Моделювання процесу теплової обробки фаршу в куттер-змішувачі

Олександр Чепелюк

Національний університет харчових технологій, Київ, Україна

Вступ. Якість фаршу – харчового дисперсного середовища, яке містить тверду, рідку та газову фази, - визначається дисперсністю, однорідністю структури, рівномірністю розподілення компонентів, і залежить від ефективності перемішування і подрібнення. Перспективно застосовувати комбіновані куттер-змішувальні машини з підвищеною інтенсивністю механічного впливу на фарш. Це дозволить зменшити площу цеху по переробці м’яса, комплексно механізувати і автоматизувати процес приготування фаршу.

Методи досліджень. Для визначення основних конструктивних параметрів обладнання і раціональних режимів, які здатні забезпечити ефективну реалізацію процесу приготування фаршу, в програмних засобах Компас-3d и Solid Works були створенні геометричні моделі куттера-змішувача і його робочих органів (рис.1), з використанням яких процес був промодельований в програмному пакеті Flow Vision.

Рис.1. Геометричні моделі:

А) ємність куттера-змішувача; б) орган, який перемішує – спіраль.

Вибрана модель розрахунку - «Рідина, яка не стискається», властивості фаршу: молекулярна маса фаршу 23520 а.е.м., його густина 1050 кг/м³ и молекулярна в’язкість 2,01 Пас.

Результати. При визначенні раціональної частоти обертання органів, які перемішують (діапазон, який був вибраний складає 30…50 об/хв) розглянуто можливість нагрівання ємкості до 100 ⁰С, так як в теперішній час існує тенденція до комбінування таких процесів, як подрібнення і перемішування з одночасним нагріванням ліверних ковбас і паштетів, або охолодження фаршу. Процес перемішування триває 7 хв.

При збільшенні частоти обертання, пристрою для перемішування від 30 до 40 об/хв нагрівання фаршу відбувається рівномірно. При цьому товщина шару фаршу, який прогрівається найбільше, зменшується.

Залежність температури фаршу від частоти обертання органів, які перемішують представлена на рис. 2.

Рис. 2. Залежність температури в об’ємі фаршу від частоти обертання пристрою, який перемішує

Зі збільшенням частоти обертання температура в об’ємі ємкості збільшується, однак темпи його збільшення падають. Якщо при зміні частоти обертання від 30 до 40 об/хв Температура збільшилась майже на 8,5 %, то при зміні від 40 до 50 об/хв – на 3,8 %. Таким чином,, збільшення частоти вище 40 об/хв не доцільно, це несуттєво інтенсифікує процес нагрівання фаршу, однак приводить до додаткових енергетичних витратам на перемішування.

Охолодження ємкості суттєвих результатів не дало, по всьому об’єму спостерігалось практично однакове розподілення температури.

Висновки. Результати моделювання є цінними при удосконаленні конструкції кутер-змішувачів, забезпечення процесу нагрівання сировини, розширення асортименту продукції, яка виготовляється.

Література

1. Angelo D'Alessandro, Lello Zolla. Meat science: From proteomics to integrated omics towards system biology / Journal of Proteomics. – 2013. - Vol 78, Is. 14. - Pp. 558-577.

2. К.А. Цвєткова, Чепелюк О.М., Чепелюк О.О.. Визначення раціональних режимів процесу перемішування фаршу в кутер-мішалці / Рибне господарство України. – 2012. – №2. – С. 40–42