований, предъявляемых к обрабатываемому сырью, на ножевой головке закрепляют 2, 3, 4, 6 или 9 ножей. Большое значение для качества фарша и его нагрева в процессе куттерования имеет зазор между ножами и чашей: он должен быть минимальным.

Загруженное в куттер сырье быстро измельчается ножевой головкой при постоянной подаче его в зону резания за счет вращающейся чаши. Степень измельчения зависит от длительности куттерования, скорости резания, числа ножей и их заточки. В процессе измельчения в куттер добавляют воду или специальный чешуйчатый лед. Этим достигается соблюдение рецептуры фарша, а также снижение его температуры, которая при куттеровании повышается на 1...4 °С.

По окончании куттерования фарш выгружается из чаши специальным механизмом. Простейший из них - плоская перемычка, опускаемая в чашу. При вращении чаши фарш, упираясь в перемычку, перетекает через край чаши и по лотку попадает в подставленную емкость. Такой механизм выгрузки применим в куттерах с небольшой вместимостью чаши. В куттерах с вместимостью чаши более 100л рабочим органом выгрузного устройства является тарелка, приводимая во вращение от электродвигателя через зубчатую передачу. При вращении тарелка выбрасывает фарш из чаши в желоб.

К конструктивным особенностям вакуумных куттеров относится наличие герметичной чаши и вакуум-насоса. Масса обрабатываемого сырья на вакуумных куттерах значительно больше, чем на обычных, так как герметически закрывающаяся крышка позволяет осуществлять их более полную загрузку.

До поступления в куттер сырьё предварительно измельчают на волчке, но отдельные конструкции куттеров имеют приспособления для измельчения кускового сырья. Куттеры бывают периодического и непрерывного действия. Мясное сырьё в куттерах измельчается при помощи быстровращающихся серповидных ножей, установленных на валу. Ножи попеременно погружаются во вращающуюся с частотой до 0,3 с чашу. Измельчение ведётся в открытых чашах или под вакуумом. Кроме того, в куттерах совмещают процессы измельчения и перемешивания. На рис.1,а показана схема куттера периодического действия. Он состоит из открытой чаши, режущего механизма, включающего приводной вал и серповидные ножи, из гребёнки и крышки, закрывающей рабочую зону куттера. К крышке прикреплены скребки, располагающиеся по внешней и внутренней частям продукта, находящегося в чаше. Они направляют продукт под режущий механизм при вращении чаши, который представляет собой комплект серповидных ножей, закреплённых в ножевой головке. Число ножей в комплекте для куттеров периодического действия составляет не менее двух, и вращаются они с частотой до 100 с и более. Нож куттера может иметь режущую кромку в виде прямой линии с заточкой в виде клина или малоизогнутой линии и сложной геометрической формы (ломаная линия). Выбор ножа с первой или второй формой заточки режущей кромки определяется требованиями качества измельчения продукта и энергетическими затратами. При существующих формах заточки ножей предпочтение отдаётся ассиметричному клину с углом при вершине от 15 до 30 градусов.


Описание технологической линии производства вареных колбас

Рис. 2 Куттер периодического действия: а - схема работы: 1 - крышка; 2 - вал; 3 - гребенка; 4 - нож; 5 - чаша; 6 - скребок; б - ножевая головка куттера в сборе: 1 - нож; 2 - посадочная часть; 3 - втулка; 4 - отверстие; 5 - вал; 6 - штифт; 7 - отверстие; 8 - гайка; 9 - диск


Ножи закрепляют способом открытого и закрытого гнезда. В первом случае крепление ножей с вилкообразной посадочной частью применяют для куттеров малой производительности. Ножи укрепляют на валу гайкой, и они удерживаются силой трения. Второй способ применяется для высокоскоростных куттеров. Ножи изготавливают с отверстиями в посадочной части.

Конструкцию ножей и ножевой головки (рис.2,б) выбирают такой, чтобы обеспечить их лёгкую балансировку и поддерживать максимальный зазор между внутренней поверхностью чаши и режущей кромкой ножа.

Вакуумный куттер ВК-125 представляет собой (рис.3) машину средней производительности, имеющую раздельные приводы чаши и ножевого вала. Чаша вращается от электропривода переменного тока с двумя фиксированными скоростями. Для ножевого вала используют электропривод постоянного тока, позволяющий: уменьшить электропотребление за счёт исключения пусковых перегрузок; в широком диапазоне бесступенчато регулировать режим измельчения в зависимости в зависимости от технологических особенностей, качества и состояния измельчаемого сырья; равномерно в зависимости от рецептуры смешивать различные компоненты и специи без изменения структуры и консистенции фарша при вращении ножей в режиме перемешивания в обратную сторону (т.е. оно ведётся на малой скорости тыльной стороной ножей). С помощью устройства перемещения чаши относительно ножевого вала сокращается время на смену ножей.

