устройство для тумблирования мяса

Формула изобретения

1. Устройство для тумблирования мяса, включающее приводимый во вращение барабан с лопатками на внутренней цилиндрической поверхности, люком для загрузки и выгрузки продукта и заборный патрубок системы вакуумирования, отличающееся тем, что лопатки установлены с чередованием радиально расположенных лопаток из нержавеющей стали и лопаток с опережающим скатыванием продукта, выполненных из стального проката и размещенных под углом 10-12^o в сторону, противоположную вращению барабана, при этом радиально расположенные лопатки из нержавеющей стали выполнены с продольными рифлями, высота которых равна 0,004 м, отношение шага размещения рифлей к их высоте равно 1,5-2, а отношение длины рифля к их шагу равно 0,4-0,6.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что количество лопаток (х_n) определяется в зависимости от радиуса барабана (R, м) по выражению х_n= 9-10R.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к мясной промышленности, в частности к устройствам для тумблирования мяса, и может найти применение при производстве соленых мясных изделий на мясоперерабатывающих заводах.

Известно устройство для тумблирования мяса, включающее приводимый во вращение барабан с лопатками на внутренней цилиндрической поверхности, люком для загрузки и выгрузки продукта и заборный патрубок системы вакуумирования [авторское свидетельство СССР 826883, кл. А 22 С 9/00, 1979].

Это устройство не обеспечивает высокого качества готового продукта, не позволяя влиять на процесс движения загрузки барабана в процессе механической обработки за счет одинаковых по форме лопаток.

Известно также устройство для массирования мяса, включающее приводимый во вращение барабан, на торцах которого установлены конические обечайки с лопатками на внутренней поверхности для захвата и подъема продукта, а на цилиндрической части размещены две лопатки, равноудаленные от люка и одна от другой и заборный патрубок системы вакуумирования [авторское свидетельство СССР 826883, кл. А 22 С 9/00, 1979].

Недостатками указанных установок является отсутствие возможности влиять на качество процесса посола мясного сырья вследствие неэффективного использования процесса тумблирования на всех этапах процесса механической обработки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для тумблирования мяса МС 20 фирмы Inject Star, США, имеющее набор съемных лопаток различной формы и функционального назначения [Жаринов А.И., Кузнецова О.В., Черкашина Н.А. Краткие курсы по основам современных технологий переработки мяса, организованные фирмой "Протеин Технолоджиз Интернэшнл". Часть II. Цельномышечные и реструктурированные мясопродукты - М.: Протеин Технолоджиз Интернэшнл, 1997, - с. 77]:

- для работы в режиме "механическая обработка" (три пустотелые наклонные лопатки - угол наклона для "опережающего скатывания продукта");

- для работы в режиме "механическая обработка-перемешивание" (две лопатки округленной формы и одна с радиально расположенными штырями).

Недостатками указанной установки является отсутствие возможности влиять на качество процесса посола мясного сырья вследствие неэффективного использования процесса тумблирования на всех этапах процесса механической обработки.

Решаемая изобретением задача состоит в повышении качества процесса посола мясного сырья путем обеспечения эффективного использования процесса тумблирования на всех этапах механической обработки мяса.

Поставленная задача осуществляется путем установки на внутренней поверхности барабана лопатки с чередованием, радиально расположенных лопаток и наклонных лопаток из стали различного профиля.

Эффективным процессом механической обработки будем считать тот процесс, при котором кусочек мяса в тумблере совершит наибольшее число циклов движения (Z, уд/мин) будучи поднятым лопаткой на максимально возможную высоту при заданном радиусе и числе оборотов барабана в единицу времени. Необходимое условие данного процесса заключается в том, что кусочек, после соударения с обечайкой, подхватывается очередной лопаткой и продолжает указанный цикл тумблирования.

Проведенные исследования позволили определить наиболее рациональное для проведения эффективного процесса тумблирования число лопаток (х_n) для барабанов различных радиусов (R, м), указанных в таблице.

Зависимость числа лопаток от радиуса барабана описывается выражением

X_n=9-10R.

Изменение в конструкциях количества лопаток больше, чем указано в таблице, приводит к неоправданному увеличению металлоемкости установки. Меньшее число лопаток не обеспечивает эффективного режима механической обработки.

