автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Научное обоснование, разработка и реализация технических средств для переработки мяса птицы на продукты высокой степени технологической готовности

ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПТИЦЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

На правах рукописи

КУЛИШЕВ Борис Васильевич

003064517

НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ, РАЗРАБОТКА И РЕАЛИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ МЯСА ПТИЦЫ НА ПРОДУКТЫ ВЫСОКОЙ СТЕПЕНИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ГОТОВНОСТИ

Специальность. 05 18 12-Процессы и аппараты пищевых производств

Диссертация в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора технических наук

1 6 АВГ2007

003064517

ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПТИЦЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

На правах рукописи

КУЛИШЕВ Борис Васильевич

НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ, РАЗРАБОТКА И РЕАЛИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ МЯСА ПТИЦЫ НА ПРОДУКТЫ ВЫСОКОЙ СТЕПЕНИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ГОТОВНОСТИ

Специальность 05 18 12-Процессы и аппараты пищевых производств

Диссертация в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора технических наук

Работа выполнена в ГУ Всероссийский научно-исследовательский институт птицеперерабатывающей промышленности (ГУ ВНИИПП)

Официальные оппоненты

член-корреспондент РАСХН, доктор технических наук, профессор Чижикова Т В ,

доктор технических наук, профессор Тарасов К И, доктор технических наук, профессор Рыжов С А

Ведущая организация Северо-Кавказский Государственный Технический Университет (Сев-Кав ГТУ)

Защита состоится «6» сентября 2007 г в 13 часов на заседании диссертационного Совета Д 006 021 01 при ГНУ Всероссийском научно - исследовательском институте мясной промышленности им В М Горбатова (ГНУ ВНИИМП) по адресу 109316, Москва, ул Талалихина, 26

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ ВНИИМП им В М Горбатова

Диссертация в виде научного доклада разослана 3 августа 2007г.

Ученый секретарь диссертационного Совета, кандидат технических наук, с н с

А Н Захаров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одной из важнейших задач современности является обеспечение населения высококачественным, экологически безопасным, адекватным потребности организма питанием

Как во всем мире, так и в нашей стране, в производстве мяса лидирующее положение занимает птица Объективными предпосылками для развития производства мяса птицы служат его высокая экономическая эффективность и пищевая ценность

Глубокая переработка мяса птицы позволяет предоставить потребителю продукцию высокой степени технологической готовности в удобной для домашнего использования форме на основе комплексного рационального использования сырья на перерабатывающих предприятиях

До недавнего времени одним из сдерживающих факторов развития производства продукции из мяса птицы было отсутствие технических средств, обеспечивающих механизацию трудоемких процессов переработки мяса птицы - разделку тушек на части и получение бескостного мяса

Решение отмеченных проблем невозможно без учета современных научных представлений о механизме процессов, на которых основана разделка и обвалка тушек птицы, в то время как существующая техника создавалась на эмпирической основе и интуиции разработчика

В связи с вышеизложенным, на протяжении ряда лет автором и под его непосредственным руководством был проведен комплекс исследований свойств сырья, процессов взаимодействия его с рабочими органами, особенностей их конструктивного оформления и создание на этой основе технологического оборудования высокого уровня автоматизации

Исследования выполнялись в соответствии с целевой комплексной научно-технической программой, координируемой Государственным Комитетом при Совете Министров СССР по науке и технике в период 1980-1990 гг в рамках Федеральной целевой научно-технической программой «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского назначения» В настоящее время работы продолжаются в соответствии с научно-техническими программами Российской академии сельскохозяйственных наук.

Цель и задачи исследования Целью настоящей работы является научное обоснование, разработка и реализация технических средств для переработки мяса птицы на продукты высокой степени технологической готовности

Поставленная цель достигалась решением следующих задач - исследование морфологического состава тушек гггицы и обоснование выделения мышечной ткани как белковой основы продуктов высокой степени технологической готовности,

л

- оценка результатов теоретических и экспериментальных исследований по резанию и деформационной обработке сырья животного происхождения и их применения для глубокой переработки тушек птицы,

- исследование морфологических особенностей тушки птицы для определения рациональных способов ее разделки,

- аналитическое описание специфических процессов разделки тушек птицы и обвалки отдельных частей, определение направлений экспериментальных исследований,

- разработка методик и создание стендов для проведения экспериментальных исследований,

- проведение экспериментальных исследований деформационных свойств сырья и процессов его переработки,

- разработка и создание технических средств переработки мяса птицы с применением инженерных методов конструирования,

- практическое внедрение результатов проведенных исследований при создании «технологического комплекса машин для производства полуфабрикатов из мяса птицы» и «технологического комплекса машин для производств готовых кулинарных изделий из мяса птицы» в рамках разработки системы оборудования для птицеперерабатывающей отрасли и создании цехов и участков производства полуфабрикатов и готовых кулинарных изделий по программе создания новых видов машин и оборудования для перерабатывающих отраслей агропромышленного комплекса на период 1991-1995 гг и до 2000 г

Научная новизна заключается в следующем

- представлено новое научное направление создания процессов и оборудования для переработки тушек птицы на продукты высокой степени технологической готовности, которое базируется на ряде научных положений и конструкторских решений,

- предложена схема глубокой переработки тушек птицы, являющаяся основой для безотходной технологии переработки мяса птицы,

- сформулирована методологическая база для проведения экспериментальных исследований на специально созданном стендовом оборудовании,

- на основе проведенных исследований получены новые экспериментальные данные, вскрывающие закономерности влияния структурно-механических и стереометрических характеристик мясокостного сырья на особенности конструктивного решения рабочих органов и кинематических схем машин глубокой переработки мяса птицы,

- проведены аналитические исследования процессов взаимодействия рабочих органов с сырьем при создании машин разделки тушек птицы на части, обвалки их плоских и трубчатых костей, деформационной обработки мышечной ткани,

- предложенные в настоящей работе принципы служат научной базой для обоснования разработки и промышленного использования

процессов и оборудования для переработки тушек птицы на продукты высокой степени технологической готовности

Новизна и приоритет конкретных технических и технологических решений, предложенных на основе научных сведений, приведенных в диссертации, подтверждены 39 авторскими свидетельствами, отечественными и зарубежными патентами

Практическое значение и реализация результатов работы

В результате научных исследований, проведенных и представленных в диссертационной работе, дано научное обоснование создания машин по разделке тушек птицы, обвалки отдельных частей и деформационной обработке мяса птицы

На основе проведенных исследований созданы принципиально новые технические решения, защищенные авторскими свидетельствами, отечественными и зарубежными патентами на соответствующее устройство

Разработанные на основе проведенных исследований машины и аппараты по разделке, обвалке, деформационной обработке мяса птицы позволили создать основу

- разработки «системы оборудования для птицеперерабатывающей отрасли на 1991-1995 гг и до 2000г » в виде технологических комплексов машин для производства полуфабрикатов из мяса птицы и машин для производства готовых кулинарных изделий из мяса птицы

