Еттартқыштың кесу механизмінің құрылмасын жетілдіру

ҒТАМР 637.5.03                                     

Кіріспе

Ұсақтау – бұл өңделетін шикізаттың құрылымдық тұтастығының кесу, қысу және ығыстыру күштерінің әсерінен бұзылуы нәти-жесінде оның бастапқы өлшемдерінің кі-шірейіп, ұсақ бөлшектерге бөлінуімен сипат-талатын технологиялық өңдеу процесі. Кесу процесі мен ет шикізатын ұсақтау режимдерін теориялық және эксперименттік зерттеу негіз-інде еттартқыштың кесу механизмінің құрыл-масын жетілдіру. Ет шикізатын ұсақтауға арналған қолданыстағы еттартқыштың кесу механизміне талдау, пышақтар мен торлардың конструкциялық ерекшеліктерін, олардың жұмыс режимдерін және еттің құрылымдық-механикалық қасиеттерімен өзара байланысын анықтауға бағытталады. Хаген–Пуазейль тең-деуі негізінде волчок торының өткізу қабілетін анықтау, гранулометриялық құрамын зерттеу.

Эксперимент нәтижелерінің сәйкестігін тексеру үшін аналитикалық зерттеулер шикі-заттың «шнек – пышақ – тор» жүйесімен өзара әрекеттесу күштерін зерттеуге негізделген [13]. Еттартқыштың құрылысы мен жұмыс істеу принципі 1- ші суретте көрсетілген.

Сурет 1. Қондырғының жалпы көрінісі

1 – тірек рамасы; 2 – жұмыс корпусы; 3 – кесу механизмі; 4 – шнек; 5 – бекіту гайкасы; 6 – жүктеу бункері;

7 – муфта; 8 – редуктор; 9 – белдік беріліс механизмі; 10 – электрқозғалтқыш.

Еттартқыш жұмысы электр қозғалт-қыштың белдік беріліс арқылы редукторға беретін айналу моментімен басталады. Редуктор шнекті қажетті айналу жылдамдығына жеткізеді. Шнек айнала отырып, бункерге салынған ет шикізатын ұсақтау құрылғысына бағыттайды. Ұсақтау құрылғысы белгілі бір ретпен орналасқан торлар мен пышақтардан тұрады. Торлар саптамаға орнатылып, тығын-дармен бекітілген. Пышақтар шнектің алдыңғы бөлігіне бекітіліп, шнекпен бірге айналады. Шнектің айналу нәтижесінде ет шикізаты пышақтар арқылы кесіліп, кейін ірі тесіктері бар тор арқылы өтеді. Шикізаттың 40 мм-ге дейінгі кесектері бункерге салынады, оларды шнек іліп алып ұсақтау құрылғысына жеткізеді. Ұсақтау процесі қозғалмайтын торлар мен айналмалы пышақтардың әсерінен жүреді. Шнек электрқозғалтқыш арқылы сынабелдік беріліс пен редуктордан қозғалыс алады.

Жұмыс камерасында өнімді алға жылжыту, оны пышаққа жеткізу және торлар арқылы өткізу үшін бірқалыпты орам қадамы бар айналмалы шнек қызмет атқарады. Шнектің ерекшелігі – ет шикізатын алдын ала ұсақтау және оны сығымдамай, құрамындағы сұйық фазасын сақтай отырып, режуші механизм арқылы өткізу үшін жеткілікті қысым жасауында [4-6].

Еттартқыштың кесу аспабы торлар мен айналмалы пышақтардан тұрады. Еттарт-қыштың кесу элементтері қозғалмайтын пы-шақтардан, дөңгелек, трапеция тәрізді тесіктері бар дискілік торлардан тұрады, олар айналмалы пышақтармен жұптасып жұмыс істейді. Қон-дырғыда төрт түрлі диаметрлі торлармен 2 - ші суретте (5х10 ^-3 м, 8х10 ^-3 м, 16х10 ^-3 м, 25х10 ^-3 м) және бірнеше кескіш пышақтармен 3-ші суретте (үш крест тәрізді және екі қанатты) жабдықталған [7, 8].