Предусмотрена возможность регулирования зазора между ножами и чашей, что позволяет продлить срок службы ножей при их многократной переточке. Ножи выполнены по специальной технологии и по стойкости не уступают зарубежным аналогам.


Описание технологической линии производства вареных колбас

Рис. 3. Вакуумный куттер ВК-125: 1 — станина; 2—чаша; 3— устройство выгрузки продукта; 4 - разгрузочный диск; 5 — устройство для подъема крышки; 6 — крышка; 7 — пульт управления


Система управления куттера обеспечивает ручной и полуавтоматический режимы. Доза воды подаётся автоматически во время куттерования без сброса вакуума. Информационно - вычислительная система с цифровой индикацией контролирует основные параметры на любой стадии приготовления фарша. Система обеспечения безопасности исключает выполнение команды, которые могут привести к поломке изделия и травме оператора. Основные детали куттера и облицовку изготавливают из нержавеющей стали, что обусловливает их долговечность, соответствие требования гигиены и технической эстетики.

Вакуумный измельчитель ВИНД (рис.4) может быть отнесён к группе куттеров непрерывного действия. Сырьё при помощи шнекового насоса подаётся из бункера во вращающуюся с частотой 0,8 с чашу измельчителя диаметром 400 мм. Под действием центробежной силы на стенках чаши образуется уплотнённый тонкий слой фарша, который измельчается и эмульгируется вращающейся с частотой 70,8 с ножевой головкой с закреплёнными на ней дисковыми ножами. Дисковые ножи, установленные с малым зазором от стенок чаши, режут и эмульгируют фарш; погружение ножей в фарш минимальное. Положение ножей относительно стенок чаши регулируется при помощи эксцентрикового винта. В верхней части чаши с помощью скребка и шнека осуществляется непрерывное удаление фарша. Вакуум в чаше регулируется от 80 до 20 кПа.


Описание технологической линии производства вареных колбас

Рис. 4. Вакуумный измельчитель ВИНД: 1 — бункер; 2 - шнековый насос; 3 — ножевая головка; 4— шнек выгрузки; 5— патрубок вакуум -насоса; 6 — чаша


Степень измельчения фарша при равном количестве его подачи увеличивается с увеличением количества ножей и частоты вращения ножевой головки, что позволяет получать различную степень измельчения. Получаемая эмульсия стабильна, отличается хорошей водосвязывающей способностью. Производительность 2500 – 3500 кг/ч.

2. Описание технологической линии производства вареных колбас


Изготовление вареных колбас состоит из следующих стадий:

– предварительное измельчение мясного сырья;

– посол и созревание мяса;

– тонкое измельчение и приготовление фарша;

– шприцевание фарша в оболочку;

– вязка батонов и навеска его на раму;

– тепловая обработка (обжарка, варка и охлаждение);

– хранение и упаковка.

Обваленное мясо жилуют и нарезают в зависимости от группового ассортимента на куски массой до 1 кг. Мясо в кусках или в измельченном виде взвешивают и подвергают посолу мокрым или сухим способом с использованием посолочных ингредиентов. Затем сырье повторно измельчают в два этапа: грубо (на волчке) и тонко (на куттере).

Сырье, пряности, воду (лед) и другие материалы взвешивают в соответствии с рецептурой с учетом добавленных при посоле соли или рассола и готовят фарш на куттере, куттере-мешалке, мешалке-измельчителе или других машинах.

Вначале загружают нежирное мясное сырье (измельченное на волчке с диаметром отверстий решетки 2…3 мм): говядину высшего, 1-го и 2-го сортов, нежирную свинину, баранину жилованную, а также добавляют часть холодной воды (льда), раствор нитрита натрия (если он не был внесен при посоле сырья), фосфатиды, сыворотку или плазму крови, белковый стабилизатор, соевые белковые препараты в виде геля. После 3…5 мин перемешивания вводят полужирную говядину, пряности, препарат гемоглобина или кровь, сливочное масло (для колбасы диетической), аскорбинат или изоаскорбинат натрия, либо аскорбиновую кислоту и обрабатывают фарш еще 3…5 мин, за 2…5 мин до конца обработки добавляют крахмал или муку.

При приготовлении фарша колбасных изделий с использованием белковых препаратов (изолированных и концентрированных соевых белков, казеинатов и т.д.) в конце перемешивания в куттер добавляют соль из расчета 2,5кг на 100кг гидратированных белковых препаратов. Общая продолжительность обработки фарша на куттере или куттере-мешалке 8…12 мин, температура готового фарша в зависимости от температуры исходного сырья, количества добавленного льда и типа измельчителя составляет 12…18 °С.

