CC BY
15
УДК 637.513.4 Табл. 1. Ил. 3. Библ. 6.
ОПЫТНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ПРОЦЕССА ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ЗАМОРОЖЕННЫХ МЯСНЫХ БЛОКОВ МЕТОДОМ ФРЕЗЕРОВАНИЯ
Каповский Б.Р., канд. техн. наук, Ивашов В.И., академик РАН, Кожевникова О.Е., Захаров А.Н., канд. техн. наук
ФГБНУ «ВНИИМП им. В.М. Горбатова»
THE EXPERIMENTAL DETERMINATION OF CRUSHING BY MILLING PROCESS PERFORMANCE FOR FROZEN MEAT BLOCKS
Kapovskiy B.R., Ivashov V.I., Kogevnikova O.E., Zakharov A.N.
The V.M. Gorbatov All-Russian Meat Research Institute
Ключевые слова:
измельчение мяса, фрезерование, производительность процесса измельчения
Реферат
Разработан инновационный энерго- и ресурсосберегающий процесс измельчения блочного замороженного мяса методом фрезерования, способствующий решению задачи импортозамещения в мясоперерабатывающем производстве. На установке, созданной для экспериментального изучения процесса, измельчали блоки мяса, нарезанные из промышленных блоков замороженного мяса. Размеры опытных блоков составляли: высота 0,070 м; ширина 0,075 м; длина 0,3-0,4 м. Блоки мяса перед измельчением помещали в морозильную камеру с температурой хранения -12...-14 °C. Перерабатывали сырьё фрезами разной конструкции и геометрии при различных режимах резания. Режимы резания идентифицировали путем фиксации частоты вращения фрезы и скорости подачи мясных блоков в зону резания. В результате проведенных микроструктурных исследований измельченного мяса установили, что размеры полученной мясной стружки составили: для толщины 42,28 мкм — 420,50 мкм; для ширины 166,64 мкм — 704,64 мкм. Эти результаты доказали принципиальную возможность тонкого одностадийного измельчения замороженных блоков мяса по методу фрезерования. Опытным путем определили производительность процесса резания сырья, которая изменялась в диапазоне от 403,11 кг/час до 820,80 кг/час при комплектации установки различным многолезвийным инструментом и изменении режимных параметров исследуемого процесса. Полученные результаты позволили дать рекомендации по применению фрез в промышленном производстве колбасных изделий и продуктов детского питания.
Keywords:
meat crushing, milling, crushing process performance
Summary
Was developed the innovative energy- and resource saving process of block frozen meat crushing by milling, that contributes to solving the problem of import substitution in the meat processing production. Meat blocks, those had been sliced from manufactured frozen meat blocks, were crushed on the facility, made for the experimental research of the process. The dimensions of crushed blocks were as follows: 0.070 m height; 0.075 m width; 0.3-0.4 m length. Before crushing experimental blocks were placed into a deep freeze with a storage temperature -12...-14 °C. Primary products were crushed by milling cutters with different design and geometry under various cutting modes. Cutting modes were identified by fixing the cutter rotation frequency and the feed rate of meat blocks to the cutting area. As a result of conducted microstructural research of crushed meat it was determined that the dimensions of received meat chips were as follows: 42.28 micrometers — 420.50 micrometers thickness, 166.64 micrometers — 704.64 micrometers width. These results proved a basic opportunity of wispy one-step crushing frozen meat blocks by milling. Experimentally was identified the process performance of raw cutting, which was ranging from 403.11 kg/hour to 820.80 kg/hour when completing the facility with different multiblade tools and changing mode parameters of researched process. The received results allowed to give recommendations for the use of milling cutters in the industrial production of sausages and baby food.
Введение
настоящее время отечественные мясоперерабатывающие предприятия используют в своей работе, как правило, оборудование зарубежных производителей. Внедрение в мясную промышленность разработанного в ФГБНУ «ВНИИМП им. В.М. Горбатова» энерго- и ресурсосберегающего процесса измельчения мясного сырья [1-4] будет способствовать импортозаме-щению в отрасли, что является актуальной задачей в свете требований Доктрины продовольственной безопасности Российской Федерации.
