4.3 Расчёт шнека волчка

Для практических расчётов шнека достаточно принимать среднее арифметическое значение углов подъёма витковых линий на периферии α_D и у вала α_d:

α_ср=0,5(α_D+ α_d), (4.17)

где α_D=arctg [H/(π∙D)], (4.18)

где Н – шаг витков шнека, м;

D – диаметр шнека, м.

α_D=arctg [0,06/(3,14∙0,068)]=15,6°.

α_d=arctg [H/(π∙d)], (4.19)

где d – диаметр вала шнека, м.

α_d=arctg [ 0,06/(3,14∙0,34)]=29,2°.

α_ср=0,5(15,6+29,2)=22,4°.

Снижение перемещения частиц продукта в осевом направлении можно учесть коэффициентом отставания:

К_о=1 – (cos² α_ср – 0,5∙f∙sin2α_ср), (4.20)

где f=tg φ – коэффициент трения(φ – угол трения), f=0,1.

К_о=1 – (cos²22,4 – 0,5∙0,1∙sin(2∙22,4))=0,185.

Диаметр вала шнека должен быть больше предельного, определяемого из условия:

d_пр=(Н/π)∙tg φ, (4.21)

d_пр=(0,06/3,14)∙0,1=0,002м.

Из конструктивных особенностей принимаем диаметр вала равным 0,034м.

Площади внутренней цилиндрической поверхности корпуса шнека и одной стороны поверхности витка шнека на длине одного шага шнека можно определить по выражениям:

F_в=π∙D∙(H - δ), (4.22)

F_ш=(1/4∙π)∙(π∙D∙L – π∙d∙l+H²∙ln((D+2∙L)/(d+2∙l))), (4.23)

где L, l – развёртки витковых линий, соответствующие диаметрам шнека и вала, м.

F_в=3,14∙0,068∙(0,06 – 0,002)=0,012м²,

F_ш=(1/4∙3,14)∙(3,14∙0,068∙0,068 – 3,14∙0,034∙0,034+(0,06)²*

*ln((0,068+(2∙0,068))/(0,034+(2∙0,034))))=0,0011м².

Крутящий момент на валу шнека и осевое усилие можно определить по выражениям:

М_кр=0,131∙n∙p_max∙(D³ – d³)∙tg α_ср, (4.24)

S=0,392∙n∙(D² – d²)∙p_max, (4.25)

где n – число рабочих шагов (витков) шнека, шт;

p_max – максимальное давление, развиваемое шнеком, Па, p_max=150кПа.

М_кр=0,131∙4∙0,15∙10⁶∙((0,068)³ – (0,034)³)∙tg 22,4=8,2Н∙м,

S=0,392∙4∙((0,068)² – (0,034)²)∙0,15∙10⁶=800Н.

Наибольший изгибающий момент на внутреннем контуре кольцевой пластинки равен:

М_и=(( p_max∙D²)/32)∙(1,9 – 0,7∙а^-4 – 1,2∙а^-2 – 5,2∙ln а)/(1,3+0,7∙а^-2), (4.26)

где a=D/d – отношение диаметров шнека и вала (практически а=1,8:3).

М_и=((0,15∙10⁶∙(0,068)²)/32)∙(1,9 – 0,7∙2^-4 – 1,2∙2^-2 – 5,2∙ln 2)/(1,3+

+0,7∙2^-2)= - 7,8Н∙м/м.

Наибольшее (эквивалентное) напряжение:

σ_и=±(6∙М_и)/δ², (4.27)

σ_и=±(6∙(-7,8))/(0,002)²=1,17МПа.

Для изготовления шнека диаметром D с заданным диаметром вала d и шагом H необходимо изготовить кольца с наружным диаметром D₀, внутренним диаметром d₀ и разомкнутыми на угол выреза α₀.

Ширина винтовой поверхности и длины винтовых линий l и L в пределах одного шага шнека определяются:

b=0,5∙(D – d), (4.28)

b=0,5∙(0,068 – 0,034)=0,017м,

l= , (4.29)

l= =0,12м

L= , (4.30)

L= =0,22м.

