Исследование процесса формования колбасных батонов путем модернизации вакуумного шприца

Одним из важных этапов производства вареных колбас является процесс шприцевания, определяющий качество готового продукта, формируя равномерную плотность структуры колбас. При шприцевании фарша в оболочку могут образовываться воздушные пузырьки, отрицательно влияющие на качество вареных колбас. На образование воздушных пузырьков влияет ряд факторов, как на предыдущих технологических операциях (неточное соблюдение рецептуры по количественному и качественному составу фарша, измельчение и перемешивание рецептурных компонентов; нерациональное использование технологического оборудования), так и во время самого процесса наполнения оболочки, особенно это зависит от конструкции используемого вытеснителя, давления, которое он создает при шприцевании, от структурно-механических характеристик фарша, вида и размера оболочки, ее термостатических и динамических свойств [1, 2].

Так же на качество шприцевания оказывает большое воздействие рабочие органы вакуумного шприца и режимы его работы. Так на процесс набивки колбас может влиять частота вращения вала, количество лопастей, коэффициент заполне- ния камеры, угол наклона лопастей, форма рабочего органа, длина рабочей части лопаток, плотность набивки, шаг между витками и другие.

Наше исследование позволило выявить перспективные области модернизации вакуумного шприца, которые позволят максимально повысить эффективность процесса шприцевания колбас. За счёт повышения однородности сырья и снижения времени набивки колбасных батонов. Из чего мы выявили ц ель исследований – изучение формования колбас при работе шприца вакуумного ИПКС-047 и путей его модернизации.

Материал и методика исследований

Исследования проводились в условиях лаборатории «Процессы и аппараты» кафедры «Механизация производства и переработки сельскохозяйственной продукции» ФГБОУ ВО Алтайский ГАУ с 2019 по 2021 гг. на экспериментальном оборудовании - шприце вакуумном ИПКС-047 изображенном на рисунке 1. В качестве методов исследования мы использовали экспертную оценку факторов, эксперимент и статистическую обработку данных. В качестве материалов исследования использовали лабораторную установку, секундомер, и составили колбасную смесь с ис- пользование контрольного компонента показателя однородности готовой смеси. (мясо птицы и свинина) для определения

Рис. 1. Общий вид аппарата шприца вакуумного ИПКС-047

Результаты исследований

Мы провели опрос среди специалистов Аграрного Университета, чтобы установить: «Какой фактор оказывает наибольшее влияние на качество готового продукта при процессе шприцевания колбас?».

Респондентам на выбор предлагалось девять факторов, им нужно было расставить баллы от 1 до 9 по степени важности данного фактора. Результаты опроса представлены на рисунке 2.

Сумма рангов

Факторы

Рис. 2. Гистограмма распределения единичных показателей, влияющие на производительность вакуумного шприца

Х1 – Состав фарша; Х2 – Плотность набивки; Х3 – Шаг между витками; Х4 – Частота вращения шнека; Х5 – Зазор между витками и корпусом; Х6 – Размер (диаметр) цевки;

Х7 – Степень заполнения корпуса фаршем; Х8 – Диаметр корпуса; Х9 – Глубина вакуума.

В ходе проведения анализа экспертных оценок, факторы были разбиты на группы по степени значимости. Группы проверены с помощью критерия Линка – Уоллеса, и сформирована группа наиболее значимых факторов. Как мы видим из таблицы 1 наиболее высокий ранг, по мнению специалистов, получили такие факторы как: со- став фарша, плотность набивки и глубина вакуума.

Далее чтобы подтвердить мнение специалистов на практике, мы провели эксперимент по набивке колбас и учитывали выбранные респондентами факторы. В качестве критериев оптимальности (функции вызова) были приняты потребительские показатели качества: в 1 – органолептическая оценка (баллы); в 2 – массовая доля белка (%); в3 – массовая доля влаги (%).

Органолептическую оценку проводили по внешнему виду, цвету, вкусу, аромату, консистенции с помощью специалистов-дегустаторов (6 лиц), имеющих опыт работы по оценке качества мясной продукции индивидуально или в составе дегустационной комиссии [3].

Для определения массовой доли белка использовали метод Кьельдаля [4].

Массовую долю влаги определяли методом высушивания в сушильном шкафу при температуре 130 °С по методике [5].

Результаты исследования представлены в таблице 2.

Таблица 2. Результаты опыта

Последовательность проведения эксперимента	Состав фарша		Плотность набивки		Рабочее давление, кгс/см2
	Птица	Свинина	Плотно	Неплотно	5	6
Органолептическая оценка, баллы	4,25	4,32	4,81	4,8	4,85	4,86
Массовая доля белка, %	15,31	15,21	15,44	15,32	15,43	15,43
Массовая доля влаги, %	56,3	56,2	56,7	56,6	58,2	58,3

Исходя из данных полученных, во время эксперимента мы можем наблюдать, что наиболее хороший результат наблюдается по показателю состав фарша у свинины, плотность набивки (плотно) и рабочее давление (глубина вакуума) 6 кгс/см2. По оценкам органолептики, массовой доли белка и влаги.

Поэтому предлагаем на основании полезной модели патент от 20.12.2003 SU 272830 [6] модернизировать конструкцию ИПКС-047 путем изменения режима работы клапанов при вращении винтов как изображено на рисунке 3.

Рис. 3. Предлагаемая конструкция вакуумного шприца ИПКС-047

1, 7 – Отверстие для подключения системы вакуумирования, 2 – Входное отверстие, 3, 13 – Корпус вытеснителя, 4, 6 – Выходное отверстие, 5, 14 – Внутренняя полость, 8 – Камеры; 9 – Вытеснитель; 10 – Два спаренных винта; 11 – Нагнетательная; 12 – Отбойная части.

Шприц включает вытеснитель с двумя спаренными винтами, расположенными во внутренней полости корпуса с возможностью периодического вращения, систему вакуумирования и систему управления. В системе вакуумирования перед вакуумным насосом установлен первый клапан. Для подачи газа во внутреннюю полость кор- пуса в системе вакуумирования установлен газопровод со вторым клапаном. Система управления шприца обеспечивает открытие первого и закрытие второго клапанов при вращении винтов и наоборот, закрытие первого и открытие второго клапанов при остановке винтов. Такое решение позволяет снизить вероятность заку- порки системы вакуумирования, уменьшить остаточное количество воздуха в фарше.

Выводы

Таким образом, мы установили, что на конечный продукт в процессе набивки колбас наибольшее влияние оказывает состав фарша, плотность набивки и глубина вакуума. При проведении эксперимента выявили оптимальные технические условия этих параметров для достижения лучшего результата, а именно: состав фарша должен быть из свинины, плотная набивка и рабочее давление согласно заводским рекомендациям в 6 кгс/см2. Такие параметры позволят эффективно осуществить процесс набивки колбасного батона с лучшими товарными качествами.

Для повышения эффективности работы аппарата предлагаем модернизировать конструкцию вакуумного шприца ИПКС-047, путем режима работы клапанов при вращении винтов. Это позволит снизить количество воздуха попадающего в продукт при набивке колбасных батонов и повысить качество сырья за счёт снижение воздуха в продукте.