Обоснование формы и размеров отверстий выходной решетки волчка-измельчителя
УДК 637.02я73
Обоснование формы и размеров отверстий выходной решетки волчка-измельчителя
Пеленко В.В., Малявко Д.П., Бобров С.В., Ольшевский Р.Г., Зуев Н.А., Тарабановский Ф.Б.
Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики Институт холода и биотехнологий
Решена задача повышения эффективности волчков-измельчителей за счет обоснования формы и размеров отверстий выходной ножевой решетки Ключевые слова: давление, удельная сила, периметр, площадь сечения
Rationale for the shape and size of the lattice openings grinder
Pelenko V, Malyavko D., Bobrov S., Olszewski R, Zuev N, Tarabanovsky F
The St.-Petersburg national research university of information technology, mechanics and optics
Institute of Refrigeration and biotechnologies
The task of increase of efficiency of tops-grinding down is decided due to the ground of form and sizes of opening of output knife grate
Keywords: pressure, specific force, perimeter, area of section
Измельчение мясного сырья – процесс энергоемкий и необратимый. Измельчение в мясорубках сопровождается уменьшением размера частей обрабатываемого материала, увеличением площади поверхности, сжатием и перетиранием сырья, выделением сока, перемешиванием, трением кусков продукта о стенки корпуса, трением кусков между собой, трением о поверхность шнека, взаимным трением деталей режущего механизма, повышением температуры.
Измельчению сырья в мясорубках предшествуют процессы
транспортирования и экструзии. Эти процессы предопределяют условия
измельчения и качество готовой продукции. Экструзия применительно
к мясорубкам представляет процесс выдавливания через отверстия
измельчительных решеток по поверхностям которых вращаются
прилегающие к ним режущие лезвия ножей. В мясорубках сырьѐ
витками шнека транспортируется вдоль канала корпуса, уплотняется,
проталкивается через систему измельчительных решеток и подрезается
ножами.
Одним из параметров, определяющих качество сырья на выходе из волчка,
а также энергоемкость процесса измельчения, является величина давления
внутри корпуса волчка [1- 8]. Давление нагнетания и продавливания мяса через
решетку зависит в первом приближении от физико-механических свойств
сырья (удельная сила разрушения - Р, Н/м) и от суммарной длины режущих
кромок отверстий выходной решетки, то есть от размеров, количества и формы
этих отверстий.
Уравнение равновесия для единичного, продавливаемого через выходную
решетку жгута мясного сырья запишется в виде:
р*S1=Р*L1, где
(1)
р - давление перед решеткой, Па ;
Р - удельная сила разрушения мясного сырья, Н/м;
S1 - площадь сечения единичного жгута, м2; L1 - периметр единичного отверстия (длина режущей кромки), м. Из уравнения (1) можно определить требуемое значение величины давления
мясного сырья на решетку:
р= Р*L1/ S1. В случае круглой формы отверстий получим:
(2)
рк= Р*[πd/( πd2/4)]= Р*(4/d).
(3)
где
L1к= πd; S1к= πd2/4; d– диаметр отверстия выходной решетки, м. Из особенностей топографии расположения круглых отверстий на поверхности решетки следует, что такое же количество отверстий, при условии равнопрочности решетки, может быть выполнено в форме правильных
шестиугольников с диаметром вписанной окружности, равным диаметру
исходного отверстия «d», и со стороной «ɑ »=(
d.
В этом случае площадь продавливаемого через выходную решетку
единичного жгута мясного сырья составит величину:
S1ш = (
)*d2.
(4)
Режущий периметр шестиугольного отверстия определяется соотношением:
L1ш = 6ɑ = 2 *d.
(5)
Таким образом, требуемое давление перед решеткой для этого варианта
исполнения отверстий составит, в соответствии с (2), значение:
рш = Р(2 *d)/( (
)*d2) = Р *(4/d).
(6)
Идентичность выражений (3) и (6) свидетельствует об эквивалентном,
равнонапряженном состоянии мясного сырья внутри корпуса волчка как для
случая круглых отверстий в решетке, так и для отверстий шестиугольной
формы, однако, в связи с увеличением суммарного проходного сечения
шестиугольных отверстий, повышается производительность волчка:
Qш/Qк = (ρVш S1шNотв.)/( ρVк S1кNотв.) = S1ш / S1к = ( или: Qш/Qк = 1,1026. Таким образом, варьируя формой (за счет
)*d2/ (πd2/4) = 2 /π, (7)
перехода от круглой
к
шестиугольной) и размерами отверстий выходной решетки волчка, имеется возможность повысить его производительность без ущерба для качества мясного сырья на 9,3%.
