Глава 6 Глава 6 Машины и аппараты для механической обработки сырья животного происхождения
6.1 Машины для среднего и мелкого измельчения
6.2.2 Центробежные измельчители
- сравнительная долговечность ножа за счет применения впаянных лезвий из твердых сплавов и удобство их заточки за один проход шлифовального круга;
- простота регулировки прижима ножа к режущей решетке в зависимости от вида и сорта мяса;
- легкость монтажа и демонтажа режущего механизма, доступность санитарной обработки и безопасность в обслуживании.
К недостаткам эмульситатора следует отнести:
- большую занимаемую площадь;
- сравнительно высокую энергоемкость;
- трение в процессе резания режущих органов друг о друга, что может при недостатке сырья привести к образованию металлической стружки.
По этой причине до начала работы необходимо обязательно заполнить фаршем режущий механизм и не перерабатывать весь находящийся в бункере фарш. В результате необходимы дополнительные затраты труда на очистку режущего механизма.
1- плита; 2- загрузочный бункер; горизонтальный цилиндрический корпус;
4- питающий шнек; 5- червячный редуктор; 6- храповой вариатор; 7- опорная плита; 8- неподвижная ось; 9- рабочая камера; 10- открытый барабан; 11- переходная гильза; 12- крестообразный неподвижный нож; 13- вращающийся серповидный двухперый нож; 14- неподвижный нож; 15- вал электродвигателя;
16- конусная обечайка; 17- неподвижный лоток; 18- разгрузочный патрубок.
Рисунок 19 - Центробежный измельчитель Н. М. Зайцева
Для регулирования степени прижатия неподвижных ножей 14 к вращающемуся барабану 10 они закреплены в торцовой стенке рабочей камеры и могут повертываться на некоторый угол.
Барабан и нож 13 закреплены на валу электродвигателя 15, к фланцу которого с помощью откидных болтов крепится рабочая камера 9. На барабане смонтирована конусная обечайка, охватывающая его и служащая для сбора измельченного продукта и направления его на неподвижный лоток, который расположен между барабаном и конусной обечайкой у выгрузного патрубка рабочей камеры.
Измельчитель работает следующим образом. Кусковое жалованное мясо, подаваемое шнеком 4, по переходной гильзе 11 поступает на первую ступень измельчения — ножи 12 и 13. Грубо измельченное этими ножами оно попадает во вращающийся барабан 10. Под действием центробежной силы кусочки мяса вдавливаются в щели барабана и срезаются неподвижными ножами 14, окончательно измельчаясь.
Пройдя перфорацию барабана, измельченный продукт попадает на стенку конической обечайки 16 и за счет центробежной силы продвигается к ее периферии, с которой снимается неподвижным лотком 17 и выгружается через патрубок 18 из измельчителя.
Недостатками конструкции измельчителя являются:
- повышенный нагрев измельчаемого продукта за счет трения ножей о барабан;
- трудность пригонки ножей к поверхности барабана, что приводит к быстрому нарастанию на ней пленки соединительной ткани и прекращению процесса резания;
- усложненная конструкция выгрузочного устройства (конусная обечайка и лоток могут быть с успехом заменены лопастью на наружной поверхности барабана при тангенциально расположенном патрубке);
- наличие переходной гильзы, постоянно заполненной кусковым мясом, что препятствует поворачиванию корпуса шнекового питателя и усложняет санитарную обработку измельчителя.
Перечисленные недостатки подтверждены результатами испытания опытного образца измельчителя.
Однако измельчитель обладает рядом достоинств. К ним следует отнести возможность получения окончательно измельченного фарша непосредственно из кускового мяса, минуя промежуточную стадию его обработки на волчке, а также сохранения условий резания после переточки ножей за счет их поворота до соприкосновения с поверхностью барабана.
Особенностью измельчителя В. И. Андреева и Н. В. Кожемякиной [84]
является сочетание лопастного насоса, в котором лопасти выполняют одновременно роль ножей, и неподвижного кольцевого ножа с щелевидными режущими кромками, эксцентрично расположенного по отношению к ротору насоса. Кроме того, за счет постоянного прижатия под действием центробежной силы режущих пластин (лопаток) ротора к внутренней поверхности кольцевого ножа обеспечивается самозатачивание режущих элементов. B силу того, что в конструкции измельчителя использован насос, обеспечивается возможность транспортировки измельченного сырья на некоторое расстояние, благодаря чему в поточных линиях не требуются дополнительные устройства для выполнения этих операций.
