Сущность измельчительно-режущего процесса

Принцип устройства машин
Процесс измельчения заключается в разрушении поступающих на обработку продуктов, в результате чего из большего куска продукта получается несколько кусочков с меньшими линейными размерами. Этот процесс может осуществляться следующими пятью способами: раздавливанием — разрушением при сжатии; разрыванием — разрушением при растяжении; разламыванием — разрушением при изгибе; скручиванием — разрушением при кручении; а также резанием — разрушением при сдвиге.
Тот или иной способ измельчения применяется в зависимости от вида продукта, который должен быть получен после его обработки. При этом принимают во внимание физико-механические свойства продукта.
Наибольшее значение при измельчении пищевых продуктов имеет способ резания.
Первыми работами, положившими начало теории резания лезвием, являются работы академика В. П. Горячкина. В этих работах говорится об особом значении скользящего движения лезвия по разрезаемому материалу. Для количественного определения скольжения лезвия В. П. Горячкин предложил использовать коэффициент скольжения, определяя его как отношение касательной слагающей полной скорости лезвия к нормальной слагающей этой скорости. Он указывал, что от численного значения коэффициента скольжения зависит расход энергии, сила нормального давления на материал (необходимая для его резания) и чистота среза.
Независимо от конструктивного оформления способа движения режущих рабочих инструментов машины, складывая нормальную и касательную скорости движения, получим результирующую скорость при резке продуктов:
Угол между результирующей скоростью движения и нормальной (перпендикулярной) лезвию режущего рабочего инструмента называется углом скольжения лезвия по обрабатываемому продукту. Отношение касательного и нормального движений, представляющее собой тангенс этого угла, называется коэффициентом скольжения:
Из уравнения очевидно, что коэффициент скольжения повышается с уменьшением нормальной составляющей движения и снижается с увеличением ее. При очень больших значениях нормальной составляющей коэффициент скольжения весьма мал. Это значит, что операция резки приближается к операции рубки, при которой коэффициент скольжения равен нулю.
Как показывает опыт эксплуатации хлеборезок, при разрезании хлеба, особенно мягкого, легко поддающегося деформации смятия, высокого качества работы можно достичь прежде всего за счет резки хлеба при большом коэффициенте скольжения |§р равном не менее 2,5-т-З. В этом случае внешний вид ломтиков будет хорошим, они будут иметь гладкую поверхность среза и одинаковую толщину.
Резание таким образом может осуществляться двояко: при перемещении режущего инструмента только в направлении, нормальном (перпендикулярном) лезвию, или при одновременном перемещении его по двум взаимно перпендикулярным направлениям — нормальном лезвию и параллельном ему.
В первом случае мы имеем дело с рубкой, во втором — с резкой.
При рубке клин, который представляет собой в разрезе каждый режущий инструмент, перемещаясь перпендикулярно лезвию, проникает в толщину продукта. При этом его лезвие в направлении движения уплотняет слой продукта.
Резка основана на том, что клин, перемещаясь, как и при рубке, перпендикулярно лезвию, непрерывно проникает в толщу продукта, уплотняя его. Однако при резке в отличие от рубки требуется незначительное уплотнение, так как при одновременном движении клина вдоль лезвия имеющиеся на нем мельчайшие (часто не заметные невооруженным глазом) зубцы перерезают (перепиливают) волокна и стенки клеток обрабатываемого продукта независимо от их расположения и структуры.
Измельчительно-режущее оборудование предназначено для механического воздействия на обрабатываемые пищевые продукты (или изделия), в результате которого продукты изменяют свою форму, размеры, а также состояние поверхности.
Измельчительно-режущее оборудование входит в класс механического оборудования и подразделяется на виды:
оборудование для измельчения хрупких продуктов — машины для размола кофе МИК-60; 300;
оборудование для измельчения мяса и рыбы — мясорубки 764, МИМ-82, МИМ-105; машина для разрезания замороженных блоков рыбного филе, субпродуктов, а также мяса (без костей) МРЗП;
оборудование для нарезания гастрономических продуктов — машины МРГ-260 и МРГУ-370; машина для нарезания колбас КМ-2М; линия для упаковки гастрономических продуктов под вакуумом ЛУВГ-350;
оборудование для нарезания хлебобулочных изделий — хлеборезки ХРМ-300М; МРХ-180В;
оборудование для нарезания сливочного масла — машина для нарезания его на бруски РММ; делитель масла РДМ-5.
Наряду с перечисленным оборудованием в торговых предприятиях применяют ручные режущие инструменты: ножи для нарезания гастрономических продуктов; ножи для разделки мяса и рыбы; а также секачи и топоры; ножи для нарезания хлеба.