Материалы и методы исследования
В качестве сырья для измельчения были использованы экспериментальные замороженные блоки мяса, нарезанные из блоков мяса промышленного типоразмера (говядина второго сорта; свинина полужирная). Выбор сортности сырья обусловлен необходимостью исследовать процесс измельчения замороженного мяса фрезами при значительном содержании в нем соединительной ткани как наиболее трудно разрезаемого компонента блочного мяса. Размеры экспериментальных блоков составляли: высота 0,070 м; ширина 0,075 м; длина 0,3-0,4 м. Экспериментальные блоки перед измельчением помещали в морозильную камеру с температурой хранения -12...-14 °С. Затем замороженные экспериментальные блоки поочередно извлекали из морозильной камеры и размещали в рабочей камере измельчителя ИБФ-1. Движение блоков к фрезе осуществлялось воздействием на них штока механизма подачи измельчителя с заданной скоростью подачи по направляющим плоскостям. Направляющие плоскости рабочей камеры ИБФ-1 выставляли и фиксировали в соответствии с размерами экспериментальных блоков замороженного мяса. Параметры режима резания определяли соответствующими настройками преобразователей частоты питающего напряжения шкафа управления, комплектующего измельчитель. Измельченное мясо извлекали из сборной емкости и подвергали микроструктурному исследованию.
Результаты и обсуждение
На рисунках 1-3 показан общий вид измельченного мяса, полученного на установке ИБФ-1 при её комплектации фрезами разной конструкции и геометрии. Данные по экспериментальному исследованию процесса измельчения замороженного мясного сырья методом фрезерования на установке ИБФ-1 приведены в таблице 1. Температуру измельченного мяса измеряли непосредственно после измельчения.
В таблице 1 приведены оценки средних выборочных значений толщины и ширины мясной стружки ос*р и Ь*р соответственно, для каждого режима резания сырья, а также оценки средних квадратических отклонений толщины и ширины мясной стружки ст* и ст* соответственно, для каждого режима резания сырья [5, 6]. Режимы резания 1.2-1.4, указанные в таблице 1, характеризуются снижением частоты вращения фрезы при постоянной скорости подачи блока мяса в зону измельчения. Режимы резания 2.1-2.4 характеризуются увеличением скорости подачи сырья при неизменной частоте вращения фрезы. Режимы резания 3.1-3.4 характеризуются снижением частоты
Рисунок 1. Мясо, измельченное фрезой № 1 (говядина)
Рисунок 2. Мясо, измельченное фрезой № 2 (свинина)
Рисунок 3. Мясо, измельченное фрезой № 3 (свинина)
вращения фрезы при постоянной скорости подачи сырья, а в режимах резания 4.1-4.3 увеличивали скорость подачи блока мяса на фрезу при её неизменной частоте вращения.
Как видно из экспериментальных данных, приведенных в таблице 1,максимальная производительность процесса измельчения обеспечивается резанием сырья (говядины) фрезой № 3. При использовании той же фрезы для измельчения свинины, производительность процесса снижается примерно вдвое, что объясняется значительной неоднородностью
2016 | №6 ВСЕ О МЯСЕ
Таблица 1. Данные экспериментального исследования процесса измельчения замороженного мясного сырья фрезами разной конструкции и геометрии на установке ИБФ-1
Наименование Режим Темпе ратура b*, мкм Производи-
фрезы измельченно- о*, мкм а*, мкм а*, мкм тельность
резания го мяса, °С cp cp о b' кг/час
1.1 - 2,9 42,28 166,64 15,86 90,48 403,11
1.2 - 2,0 64,65 197,51 21,72 73,57 405,46
Фреза № 1
н 1.3 - 1,3 88,87 259,20 32,82 130,86 412,50
1.4 - 1,0 173,34 441,67 61,77 180,83 425,29
2.1 - 1,0 118,99 495,28 61,15 245,57 104,40
Фреза № 2 2.2 2.3 - 0,5 - 1,6 132,57 156,74 427,10 451,53 57,25 115,81 247,66 272,64 572,40 705,60
2.4 - 1,9 219,59 509,79 143,12 339,38 744,00
3.1 - 0,7 349,16 571,68 215,59 240,24 792,00
3.2 - 2,1 420,50 606,37 212,09 316,52 820,80
3.3 - 1,0 279,88 511,01 153,93 306,56 726,00 Фреза № 3 3.4 - 1,9 408,39 562,59 239,45 444,00 800,00
4.1 - 0,7 228,73 554,05 188,11 451,42 180,00
4.2 - 1,3 363,47 704,64 234,74 499,58 480,00
4.3 - 1,9 240,59 442,48 187,00 293,89 463,50
сырья по текстурному признаку. Наибольшая дисперсия размеров мясной стружки (толщины и ширины), получаемой в результате измельчения мяса по методу фрезерования, отмечается при применении фрезы № 3. Минимальные размеры мясной стружки при большей однородности измельчения, то есть при меньших средних квадратических отклонениях размеров стружки от оценок их выборочных средних значений, отмечается при использовании фрезы № 1. Однако при этом наблюдается снижение производительности процесса измельчения. По качеству (однородности) измельчения, и по производительности процесса, фреза № 2 занимает промежуточное положение между двумя другими фрезами, комплектующими установку ИБФ-1.
