CC BY
9
Список литературы
1. Пантюхина Е.В., Котляров В.С., Пантюхин О.В. Перспективные технологии изготовления пищевой упаковки. Тула: Изд-во ТулГУ, 2018. 212 с.
2. Давыдов И.Б., Красная И.А., Пантюхина Е.В. Особенности, основные виды и область применения пищевой упаковки на основе бумаги // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. № 2. С. 388-394.
3. ГОСТ 10700-97. Макулатура бумажная и картонная. [Электронный ресурс] URL: https://docs.cntd.ru/document/1200030476 (дата обращения: 06.06.22).
4. Кулешов А.В., Смолин А.С. Влияние цикличности использования макулатурного волокна на бумагообразующие свойства // Леснойжурнал. 2008. С. 2-4.
5. Шабиев Р.О., Смолин А.С., Парамонова Л.Л. Изготовление и испытание лабораторных образцов бумаги и картона из вторичного сырья. Санкт-Петербург, 2013. 8 с.
Комаров Антон Сергеевич, магистр, antonio.komarov20@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
ANALYSIS OF PAPER PRODUCTION FROM RECYCLED MATERIALS AND ANALYSIS
OF WASTE PAPER BRANDS.
A.S. Komarov
The properties of waste paper are presented and studied, the analysis of waste paper brands in the field of secondary raw materials is carried out, familiarization with the analysis of waste paper mass and graphs describing dependencies are carried out.
Key words: waste paper, secondary raw materials, dependencies.
Komarov Anton Sergeevich, masters, antonio.komarov20@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.979; 621.9
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-5-487-492
КОМПЛЕКСНЫЙ АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ КОТЛЕТОФОРМОВОЧНЫХ МАШИН
А.А. Судакова
В статье представлены результаты сравнительного анализа отечественных и зарубежных конструкций котлетоформовочных машин, математического моделирования их производительности и мощности привода.
Ключевые слова: формование котлет, котлетоформовочная машина, производительность формования, мощность привода машин.
Четвертую часть всей пищевой промышленности, включающей в себя более 20 отраслей, занимает мясная отрасль. При этом крупнейшим сегментом рынка замороженных полуфабрикатов считаются котлеты, наибольшей популярностью у потребителей среди которых пользуются котлеты из говядины и курицы [1]. Котлеты из говядины обладают большей пищевой ценностью, повышенным содержанием углеводов, при меньшем содержании жира и подходят для людей, ведущих активный образ жизни. Котлеты из куриного фарша относят к диетическим продуктам.
487
Технология получения котлет состоит из следующих стадий: прием и подготовка сырья, приготовление фарша (мясо, лук, специи, масло, соль и вода и жир) в фаршемешалке, взбивание (молоко и яйца) и добавление в фаршемешалку, получение и оформление котлет, дозирование, формование, замораживание, фасование и упаковывание. Дозирование и формование являются ключевыми операциями процесса [2].
На предприятиях пищевой промышленности в основном применяются три вида формующих механизмов: роторные, барабанные и с формующей пластиной.
Проанализировав котлетоформовочные машины, выявлено, что производительность роторных до 2000 шт./ч, барабанных до 1200 шт./ч при мощности их привода 0,37 кВт. Машины с вращающейся пластиной, сейчас не используются, так как имеют производительность до 600 шт./ч при мощности 1,5 кВт и существенные недостатки, которые в дальнейшем ухудшают процесс.
Таким образом, обзор различных видов котлетоформовочных машин показал, что наиболее широко используются барабанные и роторные котлетоформовочные машины.
Проанализируем котлетоформовочные машины данных типов по трем характеристикам (производительности, мощности привода и емкости бункера) путем построения диаграмм (рис. 1).
НИН) 5000 4000 3000 2000 1000
11
6000 5000 4000 3000 2000 1000
Ni № El Е:
h
m П2
I
Ei E2
NI №
а б
Рис. 1. Сравнительные диаграммы производительности (П, шт/ч), мощности привода (N, Вт) и емкости бункера (E, кг-10-2) отечественных и зарубежных котлетоформочных машин: а — роторных: SUPER-BASIC (1) и АК2М-40 (2); б — барабанных ИПКС-123 (1) и Formatic R1200(2)
Роторные котлетоформовочные машины обладают высокой производительностью и низкой мощностью и маленькой емкостью бункера. У барабанных машин, наоборот, более высокая емкость бункера, но показатели производительности и мощности по своим значениям уступают роторным котлетоформовочным машинам. Поэтому можно сделать вывод, что наиболее современными и производительными в эксплуатации машинами, которые используются для дозирования и формования котлет, являются роторные котлетоформовочные машины. В свою очередь из списка роторных котлетоформовочных машин наиболее рационально применение SUPER-BASIC, так как она потребляет меньше мощности, но отличается более высокой производительностью.
В работах [3, 4, 5] были получены математические модели производительности и мощности привода одной конструкции роторной машины для формования котлет из мясного сырья.
Производительность машины определяется по выражению
П = 60л • П2 ■ р ■ Ь • г
22ж(Кфс -А1 " гк)
2гк + А
(1)
где П2 - частота вращения формовочного стола; р - плотность мясного сырья; Ь, гк-толщина котлеты и ее радиус; Кфс - радиус формовочного стола; Д1 - зазор между
ячейкой и формовочным столом; Д2 - зазор между ячейками [4].