Принцип устройства измельчительно-режущих машин. Каждая машина представляет собой совокупность трех механизмов: двигательного, передаточного и исполнительного.
Совокупность двигательного и передаточного механизмов называется приводным устройством.
В предприятиях торговли в качестве двигательных механизмов применяются главным образом асинхронные электродвигатели переменного трехфазного тока с короткозамкнутым ротором закрытого типа.
Передаточные механизмы предназначены для уменьшения числа оборотов вала электродвигателя при передаче движения от двигательного механизма к исполнительному.
В предприятиях торговли передаточные механизмы применяются, в основном объединенные с двигательным и исполнительным механизмами общей станиной и составляющие с ними единое целое — машину.
В том случае, когда характер и скорость движения ведущего и ведомого звеньев исполнительного механизма одинаковы, необходимость в передаточном механизме отпадает и исполнительный механизм получает движение непосредственно от двигательного механизма (например, у кофемолок).
В измельчительно-режущих машинах применяются следующие передачи: зубчатые, червячные, ременные и цепные.
Зубчатая передача представляет собой пару зубчатых колес, которые в результате зацепления передают вращательное движение. Зубчатые колеса называются шестернями.
Червячные передачи основаны на передаче вращательного движения посредством винтовой кинематической пары — винта и гайки. При этом гайка видоизменяется в цилиндрическое колесо, на ободе которого расположены зубцы, представляющие собой элементы винтовой нарезки. Винт называется червяком, а цилиндрическое зубчатое колесо—червячным колесом.
Зубчатые и червячные передачи образуют редуктор. Редуктором называется передаточный механизм, передающий движение от одного вала к другому с изменением числа оборотов вала; движение в большинстве случаев передается системой зубчатых колес или зубчатых и червячных колес. Корпус редуктора имеет три отверстия, закрытые пробками: для заливки, слива и контроля уровня смазочного масла. Смазка подшипников и шестерен производится путем разбрызгивания шестернями масла, залитого в корпус редуктора.
При ременных передачах вращательное движение передается от ведущего вала к ведомому благодаря силе трения, возникающей между колесами и надеваемым на них ремнем. Колеса называются шкивами.
Цепные передачи, так же как и зубчатые, передают вращательное движение от ведущего вала к ведомому посредством зацепления зубцов, расположенных на ободьях обоих колес, с цепью, которая надевается на эти колеса и служит гибкой связью. Колеса называются звездочками.
Исполнительный механизм непосредственно выполняет ту работу, для которой предназначена данная измельчительно-режущая машина, и состоит из камеры обработки продукта, загрузочного и разгрузочного устройств и рабочего инструмента.
Перечисленные элементы исполнительного механизма конструктивно объединены с помощью неподвижного звена — станины.
Совокупность приводного устройства и исполнительного механизма представляет собой измельчительно-режущую машину.
Производительность исполнительного механизма есть количество технологической работы, выполненной в единицу времени, обычно за один час (выражается в кг/ч).
Рассмотрим на примере мясорубки определение производительности измельчительно-режущих машин непрерывного действия.
Производительность мясорубок определяют по формуле
где F0 — площадь, занимаемая отверстиями в ножевой решетке;
d0 — диаметр отверстий, м;
2о — количество отверстий ножевой решетки, шт.;
—           коэффициент использования площади отверстий ножевой решетки, через которые продавливается измельчаемый продукт (ф=0,7—0,8);
Yo — объемный вес обрабатываемого продукта, кг/м3;
Vo — скорость продавливания продукта через отверстия ножевой решетки, м/с. Эту скорость можно определить как скорость гайки вдоль оси винта:
гн — наружный радиус винтовой нарезки винта, см.,
гв—внутренний радиус нарезки винта, см\ ап — угол профиля рабочей поверхности последнего витка, град.
К — коэффициент проворачивания продукта вместе с винтом;
|| — угол подъема винтовой нарезки последнего витка, град.
Коэффициент К определяют экспериментально (/С=0,35ч-+0,4).
Производительность измельчительно-режущих машин периодического действия (хлеборезок, колбасорезок и т. д.) определяют по формуле
где G — масса порции продукта, помещаемой в загрузочный лоток, кг;
in — время, необходимое для подачи в загрузочный лоток и закрепления в нем держателем порции продукта, с; ^у —время, необходимое для удаления из машины нарезанной порции продукта (практически можно считать /у=0, так как нарезаемый продукт подвигается автоматически во время отрезания следующей порции), 1 to — время, необходимое для разрезания порции продукта, с.
Это время может быть определено по уравнению:
где I — длина подаваемой порции продукта, мм\ б — толщина отрезаемых ломтиков, мм\ п — число двойных ходов загрузочного лотка в минуту.