Введение к работе
Актуальность проблемы. 3 условиях экономической реформи в СССР основно* задачей народного хозяйства страны является полишений уровня лизни населения и, в частности, обеспечения его высококачественными продуктами питания. При решении этих задач особое место учелг.ется совершенствованию механизмов повышения эффективности работы всех отраслей агропромышленного комплекса страны, в тої- числе пищевой и перерабатывающее промышленности.
В составе перерабатывающей промышленности особое место занимает мнснгя отрасль. Наряду со значительный увеличением объемов выпуска мясопродуктов перед мясной отраслью поставлена задача по улучшений качества и ассортимента выпускаемой продукции при наиболее полном и рациональном использовании сырья.
В мясной отрасли при производстве мяса, колбасных изделий и полуфабрикатов ыпроко применяется операции резания, которые суаественпым образом оказывают влияние на качество сырья и выход готового продукта. Операции резания и измельчения мясопроцуг.тои весьма разнообразные и энергоемкие. При конструировании мясориііу-щих инструментов и машин необходимо учитывать биологическое происхождение измельчаемого сырья и его высокую способность рассеивать механическую энергию. Значительная часть энергии, раохо.гув-мая на процесс измельчения, диссипнрует в продукте и np^Bpas:ae'r-ся ь тепло. При приготовлении колбасного Шаріла этот э-^ект виэь-вает частичную денатурацию белков, уменьшение их всдосиязиБшицєіі способности и,при определенных режимах измельчения, монет вызвать понижение качества колбасных іидолиГ..
В связи с этим особую важность приобретает исследования, направленные на дальнейшее изучение элементарных процессов, оо-
- 2 _
путствующих процессу резания с целью определения наиболее эффективна геометрических параметров и рскимов работи мясорекущего инструмента по их влиянию на структурно-механические характеристики и качество сырья и готового продукта.
Разработка высокоэффективного оборудования для механического изисльчепия мясопродуктов базируется на теоретических основах процесса резания, реологии мясопродуктов и технологии изготовления продукта. Основные положения теории резания, технологии изготовления полуфабрикатов и колбасных изделий, реологии пищевых продуктов сформулированы в работах Л.С.Большакова, Л.В.Горбате г \ А.Н.Даурского, Б.Н.ДуСденко, В.Я.Ивашова, Л.М.Искандарян, В.П.!,>. пова, Ю.В.Космодемьянского, В.Д.Косого, Б.Н.Кулешова, r.E.JUwiw ва, С.А.Мачихина, Ю.А.Мачихина, А.И.Пелеева, А.Н.Познышева, И.А.Рогова, А.А.Соколова, В.И.Соколова, В.И.Хлебникова, В.М.Хромее нкова, Т.В.Чичиковой, С.Г.Юркова и др. Настоящая работа является продолжением и развитием научного направления по исследованию процесса резания мяса, начатого иод руководством А.И.Пелеева.
Дальнейшее развитие теоретических основ процесса резания, направленное на более полное раскрытие физической сущности процесса,и принципов практического использования результатов исследование- в иясноГ. промышленности, позволяет снизить эксплуатационные расходы на провидение процесса резания и повысить качественные показатели продукции, что свидетельствует.о актуальности поставленное задачи.
Диссертационная работа выполнялась в соответствии с Постановлением Ш КПСС и СМ СССР ;.:633 от 24.0V.IS'30r. и .:«) от 13.01. 1932г. "О иорах по дальнейшему поь-денню технического утопия, качества технологического оборудоьания для продовольственных отрасль? промышленности и увеличение его производства ъ l'iVi-l':'Xvv",
- з -республиканской целевой комплексной программы 05.00.00 "Наука" /Киев 1981/ раздел 05.01.О9 "Комплексная механизация и автоматизация производств мясной и молочной промиоленности"; целевой комплексной научно-техническоГ: программой Госагропроиа УССР на I986fIS90 гг. PH.90.0I "Биотехнология" и с планами научно-исследовательских работ по КТИПП.