Сурет 2. Еттартқыштың торлары

Сурет 3. Еттартқыштың пышақтары

Пышақтар мен торлар шнектің алдыңғы шетіне бұралып бекітілген болат саусаққа параллель қыры арқылы орнатылады. Пы-шақтың орталық тесігі шнек саусағының сыртқы пішініне сәйкес келеді, сондықтан шнектің айналу қозғалысы пышаққа беріледі. Торлар шнектің саусағына бос отырғызылады, ал олардың айналуына жол бермеу үшін еттартқыш корпусының ішіне мықтап бекітіл-ген шпонка қолданылады. Пышақтар мен торлардың жұмыс беттерінің бір-біріне тығыз жанасуы қыспақ гайканың көмегімен жүзеге асырылады. Классикалық конструкцияда қол-данылатын крест пішінді пышақтар төрт қанат-тан тұрады, олардың кесу қырлары ось бойы-мен бағытталған. Пышақтың алдыңғы бөлігі кесу қырына перпендикуляр орналасқан тік-бұрышты жазық бет түрінде орындалған [9-11].

Зерттеу материалдары мен әдістері

Хаген–Пуазейль теңдеуі негізінде ет-тартқыш торының өткізу қабілеті. Еттарт-қыш торының теориялық өнімділігін немесе өткізу қабілетін жұмыс органы жағдайына сүйене отырып Хаген - Пуазейль теңдеуі арқылы анықтауға болады. Гидравлика ғылым-ында белгілі болғандай, аталған теңдеу сұйық-тықтың шығын мөлшері мен қысымы ара-сындағы тәуелділікті сипаттайды. Қысымның әсерінен сұйықтық бір немесе бірнеше саңылау арқылы ағып өтеді, ал ағын қарқындылығы олардың конструкциялық сипаттамаларына, яғни саңылаудың радиусы (немесе диаметрі) мен ұзындығына, сондай-ақ сұйықтықтың тұтқырлық қасиеттеріне тікелей байланысты. Шнек тудыратын қысымның әсерімен еттарт-қыштың жұмыс органында сұйықтық емес, ет шикізаты қозғалғанына қарамастан, еттартқыш торларының өткізгіштік қабілетін теориялық тұрғыдан бағалау үшін Хаген–Пуазейль тең-деуін қолдануға мүмкіндік бар [12, 13].

Есептеу және тәжірибелік-зерттеу жұ-

мыстарында бастапқы параметрлерге байла-нысты берілген қысым мәні үшін сұйықтықтың шығыны анықталады.

Q = — ^x    128-;

•

P    nR⁴ P     Э ,

— = —----, м3/с

Ч ЭФ     8^  Ч ЭФ

мұнда : d немесе D – диаметрі, м; R – радиусы, м; P – қысым, Па; ηЭФ – тұтқырлық, Па·с; l – ұзындығы, м.

Немесе белгілі шығын кезінде Хаген– Пуазейль теңдеуін өнімнің тесіктерден ығыс-тырылып шығуына сәйкес келетін қысымды немесе қысымдар айырымын табу үшін пайдалануға болады.

P _ ,\P - 8^ ЭФ '¹'^ ₌ 128Ч Эф ■l■Q nR⁴       nD⁴

, Па

Мұндағы R – радиусы, м.

Теңдеуді түрлендіру нәтижесінде еттарт-қыш торы тесіктерінің геометриялық параметрі анықталады. Диаметрлері бірдей тесіктері бар тор үшін бұл параметр келесі түрде өрнек-теледі:

к г =

n-R4

8-1

n-d4

-----; , м3 1287

мұндағы: d, R – диаметрі немесе радиусы, м;

l – ұзындығы, м.