- промышленного проектирования участков по глубокой переработке мяса птицы с учетом комплексного рационального использования сырья,

- технологического проектирования новых продуктов,

- разработки общероссийской нормативной документации, в том числе, ГОСТ Р 52313-2005 «Птицеперерабатывающая промышленность Продукты пищевые Термины и определения», ГОСТ Р 523062005 «Мясо птицы (тушки цыплят, цыплят-бройлеров и их разделенные части для детского питания ТУ», ГОСТ Р 52469-2205 «Птицеперерабатывающая промышленность Переработка птицы Термины и определения»

Разработанная конструкторская документация на машины разделки тушек ИТФЦ-ФРБ, обвалки грудной части Я6-ФОГ, обвалки окороч-ков Я6-ФОО после государственных испытаний опытных образцов передана в КБ «Орион» ПО «Стрела» и в соответствии с Постановлением ЦК КПСС и Совмина СССР от 22 11 1987г № 1311 было изготовлено более 120 машин ИТФЦ-ФРБ, 120 машин Я6-ФОГ, 120 машин Я6-ФОО Машины были поставлены предприятиям отрасли, на базе чего созданы участки и цеха глубокой переработки мяса птицы

В 1988 году машины разделки цыплят-бройлеров Э-664, производства полуфабрикатов «Цыплята табака, цыплята любительские» Я6-ФПР были проданы в НРБ

Апробация работы. Основные результаты настоящей диссертационной работы обсуждены и одобрены на Всесоюзной научно-технической конференции «Интенсивные технологии производства и переработки мяса птицы и яиц» (Симферополь, 1987), Всесоюзной научно-технической конференции «Пути интенсификации технологических процессов и оборудования в отраслях Агропромышленного комплекса» (Москва, 1987), Всесоюзной научно-технической конференции «Интенсивные технологии производства и переработки мяса птицы и яиц» (Москва, 1987), Конференции по птицеводству (Рига 1990), Всесоюзной научно-технической Конференции «Современная отечественная и зарубежная техника для производства продукции из мяса птицы» (ВДНХ, 1990), Всесоюзной научно-технической Конференции «Внедрение интенсивных технологий производства и глубокой переработки мяса бройлеров в птицеводческих хозяйствах» (ВДНХ, 1990), научно-технической Конференции «Современное оборудование для переработки птицеводческой продукции» (Лесное, 1991), научно-технической Конференции «Перспективные направления по созданию отечественного оборудования, передовых технологий убоя и переработки птицы, производства полуфабрикатов из мяса птицы» (ВДНХ, 1991), 38-м Конгрессе по проблемам науки и технологии мяса» (Франция, Клер-мон-Ферран, 1992),Конференции по птицеводству (Сергиев-Посад, 1995), 20-м Всемирном Конгрессе по птицеводству» (Индия, Нью-Дели, 1996),Научно-практической конференции «Прогрессивные, экологически безопасные технологии хранения и комплексной переработки сельхозпродукции для создания продуктов питания повышенной пищевой и биологической ценности»(Москва,1997), Конференции по птицеводству (Зеленоград, 1999), Научно-практической конференции «Проблемы глубокой переработки сельскохозяйственного сырья и экологической безопасности в производстве продуктов питания XXI века» (Углич, 2001), Международная научно-практическая Конференция «Мясная и молочная индустрия-2006 Опыт Проблемы Перспективы развития» ( Украина, Киев, 2006)

Машины Я6-ФРЦ, Я6-ФПР, Э-664 демонстрировались на международной выставке в НРБ, г Пловдив, 1988, машины Я6-ФРБ, Я6-ФОО, Я6-ФОГ на международной выставке «Инторгпродмаш-91» (Москва, 1991), машины Я6-ФРБ, Я6-ФРУ, Я6-ФПР, Я6-ФОО, Я6-ФОГ, Я6-ФБГ на ВДНХ СССР (присуждены две золотые и две серебряные медали)

Публикации По материалам диссертации опубликовано 109 научных трудов, в том числе 39 авторских свидетельств СССР, международных и отечественных патентов на изобретения

1. Обоснование направления исследований, объекты и методы их изучения Решению проблем, поставленных в работе, предшествовал этап систематизации, анализа результатов научных исследований ведущих

ученых Пелеева А И , Горбатова А В , Бражникова А М, Ивашова В И , Рогова И А , Чижиковой Т В , Юркова С Г, Клименко М Н, Даурского А И, Резника Н Е, и др

Формулирование научно - методического подхода и определение поля исследований выполнено автором на основе проектного метода, определяющего целостность исследования, стадии и порядок его проведения как совокупности взаимосвязанных проблем

На Рис 1 представлена структурно-логическая схема выполнения работы, которая базировалась на принципах системного, исследова-тельско - экспериментального и аналитического подходов

Основными объектами и предметами исследований, комплекс показателей которых изучался в ходе реализации этой схемы, являлись

- тушки птицы, отдельные ее части,

- процессы, протекающие при разделке тушек птицы, отдельных частей их на продукты высокой степени технологической готовности,

- инженерные методы создания новых видов оборудования

Анализ информации для решения проблем разработки и реализации технических средств для глубокой переработки тушек птицы

Научное обоснование аналитических и экспериментальных исследований свойств перерабатываемого сырья и процессов его переработки

Аналитические Экспериментальные

исследования исследования

*■■■■■ ............ I— .. I. у ..........II .1 и ■ .1 ■■ I у ....................II.

Изучение морфологического состава тканей в местах расчленения, исследования стереометрических характеристик тушек птицы, обоснование рациональных способов резания, аналитические и эксперимен-_тальные исследования протекающих процессов_

Рис 1 Структурно-логическая схема выполнения работы

На основе рассмотрения процессов переработки тушек птицы обосновано выделение мышечной массы с отдельных частей тушек птицы Изучение процессов переработки биологического сырья и его свойств позволило применить ранее известные способы разделки биологического сырья и провести аналитическое описание соответствующих процессов разделки тушек птицы и наметить комплекс экспериментальных исследований

В ходе выполнения комплекса аналитических и экспериментальных исследований проводилось изучение стереометрических характеристик тушек птицы, необходимых для создания оборудования, исследование процессов, протекающих при разделке тушек, обвалке отдельных частей и деформационной обработке бескостного мяса

На базе полученных результатов и на основе инженерных методов создания оборудования проведена реализация технических средств переработки мяса птицы на продукты высокой степени технологической готовности

Это позволило приступить к созданию цехов по переработке тушек птицы, охватывающих производство широкого ассортимента продуктов питания для различных слоев населения

Глубокая переработка тушки птицы - это комплекс технологических процессов, связанных с переработкой потрошеной тушки птицы на части, полуфабрикаты и готовые к употреблению продукты Она позволяет комплексно и рационально использовать сырье для широкого ассортимента полуфабрикатов и готовых изделий, повысить рентабельность производства и расширить ассортимент выпускаемой продукции