Для приготовления фарша в высокоскоростных вакуумных куттерах или измельчителях (скорость резания более 120 м/с) используют несоленое жилованное мясо в кусках. Для этого загружают говядину, добавляют лед, раствор нитрата натрия, соль и другие ингредиенты, закрывают крышку куттера, создают остаточное давление 15 кПа и куттеруют сырье 5…8 мин. Затем снимают вакуум и продолжают куттерование в течение 3…4 мин до полной готовности фарша. Общая длительность куттерования 8…12 мин. Температура готового фарша 11…12 °С.

Количество воды, добавляемой при приготовлении фарша, зависит от состава сырья и составляет 15…30 % от массы куттеруемого сырья. Для снижения температуры фарша рекомендуется воду заменять льдом частично или полностью.

Наполнение колбасных кишечных и искусственных оболочек фаршем производят на пневматических, гидравлических или механических вакуумных шприцах при остаточном давлении 8 кПа. Наполнение фаршем искусственных оболочек диаметром 100…120 мм производят с использованием цевок диаметром 40…60 мм. Вязку батонов производят вискозным шпагатом и льняными нитками. В последнее время широко используются искусственные полимерные оболочки и их формовка производится с помощью клипсаторов.

Батоны сырых колбас в натуральной оболочке, нашприцованные без применения вакуума, подвергают кратковременной осадке (для подсушивания оболочки и уплотнения фарша) в течение 2 ч при 0…4 °С.

В стационарных камерах батоны обжаривают при 90…100 °С в течение 60…140 мин. Обжаренные батоны варят паром в пароварочных камерах или в воде при температуре 75…85 °С до достижения температуры в центре батона 70 °С. После варки колбасы охлаждают под душем холодной водой в течение 10 мин, а затем в камере при температуре не выше 8 °С и относительной влажности воздуха 95 % до достижения температуры в центре батона не выше 15 °С.


Описание технологической линии производства вареных колбас

Рис. 5 Линия производства вареных колбас


После разделки и обвалки мясо направляют на жиловку: отделение соединительной ткани, кровеносных и лимфатических сосудов, хрящей, мелких косточек и загрязнений. Жилованное мясо на предприятиях малой мощности измельчают в волчке 1 и с помощью напольных тележек 2 транспортируют к смесителю 3, в которых производят посол. Посоленное мясо выгружают из смесителя 3 в напольную тележку и транспортируют в камеру созревания 4.

На предприятиях средней и большой мощности измельчение и посол мяса осуществляют с помощью посолочного агрегата 5 или комплекса оборудования для посола мяса 6. В первом агрегате измельченное мясо самотеком попадает в смеситель, а во втором – фаршевым насосом перекачивается по трубопроводу от волчка в весовой бункер смесителя. Посолочные вещества подают автоматические дозаторы в количестве, пропорциональном массе измельченного мяса в деже смесителя. После перемешивания и выгрузки сырье в тележках направляют в камеру созревания 4.

При использовании чашечного куттера 7 для тонкого измельчения и приготовления фарша к шприцующей машине 8 фарш транспортируют в напольных тележках, которые с помощью подъемника разгружаются в приемный бункер шприца. В этом случае формование колбасных батонов производят вручную в отрезную оболочку с одним заделанным концом с последующей ручной вязкой батонов шпагатом на конвейерном столе 9 и разгрузкой их в колбасные рамы 10.

Для приготовления вареных колбас с более высокой степенью механизации применяют комбинированные машины для приготовления фарша 12 и агрегат для формования колбасных изделий 13. Смеситель-измельчитель 11 предназначен для смешивания выдержанного в посоле измельченного мяса с рецептурными ингредиентами и последующим его тонким измельчением. Формование вареных колбас с изготовлением оболочки из рулонного материала осуществляют на колбасном агрегате 13.

После вязки или наложения петли батоны навешивают на палки, которые затем размещают на рамы 10 и направляют в термокамеру 14 для термической обработки (осадки, обжарки, варки и охлаждения).


3. Принцип действия куттера типа Л5-ФКМ. Правила эксплуатации и требования техники безопасности

куттер линия производства

Куттер Л5-ФКМ (рис. l) является ротационной мясорезательной машиной с механической выгрузкой фарша, предназначен для окончательного тонкого измельчения мяса, поступающего для приготовления фарша при производстве вареных и ливерных колбас, сосисок и сарделек.

На куттере допускается измельчение охлажденного до -1...5°С мяса в кусках массой не более 0,5кг, а также замороженных блоков размером 190x190x75 мм (температура их не должна быть ниже -8°С).

Применяется на мясокомбинатах в колбасных цехах.

Изготавливается по категории размещения 4 по ГОСТ 15150-69 в климатическом исполнении УХЛ.


Описание технологической линии производства вареных колбас


Техническая характеристика куттера Л5-ФКМ

Производительность, кг/ч……………………………………1200

Вместимость чаши, м3 ………………………………………..0,125

Коэффициент загрузки………………………………………..0,4...0,6

Число ножей……………………………………………………2

Длительность цикла, мин……………………………………...3...5

Скорость резания ножей, м/с………………………………….65

Установленная мощность, кВт………………………………...30,63

Масса, кг………………………………………………………...2200

Описание конструкции и принцип работы.