Угол выреза определяется:

α₀=2∙π – (L – l)/b, (4.31)

α₀=2∙3,14 – (0,22 – 0,12)/0,017=0,4°.

Диаметры колец определяются:

D₀=2∙L/(2∙π - α₀), (4.32)

D₀=(2∙0,22)/(2∙3,14 – 0,4)=0,075м,

d₀=2∙l/(2∙π - α₀), (4.33)

d₀=(2∙0,12)/(2∙3,14 – 0,4)=0,041м.

Винтовая поверхность на длине шнека одного кольца определяется:

H’=H∙[1+ α₀/(2∙π - α₀)], (4.34)

H’=0,06∙[(1+0,4)/(2∙3,14 – 0,4)=0,064м.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Оборудование предприятий общественного питания. В 3-х томах. Т.1: Механическое оборудование: Учеб. для студентов вузов, обуч. по спец. 1011 «Технол. и орг. обществ. питания»/ В.И. Елхина, А.А. Журин, Л.П. Проничкина, М.К. Богачев. -2-е изд., перераб.-М.: Экономика, 1987.-447 с.

2. Машины и аппараты пищевых производств. В 2 кн. Кн. 1: Учеб. для вузов/ С.Т. Антипов, И.Т. Кретов, А.Н. Остриков и др.; Под ред. акад. РАСХН В.А. Панфилова. – М.: Высш. шк., 2001. – 703 с.:ил.

3. Машины и аппараты пищевых производств. В 2 кн. Кн. 2: Учеб. для вузов/ С.Т. Антипов, И.Т. Кретов, А.Н. Остриков и др.; Под ред. акад. РАСХН В.А. Панфилова. – М.: Высш. шк., 2001. – 680 с.:ил.

4. Сорокопуд А.Ф. Технологические линии и специальное оборудование для производства пищевых продуктов: учебное пособие/ А.Ф. Сорокопуд, С.Д. Руднев, В.В. Сорокопуд; Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. – Кемерово, 2006. – 168 с.

5. Харламов С.В. Практикум по расчёту и конструированию машин и аппаратов пищевых производств. – Л.: Агропромиздат. Ленинградское отд-ние, 1991. – 256 с.

6. Сорокопуд В.В. Технологическое оборудование малых и традиционных предприятий: учеб. пособие. В 2 ч. Ч. 1 / В.В. Сорокопуд; Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. – Кемерово, 2011. – 202 с.

7. Сорокопуд В.В. Технологическое оборудование малых и традиционных предприятий: учеб. пособие. В 2 ч. Ч. 2 / В.В. Сорокопуд; Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. – Кемерово, 2011. – 202 с.

8. Мышалова О.М. Проектирование предприятий мясной отрасли с основами САПР: учебное пособие / О.М. Мышалова; Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. – Кемерово, 2010. – 210 с.

9. Курочкин А.А., Лященко В.В. Технологическое оборудование для переработки продуктов животноводства / Под ред. В.М. Баутина. - М.: Колос, 2001.-440с.

10. Способы интенсификации технологических процессов в мясной отрасли: конспект лекций / С.А. Дунаев, А.А. Попов, Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. - Кемерово, 2006. - 64 с.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проанализировав технологическую линию, было подобрано рациональное соответствие всех единиц оборудования друг другу.

Выполнен чертеж машинно-аппаратурной схемы линии производства колбасных изделий на листе формата А1.

Так же выполнен чертеж заданного волчка на листе формата А1.

В пояснительной записке были выполнены расчеты производительности, мощности электродвигателя и шнека волчка.

ВВЕДЕНИЕ

Технологический процесс производства колбас состоит из ряда операций. При осмотре туш, направляемых на производство колбасных изделий, проверяют наличие клейм, осматривают места туши, где чаще всего наблюдаются загрязнения, ослизнение, плесневение, — пашину, голяшки, зарезы, поверхности разрубов, серозные оболочки. Туши с поверхностным ослизиением, плесенью зачищают и промывают горячей и холодной водой.

