Глава 6 Глава 6 Машины и аппараты для механической обработки сырья животного происхождения
6.1 Машины для среднего и мелкого измельчения
6.2.3 Роторные измельчители
отсутствие элементов, препятствующих вращению продукта в зоне зубчатого ножа 6 первой ступени измельчения.
для установки резьбового кольца, в торцевой части - выгрузной канал с фланцем для крепления гусака. На корпусе ножевой головки установлена линейка со шкалой от 0 до 1 мм, с ценой деления 0,055 мм, что позволяет при повороте резьбового кольца изменять зазор между подвижными и неподвижными кольцеобразными зубчатыми ножами, согласно этой шкале.
Ротор представляет собой вал, который передаст вращение набору подвижных кольцеобразных зубчатых ножей, разгрузочной крыльчатке и подающему шнеку, которые расположены в корпусе ножевой головки. Набор подвижных кольцеобразных зубчатых ножей, разгрузочная крыльчатка и подающий шнек прижаты к торцу вала ротора при помощи гайки. Второй конец вала ротора соединен с электродвигателем через муфту.
Резьбовое кольцо включает в себя: загрузочную горловину, обойму неподвижных ножей и стрелочное кольцо.
Загрузочная горловина представляет собой усеченный конус в нижней части которого находится фланец для установки на резьбовое кольцо.
Обойма неподвижных ножей представляет собой пакет кольцеобразных зубчатых ножей, установленных в корпус обоймы и зажатыми сверху кольцом обоймы. Обойма неподвижных ножей крепится к резьбовому кольцу при помощи болтов.
Стрелочное кольцо необходимо для визуального определения зазора между подвижными и неподвижными ножами, первоначальной установки на ноль и представляет собой кольцо с закрепленными на нем двумя стрелками.
Стрелочное кольцо фиксируется на резьбовом кольце при помощи винтов.
Сырье загружается в бункер. Из бункера продукт транспортируется при помощи подающего винта к первой паре измельчающих ножей.
Под действием центробежной силы сырье проходит через радиальный зазор между подвижным и парными с ним неподвижным ножом во впадины между зубьями.
Далее продукт поступает во впадины зубьев второго подвижного ножа и под действием центробежной силы подается через радиальный зазор второй ножевой пары.
Затем он снова проходит через торцевой зазор во впадины зубьев следующего подвижного ножа, подвергаясь измельчению боковыми кромками на торцевых плоскостях ножей.
Измельченный продукт при помощи разгрузочного диска выбрасывается в канал для выгрузки.
Благодаря двойному циклу обработки продукта каждой ножевой парой достигается более интенсивное измельчение и получение стабильных по размеру частиц измельченной массы.
Недостатком конструкции данного устройства является то, что отсутствует возможность регулировки зазора между торцевыми поверхностями подвижных и неподвижных ножей, в результате чего не обеспечивается желаемая степень измельчения сырья, а увеличение зазора между этими поверхностями при их износе в процессе эксплуатации приводит к ухудшению процесса измельчения.
Кроме того, к недостатку следует отнести также разброс диаметров частиц
измельченного сырья, что, в конечном счете, приводит к снижению его качества.
На кафедре «Машины и аппараты пищевых производств»
Семипалатинского университета имени Шакарима был разработана установка для тонкого измельчения мясного и мясокостного сырья, в которой указанные недостатки должны будут устранены [169, 170].
В качестве аналога взята машина для тонкого измельчения мясного и мясорастительного сырья, разработанная НИИКИММП Семипалатинского филиала РГП «Научно-производственный центр пищевой и перерабатывающей промышленности» (РК).
Разработанная установка предназначена для тонкого измельчения мясного, мясокостного, растительного и другого сходного с ним по консистенции и структурно-механическим свойствам (рыба, птица и пр.) сырья, предварительно измельченного до размера 3-4 мм.