Из приведенного анализа экспериментальных данных сделан вывод, что для выработки вареных колбасных изделий и продуктов детского питания, при строгой регламентации размеров частиц измельченного мяса, следует применять фрезу № 1. В случае, если требования технологии выработки мясной продукции допускают меньшую степень
измельчения при большей дисперсии размеров мясной стружки, целесообразно применять фрезу № 2 и фрезу № 3, так как при этом увеличивается производительность процесса измельчения блочного замороженного мяса по методу фрезерования. Ш
© КОНТАКТЫ:
Каповский Борис Романович
V (495)-676-67-51
а system@vniimp.ru
Ивашов Валентин Иванович
V (495)-676-63-61
Кожевникова Ольга Евгеньевна
V 495)-676-67-51
а system@vniimp.ru
Захаров Александр Николаевич
V (495)-676-66-91
а azakharov@vniimp.ru
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ: REFERENCES:
1. Лисицын, А.Б. Измельчение замороженного блочного мяса методом фрезерования / А.Б. Лисицын, В.И. Ивашов, А.Н. Захаров, Б.Р. Каповский, Д.А. Максимов // Всё о мясе. - 2013. - № 4. -С. 42-48. Lisitsyn, A.B. Izmel'chenije zamorozhennogo blochnogo myasa metodom frezerovaniya [Frozen block meat crushing by milling] / A.B. Lisitsyn, V.I.Ivashov, A.N. Zakharov, B.R. Kapovskiy, D.A. Maksi-mov // Vsyo o myase. - 2013. - № 4. - P. 42-48.
2. Лисицын, А.Б. Интеллектуальная система управления качеством мясных фаршей / А.Б. Лисицын, В.И. Ивашов, А.Н. Захаров, Б.Р. Каповский, О.Е. Кожевникова // Всё о мясе. — 2013. — № 6. — С. 32-38. Lisitsyn, A.B. Intellektual'naya sistema upravleniya kachestvom myasnyh farshej [The intellectual control system for minced meat's quality] / A.B. Lisitsyn, V.I.Ivashov, A.N. Zakharov, B.R. Kapovskiy, O.E. Kozhevnikova // Vsyo o myase. - 2013. - № 6. - P. 32-38.
3. Лисицын А.Б., Ивашов В.И., Каповский Б.Р., Кожевникова О.Е. Статистический анализ энергозатрат процесса резания блочного замороженного мяса многолезвийным инструментом. Теория и практика переработки мяса. 2016;1(1):46-53. D0I:10.21323/2114-441X-2016-1-46-53
Lisitsyn A.B., Ivashov V.l., Kapovsky B.R., Kozhevnikova O.E. Statistical analysis of energy consumption during the cutting of frozen meat blocks using multiple edge tool. Theory and practice of meat processing. 2016;1(1):46-53. (In Russ.) D0I:10.21323/2114-441X-2016-1-46-53
4. Ивашов, В.И. Оптимизация одностадийного процесса крио- Ivashov, V.I. Optimizatsiya odnostadijnogo protsessa kri-измельчения блочного мяса / В.И. Ивашов, Б.Р. Каповский // oizmel'cheniya blochnogo myasa [The optimization of one-step Мясная индустрия. — 2012. — № 6. — С. 52-60. block meat cryo-crushing process] / V.I.Ivashov, B.R. Kapovskiy //
Myasnaya industriya. — 2012 — № 6. — P. 52-60.
5. Бендат, Дж. Прикладной анализ случайных данных / Дж. Бен- Bendat, J. Prikladnoj analiz sluchajnyh dannyh [The applied analysis дат, А. Пирсол. — М.: «Мир», 1989. — 540 с. of random data] / J. Bendat, A. Peirsol. — M.: «Mir», 1989. — 540 p.
6. Боровков, А.А. Математическая статистика. Оценка параметров. Borovkov, A.A. Matematicheskaya statistika. Otsenka parametrov. Проверка гипотез / А.А. Боровков. — М.: «Наука», 1984. — 472 с. Proverka gipotez [Mathematical statistics. Parameter estimation.
Hypothesis testing] / A.A. Borovkov. — M.: «Nauka», 1984. — 472 p.