При жиловке отделяют от мышечной ткани сухожилия, жир и кровеносные сосуды, которые снижают качество и пищевую ценность колбасных изделий, так как они плохо развариваются при варке, трудно разжевываются и плохо усваиваются организмом. Они развариваются хорошо при более высокой температуре, и поэтому их используют при изготовлении студней и зельцев. Качество проведения жиловки в значительной степени определяет качество колбасных изделий. От правильного проведения жиловки мяса зависит рисунок колбас на разрезе. При оставлении в кусках мяса жилок, пленок, межмускульного тугоплавкого говяжьего жира снижается качество колбас. При обвалке и жиловке не допускаются неполное удаление хрящей, сухожилий, жира и неправильная сортировка мяса.

Одновременно с жиловкой проводится сортировка мяса — разделение по сортам в зависимости от содержания соединительной и жировой ткани (для говядины) и жировой (для свинины). Говядина делится на три сорта; высший — чистая мышечная ткань; I — мышечная ткань с содержанием до 6% соединительной и жировой ткани; II —до 20% соединительной и жировой ткани. Основным принципом сортировки мяса для колбасного производства является выделение наиболее ценной в пищевом отношении мускульной ткани. В тех случаях, когда в процессе обвалки и жиловки обнаруживают скрытые патологические изменения в глубоких слоях мышц, мясо подвергают ветеринарному осмотру.

Установлено, что небольшое содержание белков соединительной ткани не оказывает отрицательного влияния на степень усвояемости белковых веществ. Значительное увеличение содержания соединительной ткани в сырье отрицательно влияет на качественные показатели колбасы, причем наблюдается ухудшение не только внешнего вида, но и вида на разрезе, цвета, вкуса, аромата, консистенции и снижение пищевой ценности продукта. Соединительная ткань, особенно сухожилия, содержащие большое количество эластиновых трудноперевариваемых волокон, характеризуется низкой пищевой ценностью. Практически качество жилованного мяса определяют путем отделения и взвешивания мышечной, соединительной и жировой ткани. Более правильно оценивать качество жилованного мяса по его химическому составу и плотности.

Научное обоснование деления мяса па сорта может быть получено посредством определения количества полноценных белков, а также отношения полноценных белков, к неполноценным. ВНИИМПом разработана технология жиловки говядины на два сорта с выделением 20—24% мяса высшего сорта. Предложение о применении двухсортной жиловки связано с поступлением на переработку упитанного скота с более высоким содержанием жировой ткани, внедрением высокопроизводительных машин для тонкого измельчения, позволяющих хорошо разработать фарш и улучшить товарный вид колбас. При разделении жилованного мяса па два сорта параллельно с увеличением выхода мяса высшего сорта происходит снижение его качества вследствие уменьшения содержания полноценных белков.

По содержанию полноценных белков и коллагена односортное мясо двухсортной жиловки с выделением 24% мяса высшего сорта занимает промежуточное положение между I и II сортом. Качество жилованного мяса является достаточно высоким, поэтому такая сортировка является наиболее приемлемой. При жиловке мяса на один сорт полученное мясо по содержанию полноценных и соединительнотканных белков приближается к мясу I сорта. Односортная сортировка признана непригодной, так как из такого мяса могут быть изготовлены колбасы высшего сорта пониженного качества или же II сорта повышенного качества.

В соответствии с существующей жиловкой свинина делится на три сорта: нежирная — до 10% жировой ткани, полужирная — 30—50% жировой ткани и жирная— свыше 50% жировой ткани. В настоящее время внедряется двухсортная жиловка свинины. Так, например, жилованное мясо I и II сорта содержит практически одинаковое количество общего, полноценного и неполноценного белков, мясо I и II сорта от II категории упитанности содержит больше общего белка, чем мясо высшего сорта от I категории.

Сорт вареных колбас соответствует сорту говядины, входящей в рецептуру, например колбасы высшего сорта содержат говядину высшего сорта. Нежирная свинина входит в состав вареных колбас высшего сорта.

Жилованное мясо измельчают в волчке с диаметром отверстий решетки 2—3 или 16—25 мм и солят поваренной солью (2,0—2,5%). Увеличение степени измельчения уменьшает продолжительность посола мяса.