Предлагается пакет представляющий собой пять подвижных и пять неподвижных ножей с углом заточки торцевых поверхностей в 45, с зубьями расположенными под углом 70 по отношению к оси вращения, с изменяющейся глубиной зубьев до нуля. Степень измельчения, т.е. зазор между подвижными и неподвижными ножами регулируется поворотом резьбового кольца. Соответственно для получения требуемого размера достаточно повернуть резьбовое кольцо на определенный угол, исходя из соотношения:
1мм зазора соответствует повороту резьбового кольца на угол 360 º.
Приставка для тонкого измельчения (рисунок 24). Особенностью приставки [84] является рабочий режущий орган, выполненный в виде конической фрезы, вращающейся внутри конусной втулки, внутренняя поверхность которой также является режущей.
Рисунок 24 - Приставка для тонкого измельчения:
1 — корпус; 2 — накидная гайка; 3 — конусная втулка; 4 — кольцевой зазор; 5, 6 — патрубки; 7 — коническая фреза; 8 — наклонные пазы; 9 — поперечные канавки; 10 — поперечные пазы; 11— вал; 12 — подшипник; 13
— вал привода; 14 — ребро; 15 — кольцо; 16 — конический вклад; 17 — нож; 18 — камера; 19 — разгрузочный патрубок.
Приставка предназначена для тонкого измельчения мяса, пропущенного предварительно через волчок. Она состоит из цилиндрического корпуса, соединяемого с помощью накидной гайки с волчком или питателем:' Внутри корпуса размещена конусная втулка. Кольцевой зазор между втулкой и корпусом является охлаждающей рубашкой. Подвод воды в рубашку и отвод из нее осуществляются через патрубки 5 и 6. Во избежание попадания воды из ру- башки в продукт концы конусной втулки уплотнены.
Во втулку вставлена коническая фреза, на наружной поверхности которой выполнены наклонные пазы 8 и поперечные канавки, образующие режущие элементы ромбической формы. Последние работают вместе с режущими кромками на внутренней поверхности конусной втулки, образованными продольными и поперечными пазами 10.
Коническая фреза закреплена на валу 11, правый конец которой опирается на подшипник, а левый с помощью фланцевого соединения связан с валом. 13 привода. Подшипник укреплен с помощью трех ребер в кольце, вставленном во внутрь корпуса.
Помимо конической фрезы, являющейся первой ступенью измельчения в приставке, имеется вторая ступень измельчения, состоящая из конического вкладыша и ножа. Вкладыш, размещен в левом торце конусной втулки и закреплен в ней болтами. Нож закреплен на валу 11.
Режущие кромки на наружной поверхности ножа и внутренней поверхности вкладыша образованы продольными косыми прорезями, имеющими противоположное направление. Для вывода измельченного продукта из камеры имеется патрубок.
Приставка работает следующим образом. Мясо, пройдя волчок, поступает в камеру, образуемую кольцом 15, и далее в зазор между конусной втулкой 3 и конической фрезой 7. При вращении последней кусочки мяса (шрот), попадая на режущие кромки, образованные пазами и канавками 8, 9 и 10, измельчаются по мере продвижения. Окончательно мясо измельчается с помощью вкладыша 16 и ножа 17. Готовый продукт накапливается в камере 18 и выгружается из нее наружу через патрубок 19.
Достоинствами приставки являются:
- коническая форма режущих органов, позволяющая сохранить постоянные зазоры между ними независимо от количества переточек, а следовательно, обеспечить неизменное качество измельчения;
- наличие охлаждающей камеры, позволяющей снизить температуру нагрева фарша при измельчении;
- большое количество режущих кромок, две степени измельчения и использование явления кавитации, что должно обеспечить большую производительность устройства.
Машина имеет ряд недостатков:
- отсутствие принудительной выгрузки продукта приводит к заполнению всего свободного пространства внутри приставки в конце работы, а если учесть сложность разборки приставок, этот недостаток еще более усугубляется;
- отсутствие устройства для установки и контроля зазора между конической фрезой и втулкой, что усложняет регулировку приставки.
Фрезерная машина ДТК-20 показана на рисунке 25 [83]. Рабочим органом этой машины служит ротор, собранный на валу 3 из стальных сплошных дисков 10 в количестве двух или четырех штук в зависимости от размеров загруженных кусков и производительности. В выемках дисков болтами крепят по шесть стальных ножей 9.