Әртүрлі диаметрлі тесіктері бар тор үшін геометриялық коэффициент келесі түрде анық-талады:

_ n'(d4+d4+d4)3

к —, м г          1287

Тордың теориялық өткізгіштігін анықтау үшін Хаген–Пуазейль теңдеуіне негізделген келесі тәуелділік пайдаланылады:

М = kzp--кг / с          (5)

Пэф мұндағы: kГ – геометриялық параметрі, м³;

z – тесіктер саны;

ρ – тығыздығы;

ηЭФ – тұтқырлығы;

P – қысым, Па.

Гранулометриялық құрамды анықтау. Ет тіндерінің мөлшерлік қалдығын анықтау және әрі қарай гранулометриялық құрамға талдау жүргізу үшін ет фаршының бөлшектерін олардың өлшемдері бойынша сұрыптайды. Бұл ретте бөлшектерді ұсақталу дәрежесіне қарай <5; 5; 8; 12; >12 мм шектерінде бөледі. Ол үшін өнім сынамаларын дәлдігі 0,01 г болатын аналитикалық таразыларда өлшейді.

Бөлшектердің үлесін (%) мына формула бойынша анықтайды:

x. = m • 100 / m₀ ,            (6)

мұндағы:  m₀ – сынаманың жалпы массасы, г; m₁ – өлшемдері бойынша бөлінген ет тіндерінің бөлшектерінің массасы, г.

Жалпы химиялық құрамды анықтау сынаманы бір ілу әдісімен жүргізілді. Бұл әдіс ет пен сүт өнімдерінің ылғалдылығы мен майлылығын жеделдетілген әдіспен анықтауға арналған құрылғыны пайдалана отырып, өнім-нің бір суспензиясында ылғал, май және ақуыз құрамын дәйекті түрде анықтаудан тұрады.

Ылғалдылықты анықтау. Салмағы (2-3) г, 0,001 г дейін дәлдікпен алынған екі рет ұсақталған өнімнің сынамасын ілу 150 0С температурада кептіру шкафында шыны таяқ-шасы бар металл бюксте 1 сағат бойы кептіріл-ді. МЕСТ 9793-74 және МЕСТ Р 51479-99 сәй-кес ылғалдылық формула бойынша есептелген:

x = ( m — m ) • ioo/( m — m ),   (7)

мұндағы: х 1 – ылғал мөлшері, %; m 1 – кептіруге дейінгі бюксамен бірге навеска массасы, г; m 2 – кептіргеннен кейінгі бюксамен бірге навеска массасы, г; m – бос бюкстың массасы, г.

Май мөлшерін анықтау. Ылғал анық-талғаннан кейін кептірілген үлгі бюкске ауыс-тырылды және (10-15) мл еріткіш (этил эфирі) құйылды. Майды алу (3-4) минут ішінде 4-5 рет қайталанды.

Процесс кезінде үлгі араластырылып, әр экстракциядан кейін еріткішпен алынған майлы сығынды жойылды. Соңғы еріткіш алынғаннан кейін оның қалдығы ауада бу-ландырылды. Майсыздандырылған үлгі салын-FaH бюкса 105 °С температурада 10 минут кептірілді.

Май мөлшері МЕСТ 23042-86 стан-дартына сәйкес келесі формула арқылы есептеледі:

x₂ = ( m — m ) • lOO/ m ,       (8)

мұндағы: х 1 – май мөлшері, %; m 1 – майсыздандыруға дейінгі кептірілген үлгі бар бюкстың массасы, г; m 2 – майсыздандырылған үлгі бар бюкстың массасы, г; m 0 – үлгінің массасы, г.

Күлдің мөлшерін анықтау. Майсыз-дандырылғаннан кейінгі бюкстің ішін алдын ала қыздырылып, өлшенген тигельге салды. Бюкстің қабырғаларында қалған навеска қалдықтарын аз мөлшердегі еріткішпен жуды, кейін оны су моншасында қыздыру арқылы кетірді.

Құрғақ майсыздандырылған навескасы бар тигельге 1 мл магний ацетатын қосып, электр плиткасында көмірлендірді. Содан кейін муфель пешіне (температурасы 500–600 °С) 30 минутқа қойды. Дәл осылай 1 мл магний ацетаты ерітіндісін минералдады.