Машина (рисунок 20) состоит из загрузочного бункера, соединенного с помощью фланцев с корпусом измельчителя. В нем размещен кольцевой нож, а внутри последнего — эксцентрично ротор, имеющий радиальные пазы, в которых распложены лопасти. В связи с тем, что лопасти одновременно являются и режущими органами, их выступающая часть выполнена в виде резцов с поднутрением для создания угла резания. Ротор закреплён непосредственно на валу электродвигателя.
Кольцевой нож состоит из двух частей, которые после сборки измельчителя образуют обечайку с щелевидными режущими кромками на цилиндрической поверхности. Количество режущих кромок различно. В верхней всасывающей полости измельчителя их меньше и проходное сечение между ними значительно увеличено, для обеспечения свободного заполнения камер, образованных соседними лопастями. В нижней части кольцевого ножа зазоры между режущими кромками уменьшены и за счет этого количество последних увеличено, с целью получения наиболее тонкого измельчения фарша.
Рисунок 20 - Измельчитель В. И.
Андреева и Н. В. Кожемякиной:
1 — загрузочный бункер; 2 — корпус; 3 — кольцевой нож; 4 — ротор; 5 - лопасть; 6 — электродвигатель; 7 — подающая труба; 8 — канал, соединенный с вакуум-насосом; 9 — режущие кромки; 10 — штифт; 11— крышка.
Во избежание провертывания кольцевого ножа во время работы измельчителя обе части его установлены на посадке и зафиксированы штифтами в корпусе и крышке к нему.
Для разделения всасывающей и нагнетательной полостей кольцевой нож имеет с двух диаметрально противоположных сторон сплошные (без щелей) участки цилиндрической обечайки, которыми он примыкает к выступам на корпусе, обеспечивая тем самым более надежную посадку обечайки.
Кольцевые ножи выполнены в виде чаш, цилиндрическая поверхность которых состоит из зубьев. При совмещении чаш зубья одной чаши входят в промежутки между зубьями другой, образуя щелевидные режущие кромки.
В корпусе измельчителя имеется канал, используемый для подключения вакуум-насоса к зоне всасывания. К нагнетательной части корпуса с помощью фланцев подсоединяется труба для отвода измельченного фарша.
Машина работает следующим образом. Предварительно измельченное на волчке сырье загружается в бункер 1 и под воздействием силы тяжести попадает на кольцевой нож 3. При вращении ротора 4 между последним и кольцевым ножом создается зона разрежения, куда и подсасывается через щели 9 кольцевого, ножа 3 фарш из бункера 1. Под действием центробежной силы, возникающей при вращении ротора, режущие лопасти 5 прижимаются к внутренней поверхности кольцевого ножа 3, создавая режущую пару — режущие кромки лопастей и щелей 9 кольцевого ножа. В момент прохождения сквозь щели кольцевого ножа фарш измельчается движущими лопастями.
Измельченный фарш перемещается лопастями и продавливается сквозь щели в нижней части кольцевого ножа, где окончательно измельчается. После этого фарш нагнетается в подающую трубу 7 под давлением, создаваемым вращающимся ротором. Это давление может быть использовано для транспортировки фарша к месту назначения или для созданияединого агрегата (измельчитель-шприц). В последнем случае для вакуумироваия фарша имеющийся в корпусе канал 8 подключается к вакуум-насосу. При вращении ротора за счет прижатия лопастей к внутренней поверхности кольцевого ножа обеспечивается непрерывное самозатачивание режущих кромок.
Машина компактна, проста по конструкции, легко разбирается для санитарной обработки и обладает рядом преимуществ освещенных выше.
Однако следует отметить и недостатки. Наличие трения режущих лопастей вращающегося ротора о неподвижный кольцевой нож. Это вызывается тем, что ротор закреплен непосредственно на валу электродвигателя, число оборотов которого составляет не менее 1000—1500 в минуту. При таком числе оборотов трение металла о металл (особенно в первый период работы) приводит к резкому увеличению температуры режущих органов, а следовательно, и фарша, что недопустимо из-за денатурации белков, ведущей к снижению влагопоглощаемости фарша и в конечном счете к браку колбасы.