Рисунок 25 - Фрезерная барабанная машина ДТК-20 для измельчения твердых конфискатов:
1 — диск; 2 — подшипниковые опоры; 3 — вал; 4 — муфта; 5 — загрузочная горловина; 6,8— верхний и нижний неподвижные ножи; 7 — люк;
9 — нож; 10 — диск ротора; 11 — корпус.
Ножи поочередно устанавливают на правой и левой сторонах диска, пере- крывая этим всю зону измельчения. Резание происходит в контакте с двумя неподвижными ножами: верхним 6 и нижним 8. На верхнем ноже срезается часть загружаемого в горловину 5 сырья, и стружка транспортируется через зазор в корпусе к нижнему ножу, где происходит окончательное измельчение.
Вал ротора вращается в радиально-упорных подшипниках в двух опорах 2, закрепленных на литом корпусе 11. Приводится во вращение вал через муфту 4, соединяющую его с валом электродвигателя. Диск 1 на другом конце вала служит для вращения ротора вручную. Откидывающаяся крышка в верхней части корпуса позволяет осматривать и ремонтировать режущий комплект. Для замены и ремонта нижнего неподвижного ножа служит люк 7. Дробилку крепят на раме с четырьмя амортизаторами, компенсирующими вибрации. Высота рамы должна обеспечивать возможность выгрузки продукта через нижнюю часть корпуса в тележку или в другое транспортное устройство.
Производительность машины с четырьмя дисками от 20 до 30 м3/ч при частоте вращения барабана 16,1 с -1 и мощности электродвигателя 75 кВт.
Длина машины 2 м, ширина 1,2, высота 1,05 м, масса с электродвигателем 3500 кг.
Массколоидер, применяемый для измельчения птицы, рыбы, костей животных, японской фирмы «Масуко Сангё КО… ЛТД» [105] представляет собой коллоидную мельницу (рисунок 26), рабочим органом которого является шлифовальный круг изготовленный из специальной «беспористой керамики».
Массколоидер включает в себя: сварную раму, корпус измельчающей головки, ротор, резьбовое кольцо и разгрузочный гусак.
Рисунок 26 - Массколоидер японской фирмы «Масуко Сангё КО… ЛТД»
Рама представляет собой сварную конструкцию из листовой и профильной стали, в верхней части которой находится плита для установки электродвигателя и рабочей части массколоидера. Корпус измельчающей головки является рабочим органом, внутри которой происходит измельчение сырья и выброс его через выгрузной канал и гусак в приемную емкость. Ротор представляет собой вал, который передает вращение шлифовальному кругу, разгрузочной крыльчатке и подающему шнеку, которые расположены в корпусе измельчающей головки. Второй конец вала ротора соединен с электродвигателем через муфту. Второй шлифовальный круг закреплен на крышке корпуса измельчающей головки. Сырье поступает в измельчающую головку и попадает между двух шлифовальных кругов, в результате чего происходит измельчение сырья. Измельченный продукт при помощи разгрузочного диска выбрасывается в канал для выгрузки.
Благодаря обработке продукта между двух шлифкругов достигается более интенсивное измельчение, получение стабильных по размеру частиц измельченной массы. Кроме того обработка частиц кости шлифкругами приводит к «закруглению» острых краев частиц, раздражающих слизистую оболочку, что приводит к улучшенному усвоению продукта.
Многороторный измельчитель непрерывного действия Н. А. Пироговского и Н. Д. Джумабаева [84]. Особенностью этого измельчителя является то, что в его цилиндрическом неподвижном корпусе с охлаждающей рубашкой размещены режущие органы, выполненные в виде нескольких вращающихся с различной скоростью пар зубчатых роторов, цилиндрическую поверхность которых частично охватывают дугообразные сменные вкладыши с нанесенными на их внутренней поверхности различными по профилю и шагу рифлями.
Рисунок 27 - Многороторный измельчитель непрерывного действия Н. А.
