Определение высоты установки решетки мясорубки с вертикальным расположением шнека над верхним краем тары

В нашей стране практически полностью решена проблема обеспечения продовольствием населения. Тем не менее, требуется повышение эффективности производства и переработки сельскохозяйственной продукции на всех стадиях производства. Это относится и к производству мясных продуктов питания.

К одному из основных видов переработки мясного сырья относится производство фарша. Для этого используются различные виды оборудования: куттеры, мясорубки и др. [1, 2]. При изготовлении фарша посредством мясорубки появляются проблемы, связанные с разбрызгиванием мясного сока на пол, стены и окружающие предметы в помещении, где происходит переработка мяса. Это увеличивает время проведения санитарно-гигиенических мероприятий, связанных с обработкой используемого оборудования и помещений.

Для уменьшения разбрызгивания мясного сока при производстве фарша нами предложена мясорубка с вертикальным расположением шнека, на которую получен патент на полезную модель [3]. Внешний вид мясорубки представлен на рисунке 1.

Рисунок 1. Мясорубка с вертикальным расположением шнека 1 – электродвигатель; 2 – загрузочная чаша; 3 – шнек; 4 – корпус; 5 – нож; 6 – решетка; 7 – прижимная гайка; 8 – ножки; 9 – тара для готового продукта (фарша)

Figure 1. Meat grinder with vertical screw arrangement 1 – electric motor; 2 – loading bowl; 3 – auger; 4 – housing; 5 – knife; 6 – grill; 7 – clamping nut; 8 – legs; 9 – container for the finished product (minced meat)

Материалы и методы

Мясорубка включает в себя корпус 4 с тремя ножками 8 . Ножки 8 имеют возможность регулировки по высоте и установлены на равноудаленном расстоянии друг от друга. В вертикальной части корпуса 4 располагается шнек 3 . На нижнюю часть шнека 3 насажены нож 5

и решетка 6 , которые фиксируются гайкой 7 . Для загрузки сырья предусмотрена загрузочная часть корпуса, расположенная под углом α, с чашей 2 . При этом электродвигатель 1 вращает шнек 3 .

Производство фарша происходит следующим образом. На электродвигатель 1 подается напряжение, и он начинает вращать шнек 3 . Куски мяса помещаются в чашу 2 мясорубки, затем по наклонной части корпуса 4 перемещаются в его вертикальную часть. Вращающийся в вертикальной части корпуса шнек 3 захватывает мясное сырье и проталкивает его в нижнюю часть корпуса 4 , где с помощью ножа 5 и решетки 6 осуществляется измельчение сырья. При измельчении сырья образуются брызги мясного сока. После выхода из решетки 6 мясной фарш попадает в тару для готового продукта 9 (на рисунке 1 обозначена пунктиром).

С одной стороны, расстояние между решеткой мясорубки и тарой должно быть как можно больше, чтобы не мешать выходу фарша из мясорубки и его свободному распространению в объеме тары. С другой стороны, увеличение высоты между решеткой и тарой повышает вероятность разбрызгивания мясного сока. Поэтому, расстояние между решеткой мясорубки и тарой для готового продукта должно быть максимальным, но таким, чтобы практически полностью исключить попадание брызг мясного сока за пределы тары.

Рисунок 2. Расчетная схема для определения высоты установки решетки мясорубки над тарой для готового продукта h – максимальное расстояние от прижимной гайки до верхнего края тары, исключающее попадание брызг мясного сока за пределы тары, м; ∆ h – расстояние от решетки до нижней части прижимной гайки, м.; d т – диаметр тары для фарша, d р – диаметр решетки мясорубки, 4 – корпус, 9 – тара для готового продукта Figure 2. Calculation scheme for determining the installation height of the meat grinder grate above the container for the finished product h – the maximum distance from the clamping nut to the upper edge of the container, excluding splashes of meat juice outside the container, m; ∆ h – the distance from the grate to the bottom of the clamping nut, m.; d т – diameter of the minced meat container, d р – is the diameter of the grinder grate, 4 – housing; 9 – container for the finished product (minced meat)