Куттер Л5-ФКМ состоит из станины с электродвигателями приводов ножевого вала и чаши, червячного редуктора привода чаши, ножевого вала, защитной крышки, выгружателя, механизма загрузки, дозатора воды и электрооборудования с пультом управления.

Станина куттера состоит из двух отдельных частей.

В нижней части станины на качающихся плитах установлены электродвигатели приводов ножевого вала и чаши, в верхней части на подшипниках качения смонтирован ножевой вал, на консоли которого устанавливаются ножевые головки.

Механизм выгрузки представляет собой конструкцию, состоящую из редуктора, к которому с одной стороны фланцем присоединен электродвигатель, а с другой - труба выгружателя с проходящим через нее валом привода тарелки.

Рабочим органом выгружателя является тарелка. В момент начала выгрузки продукта тарелка начинает вращаться, а так как одновременно включается электромагнитная муфта червячной пары, тарелка выгружателя медленно опускается в чашу и производится выгрузка готового фарша. При достижении тарелкой дна чаши (зазор между тарелкой выгружателя и дном чаши не более 1...2 мм) электромуфта отключается и движение тарелки вниз прекращается. Тарелка продолжает вращаться до полной выгрузки продукта, а затем включается реверс и тарелка выгружателя поднимается вверх до первоначального положения.

Зона куттерных ножей закрыта защитной крышкой из нержавеющей стали, заполненной внутри звукопоглощающим материалом, снизу к которой крепятся специальный скребок, служащий для удаления с наружной поверхности тарелки выгружателя фарша и направления его в лоток, установленный на ограждении чаши.

Механизм загрузки состоит из тележки, предназначенной для транспортировки продукта к куттеру и механизма ее опрокидывания, смонтированного в чугунной станине. Механизм опрокидывания представляет собой систему рычагов, получающих вращение от электродвигателя, через ременную передачу и две червячные пары.

Дозатор воды состоит из бака, в котором установлены датчики доз, центробежного насоса с электродвигателем для подачи воды в чашу и соленоидного клапана. Принцип работы дозатора воды основывается на объемном измерении. Бак дозатора постоянно наполнен водой доверху. Для выдачи определенной дозы включается насос подачи воды в чашу на определенное число литров. Когда уровень воды понизится на заданную величину, насос автоматически отключается, а соленоидный клапан открывается и вода из магистрали поступает в бак.

На куттере установлены пять асинхронных трехфазных электродвигателей. Их защиту от токов короткого замыкания и от перегрузок осуществляют три автоматических выключателя.

Правила эксплуатации и требования техники безопасности.

Зона вращения ножей куттера и передаточные механизмы должны быть закрыты крышками, сблокированными с пусковым устройством. При открытой любой из крышек куттера должна быть исключена возможность пуска куттера в работу. Для удобной и безопасной выгрузки из чаши переработанного фарша куттер следует обеспечивать тарельчатым выгружателем, сблокированным с пусковым устройством. При подъёме тарелки выгружателя должно прекращаться вращение самой тарелки и чаши куттера. Дежа куттера-мешалки должна иметь предохранительную планку, сблокированную с приводом, обеспечивающую отключение машины при касании рамки дежи.

В машине для измельчения блочного замороженного мяса зона работы шнеков и зона вращения ножей должны быть закрыты крышкой, сблокированной с пусковым устройством. При открытой крышке пуск машины должен быть исключён. Измельчитель оснащается ограждением, не допускающим разлёта раздробленных частей в стороны. Козырёк измельчителя, направляющий измельчённое мясо в приёмный бункер, оснащают блокирующим устройством, отключающим измельчитель при переполнении бункера. Загрузка замороженных блоков должна быть механизирована.


4. Расчетная часть


4.1 Определение технологических и энергетических характеристик процесса куттерования


Результаты реологических исследований, описанные выше, позволяют найти производительность куттера, исходя из рациональной продолжительности куттерования и кинематических характеристик машин. Зная закономерности повышения температуры фарша при его измельчении на куттере и полезную мощность, расходуемую режущим механизмом, можно рассчитать энергетические характеристики процесса куттерования. За счет энергии, приводящей в действие ножи и расходуемой на преодоление сопротивления сил трения и перемешивания (95-97%), значительно повышается температура фарша.