Пироговского и Н. Д. Джумабаева:
1- корпус; 2- крышка; 3- резиновая прокладка; 4- шарнир; 5- откидной болт; 6- форсунка; 7,8- штуцера; 9,10- патрубки; 11- прокладка; 12,13- промежуточные патрубки; 14,15- кронштейны; 16- станина; 17- нижняя часть корпуса; 18- шестерня; 19- рейка; 20- рукоятка; 21- пневмоцилиндр; 22- зубчатый ротор; 23- дугообразный вкладыш; 24- камера; 25- вал ротора; 26- электродвигатель; 27- косозубые шестерни; 28- задняя крышка; 29- промежуточная крышка; 30- разгрузочное отверстие; 31- охлаждающая рубашка.
На рисунке 27 изображен роторный измельчитель в двух проекциях, который состоит из цилиндрического корпуса, спереди закрываемого крышкой 2, снабженной резиновой прокладкой 3. С помощью шарнира крышка укреплена на корпусе и прижимается к нему откидным болтом.
Через форсунку, смонтированную в крышке, пищевой рассол подается во внутрь цилиндрического корпуса и в пространство между режущими органами для перемешивания его с измельчаемым мясом.
Корпус снабжен охлаждающей рубашкой, подача рассола в которую и отвод из нее осуществляются через штуцера 7 и 8, а подача мяса в измельчитель и отвод из него готового фарша — через патрубки 9 и 10, расположенные на боковой цилиндрической поверхности корпуса (на его горизонтальной оси). В свою очередь эти патрубки измельчителя соединяются на прокладке 11 с промежуточными патрубками 12, 13, смонтированными на кронштейнах 14, 15, жестко укрепленных на станине, на которой смонтирован и корпус измельчителя.
Промежуточные патрубки, жестко укрепленные на кронштейнах станины, постоянно связаны с одной стороны с горловиной шнекового питателя, а с другой — с отводящим трубопроводом для готового окончательно измельченного продукта, соединенным со шприцем или с приемной емкостью и т. п.
Для удобства санобработки измельчителя корпус его может отводиться от промежуточных патрубков 12 и 13, связанных с помощью трубопроводов с другим оборудованием поточной линии производства колбасного фарша. С этой целью нижняя часть корпуса измельчителя выполнена в виде салазок, перемещающихся по горизонтальным направляющим («ласточкино гнездо») станины. Перемещение салазок с корпусом измельчителя осуществляется с помощью шестерни 18, обкатываемой по рейке, смонтированной на салазках.
Шестерня приводится во вращение вручную с помощью рукоятки.
В измельчителе предусмотрен и второй вариант перемещения в горизонтальной плоскости, корпуса, а именно: от пневмоцилиндра, шток которого шарнирно связан с салазками. Сам же пневмоцилиндр жестко укреплен на станине.
В корпусе измельчителя расточены четыре цилиндрические канала для размещения в последних режущих органов — зубчатых роторов и дугообразных сменных вкладышей, на внутренней поверхности которых нанесены разные по профилю и шагу режущие зубья-рифли. Зубчатые роторы работают попарно, представляя собой как бы шестерни. Дугообразные вкладыши частично охватывают сверху и снизу цилиндрическую поверхность зубчатых роторов.
Зубчатые роторы расположены в корпусе таким образом, чтобы каждая пара роторов не касалась другой и между ними образовывалась камера, в которую, как отмечалось выше, подается по форсунке рассол для перемешивания его с измельчаемым продуктом.
Роторы закреплены на валах и приводятся во вращение от электродвигателя через капроновые косозубые шестерни 27, помещенные на этих же валах между корпусом и задней крышкой 28.
Обе пары роторов вращаются в одну сторону, но с разной скоростью.
Электродвигатель крепится к корпусу измельчителя через промежуточную 29 и
заднюю 28 крышки. Отвод окончательно измельченного продукта из корпуса осуществляется через отверстие.
