Cutting forces by disc knife when cutting Sauseges Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

Научни трудове на Съюза на учените в България - Пловдив. Серия В. Техника и технологии, т. XIV, ISSN 1311-9419 (Print), ISSN 2534-9384 (On- line), 2017. Scientific Works of the Union of Scientists in Bulgaria-Plovdiv, series C. Technics and Technologies, Vol. XIV., ISSN 1311-9419 (Print), ISSN 2534-9384 (On- line), 2017.

СИЛИ ПРИ РЯЗАНЕ НА КОЛБАСИ С ДИСКОВ НОЖ Иван Михайлов, Мариана Ботева Университет по хранителни технологии - Пловдив Катедра ТММ

CUTTING FORCES BY DISC KNIFE WHEN CUTTING SAUSEGES Ivan Mihaylov, Mariana Boteva University of food technologies - Plovdiv Departament of Technical mechanics and mechanical engineering

Abstract. This paper presents the obtained results about the variation of the components of the cutting forces and the resulting cutting force under the influence of the frequency of rotation of the disc knife. The samples were prepared from sausages "Servilat". Three travelling speeds of the samples were used: 0,05 m/s, 0,083 m/s and 0,125 m/s. The frequency of rotation of the disc knife was changed in the range from 110 min-1 to 415 min-1. The obtained results show that the cutting force components Fx and Fy, as well as the resultant force F decrease, when the frequency of rotation of the disc knife rotation increases.

Key words: cutting forces, disc knife, frequency of rotation, sausage "Servilat".

Въведение. Месото и месните продукта са важна съставна част от храната на човека. В състава на месните суровини, употребявани за производството на варени, сурово-сушени и сурово-пушени месни продукта, влизат основно мускулна и тлъстинна животинска тъкан.Технологичните качества на колбасите зависят от подбора на суровините и начина на обработката им, включващ различни физични, физико-химични, биохимични, микробиологични и други въздействия.\Valkova-Jorgova, 2005) Върху структурно-механичните свойства на месните продукти освен вида на месните суровини и на добавките влияние оказват и технологичните операции за производството им. (Kosoy, 1983) Към тях се отнасят: степента на смилане на суровините, оказваща влияние върху влажността на продуктите; продължителността на съхранение; добавянето на вода и лед по време на смилане; контролиране на температурата по време на раздробяване; налягането, упражнявано върху колбасната пълнежна маса, прилагано за шприцоване, дозиране, формоване, транспортиране. Налягането в пълнежната маса достига до 1.106 Ра и предизвиква преориентиране на частиците, по-компактна опаковка, обемно деформиране на полуфабриката, при което количеството и обема на въздушните мехурчета се намалява. Уякчава се връзката между частиците, в резултат на което се увеличава здравината на структурата.

В търговската мрежа, обектите за обществено хранене и в бита основната механична обработка на колбасите е рязането. При машинното нарязване на колбасите получаването на качествен срез, висока производителност и достатъчно дълго запазване на режещата способност на инструмента зависят от вида на режещото устройство и прилаганите режими на рязане. Широко разпространение е получил дисковият режещ инструмент, който работи по схемата на рязане с плъзгане. От особена важност за конструирането и

усъвършенстването на дисковите режещи устройства е познаването на силите на рязане при нарязването на различни видове месни продукта.

Материали и методи. За провеждане на експериментите за определяне на зависимостта на силите на рязане на колбаси от честотата на въртене на дисковия нож са изготвени образци от салам „Сервилат", произведен от месокомбинат в Северна България. Избраният месен продукт спада към групата на трайните варено-пушени колбаси и съдържа: свинско месо; пилешко механично отделено месо; сланина; свински кожички; соев протеин; нишесте; нитритна сол (трапезна сол, консервант: натриев нитрит); свински протеин; декстроза; стабилизатор: дифосфати; подправки и екстракти от подправки; овкусител: мононатриев глутамат; антиоксидант: аскорбинова киселина; оцветител: кармини. Опушен е по традиционен начин с естествен пушек. Опитните образци са нарязани ръчно с дебелина 10 мм и с диаметъра на салама (50мм), след предварително отстраняване на колбасната обвивка. Съхранявани са при температура +4°С едно денонощие преди провеждане на експериментите.

Експериментите са проведени върху опитна установка с дисков режещ инструмент с диаметър 210 mm, дебелина 0,8 mm и двустранно заточен режещ ръб под ъгъл 15°. Опитният образец е закрепен неподвижно върху платформа, извършваща подавателното движение, при което са използвани три подавателни скорости: 0,05 m/s, 0,083 m/s и 0,125 m/s. Дисковият нож се върти с честота от 110 min-1 до 415 min-1. Хоризонталната Fx, N и вертикалната Fy, N съставящи на силата на рязане F, N, представляваща сумата от съпротивителните сили, приложени върху режещия ръб на ножа и силите от триене между разрязвания продукт и страничните повърхнини на дисковия нож (Ilieva, 2016) се определят чрез тензометриране (Boteva, 2013).