Целью диссертационной работы является развитие теории свободного резания мясопродуктов; разработка предложений по совершенствованию мясорепущих инструментов, машин и режимов резания на основе теоретических и экспериментальных исследований процесса резания и сопутствующих ему эффектов; проверка результатов исследований в производственных условиях и практическая реализация предложений по аппаратурному оформлению поточно-механизированной линии для измельчения мясного сырья при приготовлении фарша вареных колбас и определение наиболее рациональных режимов измельчения мяса.
В соответствии с поставленной целью в диссертационной работе решались следующие задачи:
анализ опыта работ в области производства и эксплуатации мясорекуцих инструментов и машин, а также процесса резания мяса и мясопродуктов. Определение основных факторов, оказывающих наиболее существенное влияние на качество процесса резания и энергетические затраты на его осуществление;
построение математической модели процесса резания и составляющих его процессов разрушения структурных связей ипсопрот^ктов, сопротивления смещению плоскостей разреза и трения продукта о боковые грани ножа;
создание методик и стендов для определения структурно-изха-нических характеристик мясопродуктов при квазистагическьх л ди-
намических режимах нагругения;
экспериментальное определение структурно-механических характеристик и коэффициентов трения мясопродуктов при различных условиях внесших воздействий;
разработка технических решений по промиалешюГ, реализации теоретических и опытных данных в направлении создания ново!'; техники и наиболее рациональных геометрических параметров лезвий режу цих ножей, рокиаов их работы на примере мясорезок. ногей кут-теров и рекуцего узла энульситаторов;
разработка схеми и режимов работы поточно-механизирсванной линии для измельчения мяса при изготовлении фарша вареных колбас в производственных условиях.
Научная новизна заключается в следующем:
разработана физическая модель и уточнена математическая модель процесса свободного резания волокнистых мясопродуктов;
составлены уравнения для определения составляющих суммарно!: силы резания и их работ при осуществлении процесса резания;
разработан комплекс стендов, приборов и методик для определения ізеличин усилий разрушения структурных связел мясопродуктов, сил треаия, модуля упругости и диссипатиьннх характеристик мясопродуктов при кваз«статических, переходных и динамических режимах нагруэсения;
вибрана и обоснована реологическая модель і:псопродуі:тов для определения их деформационных характеристик при динамических режимах внешних силовых воздействие;
предложены зависимости для определения влияния геометрических фори и кинетики pesysuix органов на величину сил и расход энергии на процесс резания;
установлена зависимость сил и коэффициента тренил мясопродуктов по твердим поверхностям в широких диапазонах скоростей, скольжения, контактних давление н температуры продукта;
предложена оценка режимов работы поточно-механизированных линий при приготовлении фарша по динамике иэиепенип структурно-механических свойств и растворимости белковых фракций пышечных тканей;
развито направление в области теории свободного резания ыпг сопродуктов.
Новизна разработанных на основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований конструкции цясороздщих органов, машин и способов измельчения мясопродуктов подтверждена 9 авторскими свидетельствами.
Практическая ценность и реализация результатов работы.
Теоретические исследования, методические разработки и экспериментальные исследования, приведенные в диссертации, позволили решить ряд практических задач и будут в дальнейшем применяться при:
совершенствовании процесса резания мясопродуктов в производстве колбасных изделий и полуфабрикатов;
определении и оптимизации расходов энергии на резании волокнистых мясопродуктов;
разработке конструкции и определении наиболее рациоладыц-х геометрических 'ори мисорожуцих инструментов;
определении усилий разрушении структурных связей продуктов при различных скоростях резания;
определении диссипатньных вязкоупругнх материалом ni;si динамических режимах нагрухенил;
аппаратурном оформлении, определении о.тащрлыы.х ре*;:моь
- б -
измельчения и автоматизации процесса приготовления фарша варених колбас.
Полеченные теоретические и экспериментальный данные по определению идляыия угла заточки и Лоркн гранен лезвия, толщины и угла скольжения резгуцеи кройки на величину сил резания и расход энергии на процесс позволили предложить рациональные диапазону изменения геометрических парамотров рекупих органов и релш/оз их работы при резании мясопродуктов. Применение ноеой с наиболее . рациональными геометрическими форма;.^ в куттерах позволило снизить расход электрической энергии на процесс измельчения в срег ней на I5JJ при увеличении степени дисперсности измельченного Г!М'-дукта.