В начальный период измельчения, во время загрузки компонентов фарша, в 2-3 раза по сравнению с первоначальной повышается температура (мощность электродвигателя предельная). При установившемся режиме измельчения повышение температуры Δt (°С) можно определить (с погрешностью до 15%) по количеству подведенного тепла из уравнения теплового баланса:


Описание технологической линии производства вареных колбас,(1)


где Q - количество подведенного тепла, Дж; с - удельная теплоемкость колбасного фарша, Дж/(кг°С) [с = 3750—4050 Дж /(кг°С)]; m -масса загружаемого мяса и воды, кг; 106 - коэффициент, Дж; UH - влагосодержание фарша, кг влаги / кг абсолютно сухого остатка; b - коэффициент, зависящий от кинематических характеристик куттера, мощности, которую развивает режущий механизм, и упругопрочностных свойств сырья, мин-1 (для куттера малой модели b = 0,217 мин-1 для куттера средней модели b = 0,347 мин-1).

В производственных условиях при куттеровании добавляют лед, поэтому при расчете Δt необходимо ввести поправку на скрытую теплоту плавления льда.

По количеству тепла можно определить мощность, развиваемую режущим механизмом:


Описание технологической линии производства вареных колбас,(2)


где N - мощность, развиваемая режущим механизмом, Вт.

В этом случае поправку на скрытую теплоту плавления льда не вводят. Изменения величины мощности, рассчитанной по уравнениям (1) и (2), приведены на рис. 4.38.


Описание технологической линии производства вареных колбас

Рис. 5 Изменение мощности, развиваемой режущим механизмом, в зависимости от влагосодержания и продолжительности измельчения на куттере: а - малой модели; б - средней модели


Таким образом, в результате проведенных исследований получены данные для определения повышения температуры фарша при куттеровании, которые позволяют предварительно рассчитывать температуру фарша при τкр и, если она оказывается выше заданной, принять меры к ее понижению (добавление льда вместо воды, переохлаждение мяса и т. д.).

Технологический расчет куттеров сводится главным образом к определению их производительности и мощности привода. Производительность Vч (в кг/ч) куттеров периодического действия рассчитывают по формуле:


Описание технологической линии производства вареных колбас


где G - масса единовременной загрузки сырья, кг; τ - длительность процесса, с; β - коэффициент заполнения чаши (β= 0,6); ρ - плотность сырья кг/м3; V - вместимость чаши, л; τ3, τп, τв - длительность загрузки, переработки и выгрузки, с.

Мощность двигателя определяется по формуле:


Описание технологической линии производства вареных колбас


где q - удельный расход энергии, кВт ч/т (при куттеровании q = 8-11 кВт-ч/т, при переработке кускового мяса в куттерах q = 11- 16 кВт-ч/т).


4.2 Кинематический расчет


Рассчитаем передаточное отношение привода ножей


Описание технологической линии производства вареных колбас,(3.1)


где nдв – частота вращения двигателя, об/мин;

nр.о. – частота вращения рабочего органа, об/мин.

Описание технологической линии производства вареных колбас

Эксперименты необходимо проводить при различных частотах вращения чаши. Рассчитаем эти частоты.

Для изменения скорости используем четырехступенчатые шкивы. Рассчитаем передаточные отношения на каждой ступени

I ступень


Описание технологической линии производства вареных колбас,(3.2)


где D2 – диаметр ведомого шкива, мм;

D1 – диаметр ведущего шкива, мм.

Описание технологической линии производства вареных колбас

II ступень

Описание технологической линии производства вареных колбас

III ступень

Описание технологической линии производства вареных колбас

Описание технологической линии производства вареных колбас

Привод чаши состоит из червячного редуктора с передаточным отношением U5=80 и ременной передачи с передаточными отношениями U1, U2, U3, U5.

Рассчитаем частоту вращения чаши на каждой ступени.

Общее передаточное отношение

на I ступени

UI=U5·U1=80·0,703=56,24

на II ступени

UII=U5·U2=80·1=80

на III ступени

UIII=U5·U3=80·1,421=113,68

на IV ступени

UIV=U5·U4=80·2,066=165,28

Тогда получим частоту вращения чаши на I ступени

Описание технологической линии производства вареных колбас об/мин

Описание технологической линии производства вареных колбас об/мин

Описание технологической линии производства вареных колбас об/мин

Описание технологической линии производства вареных колбас об/мин

Рассчитаем угловую скорость ножевого вала:


Описание технологической линии производства вареных колбас,(3.3)


где n – частота вращения ножевого вала, об/мин.

Описание технологической линии производства вареных колбас с-1

Мощность на ножевом валу:


NII=Nдв·ηр.п.·η2подш, (3.4)


где Nдв – мощность электродвигателя, кВт;

ηр.п. – коэффициент полезного действия ременной передачи (0,96);

ηподш – коэффициент полезного действия подшипника (0,99).

NII=7,5·0,96·0,992=7,056 кВт

Крутящий момент на ножевом валу:


Описание технологической линии производства вареных колбас Н·м(3.5)


4.3 Расчет ременной передачи


Для двигателя мощностью N=7,5 кВт принимаем ремень сечением Б. Согласно рекомендациям принимаем D=280 мм.