Особенности морфологического строения тушки птицы заключаются в том, что мышечная масса наиболее развита на окорочках и грудной части Эти части тушки целесообразно подвергать обвалке для получения кускового мяса, как сырья для производства широкого ассортимента бескостных полуфабрикатов и готовых изделий Остальные части тушки могут быть использованы на производство костных полуфабрикатов и готовых изделий на кости Части тушки, содержащие незначительное количество мышечной ткани, такие как, каркасы, трубчатые кости после обвалки окорочков, целесообразно направлять на производство мяса птицы механической обвалки

Рассмотрим некоторые схемы разделки тушек птицы Морфологические исследования и анализ отдельных технологических схем расчленения тушек птицы позволил установить соотношения мышечных и костных тканей в плоскостях резания при отделении различных частей тушек (Рис 2) 88% площади среза грудной части тушки занимает мышечная ткань, 12% - костная и соединительная ткани Площадь среза спинно-лопаточной части состоит го 67% костной ткани и 33% мышечной Площадь среза при отделении двух задних четвертин занимает, в основном, костные ткани позвоночного столба

тушки Данные о морфологической структуре плоскостей среза получены в результате планиметрирования их отпечатков на бумаге

При исследовании морфологической структуры плоскостей отделения крыльев и окорочков установлено, что, в основном, поверхность среза занимает мышечная ткань - 91 85 и 98 2% соответственно

Рассмотрение морфологического строения при разделке тушек птицы позволяет сделать заключение, что плоскости, где происходит резание компактной костной ткани, а именно, разделение тушек на половины, четвертины и выделение грудной части необходимо производить скользящим резанием лезвия вращающегося ножа В то же время, плоскости резания, содержащие значительное количество костной ткани, возможно осуществлять нормальным резанием пластинчатого ножа

Обвалку грудной части и окорочков наиболее эффективно осуществлять расслаиванием по границе раздела мышечная ткань-кость путем разрыва соединительной ткани То есть сущность процесса отделения мышечной ткани от кости состоит в использовании рабочих органов типа скребков, воздействующих на мышечную ткань в каудалъном направлении

Выбор того или иного способа резания также зависит от выбранной технологической схемы машины

Создание оборудования невозможно без глубоких знаний свойств перерабатываемого сырья и процессов, протекающих при его переработке

Биомеханика, в целом, как наука, и, в том числе, ее направления, связанные с исследованием прочности, в настоящее время все еще находятся на стадии накопления информации, становления методологических приемов и теоретических представлений В этой связи и с учетом бесспорной значимости стоящих перед ней задач данная область представляет собой широкое поле деятельности для специалистов

Для биологических материалов характерно высокая изменчивость свойств, влияющих на результаты эксперимента обусловленная индивидуальными, возрастными различиями исследуемых объектов, вплоть до внешних стрессовых факторов

Использование традиционных методов описания процессов, принятых в материаловедении, технической механике, теории упругости применительно к биологическим объектам оказывается непростой практической задачей

Биологические конструкции имеют сложную структуру и, как правило, сложную форму, трудно приводимую к традиционным геометрическим соотношениям, что существенно затрудняет экспериментальное изучение и аналитическое описание процессов

а

I - плоскость разделения на полутушки ( 1), II - плоскость разделения на передние ( 3) и задние четвертины ( 2)

I - плоскость получения грудной части ( I), II - плоскости выделения окорочков ( 3) и спинно-лопаточной части с крыльями ( 2)

б

I и II - плоскости выделения бед-ренно-грудной части ( 2) и каркаса ( 3), III и IV - плоскости отделения крыльев ( 1) i

Л-

г

I - плоскость выделения грудной части ( 1), II — плоскость выделения задних четвертин ( 3) и спин-но-лопаточной части с крыльями (2)

I - плоскость отрезания эпифизов окорочков (1), II - плоскости расслаивания мышечной ( 2) и костной ткани (3)

Рис 2 Технологические схемы расчленения тушек птицы с выделением а - полутушек и четвертин, б - бедренно-грудной части и крыльев, в - грудной части, окорочков и спшшо-лопаточной части с крыльями, г - грудной части, задних четвертин и спинно-лопаточной части с крыльев и обвалки окорочков

Материал этих конструкций обычно неоднороден, и они «работают» в условиях значительных деформаций и обладают достаточно нелинейными характеристиками Механические свойства биологических конструкций в значительной степени обуславливаются напряженно-деформируемым состоянием и меняются при изменении нагрузки и времени, поэтому при исследовании прочности биологических конструкций необходимо, прежде всего, описать их напряженно-деформируемое состояние

Тушки птицы, как и многие биологические материалы и конструкции, отличаются высоким «технологическим уровнем», в частности, высокими прочностными характеристиками при относительно малой массе

При создании технических средств производств продукции высокой степени технологической готовности нас, прежде всего, интересует рассмотрение изменений механических свойств мягких биологических тканей Более того, в реальных условиях при осуществлении тех или иных технологических процессов, связанных с деформацией мышечных тканей, важно учитывать ее деформированное состояние не только в данный момент, но и изменение этого состояние в более ранние промежутки времени

Математическую модель, которая удовлетворяет этим условиям, можно получить с помощью обобщения теории наследственной вязко-упругости Вольтера-Больцмана на случай нелинейной зависимости между напряжениями и деформациями в виде уравнений Ю Н Работ-нова

На основе уравнений Ю Н Работнова представляется возможным математически описать динамические вязко-упругие свойства биоматериалов в процессе резания, т е при условии мгновенного деформирования (1)

Данное соотношение определяет закономерности поведения мяг-

В Ъ

ких биологических тканей на кромках инструмента Здесь " 0 - безразмерные коэффициенты, подлежащие определению при проведении экспериментальных исследований Это выражение позволяет определить аналитическим путем силы резания для инженерных расчетов узлов и деталей оборудования

2. Аналитические исследования процессов переработки сырья

Анализ существующих экспериментально — теоретических исследований по резанию мясокостного сырья показывает, что авторы рас-

сматривают, в основном, процесс взаимодействия лезвия ножа и материала в нормальном относительно кромки направлении Такой процесс наблюдается при резании тушек птицы лезвием дискового ножа

Наибольший интерес представляет рассмотрение процессов взаимодействия лезвий рабочих органов и продукта при отделении окороч-ков и бедренно-грудной части водоплавающей птицы и их обвалке, которые протекают на границе двух сред - «мышечной ткани и кости», что и представлено в настоящей работе

2.1. Особенности резания неподвижным пластинчатым ножом Описание данных процессов является логическим продолжением работ по резанию мясокостного сырья с учетом специфики перерабатываемого продукта, которые не проводили ранее

Схема силового взаимодействия лезвия инструмента с продуктом при отделении окорочков представлена на Рис. 3 Инструмент работает в условиях свободного резания, а его режущий клин имеет передний угол /и угол наклона Л

Геометрическая сумма сил /V, Т7, Л^, ^ будет являться силой резания при отделении мышечной ткани от кости

Р = Н + Н1 + Р + Р1 (2)

В процессе вклинивания лезвия в продукт, подаваемый с некоторой скоростью, в материале возникают напряжения, различные на передней и задней поверхностях инструмента, отличающиеся по своей природе