Список литературы 1. Белобородов В.В., Полещук О.Б. Влияние новых особенностей решеток
мясорубок на величину потребляемой ими энергии. В кн. Вопросы автоматизации технологических процессов в торговле и общественном питании Науч. тр. ЛИСТ им. Ф. Энгельса 1976, вып. 62. – С. 161-164.
2. Белобородов В.В. Полещук О.Б. К вопросу о распределении мощности между рабочими элементами мясорубки. Вопросы автоматизации технологических процессов в торговле и общественном питании. Науч. тр. ЛИСТ им. Ф. Энгельса. 1976, вып. 62. – С. 61-68.
3. Антипов С.Т., Кретов И.Т., Остриков А.Н., Панфилов В.А., Ураков О.А. Машины и аппараты пищевых производств. Кн. 1: Учеб. для вузов. –М.: Высш. шк., 2001. – С. 29-31.
4. Пат. 2203139. Россия. МПК 7 В 02 С 18/36. Решетка к устройству для измельчения мясного сырья. Антипов С.Т., Шахов С.В., Комиссаров С.С.
5.Комиссаров С.С. Исследование процесса измельчения мясного сырья в волчках и разработка ножевых головок. Автореф. канд. дисс.–Воронеж, 2003.– 18 с.
6. Полещук О.Б. Оптимизация работы мясоизмельчительных шнековых машин на основе изучения закономерностей переноса влаги в мясном фарше. Автореф. канд. дисс. Л.1988. – 16 с.
7. Акимов М.М., Туменов С.Н., Смирнов М.Б. Стенд для определения технологических параметров измельчаемого сырья Сб. научн. трудов. Семипалатинский гос. университет 2002. – С. 50-53.
8. Андрианов А.С. Повышение надежности измельчителей мяса (волчков) на основе анализа технологических и эксплуатационных воздействий. Автореф. канд. дисс. – М. 1982. – 18 с.
Обоснование формы и размеров отверстий выходной решетки волчка-измельчителя
Пеленко В.В., Малявко Д.П., Бобров С.В., Ольшевский Р.Г., Зуев Н.А., Тарабановский Ф.Б.
Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики Институт холода и биотехнологий
Решена задача повышения эффективности волчков-измельчителей за счет обоснования формы и размеров отверстий выходной ножевой решетки Ключевые слова: давление, удельная сила, периметр, площадь сечения
Rationale for the shape and size of the lattice openings grinder
Pelenko V, Malyavko D., Bobrov S., Olszewski R, Zuev N, Tarabanovsky F
The St.-Petersburg national research university of information technology, mechanics and optics
Institute of Refrigeration and biotechnologies
The task of increase of efficiency of tops-grinding down is decided due to the ground of form and sizes of opening of output knife grate
Keywords: pressure, specific force, perimeter, area of section
Измельчение мясного сырья – процесс энергоемкий и необратимый. Измельчение в мясорубках сопровождается уменьшением размера частей обрабатываемого материала, увеличением площади поверхности, сжатием и перетиранием сырья, выделением сока, перемешиванием, трением кусков продукта о стенки корпуса, трением кусков между собой, трением о поверхность шнека, взаимным трением деталей режущего механизма, повышением температуры.
Измельчению сырья в мясорубках предшествуют процессы
транспортирования и экструзии. Эти процессы предопределяют условия
измельчения и качество готовой продукции. Экструзия применительно
к мясорубкам представляет процесс выдавливания через отверстия
измельчительных решеток по поверхностям которых вращаются
прилегающие к ним режущие лезвия ножей. В мясорубках сырьѐ
витками шнека транспортируется вдоль канала корпуса, уплотняется,
проталкивается через систему измельчительных решеток и подрезается
ножами.
Одним из параметров, определяющих качество сырья на выходе из волчка,
а также энергоемкость процесса измельчения, является величина давления
внутри корпуса волчка [1- 8]. Давление нагнетания и продавливания мяса через
решетку зависит в первом приближении от физико-механических свойств
сырья (удельная сила разрушения - Р, Н/м) и от суммарной длины режущих
кромок отверстий выходной решетки, то есть от размеров, количества и формы
этих отверстий.