Күлдің мөлшерін мына формула бойынша есептеді:

x ₃ = ( m — m ) • lOO/ m ₀,        (9)

мұнда:

Х3 - күлдің мөлшері, %;

m 1 – күл массасы, г;

m2  – магний ацетаты ерітіндісін минералдаудан алынған магний оксидінің массасы, г;

m 0 – ілмек массасы, г.

Ақуыз мөлшерін анықтау. МЕСТ 2501181 стандартына сәйкес ақуыз мөлшері есептеу келесі формула бойынша анықталады:

x = 100 - ( x + x ₂ + x ₃),       (10)

мұндағы: x– ақуыз, %; x 1 – ылғал, %; x 2 – май, %; x 3 – күл, %.

Нәтижелері және оларды талқылау

Ет шикізатының химиялық құрамын зерттеу. Еттің химиялық құрамы оның құра-мындағы ылғал, май, күл және ақуыз мөлшерімен сипатталады [14, 15].

Кесте 1. Әртүрлі ет түрлерінің химиялық құрамы, %

Еттің атауы	Массалық үлес мөлшері, %
	Ылғал	Май	Күл	Ақуыз
Сиыр еті	63,9	16	1,3	18,8
Жылқы еті	71	8,7	2,2	18,1
Тауық еті	71,4	6,1	1	21,5
Қой еті	61,5	20,5	1,6	16,4
Шошқа еті	53,7	21,7	1,4	23,2

1-кестеден май мен ақуыздың мөлшері бойынша қой еті мен шошқа еті басқа ет түрлерінен асып түсетіні байқалады. Май мен ақуыздың жоғары мөлшері етті әртүрлі өнімдер өндіруге қолайлы шикізат етеді. Сонымен қатар, еттің ылғалдылығының көп болуы оны алғаннан кейін бірден өңдеуді немесе бұзылу процестерін болдырмайтын немесе тежейтін жағдайларда сақтауды қажет етеді: 2 °С–тан 6 °С–қа дейінгі температурада – 24 сағаттан артық емес; 12 °С - та – 1 айға дейін; 18 °С-та – 2 айдан артық емес.

о

О 2          4          6          8         10         12         14         16

Фарш белшектерЫщ

♦ Дэстурл1Т0р           «Масал™ тир                  Злшет,м 10 2

Сурет 4. Ет тартқыштың кесу механизмінің конструкциясына байланысты сиыр еті фаршының грануло-метриялық құрамының өзгеруі

Фарш белшектер!жц

♦ ДастураИор               «Жасалсантор          мшем, м 10’2

Сурет 5. Ет тартқыштың кесу механизмінің конструкциясына байланысты қой еті фаршының гранулометриялық құрамының өзгеруі

Осылайша, жүргізілген зерттеулер әр-түрлі ет шикізатының химиялық құрамын анықтауға мүмкіндік берді. Ол тиісті өңдеуден кейін адам ағзасына қажетті және пайдалы элементтерге бай ет өнімдерін өндіруге негізгі шикізат ретінде пайдаланылуы мүмкін.

Сурет 6. Ет тартқыштың кесу механизмінің конструкциясына байланысты тауық еті фаршының грануло-

метриялық құрамының өзгеруі

Сурет 7. Ет тартқыштың кесу механизмінің конструкциясына байланысты жылқы еті фаршының грануло-

метриялық құрамының өзгеруі

Әртүрлі ет фаршының түйіршік құра-мының мәндерінің өзгеруін анықтау үшін бөлшектердің өлшемдері кескіш механизмнің

құрылысына байланысты график түрінде көрсетілді (4 – 8 суреттерге сәйкес).