Принимая определенные допущения и используя математическую модель механических свойств деформируемых тканей, получены выражения, связывающие структурно-механические свойства обрабатываемого сырья, режимы обработки и вид инструмента

_ г 5 , Ь 1пК —1д2 5 10~*

Р.-С - В, (е ' -1) -т - 5 -;—--,

собА 1 а сое2 45°

Ру~ В ——-г Вх (е^-1) * созЯ знкГ (3)

РХ=А — В1 ^-1п2 5 10^

соэЛ 81П(5 а соэ45

где А, В и С - коэффициенты, учитывающие влияние всех безразмерных величин

Полученные выражения связывают все основные параметры процесса резания и режущего инструмента, а именно кинематические V, геометрические Ъ, 8, Л со структурно-механическими свойствами обрабатываемого материала и позволяют определить составляющие силы резания аналитическим путем

2 2 Особепностп процесса отделения мясной ткани от кости скребками

Рациональный способ отделения филе от грудины определяется анатомическим строением грудобрюшного отдела тушки птицы Литературно-патентный поиск и проведенные экспериментальные исследования позволили определить, что наиболее эффективным является расслаивание по границе раздела мышечная ткань-кость путем разрыва соединительной ткани То есть сущность процесса отделения мышечной ткани от кости состоит в использовании рабочих органов типа скребков, воздействующих на мышечную ткань в каудальном направлении Такой способ отделения Iрудных МЬ 1шц позволяет обеспечить максимальный выход и высокое качество получаемого продукта

Физическая картина отделения мышечной ткани от кости позволяет считать, что сдвиговые деформации локализуются в тонком слое в плоскости перехода При этом процесс отделения мышечной ткани можно представить как процесс последовательных сдвигов тонких слоев ткани вдоль плоскости перехода

В процессе отделения мышечной ткани на скребок действуют силы сопротивления, результирующая которых называется силой отрыва Источниками ее являются

-сопротивление мышечной ткани пластически-упругому деформированию и сжатию,

- сила отслаивания мышечной ткани от кости,

- силы трения на скребке и других трущихся поверхностях

При выводе уравнения используем расчетную схему, отражающую работу скребка при отделении мышечной ткани Вывод уравнения начнем с допущения, что сила отрыва равна сопротивлению мышечной ткани пластическо-упругому деформированию, силе трения на поверхности скребка и силе расслаивания мышечной ткани от кости

Геометрическая сумма всех приложенных к поверхности скребка

Рис. 1 Силы, дейстиукнцие на передней it задней тюпермюстн инструмент

сил называется силой отрыва, приложенной в точке М

Р = Й+ ¡1Хцг + Ру

На Рис 4 показана схема системы сил, приложенных в процессе отделения мышечной ткани к поверхности скребка со стороны обрабатываемого продукта

Рис 4 Схема сбалансированных сил, действующих на поверхность скребка

Теоретическое уравнение силы отрыва имеет вид

Р= —-----Р (цгътр + соз/У)

СОБ(у9 -У)-Их 81ПО0 - Г) (4)

Анализ полученного уравнения показывает, что при значениях угла У, приближающихся к 90°, величина силы отрыва уменьшается, становясь минимальной при ^=90° При значениях же угла ^, приближающихся к и при отрицательных углах, величина силы отрыва возрастает

Проведенные аналитические исследования процессов и анализ технологических схем расчленения позволяет определить комплекс экспериментальных исследований

3. Экспериментальные исследования сырья и процессы его переработки

Экспериментальные исследования проводились на специально разработанных стендах и универсальной разрывной машине МР-500Т-2 с использованием грейферных захватов, механизма обратного действия и рычажного приспособления, автоматически уменьшающего нагрузку Образцы для испытаний изготавливались согласно требований ГОСТ 11262-76

3.1. Исследования стереометрических характеристик тушек птицы и ее отдельных частей

Анализ особенностей тушек цыплят-бройлеров в соответствии с технологическими схемами разделки и обвалки отдельных частей позволили выявить параметры тушки, которые непосредственно могут влиять на размеры различных рабочих органов (Рис 5)

Рис 5 Стереометрические параметры потрошенной тушки (а,б), окорочков(в) и крыльев(г)

По данным биометрии, геометрические параметры тела домашних животных коррелируют с их массой Поэтому в настоящем исследовании была предпринята попытка выявить экспериментальным путем

количественную зависимость различных геометрических параметров тушки цыплят-бройлеров от их массы

Математический анализ взаимосвязи массы тушки —хп и ее произвольного геометрического параметра -г (без учета влияния на него других параметров) позволяет определить уравнение регрессии этой взаимосвязи

у

г = кт/ъ (5)

I-

где ^ - эмпирический коэффициент

Результаты проведенных экспериментальных исследовании не только обуславливают рациональные размеры рабочих органов технических средств, но и служат основой для расчета геометрических параметров любых машин, перерабатывающих данный вид сырья, а также расширяют научную информацию по биометрии

3.3 Определение коэффициентов трения различных тканей тушек птицы о рабочие органы

При конструировании технических средств для расчленения и обвалки тушек птицы необходимо учитывать силы трения ^ , который количественно характеризует фрикционные свойства трущихся материалов и позволяет в удобной форме вычислять силу трения

В настоящей работе коэффициент внешнего трения ^ различных тканей тушек цыплят-бройлеров устанавливался путем экспериментального исследования на специальной лабораторной установке

Зависимость коэффициента трения ^ от давления в контакте Рк исследовалась при следующих изменяющихся факторах 1) виды тканей тушки, 2) скорость относительного скольжения (Уотн ), состояние поверхности контакта

Образцы тканей брались с охлажденных тушек цыплят-бройлеров (1=+4° С) по ГОСТ 25391 Материал поверхности скольжения - нержавеющая сталь 12Х18Н10Т

В результате математической обработки экспериментальных данных на ЭВМ получены аналитические выражения зависимости коэффициента трения ^ от давления в контакте Рк для разных видов тканей, скорости относительного скольжения и состояния поверхности контакта Аналитические выражения представлены в таблице 1

Расчетами на ЭВМ были определены 84 значения, входящих в уравнение эмпирических коэффициентов для Уотн =3 73 м/с, 3 15 м/с, 2 52 м/с, 1 98 м/с

Таблица 1

Виды тканей тушки Общий вид эмпирических уравнений

оверхность контакта не смочена водой Поверхность контакта смочена водой

Части тушки с кожей а, а, и = ап + — + ~ ^ 0 р »2 гк гк / а\ "к / / / р2 рЗ + р4 Л Л. (V

Мышечная ткань М=К+ЪХ Рк + Ь2 рк2+ь, Рък Л1 = ь'0+ь1-рк + ь'2 Р1 Рк+к Р:

Костная ткань С\ С2 Рк Рк ¡л = с0 + г и р р 2 1 к к

На основе полученных математических зависимостей были построены их графики (Рис 6 а,б,в)

Результаты исследований являются основой энергетических расчетах машин, перерабатывающих тушки цыплят-бройлеров