Теоретические исследования и результаты экспериментов а области резания мясопродуктов позволили разработать и предложить промышленности ряд конструкции машин для "измельчения ыпика на мелкие кусочки, для измельчения мясных морояечішх блоков и др. По конструкторское документации, разработанное в К'ГИПП под руководством ;; непосредственным участием автора, Донецким механическим зав одой изготовлены опыт-но-проашленкш? образцы оиельеі.Тагора, которые прошли производственные испытания и ведомственно* комиссией Минмясомолпроиа УССР приняты к серп.'.ьо:.:;,' производству. Измельчитель ияенгх мороу.епнмх блоков изготовлен и внедрен на Киевском М!13.
На предприятиях Киевского, Донецкого и Луггпсг.ого производственны/, объединении мясной промышленности, на мясокомбинатах в г.Иостка и других городах внедрена разработаны.:"! автором с/ома аппаратурного оформления и рехимы работ:-: поточно-М'.'/спизнро^ ..л!о." линии дтп приготов",ен:ія фариа ва;:0ііііх колбас.
Промышленности выданм проверенчме гке :1^.,-г...том рста ;;.;:.а:'.п і ні іпгото'-'Лєіг.'.с ре-"' 'Глг. оеганов куттерсв, пм-';.'/';;т.:ітог.ое, '* тм:го-
- ? -реаок, которые внедрены на з ".водах изготовителях и пропиленных предприятиях отрасли. ОбциГ: экономический зЗфект от хнедрения разработок в промышленность составляет I ылн.ЗРО тис.рублей в год.
Результаты теоретических и экспериментальных исследований включены в специальные учебники, монографии и лекционные курси, используется студентами при проведении НИРС и при выполнении курсових и дмплоі.їішх проектов.
Диссертационная работа обобщает результаты многолетних исследований, выполненных лично автором, а такте при его непосредственной участии и руководстве аспирантами Н.П.Сеиеновыц, Й.Н.Лебедевым, К.Н.Кушдгаевыц /НРБ/, А.В.Поповым /НРБ/, А.И.Усаиовш, И.В.Балыкои, Эопиро Захи /САР/ на кафедре машин и аппаратов П.І-ИеВих ГфОіІЗЕОДСТЗ КТІШП.
Апробация работы. Результати исследован/.!'., Еоаедцие в диссертационную работу, докладывались на Всесоюзних научно-тохпичес-ких конференциях /Москва 1985, 1935, Ленинград I9S8rr/ на роо- *-иублнканских /УССР/ конференциях по созданию нової техники и комплексному использованию сырья, которые проводились в городах: Донецке - 1975г., Виннице - 1983г., Днепропетровске- 1989г., Киеве- 1939 г. В институте мясной промышленности в г.София /1933г/ и на еиегодпых научно-технических кон^ереацннх в КТіШПе о 19?.? по I9S9 гг.
Диссертационная работа выполнялась на кафедре гаиии и аппаратов пищевых производств КТІ-ПП.
Экспериментальные исследования процессов резания імоопродул-тов, износостойкости ыпеорелуцнх органов і:ашіпі и синиГ. дчи изиея).-чения мяса, изготовление иьхпи оеуаостьлялтсъ на иеханичесхои отводе в г.Донецке, Клевог.ои МПЗ, ^ксокоибіштех в г.Киеве, Донелиа.
Макеевке, Стаханове, Зостке и др.
Публикации. По теме диссертации опубликовано ''5 работ, б той чиоле I монография и получено 9 авторских свидетельств на изобретения.'
Структура и объем работы. Диссертация включает веєдєпис, пять глав, заключение, выводи и рекомендации, список литературы и приложения. Работа наложена на 295 страницах основного текста, содержит 71 рисунок, Ih таблиц, 292 литературных источников и 14 приложений.