Определим скорость пробега ремня:


Описание технологической линии производства вареных колбас,(3.6)


где D – диаметр шкива, мм;

Описание технологической линии производства вареных колбас м/с

Передаточное число U=1.

Диаметр большего шкива:


Описание технологической линии производства вареных колбас, (4.7)


где ξ – коэффициент упругого скольжения (ξ=0,01).

Описание технологической линии производства вареных колбас мм.

По ГОСТ 20895-75 принимаем D1=D2=280 мм.

Уточняем передаточное число


Описание технологической линии производства вареных колбас


Из ГОСТ 1284-68 для размера сечения Б в соответствии с рисунком 3.1 принимаем:


Описание технологической линии производства вареных колбас

Рисунок 3.1 – Сечение ремня


Проверяем условие


Описание технологической линии производства вареных колбас


Описание технологической линии производства вареных колбас(3.8)

Описание технологической линии производства вареных колбас

Принимаем межосевое расстояние а=560 мм.

Длина ремня:


Описание технологической линии производства вареных колбас(3.9)


Описание технологической линии производства вареных колбас мм

Принимаем l=2000 мм.

Натяжение ремня осуществляется перемещением двигателя.

Угол обхвата


Описание технологической линии производства вареных колбас(3.10)


Описание технологической линии производства вареных колбас

Коэффициент угла обхвата:

Сα=1-0,003(180-α)(3.11)


Сα=1-0,003(180-180)=1

Коэффициент скорости:


Сv=1,05-0,0005v2(3.12)


Сv=1,05-0,0005·21,982=0,808

Принимаем полезное напряжение [σt]0=2,04 Н/мм2 при σ0=1,4 Н/мм2.

Полезное допускаемое напряжение в заданных условиях:


[σt]=[σt]0·Сα·Сv··Ср·Со,(3.13)


где Сα, Сv, Ср, Со – коэффициенты, учитывающие влияние угла обхвата α, скорости v, режима работы Ср, Со, угла наклона θ межосевой линии к горизонту, а также способа натяжения ремня.

[σt]=2,04·1·0,808·0,8·0,8=1,055 Н/мм2

Нагрузка ремня:


Описание технологической линии производства вареных колбас,(3.14)


где N – передаваемая мощность, кВт;

Описание технологической линии производства вареных колбас Н

Число ремней:


Описание технологической линии производства вареных колбас,(3.15)


где А – площадь поперечного сечения одного ремня, мм2.

Описание технологической линии производства вареных колбас

Принимаем 2 ремня Б – 2000Т ГОСТ 1284-68.

Давление на валы ременной передачи:


Описание технологической линии производства вареных колбасОписание технологической линии производства вареных колбас(3.16)


Описание технологической линии производства вареных колбасОписание технологической линии производства вареных колбас Н

Наибольшее напряжение в ведущей ветви в месте набегания на малый шкив.


Описание технологической линии производства вареных колбас,(3.17)


где σF – напряжение изгиба ремня на малом шкиве, Н/мм2;

σv – напряжение от центробежной силы, Н/мм2;

σо – напряжение от предварительного натяжения, Н/мм2;

σt – полезное напряжение, Н/мм2.


Описание технологической линии производства вареных колбас(3.18)


Описание технологической линии производства вареных колбас Н/мм2


Описание технологической линии производства вареных колбас,(3.19)


где δ – толщина ремня, мм;

Dmin – диаметр меньшего шкива, мм;

Е – модудь продольной упругости, Н/мм2, для прорезиненных ремней 80-120.

Описание технологической линии производства вареных колбас Н/мм2


Описание технологической линии производства вареных колбас,(3.20)


где ρ – плотность ремня, кг/м3

для прорезиненных и клиновых 1200-1500 кг/м3

σv=1200·21,982·10-6=0,58 Н/мм2

σmax=1,4+0,62+3+0,58=5,6 Н/мм2

Начальное натяжение ремня:


Описание технологической линии производства вареных колбас,(3.21)


где f – коэффициент трения; для прорезиненного ремня и чугунного шкива f=0,30;

α – угол обхвата на малом шкиве, рад

Описание технологической линии производства вареных колбас Н

Натяжение ведущей и ведомой ветвей без учета дополнительного натяжения от центробежных сил


Описание технологической линии производства вареных колбас(3.22)

Описание технологической линии производства вареных колбас(3.23)


Описание технологической линии производства вареных колбас Н

Описание технологической линии производства вареных колбас Н


4.4 Прочностной расчет вала


Определим диаметр вала из условия прочности на кручение при пониженных допускаемых напряжениях.


Описание технологической линии производства вареных колбас,(3.24)


где Т – крутящий момент, Н·мм;

[τ] – допускаемое условное напряжение при кручении, Н/мм.

[τ]=15 Н/мм2.