Экспериментальное определение коэффициента внешнего трения скопг.жетшя мышечной ткани по различным материалам (нержавеющая сталь и пищевая резина) проводилось при следующих изменяющихся параметрах давления контакта Рк и состояние поверхности, при скорости относительного смещения образца и контактной поверхности У=0 14м/с

Рис 6 Зависимость коэффициента трения тканей тушек цыплят-

бройлеров от давления в контакте а - части тушек с кожей, б - мышечная ткань, в - костная ткань А - поверхность контакта не смочена водой, В - поверхность контакта смочена водой, 1 - Voth =3 73 м/с, 2 - Voth =3 15 м/с, 3 - Voth =2 57 м/с, 4 -Voth =1 98 м/с

3 4. Исследования деформационных свойств тушек цыплпт-бройлеров

Для определения оптимальных условий работы механизмов и оператора машины были проведены экспериментальные исследования деформационных свойств тушек цыплят-бройлеров

Исследования проводились на тушках по ГОСТ 25395 массой 1600г, 1800г, 2000г, 2200г, 2400г, 2600г при температуре тушки +4° С и +26° С на разрывной машине с реверсирующим приспособлением

При проведении эксперимента регистрировались изменения попе/ = /'(Ю

речного размера тушки от изменения усилия сжатия — с и

изменения площади контакта боковых поверхностей тушки со ежи-

5 = /"(К)

мающими плоскостями от изменения усилия сжатия - с

В результате математической обработки экспериментальных данных на ЭВМ получены аналитические выражения зависимостей

с и с для тушек с различной массой и темпера-

турой В общем виде эти зависимости выражаются уравнениями

| а + Ь Нс+с 0< <и,

/= ^ d + g Ис, п,<Л£<Л72 (6)

I Кс> пг

а''+Ь! Ис+с' Де2, 0<ЛС<«; ^ Бк= г , , , ^

{

Яс, п[<Кс<п

П >к' Я >п'

1 - "с - "2

/ 2

Расчетами на ЭВМ бьши определены 144 значения , входящих в выражения (2), (3) коэффициентов для тушек с указанной выше массой и температурой На основе полученных аналитических зависимостей (2), (3) бьши построены графики (Рис 7,8)

С, им

Рис 7 Зависимость поперечного размера тушки от усилия сжатия

боковыми плоскостями Масса тушки 1 -2600г, 2 -2400г, 3 - 2200г, 4 -2000г, 5 - 1800г,

6 - 1600г

Температура тушки ------------+4°С

.......+26°С

Рис 8 Зависимость площади контакта боковых поверхностей тушки со сжимающими плоскостями от усилия сжатия

Масса тушки 1 - 2600г, 2 - 2400г, 3 - 2200г, 4 - 2000г, 5 - 1800г,

6-1600г

Температура тушки -------------Н°С

.......+26°С

Выявленные деформационные свойства тушек цыплят-бройлеров дают возможность провести силовые расчеты исполнительных механизмов устройства, способного устойчиво и качественно расчленять тушки цыплят-бройлеров в широком диапазоне масс Кроме того, сведения о деформационных, уточняющие представления об упруго-пластических характеристиках тушек цыплят-бройлеров, могут быть использованы при разработке различных птицеперерабатывающих машин

3.4 Деформационные свойства тканей тушек птицы

3 4 1 Исследование механических свойств мышечной тканп цыплят-бройлеров и изменения их в процессе пластования

Полная деформация мышечной ткани складывается из мгновенной деформации, которая определяется напряжением, действующим в данный момент времени и из наследуемой деформации В этом случае полная модель механических свойств мышечной ткани филе может быть представлена в виде уравнений Ю Н Работнова

/

о

о

}

(8)

где, коэффициенты ( ( ), соответствен-

но мгновенная зависимость напряжения от деформации, ядро релаксации и ядро ползучести подлежат определению в ходе соответствующих экспериментов Функциональная зависимость (8) позволяет установить количественные значения важных характеристик ткани, например, жесткости, вязкости и разрушения структуры Испытания образцов мышечной ткани проводились на универсальной разрывной машине МР-500Т-2

Диаграммы деформирования мышечной ткани филе строились для одноосного растяжения вдоль и поперек волокон, и для одноосного сжатия поперек волокон Такая постановка эксперимента связана с поиском путей интенсификации процесса пластования филе на основании оценки анизатропии механических свойств мышечной ткани и ее термического состояния (охлажденные, размороженные)

Из диаграмм деформирования (Рис 9) видно, что независимо от ориентации волокон в ходе испытаний кривые деформирования размо-

_ Р

роженного сырья располагались олиже к оси , то есть, для всех значений деформаций жесткость этих образцов ниже, чем охлажденных

Па /а 8 б

г

у,

//

у/ / ✓

^ /

6

Ш Ш 4*9 0,25 0,3

Па 12 ю 8 6

2

'у г / /

■г*

&

0,025 Ц05 0.075 ¿7

Рис 9 Кривые £ ПрИ одноосном растяжении (а) и при

одноосном сжатии поперек волокон (б)

_охлажденные,_____размороженные

Это обстоятельство позволяет сделать вывод о целесообразности проведения процесса пластования с использованием размороженного сырья И еще, при одинаковых уровнях деформаций в образцах при растяжении необходимо приложить большее напряжение, чем при сжатии Сравнение кривых деформирования при растяжении вдоль и поперек волокон показывает существенную анизатропию мышечной ткани, что диктует пластование осуществлять таким образом, при котором деформация растяжения вдоль волокон была бы намного больше, чем поперек волокон, или параллельно осуществить дополнитель-

ные операции, например, разрушение мышечных волокон вдоль намного интенсивнее, чем расслабить межволоконную связь

С помощью метода наименьших квадратов получили значения всех коэффициентов входящих в математическую модель мгновенного деформирования

<р(е) = Ь1еь*-Ь1л9)

Так как функция нелинейная, то как основная характеристи-

ка жесткости мышечной ткани, брался касательный модуль

Е =ЬЬ еЬф

к 0 1 В качестве количественного значения жесткости чы-

ь2 = ьл

шечнои ткани удобно использовать произведение 1 1, которое

£• — О

является касательным модулем при а и

Наряду с мгновенными диаграммами деформирования большой интерес представляют диаграммы изменения напряжения и деформации в нагруженной мышечной ткани во времени Первая называется диаграммой релаксации напряжений (Рис 9), вторая - диаграммой ползучести Эти диаграммы позволяют установить функциональную зависимость изменения напряжений и деформаций во времени, то есть, появляется возможность получить математическую модель механических свойств мышечной ткани, которая связывает все основные характеристики со временем

Испытания на релаксацию проводились при 4 уровнях деформаций на растяжение вдоль и поперек волокон и при 5 уровнях деформаций на сжатие поперек волокон Испытания на ползучесть проводились при 5 уровнях напряжений на растяжение вдоль и поперек волокон, и в 5 уровнях напряжений на сжатие поперек волокон Диаграммы ползучести с целью проверки достоверности самих экспериментов Для этого строились изохорные кривые как с помощью диаграмм релаксации напряжений, так и с помощью диаграмм ползучести В обоих случаях изохорные кривые деформирования отличались в допустимых пределах