Нами установлено, что с увеличением продолжительности механической обработки резко увеличивается эффективный коэффициент трения мяса по поверхности лопаток и внутренней поверхности барабана. В связи с этим исследован процесс изменения фрикционных характеристик мяса по поверхностям из различных материалов. По результатам исследований рекомендовано использование в качестве материала для изготовления лопаток сталь нержавеющую, имеющую рифли продольного направления и позволяющую уменьшить величину коэффициента трения в 1,4 раза.

Исследования также показали, что применение радиально расположенных лопаток из проката нержавеющей стали нерационально. Это связано с образованием высоких адгезионных и фрикционных сил после продолжительного (более 180 мин) процесса циклической механической обработки. В результате этого происходит образование застойных зон продукта у основания лопаток (при большом числе лопаток количество застойных зон увеличится пропорционально числу лопаток), что может стать причиной резкого ухудшения качества готового продукта вследствие неравномерной механической обработки отдельных кусочков мяса. В связи с этим происходит неравномерное распределение посолочных веществ и формирование окраски. Установлено, что применение лопаток с "опережающим скатыванием продукта [Пелеев А.И. Технологическое оборудование предприятий мясной промышленности. - М. : Пищевая промышленность, 1963. - 474 с.]" с углом установки 10-12^o позволяет избежать возникновения указанного явления. При меньших углах установки лопаток (до 10^o) процесс сводится к движению загрузки в барабанах с радиальными лопатками, что нежелательно по вышеуказанным причинам. При углах установки лопаток свыше 12^o эффективность процесса механической обработки резко уменьшается, т.к. кусочки мяса не совершают полноценного цикла движения, и режим тумблирования сводится к режиму интенсивного перемешивания.

На основании вышеизложенного в предлагаемой установке (фиг.1), состоящей из приводимого во вращение барабана (1), на внутренней поверхности которого установлены чередующиеся, радиально расположенные лопатки из нержавеющей стали с продольными рифлями (2) и лопатки с опережающим скатыванием продукта (3) (угол установки 10-12^o в сторону, противоположную вращению барабана) с рекомендованным числом этих лопаток с учетом таблицы. Использование рифлей на поверхности лопаток позволяет уменьшить площадь контакта мяса с поверхностью трения, тем самым уменьшить возникающие силы трения и адгезии. Установлено, что при ударной нагрузке в мясе, как упругопластическом теле, возникают деформации до 0,003 м [Гуц B.C., Коваль О.А Распространение упругих волн деформаций в мясе// Известия ВУЗов. Пищевая технология, 1990, 2-3, с. 76-78]. Следовательно, высота рифлей должна быть достаточной для того, чтобы избежать контакта продукта с материалом на участках впадин, т.е. больше, чем величина возникающих деформаций мяса при соударении с обечайкой (h>0,003 м). Исходя из этого, нами предлагаются следующие геометрические параметры рифлей: высота h= 0,004 м, отношение шага к высоте t/h=l,5-2, отношение длины рифля к шагу 1/t=0,4-0,6 (фиг.2).

При вращении барабана (1) в направлении, указанном на фиг.1, мясо, подхваченное одной из лопаток (2, 3), поднимается на максимально возможную высоту до момента, когда сила тяжести кусочка превысит систему сил трения мяса о поверхность лопатки и центробежной силы, действующей со стороны вращающегося барабана: Далее кусочек, обладая начальной скоростью, совершает падение с определенной высоты по параболе. В момент соударения кусочек обладает определенной кинетической энергией, которая является источником деформации и, как следствие, способствует возникновению градиента давления, являющегося движущей силой фильтрационного процесса распределения посолочных веществ в мясе (сущность процесса тумблирования).

Заявленная конструкция в отличие от прототипа способствует повышению качества процесса посола мясного сырья путем обеспечения эффективного использования процесса тумблирования на всех этапах механической обработки мяса.

Как следует из вышеизложенного, достижение технологического результата - повышение качества процесса посола мясного сырья путем обеспечения эффективного использования процесса тумблирования на всех этапах механической обработки мяса - обеспечивается только при строгом неразрывном и взаимосвязанном выполнении всех существенных признаков заявленного способа посола.