Достоинство машины (самозатачивающиеся ножи) сомнительно, так как в результате самозаточки в фарш непрерывно и интенсивно (за счет большого числа оборотов ротора с ножами) поступает металлическая пыль.
В других режущих машинах, применяемых в мясной промышленности (например, волчки), во избежание образования металлической пыли резко снижено число оборотов режущих органов и, кроме того, обеспечивается гарантированный зазор между ножом и решеткой, что не предусмотрено в кон- струкции измельчителя. Если в верхней части кольцевого ножа, при прохождении через него кусочков мяса, будет наблюдаться частичное резание их лопастями насоса, то в нижней части резания вообще нет, так как режущие пластинки ротора выполняют лишь роль лопастей насоса, продвигающих фарш, заставляя его продавливаться, «протираться» сквозь щели в кольцевом ноже, режущие кромки которого работают как терка.
Возможно отрезание отдельных частиц фарша, находящихся у кромок режущих пластин ротора, весь же остальной фарш, по мере уменьшения объема между лопастями, будет лишь продавливаться сквозь кольцевой нож. В силу этого основная масса фарша будет протерта, а не разрезана на мелкие кусочки.
Перетертый же фарш приведет к браку колбасы.
Как показала практика эксплуатации измельчителей различных конструкций, на их режущих поверхностях накапливается плотный слой соединительной ткани и жилок, трудно поддающийся резанию и постепенно перекрывающий проходное сечение отверстий решеток.
В данной конструкции вследствие отсутствия процесса резания и минимального гарантированного зазора между режущими пластинами ротора и кольцевым ножом накопление слоя соединительной ткани на внутренней поверхности кольцевого ножа произойдет крайне быстро. При этом образо-
вавшийся слой будет отжимать режущие пластины (лопасти насоса) к центру ротора, что еще более ускорит накопление соединительной ткани и в конечном счете приведет к заклиниванию ротора и разрыву кольцевого ножа или выходу из строя электродвигателя.
Вследствие тенденции фарша к зависанию наличие перегородок в верхней части кольцевого ножа на всасывающей стороне измельчителя затруднит заполнение ячеек ротора фаршем, а отсутствие фарша, если учесть работу ножей с трением металла о металл, может привести к выходу из строя режущих органов.
В связи с тем, что весь фарш, захваченный пластинчатыми ножами, должен быть выдавлен за один оборот и что основное измельчение происходит при повороте ротора на 180°, при наиболее ходовом числе оборотов электродвигателя (1500 в минуту), время измельчения составит 0,02 сек., что потребует установки двигателя значительной мощности, чтобы обеспечить промышленную производительность механизма.
Измельчитель с перфорированным цилиндром [81]. Особенность машины
— использование в конструкции перфорированного цилиндра, вращающегося в одном направлении с набором ножей, но с различной скоростью.
Измельчитель (рисунок 21) состоит из корпуса, в центре которого размещен полый вал, приводящий во вращение ротор со смонтированными на нем ножами и ребрами, а также перфорированный цилиндр с закрепленными на нем лопатками.
Ножи укреплены на роторе шарнирно на шпильках, вокруг которых могут совершать ограниченный поворот. Такая конструкция крепления ножей обеспечивает постоянный прижим режущих кромок к внутренней поверхности перфорированного цилиндра, как под действием центробежной силы, так и за счет продукта, направляемого лопастями, образуемыми ножами и ребрами.
Лопатки перфорированного цилиндра предназначены для разгрузки измельчителя и вращаются в кольцевом пространстве. Корпус измельчителя имеет тангенциально расположенный разгрузочный патрубок.
Рисунок 21 - Измельчитель с перфорированным цилиндром:
1 — корпус; 2 — полый вал; 3 — ротор; 4 — нож; 5 — ребра; 6 — перфорированный цилиндр; 7 — лопатка:
8 — шпилька; 9 — лопасть; 10 - кольцевое пространство; 11 - разгрузочный патрубок.
Измельчитель работает следующим образом. Продукт, подлежащий измельчению, попадая в пространство между валом 2 и перфорированным цилиндром 6, под действием центробежной силы отбрасывается к внутренней поверхности последнего. Кроме того, лопасти 9 также способствует движению продукта, направляя его к режущим кромкам ножей 4. За счет того, что ротор 3 вместе с ножами 4 вращается быстрее перфорированного цилиндра 5, несмотря на движение в одном направлении создаются условия резания, и продукт, продавливаясь сквозь перфорацию цилиндра, измельчается ножами.