Первое из уравнений (8) для конкретных первоначальных уровней £

деформаций 0 представляет собой уравнение безразмерных кривых

теоретической кривой релаксации напряжений 1 л Графическое изображение экспериментальных безразмерных кривых релаксации дано на Рис 9 Функция релаксации, с одной стороны, должна аппроксимировать безразмерные экспериментальные кривые, обращаясь в нуль при 1=0, то есть особенность в этой точке, с другой стороны, для упрощения математического аппарата создаваемых моделей она должна быть не только интегрируема с помощью элементарных функ-

ций, но и должна иметь табличные выражения преобразования Лапласа, что облегчает теоретическое нахождение ядра ползучести В каче-

Аоа

стве функдш! релаксации выбрано выражение ле 1, параметры А и а определяются из сравнения экспериментальной и теоретической кривых релаксации с помощью метода наименьших квадратов

Для исследования процесса пластования образцы из филе подвергались деформированию гладкими прямоугольными инденторами с толщиной Ь0=3мм, которые внедряли в филе с шагом Ь0, 2Ь0 и 3Ъ0, и относительной глубиной внедрения О 2Н„, 0 4Нн, О 8Н„ на специальной установке, конструкция которой позволяла плавно изменять глубину и шаг индентора при непрерывной подаче филе (Рис 10)

Рис 10 Схема исследования пластования филе с вариацией шага (показан случай, когда h=2ho) и глубины внедрения индентора (показан случай, когда Н/Н„=0 4)

1-вращающийся деформатор, 2-образец из филе, 3-подающий механизм

Согласно анализу диаграмм деформирования, мышечные волокна филе в ходе эксперимента имели ориентацию по направлению подачи к инденторам, то есть инденторами разрушались мышечные волокна по длине После каждого этапа обработки с определенными h и Н/Н„

ОС

по вышеуказанному методу определялись Ь0,ЬЬ 1 и А при испытаниях на растяжение вдоль волокон, а также рассчитывались значения Ь2 Количественная оценка процесса пластования только вдоль волокон мышечной ткани упрощает задачу и обусловлена тем, что если необходимую жесткость Ь2 обеспечить вдоль волокон, то она обеспечивается

и поперек Графики функции ' ' имели в интерва-

0<% <0.85

1 5 < /г < 9 / -и, д.

ле1_|_Л(_7и / 1 форму плоскости

Поэтому основное уравнение процесса пластования получилось

соответственно для охлажденного и размороженного филе в виде

5,22^. -0 636/г + 0 662 -6 15 = 0

15%„-2 1Й + 1 8о, -16 92 = 0

(10)

Эти уравнения связывают между собой основные исходные параметры рабочих органов пластования с получаемой жесткостью филе Задаваясь значением жесткости филе до и после пластования, можно найти однозначную связь между шагом и глубиной внедрения инден-тора Понятно, что случаи, когда шаг и относительная глубина внедрения стремятся к нулю или к бесконечности не реальны % ^

Когда ' и , то имеет место процесс резания, что по условиям технологии недопустимо

Связь между жесткостью филе после пластования и параметрами ядра релаксации замыкает систему уравнений поставленной задачи

а, = Д1+Д2-Ь2 А = Ъ2

дхд2,д3,д4

Значения ■ определялись методом наименьших

квадратов

Таким образом, с помощью соотношений (10) и (11) можно расчетным путем определить все параметры механических свойств мышечной ткани при ее пластовании с определенным шагом и глубиной внедрения индентора С использованием указанных зависимостей можно решить и обратную задачу, то есть задаваться жесткостью филе, которую необходимо иметь после обработки, и найти параметры индентора

3 4.2. Исследование процесса формования продуктов из мяса

птицы

При формовании прессованием напряженно-деформируемое состояние сырья можно рассматривать как трехосное сжатие, весьма близкое к гидростатическому, поэтому образцы из композиции подвергались испытаниям на гидростатическое сжатие

26

Экспериментальные исследования компрессионных свойств сырья при гидростатическом давлении проводились на устройстве, разработанном на кафедре «Технологическое оборудование и процессы отрасли» МИГТБ под руководством профессора Ивашова В И и доцента Дуйденко Б Н

Объемное сжатие исследуемых образцов осуществлялось в цилиндре поршнем, создающим гидростатическое давление В качестве рабочего тела по результатам многократных испытаний, выполненных ранее и проверенных нами, был выбран 30%- водный раствор глицерина В качестве объекта исследован™ использовалось сырье, предназначенное для изготовления полуфабриката «Формованный шницель из мяса утки» С целью изоляции от рабочего тела образцы помещались в полиэтиленовые мешочки и подвергались вакууммированию с последующей герметизацией сваркой Температура образцов поддерживалась +2°С, что диктовалось технологией изготовления полуфабриката

В качестве измеряемых величин в ходе экспериментов выступали давлешю жидкости внутри цилиндра с поршнем - Р, сжимаемость об-п

разцов - и и длительность воздействия силового фактора на образец -1 Испытания на ползучесть и на релаксацию напряжения проводились на универсальной разрывной МР-500Т-2 При испытании на ползучесть, постоянство давления обеспечивалось нагружением фиксированными мертвыми грузами нижней тяги нагружающего устройства

На Рис 11 представлена схема измерений перемещения штока поршня Размеры Ь и Б известны, измеряемой величиной является X Эта величина измерялась с помощью штангенциркуля с точностью до 0 01 мм Величина Н определялась из выражения

Н = Ь + X - Б (12) Величина Ь устанавливается по показаниям двух индикаторов перемещения часового типа

Относительное изменение объема образца - $ рассчитывалось по формуле

Н ,(13)

Рис 11 Схема перемещения штока поршня

В процессе создания модели механических свойств биосырья, необходимо знать характер функциональной зависимости между деформированным и напряженным состояниями тела (линейная, нелинейная и т д ) Поэтому изучение механических свойств началось с построения статической диаграммы деформирования образцов, так как эта диаграмма дает информацию о характере изменения зависимости между деформируемым и напряженным состояниями (Рис 12) Р-ш~6Па

/

/

У /

/

° 0,025 0,050 0,075 0,100

Рис 12 Статическая диаграмма деформирования образцов из композиции мяса утки при гидростатическом сжатии температура сырья Т=+2°С

В процессе формования мясопродуктов прессованием основными параметрами, определяющими режим формования, являются температура обрабатываемого сырья - Т, давление прессования - Р и время его воздействия - I В качестве критерия режима формования нами принимался фактор сохранности полученной композицией формы после ее дальнейшей технологической обработки (панирование, хранение, тепловая обработка)