Работает измельчитель следующим образом. Мясо, подаваемое шнеком, поступает в патрубок 9 и из него в полость перед первой парой зубчатых роторов, где оно захватывается зубцами вращающихся роторов 22 и подается ими к измельчающим органам — дугообразным вкладышам 23. Проходя мимо вкладышей 23, мясо подвергается первой стадии измельчения. Далее оно попадает в камеру 24, в которой смешивается с подаваемым через форсунку 6 пищевым рассолом. Интенсивному перемешиванию мяса с рассолом способствует разность скоростей вращения первой и второй пар роторов.
Из камеры 24 уже частично измельченное и перемешанное с рассолом мясо захватывается зубцами второй пары роторов и с помощью соответствующих им дугообразных вкладышей подвергается окончательному измельчению. Готовый фарш под давлением выводится из корпуса 1 роторного измельчителя через отверстие 30 в его крышке в патрубок 10, а из него в промежуточный патрубок 13 и далее наружу.
Из недостатков, присущих данному роторному измельчителю, следует назвать следующие.
Использование зубчатых роторов, сцепляемых друг с другом для перемещения фарша, ненадежно, так как наличие в мясе жилок и соединительной ткани, не выдавливаемых при входе в зацепление зубьев, приводит к постепенному заполнению радиального зазора, а затем и впадин между зубьями и в конечном счете к прекращению транспортировки фарша и заклиниванию роторов. Что касается мышечной ткани, то при входе зубьев в зацепление она может отделяться от соединительной ткани, но при этом не исключено раздавливание мяса и выделение сока, что неприемлемо.
Принятая система подачи фарша на режущие вкладыши с помощью зубчатых роторов не обеспечивает надлежащей степени измельчения продукта, так как измельчается только часть фарша, выступающая над зубцами роторов.
Основная часть фарша, находящаяся во впадинах между зубьями роторов, проходит мимо дугообразных режущих вкладышей, не измельчаясь, а поэтому конечный продукт неоднороден — грубая смесь некуттерованного фарша и пе- ретертого (вкладыши играют роль терки), — что не допустимо в колбасном производстве.
Явление кавитации, используемое в некоторых конструкциях измельчителей (например, Пук-викозатор) для дробления мяса, здесь должного эффекта не имеет в связи с тем, что путь прохождения кусочков мяса очень короткий и составляет лишь часть окружности зубчатых роторов, охваты- ваемой измельчающими вкладышами, т. е. примерно полуокружности для каждой пары роторов. Весь путь соответствует длине окружности одного ротора. В кавитационных мельницах этот путь в десятки и сотни раз больше.
Неудобна сборка узла косозубых шестерен и трудна проверка правильности их зацепления, так как подшипники валов роторов монтируются в разных корпусах. К тому же подшипники вторых (правых) концов валов
монтируются в заднюю крышку после установки шестерен, закрывающую их со всех сторон, а поэтому контроль и регулировка практически невозможны.
Микрокуттер вертикальный, роторного типа фирмы Stephan [84]. Рабочие режущие органы его выполнены в виде подвижного зубчатого, ротора и неподвижного зубчатого статора. Степень измельчения регулируется специальным зубчатым кольцом, вставленным между зубьями статора.
Микрокуттер (рисунок 28) состоит из вертикальной чугунной станины, в которой расположен электродвигатель привода. Вал электродвигателя выведен в корпус режущего механизма, соединенный со станиной болтами. На валу электродвигателя с помощью шпонки и болта закреплен зубчатый ротор, присоединенный винтами к алюминиевому стакану. Зубчатый ротор выполнен в виде диска с 16 или 22 зубьям высотой соответственно 22 или 32 мм, расположенными по окружности и наклоненными под углом 20° к вертикальной оси в плоскости, проходящей через радиус.
Рисунок 28 - Микрокуттер фирмы Stephan:
1 — корпус; 2 — болт; 3 — зубчатый ротор;
4 — алюминиевый стакан;
5 — окно; 6 — зубчатый статор; 7 — втулка; 8 — разрезное кольцо; 9 — профрезерованный паз; 10
— кольцо; 11 — паз; 12
— штифт; 13 — баянетный паз; 14 —
фланец; 15 —
загрузочный бункер; 16 — уплотнительное кольцо;
17 — разгрузочное отверстие; 18 — откидные болты с барашками; 19 — разгрузочный патрубок;
20 — откидная крышка;
21 — кольцо.