Описание технологической линии производства вареных колбас мм

По ГОСТ 6636-69 принимаем d=25 мм.

Определим силу на конце вала:


Описание технологической линии производства вареных колбас,(3.25)


где d – диаметр окружности наиболее удаленной точки ножа, мм.

Описание технологической линии производства вареных колбасН

Вертикальная плоскость


ΣМа=Q·c+Rb(b+c) – F(a+b+c)=0

Описание технологической линии производства вареных колбасН

ΣМb= - F·a-Q·b+Ra(b+c)=0

Описание технологической линии производства вареных колбасН


ΣFy=0 – проверочное условие

ΣFy=F – Rb – Q+Ra=230,46 – 182,72 – 772,8+725,46=0

Условие выполняется.

Строим эпюры изгибающих моментов в вертикальной плоскости

МизгI=F·489,5·10-3=230,46·0,4895=112,81 Н·м

МизгII=Q·c – F·a+Rb(b+c)=772,8·0,160 – 230,46·0,716+182,72·0,227=0

МизгIII=Ra·c=725,46·0,16=116,07 Н·м

Строим суммарную эпюру моментов.


Описание технологической линии производства вареных колбас(3.26)


Описание технологической линии производства вареных колбасН·м

Описание технологической линии производства вареных колбас

Описание технологической линии производства вареных колбасН·м

Описание технологической линии производства вареных колбас

Описание технологической линии производства вареных колбасН·м

Наиболее опасным является сечение, где действует максимальный эквивалентный момент (Мэкв=124,47 Н·м). В данном случае (место посадки шкива) вал ослаблен шпоночным пазом, который в то же время является концентратором напряжений.

Определим коэффициент безопасности в этом сечении.

Материал вала – сталь 45.

Предел прочности σв=700МПа.

Предел выносливости σ-1=270МПа.

Предел выносливости при кручении τ-1=160МПа.

Описание технологической линии производства вареных колбас,(3.27)


где Sσ – коэффициент безопасности по изгибу;

Sτ – коэффициент безопасности по кручению.


Описание технологической линии производства вареных колбас,(3.28)


где σa – переменная составляющая циклов изменения напряжений;

σm – постоянная составляющая циклов изменения напряжений;

σ-1 – предел выносливости при изгибе (σ-1=270Мпа);

kσ – эффективный коэффициент концентрации напряжений при изгибе, (kσ=1,1);

ξσ – масштабный фактор, учитывающий влияние размеров сечения вала (ξσ=0,84);

β – коэффициент упрочнения, вводимый для валов с поверхностным упрочнением (β=0,44);

Ψσ – коэффициент, характеризующий чувствительность материала к асимметрии цикла изменения напряжений (Ψσ=0,075).


Описание технологической линии производства вареных колбасОписание технологической линии производства вареных колбасОписание технологической линии производства вареных колбас

Описание технологической линии производства вареных колбас


По этим зависимостям определяются постоянные составляющие циклов изменения напряжений σm и σm (средние напряжения цикла) и переменные составляющие σа и τа (амплитуды цикла) при симметричном цикле изменения напряжений изгиба и пульсирующем (отнулевом) цикле изменения напряжений кручения.


Описание технологической линии производства вареных колбас,(3.30)


где τа – переменная составляющая циклов изменения напряжений;

τm – постоянная составляющая циклов изменения напряжений;

τ-1 – предел выносливости при кручении при симметричном знакопеременном цикле (τ-1=160Мпа);

kτ – эффективный коэффициент концентрации напряжений при кручении (kτ=1,1);

β – коэффициент упрочнения, вводимый для валов с поверхностным упрочнением (β=0,94);

Ψτ – коэффициент, характеризующий чувствительность материала к асимметрии цикла изменения напряжений (Ψτ=0,045).


Описание технологической линии производства вареных колбасОписание технологической линии производства вареных колбас,(3.31)


где М – суммарный изгибающий момент в рассматриваемом сечении (Н·мм);

W – момент сопротивления в рассматриваемом сечении (мм3).

Для сечения вала с одной шпонкой:


Описание технологической линии производства вареных колбасОписание технологической линии производства вареных колбас(3.32)

Описание технологической линии производства вареных колбасОписание технологической линии производства вареных колбасОписание технологической линии производства вареных колбасмм2

Описание технологической линии производства вареных колбасМпа

Описание технологической линии производства вареных колбас,(3.33)


где Wρ – полярный момент сопротивления, мм3.

Для сечения вала с одной шпонкой:


Описание технологической линии производства вареных колбас(3.34)

Описание технологической линии производства вареных колбасОписание технологической линии производства вареных колбасмм3


Описание технологической линии производства вареных колбасМПа

Описание технологической линии производства вареных колбас

Описание технологической линии производства вареных колбас

Описание технологической линии производства вареных колбас

Что соответствует условию S≥[Sдоп]. Таким образом безопасность обеспечена.