Сохранение формы изделием в результате указанных технологических операций может быть обеспечено соответствующей структурой внутренних связей между кусочками мяса и фаршем, а также между кусочками фарша В результате анализов характера нарушения формы изделий установлено, чю главную роль в ее сохранности играет связь между фаршем, как единым целом, и кусочками мяса Связь фарша в единое целое обеспечивается применением соответствующих добавок (изолят соевого белка, казеинат натрия, мука)

Сохранение формы изделием в готовом к употреблению обеспечивается внутренней структурой формованного полуфабриката Косвенно о характере внутренней структуры можно судить по величине энергии отрыва кусочка мяса от адгезива Очевидно, существует такое минимальное значение энергии отрыва, соответствующее той структуре, при которой еще сохраняется форма готового изделия

Полагая, что структурная связь между элементами композита обеспечивается как величиной давления прессования, так и длительностью его воздействия, было необходимо проверить предположение о том, что большему давлению прессования должно соответствовать меньшее время его воздействия При этом, говоря о величине прессования вследствие наличия его релаксации, следует понимать его значение в начальный момент времени

Для проверки такого предположения был составлен эксперимент, в ходе которого основными измеряемыми параметрами полагали давление прессования, время его воздействия и энергию отрыва кусочка мяса от адгезива

В ходе экспериментов необходимо было получить ряд значений энергии отрыва мяса от адгезива, из которого можно выделить то минимальное значение, при котором форма готового изделия еще сохраняется

Из предварительных опытов была установлена максимальная величина давления прессования - 6 При превышении которой происходит интенсивное разрушение клеточных структур композиции, что в свою очередь сопровождается выделением мясного сока и внутриклеточного жира В результате этого конечный продукт резко ухудшал свои органолептические свойства

После установления верхнего предела давления формования, задачу нахождения минимальной энергии отрыва можно поставить сле-

дующим образом необходимо найти то минимальное время воздействия давления прессования, равного ^ Ю ^а ; ПрИ КОтором форма готового продукта сохраняется и при таких параметрах нагружения определить энергию отрыва кусочка мяса от адгезива

Для этой цели была проведена серия экспериментов При этом использовалось мясо кусковое с кожей грудной части тушек уток Адге-зив приготавливали из фарша мяса утки, полученного измельчением кускового мяса утки, полученного измельчением кускового мяса та волчке с диаметром отверстий решетки 3 мм В качестве связующей добавки был использован изолят соевого белка Средний размер кусоч-

0,01 0,01 0,01л« ^

ков мяса ' ' Формование производили при давлении

прессования Р= ^ ^ и температуре ^ Время воздейст-

вия давления меняли с шагом равным 1 сек до тех пор, пока не получали удовлетворяющий результат После формования полученные изде-

С0 +4")°С

лия хранились при температуре 4 ' ' в течении 48 часов, после чего подвергались тепловой обработке Статистическая обработка результатов эксперимента представлена в табл 2 1 ,2 2

Критерием приемлемости режимов формования было сохранение формы изделия без видимых нарушений в виде трещин, или распада продукта на части В таблице 2 1,22 знаком «+» помечены те случаи, когда после тепловой обработки не наблюдалось видимых изменений формы Знаком «-»- когда имелись отмеченные выше отклонения

Результаты экспериментального исследования режимов формования на формосохранность готовых продуктов ___Таблица 2 1

Давление Время воздейст- Энергия отрыва, Формосохранность

формования, вия Дж готового продукта

Па давления, с

6*104 1 1,60*10"' -

6*104 2 1,67* КГ3 -

6*10" 3 1,84*10"' -

6*104 4 1 ,93*10"' +

6*104 5 1,96*10"' +

6*104 6 1,97*10"' +

6*104 20 1,98*10"' +

6*104 40 1,98*10"' +

Таблица 2 2

Давление формования, Па Время воздействия давления, с Энергия отрыва, Дж Формосохранность готового продукта

0,5* 104 7 1,70* Ю-3 -

1,0*104 7 1,76*10"3 -

1,5*104 7 1,80*10'3 -

2,0*104 7 1,84*10'3 -

2,5*104 7 1,89*10"3 -

3,0*10" 7 1,95*10"3 +

4 0*10" 7 1,98*10"3 +

6,0*104 7 2,00*10"3 +

3.5. Исследования процесса обвалки окорочков

Согласно разработанной технологической схеме обвалки окорочков тушек птицы (Рис 13), парные полые цилиндрические скребки осуществляют при встречном движении до соприкосновения друг с другом смещение мышечной ткани от периферии со стороны отделенного днстального эпифиза большеберцовой кости и со стороны проксимального эпифиза бедренной кости, концентрацию смещенной мышечной ткани к коленному участку, откуда полное отделение целого куска мяса обеспечивает наружный подвижный цилиндрический скребок при движении по поверхности парных скребков

Рис 13 Технологическая схема обвалки окорочков тушек птицы В - угол внутренней конусности полых скребков, У - угол внеш-

с1 (1

ней конусности наружного скребка, " 2' 3- диаметры скребков,

' - длины перемещения полых внутренних и наружного скребков, а - исходное положение скребков, б - промежуточное положение скребков, в — положение скребков после снятия мяса с костей

3 5.1 Экспериментальные исследования влпяппя геометрических параметров пластинчатых ножей п скорости резания на усилия резания костной ткапп

Неотъемлемой частью в процессе обвалки окорочков, в соответствии с Рис 14, занимает отделение дистальных эпифизов трубчатых костей с помощью пластинчатых ножей с V - образной режущей кромкой Кромки лезвия расположены V - образно и симметрично относительно оси продольного перемещения кости

Активная длина лезвия («) определяется следующим образом

1 = ВС = 2 АС;

--(13)

I = ВС = 2л/я2-Г2

Наиболее существенными для данных условий геометрическими параметрами режущих кромок (Рис 14), являются угол раствора ножа

а и, зависящая от него длина проекции режущей кромки па ось

V,

продольного перемещения кости, а также скорость резания

Вид А

Рис 14 Схема поперечного резания трубчатых костей окорочков тушек птицы

а - угол раствора ножа, 1 - длина проекции режущей кромки, Л и Г . внешний и внутренний радиусы трубчатой кости

Для экспериментального определения значения угла а , при кото-

р

ром усилия резания костной ткани к, возникающие при отделении дистального эпифиза большеберцовой кости, будут минимальны (при соблюдении условия - отсутствии сколов и трещин костной ткани), было изготовлено 12 парных сменных режущих элементов, для которых угол раствора ножа а и длина проекции режущей кромки -определены из следующего ряда

а = 8,9,10,12,13,15,20,25,30,45,60,90

^ = 148,122,103,88,74,61,48,37,33,27,17,10 мм

Для экспериментального определения усилий, возникающих при отделении эпифизов окорочков тушек птицы, разработана и изготовлена лабораторная установка, позволяющая при фиксированной скорости

транспортирования окорочков выявить воспринимаемые тензодатчи-ками деформации (пропорциональные усилиям резания), передаваемые от ножевых элементов тензобалке при отделении дистальных эпифизов

В результате математической обработки данных эксперименталь-

Рк

ных исследования по усилию резания К, дл1шы проекции режущей кромки от угла раствора ножа а , толщины лезвия ножа ^ и скорости