Преобразуем полученную модель мощности привода машины к следующему
виду
( ж • Пл • К-
0,1 • п1 • • К • ф • с • ж • (+ 2 • Нб • ф) + т • / • (g +-1—- | +
N =
+т•П2 •
г 2
0,83• Кфс К ж• п2 2ж^(Кфс "А1 -Гк)
• 1 + Гп • КК •
4
30
2 • гк +А 2
30 • г
\
+
у
+ 0,83 • П3 • • тл • /1
1000•п
где П1 - частота вращения лопастей в бункере для мясного сырья; Кб, Нб - радиус и высота бункера; К - показатель прокручивания мясного сырья; ф - показатель заполнения бункера; с - прилипаемость мясного сырья; / - показатель трения мясного сырья о дно и профиль загрузочного бункера; g - ускорение силы тяжести; т - масса мясного сырья в бункере; т - предельное напряжение сдвига мясного сырья; / - расстояние между осями вращения бункера и формовочного стола; гп- площадь поршня и максимально допустимое их количество; Кк - радиус копира; П3, ёсб - частота вращения и диаметр сбрасывателя; Т1 - предельное напряжение сдвига сырья; /1 - расстояние между осями вращения бункера и сбрасывателя.
Проведем комплексный анализ производительности и мощности привода роторных машин для формования котлет с использованием представленных математических моделей.
На рис. 2 показаны с двух сторон для лучшей визуализации графики зависимости производительности машин для формования котлет при различных значениях их радиусов Гк и частоты вращения П2 формовочного стола при значениях плотности р
фарша 1100, 1200 и 1300 кг/м3. Как видно из графиков, максимальных значений производительность машины для формования котлет достигает при частоте вращения формовочного стола 8 об./мин и в зависимости от плотности фарша составляет от 520 до 1600 шт./ч. Из графиков можно сделать вывод о том, что при минимальных радиусах котлет производительность от частоты вращения формовочного стола изменяется не существенно. При более высоком радиусе котлет наблюдаются более резкое увеличение производительности, особенно при плотности 1300 кг/м3.
Аналогичные графики для мощности привода машины от радиуса котлет и частоты вращения стола для формовки при значениях его радиуса Кфс 0,25, 0,35 и 0,45 м
представлены на рис. 3. Как видно из графиков, при минимальных частотах вращения стола мощность привода не зависит от радиуса котлет в отличие от их максимальных значений.
Максимальных значений мощность привода машины для формования котлет достигает при частоте вращения формовочного стола 12 об./мин и в зависимости от его диаметра составляет от 1,2 до 1,8 кВт.
Рис. 2. Графики зависимости производительности (шт/мин) машин для формования котлет при различных значениях их радиусов (м) и плотности фарша 1100 кг/м3 (1), 1200 кг/м3 (2) и 1300 кг/м3 (3) от частоты вращения (об./мин) формовочного стола:
а — вид спереди; б — вид сзади
и, 0,03
о.
а б
Рис. 3. Графики зависимости мощности (кВт) машин для формования котлет при различных значениях их радиусов (м) при диаметрах формовочного стола 0,25м (1), 0,35м (2) и 0,45м (3) от частоты его вращения (об./мин): а — вид спереди; б — вид сзади
Как показали дополнительные исследования, на мощность привода машины плотность фарша не оказывает существенного влияния, в отличие от его производительности.
Таким образом, с целью конструирования высокоэффективных по наиболее важным показателям машин для формования котлет проведенные исследования, визуализированные построенными графиками, позволят оценить основные характеристики различных машин для формования котлет при различных параметрах и выбрать такие, которые будет максимально отвечать всем поставленным требованиям.
Список литературы
1. Осипова К.С., Давыдов И.Б., Пантюхина Е.В. Особенности и основные виды упаковки различных видов замороженных полуфабрикатов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. Вып. 11. С. 617-623.
2. Осипова К.С., Пантюхина Е.В. Анализ процесса дозирования фарша в роторных котлетоформовочных машинах // Известия Тульского Государственного Университета. Технические науки. 2020. Вып. 4. С. 365-369.
3. Осипова К.С., Пантюхина Е.В. Теоретические основы циклограммирования и анализ производительности роторных котлетоформовочных машин// Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. № 5. С. 484488.
4. Осипова К.С., Пантюхина Е.В. Оценка мощности привода роторных котле-тоформовочных машин с оптимизированными параметрами // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 12. С. 222-225.
5. Осипова К.С., Пантюхина Е.В. Оптимизация основных параметров роторных котлетоформовочных машин // Известия Тульского Государственного Университета. Технические науки. 2019. Вып. 10. С. 508-512.
Судакова Анастасия Андреевна, студент, nastena-sudakova@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University
COMPREHENSIVE ANALYSIS OF MAIN PARAMETERS OF CUTLET FORMING MACHINES
A. А. Sudakova
The article presents the results of a comparative analysis of domestic and foreign designs of cutlet molding machines, a mathematical model of their performance and drive power.
Keywords: moulding of cutlets, cutlet moulding machine, moulding capacity, drive capacity of machines.
Sudakova Anastasia Andreevna, student, nastena-sudakova@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University