Описание технологической линии производства вареных колбас

Рисунок 3.2 - Схема нагружения вала


4.5 Подбор подшипников


Вал воспринимает радиальные нагрузки. Принимаем сферический двухрядный радиальный шарикоподшипник тип 1609 ГОСТ 5720-75

d=45мм

D=100мм

В=36мм

Для выбранного подшипника выписываем характеристики:

С – динамическая грузоподъемность, кН, (С=41,5кН);

С0 – статическая грузоподъемность, кН, (С0=19,43кН);

Х – коэффициент радиальной нагрузки (Х=1);

V – коэффициент вращения (V=1, так как вращается внутреннее кольцо подшипника).

Эквивалентная нагрузка:


Описание технологической линии производства вареных колбасОписание технологической линии производства вареных колбасP=X·V·Fr·kσ·kτ,(3.35)


где Fr – радиальная нагрузка, Н;

kσ – коэффициент безопасности (kσ=1,1);

kτ – температурный коэффициент, учитывающий рабочую температуру нагрева подшипника, если она превышает 373,15К (kτ=1).

Р=1·1·725,46·1,1=798Н

Долговечность подшипника:


Описание технологической линии производства вареных колбас,(3.36)


где n – частота вращения, об/мин;

Lh – долговечность подшипника, (Lh=8·103ч).

Описание технологической линии производства вареных колбасмлн.об

Далее определяем расчетную динамическую грузоподъемность (Ср) и проверяем условие:

Ср≤С


Описание технологической линии производства вареных колбас(3.37)


где m=3 для шариковых подшипников.

Описание технологической линии производства вареных колбаскН

Таким образом получили Ср<С.

Принимаем подшипник 1609 ГОСТ 5720-75.

4.6 Расчет шпонки


Для вала с диаметром d=45мм под шкив принимаем призматическую шпонку Описание технологической линии производства вареных колбас.

Так как высота и ширина призматических шпонок выбирается из стандартных размеров, расчет сводится к проверке шпонки по допускаемым напряжениям при принятой длине или высоте на основании. На основании допускаемых напряжений находится ее длина.

Шпонка проверяется из условия прочности на смятие и на срез.


T≤0,5d·lp·k[σсм],(3.38)


где d – диаметр вала, мм;

lp – рабочая длина шпонки, мм;

Т – крутящий момент, Н·мм;

k – рабочая высота (глубина врезания в ступицу шпонки).

k=0,4h=0,4·9=3,6мм.

Материал шпонки – Сталь 45 ГОСТ 1050-88:

[σсм]=150Н/мм2

[τср]=90Н/мм2.

Т≤0,5·45·70·3,6·150=85050 Н·мм

44940<85050.

Таким образом, условие прочности на смятие выполняется.

Условие прочности шпонки на срез:


T≤0,5d·b·lp[τср](3.39)


Т≤0,5·45·14·70·90=198450 Н·мм

44940<198450

Таким образом, условие прочности на срез также выполняется.

Список использованных источников


Попков А.А. Аграрная экономика Беларуси. – Мн: «Беларусь», 2006.

Машины и аппараты пищевых производств. В 2 кн. Кн. 1:Учеб. Для вузов/С.Т.Антипов и др.; под ред. В.А. Панфилова. – М.: Высш. Шк., 2001. – 703с

Пелеев А.И. Технологическое оборудование предприятий мясной промышленности. - М.: Пищепромиздат, 1963.

Технологическое оборудование мясокомбинатов. Под ред. к.т.н. Бредихина С.А. - М.: Колос, 1997.

Д.М. Гальперин. Монтаж и наладка технологического оборудования предприятия пищевой промышленности. – М.: Агропромиздат, 1988.


Похожие работы:

  1. • Линия производства варенных колбас из мяса птицы ...
  2. • Модернизация технологической линии производства ...
  3. • Технологическая линия производства вареных колбас
  4. • Технология производства варёных колбас
  5. • Технология производства вареной колбасы
  6. • Создание прибыльного предприятия по производству колбасы ...
  7. • Ветеринарно-санитарная оценка вареных колбас при ...
  8. • Ветеринарно-санитарная оценка варёных колбас при использовании ...
  9. • Характеристика и требования к вареным колбасам
  10. • Проектирование конструкции рольганга при производстве ...
  11. • Проектирование колбасного цеха
  12. • Производство колбасы
  13. • Калькулирование себестоимости вареных колбас
  14. • Эскизный проект мясокомбината
  15. • Колбасы - виды, классификация, экспертиза
  16. •  ... анализ технологий приготовления сырокопченых колбас
  17. • Оценка качества полукопчёных колбас
  18. • Товароведная характеристика колбасных изделий
  19. • Товароведная характеристика рыбных колбас
Рефетека ру refoteka@gmail.com