Зубья затылованы и поднутрены, образуя расходящийся книзу конус с углом 15°. Алюминиевый стакан выполнен в виде конуса с образующими, параллельными внутреннему конусу зубчатого ротора, и имеет в нижней расширяющейся части окна для прохода загружаемого продукта к режущим кромкам ротора. Конусная форма стакана необходима для обеспечения поступления сырья к ротору.
Концентрично с зубчатым ротором в корпусе закреплен зубчатый статор, перемещающийся по вертикали благодаря резьбе на его наружной поверхности.
Перемещение происходит вдоль втулки, запрессованной в корпус.
Возможность вертикального перемещения зубчатого статора обеспечивает правильную установку при монтаже режущих органов без трения торцов его зубьев о кольцо зубчатого ротора. Положение зубчатого статора после установки в корпусе фиксируется разрезным кольцом.
Зубчатый статор имеет вид ступенчатого цилиндра, на его нижнем малом диаметре профрезерованы пазы 9, касательно к условным окружностям, образующие 26 или 31 зуб трапецеидальной формы с высотой соответственно 23 или 32 мм. Расстояние между зубьями 10 мм. В собранном виде зубья ротора наружной режущей стороной прилегают к внутренней поверхности зубьев статора.
Степень измельчения регулируется за счет частичного перекрытия проходов между зубьями статора. Для этого предусмотрено два кольца, одно 10 с зубьями, а другое без них.
Кольцо 10 вставляется вовнутрь статора так, чтобы его зубья вошли в пазы между зубьями статора и прилегали вместе с ними к режущим кромкам ротора.
Зубчатое кольцо 10 имеет пазы 11 и фиксируется в статоре с помощью штифта.
Фиксируя кольцо в том или ином пазу, можно менять положение зубьев его относительно зубьев статора, тем самым, изменяя величину проходов для продукта, а, следовательно, и степень измельчения. Для более грубого измельчения используется кольцо без зубьев, вставляемое между ротором и статором. Высота кольца такова, что пазы между зубьями статора полностью открыты, благодаря чему время пребывания фарша в режущем механизме сокращается и фарш не успевает полностью измельчиться.
В верхней части статора имеются баянетные пазы 13, с помощью которых на нем закреплен фланец, соединенный с загрузочным бункером. Между фланцем и разрезным кольцом 8 установлено уплотнительное кольцо 16.
Корпус режущего механизма в нижней части имеет тангенциально расположенное разгрузочное отверстие. С помощью откидных болтов с барашками к корпусу прикрепляется разгрузочный патрубок, снабженный откидной на шарнире крышкой.
Микрокуттер работает следующим образом. Измельченное на волчке мясо через загрузочный бункер 15 попадает в стакан 4. Под действием центробежной силы, возникающей при вращении зубчатого ротора 3 со стаканом, шрот, благо- даря конусной расширяющейся книзу форме стакана, продвигается по его стенкам.
Попав на дно стакана, шрот через его окна 5 и проходы между зубьями ротора 3 поступает на режущие кромки зубьев неподвижных статора 6 и кольца 10, на которых измельчается режущими кромками вращающегося зубчатого ротора.
Измельченный фарш, пройдя сквозь пазы 9 в зубчатом статоре 6, поступает в тангенциальный разгрузочный патрубок 19, чему способствует
вращающееся вместе с зубчатым ротором кольцо 21, закрепленное в его нижней части.
В конце работы микрокуттера остатки фарша извлекаются через откидную крышку 20. Микрокуттер выпускается в нескольких моделях на различные производительности.
К недостаткам микрокуттера следует отнести сложность изготовления и заточки режущего инструмента, а также ухудшение условий измельчения после каждой переточки, так как изменяется величина проходов между зубьями или зазора между ротором и статором.
Из достоинств можно отметить:
компактность, малую энергоемкость, легкость сборки и разборки, удобство при санитарной обработке;
отсутствие трения между режущими органами, вследствие чего нагрев фарша при измельчении незначительный по сравнению с зарубежными машинами подобных конструкций.