Уравнение равновесия для единичного, продавливаемого через выходную
решетку жгута мясного сырья запишется в виде:
р*S1=Р*L1, где
(1)
р - давление перед решеткой, Па ;
Р - удельная сила разрушения мясного сырья, Н/м;
S1 - площадь сечения единичного жгута, м2; L1 - периметр единичного отверстия (длина режущей кромки), м. Из уравнения (1) можно определить требуемое значение величины давления
мясного сырья на решетку:
р= Р*L1/ S1. В случае круглой формы отверстий получим:
(2)
рк= Р*[πd/( πd2/4)]= Р*(4/d).
(3)
где
L1к= πd; S1к= πd2/4; d– диаметр отверстия выходной решетки, м. Из особенностей топографии расположения круглых отверстий на поверхности решетки следует, что такое же количество отверстий, при условии равнопрочности решетки, может быть выполнено в форме правильных
шестиугольников с диаметром вписанной окружности, равным диаметру
исходного отверстия «d», и со стороной «ɑ »=(
d.
В этом случае площадь продавливаемого через выходную решетку
единичного жгута мясного сырья составит величину:
S1ш = (
)*d2.
(4)
Режущий периметр шестиугольного отверстия определяется соотношением:
L1ш = 6ɑ = 2 *d.
(5)
Таким образом, требуемое давление перед решеткой для этого варианта
исполнения отверстий составит, в соответствии с (2), значение:
рш = Р(2 *d)/( (
)*d2) = Р *(4/d).
(6)
Идентичность выражений (3) и (6) свидетельствует об эквивалентном,
равнонапряженном состоянии мясного сырья внутри корпуса волчка как для
случая круглых отверстий в решетке, так и для отверстий шестиугольной
формы, однако, в связи с увеличением суммарного проходного сечения
шестиугольных отверстий, повышается производительность волчка:
Qш/Qк = (ρVш S1шNотв.)/( ρVк S1кNотв.) = S1ш / S1к = ( или: Qш/Qк = 1,1026. Таким образом, варьируя формой (за счет
)*d2/ (πd2/4) = 2 /π, (7)
перехода от круглой
к
шестиугольной) и размерами отверстий выходной решетки волчка, имеется возможность повысить его производительность без ущерба для качества мясного сырья на 9,3%.
Список литературы 1. Белобородов В.В., Полещук О.Б. Влияние новых особенностей решеток
мясорубок на величину потребляемой ими энергии. В кн. Вопросы автоматизации технологических процессов в торговле и общественном питании Науч. тр. ЛИСТ им. Ф. Энгельса 1976, вып. 62. – С. 161-164.
2. Белобородов В.В. Полещук О.Б. К вопросу о распределении мощности между рабочими элементами мясорубки. Вопросы автоматизации технологических процессов в торговле и общественном питании. Науч. тр. ЛИСТ им. Ф. Энгельса. 1976, вып. 62. – С. 61-68.
3. Антипов С.Т., Кретов И.Т., Остриков А.Н., Панфилов В.А., Ураков О.А. Машины и аппараты пищевых производств. Кн. 1: Учеб. для вузов. –М.: Высш. шк., 2001. – С. 29-31.
4. Пат. 2203139. Россия. МПК 7 В 02 С 18/36. Решетка к устройству для измельчения мясного сырья. Антипов С.Т., Шахов С.В., Комиссаров С.С.
5.Комиссаров С.С. Исследование процесса измельчения мясного сырья в волчках и разработка ножевых головок. Автореф. канд. дисс.–Воронеж, 2003.– 18 с.
6. Полещук О.Б. Оптимизация работы мясоизмельчительных шнековых машин на основе изучения закономерностей переноса влаги в мясном фарше. Автореф. канд. дисс. Л.1988. – 16 с.
7. Акимов М.М., Туменов С.Н., Смирнов М.Б. Стенд для определения технологических параметров измельчаемого сырья Сб. научн. трудов. Семипалатинский гос. университет 2002. – С. 50-53.
8. Андрианов А.С. Повышение надежности измельчителей мяса (волчков) на основе анализа технологических и эксплуатационных воздействий. Автореф. канд. дисс. – М. 1982. – 18 с.