Сурет 8. Ет тартқыштың кесу механизмінің конструкциясына байланысты шошқа еті фаршының грануло-метриялық құрамының өзгеруі

□ Дастурл! тор           О Жяся.тгян тор

Сурет 9. Зерттелген кесу механизмі конструкциясын және ет шикізаты түрін қолданғанда эксперименттік қондырғының өнімділігінің өзгеруі

1 – сиыр етінен тартылған фарш, 2 – жылқы етінен тартылған фарш, 3 – тауық етінен тартылған фарш, 4 – қой етінен тартылған фарш, 5 – шошқа етінен тартылған фарш.

Зерттеу барысында кескіш механизмнің 2 түрі қолданылды: дәстүрлі және жасалған. Ет фаршының түйіршік құрамын анықтау үшін бөлшектер өлшемдері бойынша сұрыпталды. Фарштың үлгілері дәстүрлі (қабылдағыш тор, айқыш пішінді пышақ, тесігінің диаметрі 12 мм тор) және жасалған (қабылдағыш тор, айқыш пішінді пышақ, тесіктерінің диаметрі әртүрлі тор) кескіш механизмдерді пайдалана отырып алынған. Бұл жағдайда бөлшектер ұсақталу дәрежесіне қарай 3-тен 14 мм-ге дейінгі аралықта бөлінді.

Ет фаршының бөлшектерінің өлшемдері бойынша гранулометриялық құрамының гра-фиктерінен көрініп тұрғандай, бөлшектердің

ірі-кішілігіне қарай таралуын ескерсек, әртүрлі ет түрлерін үккіштеу үшін ең тиімдісі – әртүрлі диаметрлі тесіктері бар торы бар жетілдірілген кесу механизмі болады.

Етті ұнтақтау процесінің энергетикасы кесу, қысым және үйкеліс күштерін жеңуге жұмсалатын белсенді қуат арқылы анықталады. Бастапқы кезеңде қозғалтқыштың белсенді қуаты ең жоғары болып, жүктеме артқан сайын ұлғайып отырады. Тұрақты жұмыс режимінде ұнтақтау қуатын N төмендегі формула бой-ынша анықтауға болады [16, 17].

N = 3 ⋅ U ⋅ I ⋅ cosϕ

□ Дкпрд)тор              □ Жасалгантор

Сурет 10. Ет шикізатының түріне және кесу механизмі конструкциясына байланысты эксперименттік қондырғының қуатының өзгеруі.

1 – сиыр етінен тартылған фарш, 2 – жылқы етінен тартылған фарш, 3 – тауық етінен тартылған фарш, 4 – қой етінен тартылған фарш, 5 – шошқа етінен тартылған фарш.

Қорытынды

Еттартқыштың кесу құралы қозғал-майтын торлар мен айналмалы пышақтардан тұрады. Қозғалмайтын торлар дөңгелек және трапеция тәрізді тесіктері бар дискілер ретінде жасалып, айналмалы пышақтармен жұптасып, кескіш элементтерді құрайды. Еттартқыш төрт түрлі диаметрлі торлармен жабдықталған – 5, 8, 16 және 25 мм, сонымен қатар үш секторлы және бір қиғаш кескіш тор және үш крест тәрізді, екі екіқанатты пышақ қолданылады.

Еттартқыш торының теориялық өнімділігі немесе өткізу қабілеті жұмыс органы жағ-дайына сүйене отырып Хаген–Пуазейль тең-деуі арқылы есептелді. Гидравликадан белгілі болғандай, бұл теңдеу сұйықтық шығыны мен оның қысымы арасындағы байланысты сипат-тайды. Еттің химиялық құрамы оның құра-мындағы ылғал, май, күл және ақуыз мөлшері арқылы сипатталады. Бұл көрсеткіштер еттің тағамдық құндылығын, сапасын және өңдеу процесіндегі ерекшеліктерін анықтауға мүм- кіндік береді. Зерттеу барысында екі түрлі кескіш механизм қолданылды: дәстүрлі және жаңадан әзірленген. Ет фаршының түйіршік құрамын анықтау үшін алынған бөлшектер өлшемдері бойынша сұрыпталды.

ПАЙДАЛАНҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