Для нахождения максимальной высоты установки решетки мясорубки над тарой воспользуемся уточненной расчетной схемой в декартовой системе координат (рисунок 2). Предположим, что при производстве фарша капли (брызги) мясного сока, наиболее удаленные от оси Y, разлетаются по траектории, представляющей собой ветви параболы (обозначены пунктирной линией). Тогда можно воспользоваться уравнением параболы [3]. Так как в расчетной схеме вершина параболы находится в центре системы координат, то ее уравнение будет иметь следующий вид:

y = - ax ²                (1)

где a – коэффициент, определяющий ширину параболы.

В расчетной схеме (рисунок 2) радиус тары можно рассмотреть как координату x, а высоту установки решетки мясорубки над тарой для готового продукта с учетом величины ∆ h – как координату у:

x = r m ,                     ⁽²⁾

где r т – радиус тары для готового продукта (фарша), м.

y = - ( h + A h ) ,              (3)

где h – максимальное расстояние от прижимной гайки до верхнего края тары, исключающее попадание брызг мясного сока за пределы тары, м; ∆ h – расстояние от решетки до нижней части прижимной гайки, м.

С учетом формул (2) и (3) выражение (1) после преобразований примет вид:

h + A h = ar 2 ,              (4)

Расстояние от решетки до нижней части прижимной гайки также найдется из расчетной схемы (рисунок 2) на основе уравнения (1):

A h = ar_p ² ,                  (5)

где r р – наружный радиус решетки мясорубки (радиус отверстия прижимной гайки), м.

Подставляя величину ∆h из формулы (5) в равенство (4), получим:

^h + ar p = arp.              (6)

Из полученного уравнения (6) можно определить расстояние от прижимной гайки до верхнего края тары:

^h = ^ar T ^- av            ⁽⁷⁾

С учетом того, что в технических характеристиках мясорубок, как правило, указывается диаметр решетки, а в производственных условиях – диаметр тары, уравнение (7) запишется следующим образом:

h = a | — l 2

После преобразований:

h = a ( d T - d 2 ) .               (9)

Результаты

По формуле (9) можно рассчитать максимальное расстояние от прижимной гайки до верхнего края тары, исключающее попадание брызг мясного сока за пределы тары в зависимости от диаметров тары и решетки, а также коэффициента a . Коэффициент a возможно определить экспериментальным путем. В настоящее время создается лабораторная установка для его нахождения. Из полученного уравнения (9) видно, что увеличение диаметра тары для готового продукта, при прочих равных условиях, позволяет увеличить высоту установки мясорубки над тарой.

Обсуждение

Бывает, что в производственных условиях необходимо решить обратную задачу: зная расстояние от нижней части мясорубки до тары, необходимо подобрать диаметр самой тары, исключающий разбрызгивание мясного сока. При этом диаметр тары найдется из уравнения (9):

h + ad 2 d m =4 ^~.        (10)

Так как в уравнении (10) величина h является максимальным расстоянием от прижимной гайки до верхнего края тары, исключающее попадание брызг мясного сока за пределы тары, то рассчитанный диаметр тары d также будет уменьшать вероятность разбрызгивания за пределы тары. Иными словами, для исключения разбрызгивания мясного сока за пределы тары ее диаметр должен быть не меньше расчетного по формуле (10) диаметра d :

d ^ d m ,                  (11)

где d – диаметр тары, используемой в производственных условиях, м.

Заключение

Предлагаемая мясорубка с вертикальным расположением шнека и полученные зависимости (9), (10) и (11) позволят снизить вероятность разбрызгивания мясного сока на пол, стены и окружающие предметы в помещении. Это позволит в полной мере обеспечить санитарногигиенические требования к помещениям для переработки мяса [5–11] и уменьшить время на санитарную обработку помещений. Снижение времени на санитарную обработку будет способствовать повышению сменной производительности при производстве фарша.