Измельченный продукт, попав в пространство 10 корпуса 1, подхватывается лопатками 7, вращающегося перфорированного цилиндра и выводится по патрубку 11 наружу.
К достоинствам измельчителя можно отнести его простоту и компактность;
наличие самоустанавливающихся шарнирно закрепленных ножей; сохранение постоянных условий резания независимо от числа переточек и возможность регулирования условий работы измельчителя в зависимости от пе- рерабатываемого продукта за счет изменения чисел оборотов ножей и перфорированного цилиндра.
Измельчитель Е. Хертнагель вертикального типа [172] отличается от известных наличием неподвижного цилиндрического барабана с перфорацией, выполненной в виде отдельных групп отверстий различного диаметра, и само- устанавливающихся под действием центробежной силы ножей.
Измельчитель (рисунок 22) состоит из откидного загрузочного бункера, соединенного с камерой измельчения, смонтированной на станине. В камере расположен неподвижный перфорированный цилиндр, снабженный несколькими группами отверстий, диаметр которых в каждой группе одинаков, но в разных группах различен. Группы отверстий имеют ширину, соот- ветствующую ширине разгрузочного патрубка, тангенциально расположенного на камере измельчения. Цилиндр закрепляется в камере измельчения с по- мощью цилиндрической шпонки.
Таким образом, степень измельчения продукта определяется группой отверстий, установленной против разгрузочного патрубка. Измельчитель может иметь два исполнения — первое, при котором смена перфорации требует остановки электродвигателя и открытия загрузочного бункера, и второе, обеспечивающее выполнение этой операции без прекращения работы измельчителя.
Режущий механизм состоит из двухперого зубчатого ножа 6, вращающего- ся в горизонтальной плоскости, и двух самоустанавливающихся ножей 7 с режущими кромками, примыкающими к внутренней вертикальной перфорированной стенке цилиндра. Ножи вставлены в прорези втулки 8 и могут перемещаться в горизонтальной плоскости под действием центробежной силы. Втулка имеет в нижней части диск 9, предотвращающий попадание измельчаемого продукта в станину.
Рисунок 22 - Измельчитель Е.
Хертнагель:
1 — загрузочный бункер; 2 — камера из мельчения; 3 — перфорированный цилиндр.; 4 — разгрузочный патрубок; 5 — шпонка; 6 — двухперый зубчатый нож 7 — нож; 8 — втулка; 9 —диск; 10 — паз шайбы; 11— удлинитель вала электродвигателя; 12 — гайка.
Двухперый зубчатый нож устанавливается в паз шайбы 10. Весь комплект режущего инструмента собирается на удлинителе 11 вала электродвигателя и сжимается специальной гайкой 12. По данным патента, число оборотов ножен составляет 3600 в минуту.
Измельчитель работает следующим образом. Мясо из загрузочного бункера 1 под действием силы тяжести поступает в зону вращения ножа 6, который предварительно измельчает продукт и за счет специальной формы перьев направляет его в перфорированный цилиндр 3. Вращаясь вместе с диском 9, мясо под действием центробежной силы продавливается сквозь перфорацию цилиндра, окончательно измельчаясь при этом ножами 7, прижатыми также под действием центробежной силы к внутренней поверхности цилиндра. Окончательно измельченное мясо попадает в разгрузочный патрубок 4 под давлением вновь поступающего продукта.
Достоинствами измельчителя являются его компактность, простота конструкции режущих органов и сохранение условий резания независимо от числа переточек за счет постоянного прижима ножей к внутренней поверхности перфорированного цилиндра.
К недостаткам конструкции относятся:
малое использование поверхности перфорированного цилиндра, так как в работе участвует только его часть, расположенная против разгрузочного патрубка. По этой причине производительность снижается и, кроме того, наличие большого холостого пути без резания приводит к повышению температуры фарша за счет его трения о не участвующую в работе перфорацию;
ухудшенные условия вывода, измельченного продукта наружу;
отсутствие элементов, препятствующих вращению продукта в зоне зубчатого ножа 6 первой ступени измельчения.