Резултати и обсъждане. Получените резултати от проведените експерименти за определяне на зависимостта на силите на рязане Fx, Fy и резултантната им F от честотата на въртене на дисковия нож са показани графично съответно на фигура 1, фигура 2 и фигура 3, за трите стойности на скоростта на подаване на опитните образци: 0,05 m/s; 0,083 m/s и 0,125 m/s.

Получените графики са логаритмични криви.

С увеличаване честотата на въртене на дисковия нож двете съставни и резултантната им сила на рязане намаляват. При това големината на хоризонталната съставна и за трите подавания намалява по-бавно в сравнение с големината на вертикалната съставна. За изследвания обхват на честотата на въртене на дисковия нож при подаване 0,05 m/s разликата между най-голямата и най-малката стойност на хоризонталната сила на рязане е 4,2 N а при подаване 0,125 m/s - 9,4 N, докато за вертикалната сила на рязане тази разлика е съответно 62 N и 46 N.

С увеличаване честотата на въртене на дисковия нож двете съставни и резултантната им сила на рязане намаляват. При това големината на хоризонталната съставна и за трите подавания намалява по-бавно в сравнение с големината на вертикалната съставна. За изследвания обхват на честотата на въртене на дисковия нож при подаване 0,05 m/s разликата между най-голямата и най-малката стойност на хоризонталната сила на рязане е 4,2 N а при подаване 0,125 m/s - 9,4 N, докато за вертикалната сила на рязане тази разлика е съответно 62 N и 46 N.

Анализът на получените графични зависимости за промяната на хоризонталните съставни на силите на рязане (фиг.1) показва тенденция за изравняване на големините им за различните подавания при по-нататъшно увеличаване на честотата на въртене на дисковия нож над стойностите от изследвания диапазон. Обратна е тенденцията при промяната на вертикалните съставни на силите на рязане (фиг.2) - техните стойности са по-близки в началото на изследвания диапазон на честотата на въртене.

Фиг.1. Зависимост на хоризонталната съставна на силата на рязане Fx, N от честотата на въртене на дисковия нож.

Фиг.2. Зависимост на вертикалната съставна на силата на рязане Fy, N от честотата на въртене на дисковия нож.

Фиг.3. Зависимост на силата на рязане F, N от честотата на въртене на дисковия нож.

Най-голяма сила на рязане (80,8 N) е установена при скорост на подаване на опитния образец 0,125 m/s и честота на въртене на дисковия нож 111,45 min-1. Най-малки са силите на рязане за скорост на подаване на опитния образец 0,05 m/s.

Изводи.

Опитно е определена зависимостта на хоризонталната и вертикалната съставни и на резултантната сили на рязане от промяната на честотата на въртене на дисковия нож за три подавателни скорости на опитния образец от месен продукт „Сервилат": 0,05 m/s, 0,083 m/s и 0,125 m/s. Получените графики са логаритмични криви.

С увеличаване на честотата на въртене на дисковия нож и намаляване на подавателната скорост на опитния образец силите на рязане намаляват.

За изследвания диапазон на промяна на честотата на въртене на дисковия нож ( 110 min-1 -415 min-1) най-малка сила на рязане 13 N е установена за подаване на опитния образец 0,05 m/s и честота на въртене на дисковия нож 413,9 min-1. Най-голяма сила на рязане 80,8 N е установена при скорост на подаване на опитния образец 0,125 m/s и честота на въртене на дисковия нож 111,45 min-1.

Използвана литература.

Boteva,M., S. Vasilev, I. Mihaylov, Stend za opredeljane silite ns rjazane na hranitelni produkti, 23-ta mejdunarodna nauchna konferencija, 6-7 juni 2013, Sauz na uchenite, Stara Zagora, Mejdunarodno nauchno on-line spisanie "Nauka I tehnologii", Volume III, Number 4, str. 150-156, , 2013: Technical studies, ISSN 1314-4111;

Valkova-Jorgova K., Tehnologija na mesnite produkti, Akademichno izdatelstvo na UHT -Plovdiv, 2005, str. 329;

Ilieva I., Mehano-matematichno modelirane na procesite na rjazane na hranitelni produkti s diskov noj, Disertacionen trud, Plovdiv, 2016 g.

Kosoj V D., Sovershenstvovanie processa proizvodstva varenih kolbas, Moskva, Leghaja I pishchevaja promishlennost, 1983 g.