резания К получили аппроксимированные кривые, представленные на Рис 15,16,17

72 сС

Р

Рис 15 Зависимость усилия резания костной ткани к и длины проекции режущей кромки при отделении дистального эпифиза боль-шеберцовой кости окорочков от угла раствора а

8 =3 мм, Ук =0,01м/с

Рк,Н 20

15

10

5

3 2

1

3 &

мм

Рис 16 Зависимость усилия резания костной ткани к при отделении дистального эпифиза болынеберцовой кости окорочков от толщины лезвия ножа ^

! _ а Л 2 - * =13°, з _ « Л =001м/с

20 15 10

3

2

1

1

0,03 0,05 0,0? 0,09 о,и ун»/с

п

Рис 17 Зависимость усилия резания костной ткани * и длины

проекции режущей кромки при отделении дистального эпифиза боль-

шеберцовой кости окорочков от скорости резания к 1- 3 =2,Омм, 2 - 5 =2,5мм, 2 - 5 =3,0мм

Анализ результатов проведенных исследований позволяет сделать следующие выводы

Р

1 Усилие резания костной ткани к при отделении дистального эпифиза болыпеберцовой кости окорочков тушек птицы существенно

зависит от угла раствора ножа а и толщины лезвия ^ При уменьшении ^ снижается Рк, при значениях а более, чем 60° и толщине 8 менее, чем 2мм, возможны сколы и трещины костной ткани

2 Рекомендуемые значения угла раствора ножа лежат в области

13 5 ± 1,5° Рекомендуемая толщина лезвия ножа 2,5 ± 0,5 мм

3 В диапазоне скоростей резания ^ от 0,05 до, И м/с усилие

резания костной ткани Рк при отделении дистального эпифиза боль-шеберцовой кости окорочков незначительно уменьшается при увеличении скорости

4 Рекомендуемое значение скорости резания к составляет 0 10-011 м/с При указанной скорости и при условии, что

Р

13,5 ± 1,5°, а = 2,5± 0,5 мм, усилия резания костной ткани к , минимальны

5 При выполнении указанных рекомендаций сколы и трещины

кости не наблюдались

3 5 2. Исследования влияния геометрических параметров полых подвижных цилиндрических скребков на усилия снятия мяса с трубчатых костей

Наиболее существенно влияющими на усилия снятия мышечной ткани с трубчагых костей геометрическими параметрами рабочих органов являются угол конусности $ парных полых подвижных цилиндрических скребков и угол внешней конусности наружного цилиндрического скребка (Рис 18)

Значения диаметров ' ' определены по данным по данным стереометрических исследований сырья и соответствуют диаметрам описанных окружностей вокруг диафиза трубчатой кости, коленного сустава и мышечной ткани, прилегающей к коленному суставу

Рис 18 Геометрические параметры режущих кромок цилиндрических скребков

Для определения усилии, возникающих в процессе обвалю! око-рочков была создана экспериментальная установка, на которой была исследована зависимость удерживаемости мышечной ткани по длине трубчатых костей (Рнс 19) и геометрических параметров режущих кромок скребков (Рис 20)

г)

"^г.км

« я> V," о 75*

Рис 19 Зависимость усилия снятия мышечной ткани при обвалке трубчатых костей окорочков цилиндрическими ножами от расстояния перемещения ножа по длине трубчатой кости а — для большеберцовой кости, б - для бедренной кости

Рис 20 Зависимость усилия снятия мышечной ткани при обвалке трубчатых костей окорочков подвижными цилиндрическими скребка-

В у

ми от углов внутренней и внешней конусности ^ и ' цилиндрических скребков

а - для большеберцовой кости, б - для бедренной кости,

1- / = 15°;2-^ = 30° , 3 -^ = 45° >4./ = 60°

Проведенный эксперимент иллюстрирует динамику затрачиваемых усилий в процессе обвалки окорочков тушек птицы

Ри

- усилие снятия мышечной ткани существенно зависит от углов

В у

внутренней и внешней конусности ^ и ' подвижных цилиндрических скребков С ростом @ и ^ значение уменьшается, причем Р

" для большеберцовой кости выше, чем для бедренной,

- при увеличении угла ^ до значения 60 и более наблюдаются разрывы мышечной ткани по периметру под действием наружного цилиндрического скребка,

- рекомендуемые значения угла $ лежат в области 45 — 50° ^ угол

рекомендуется принимать

- при соблюдении указанных рекомендаций, усилия снятия мышечной ткани минимальны, разрывов мышечной ткани не наблюдалось

4. Практическое использование результатов проведенных исследований

Во исполнение Постановления Совета Министров СССР от 22 ноября 1987 года № 1211 в 1990 году в НПО «Комплекс» разработана «Система оборудования для птицеперерабатывающей отрасли на 19911995гг и до 2000г», утвержденная руководителем Государственной Комиссии СМ СССР по продовольствию и закупкам

Впервые были разработаны «технологический комплекс машин для производства полуфабрикатов из мяса птицы»(Рис 21) и «технологический комплекс машин для производства готовых кулинарных изделий из мяса птицы» (Рис 22)

Рис 21 Структурная схема технологического комплекса машин для полуфабрикатов из мяса птицы

Рис 22 Структурная схема технологического комплекса машин для производства готовых кулинарных изделий 38

Основы аппаратурного оформления этих технологических комплексов составили машины и технологические процессы, изложенные в настоящей диссертационной работе.

Для механизации технологических процессов разделки птицы и обвалки отдельных частей были разработаны технологические схемы, которые и определили основные параметры, структуру и кинематику машин, конструкцию рабочих органов и последовательность выполнения операций.

Принципиальная схема машины для разделки тушек птицы с выделением грудной части, задних четвертин и стшнно-лонаточной части с крыльями представлена на Рис. 23.

Рис. 23 Принципиальная схема машины Я6-ФРЦ для разделки тушек птицы с выделением грудной части, задних четвертин и спинно-лопаточной части с крыльями: 1 - Т - образный нож, 2 - трубчатый нож, 3 - водило. 4 - подающий транспортер, 5 - механизм подачи с вильчатым толкателем, б - каретка с фиксатором тушки, 7 - прот и во режущее устройство, 8 - направляющая , 9 - оператор

Рис 24 Рабочие органы машины Я6-ФРЦ

Устройство работает следующим образом

Тушки птицы укладываются грудкой вверх в лотки шагового транспортера, смонтированного на станине Далее, тушка в лотке транспортером подается к вильчатому захвату-толкателю, смонтированному с возможностью возвратно-поступательного движения с остановами вдоль лотков В момент остановки шагового транспортера тушка вильчатым захватом-толкателем с лотка по направляющему желобу продвигается к водилу, находящемуся в этот момент в неподвижном положении на горизонтальном валу На последнем шарнирно укреплены и диаметрально противоположно расположены каретки

Каретка устанавливается на одной линии с лотком шагового транспортера и по ходу движения вильчатого захвата-толкателя, а каретка устанавливается противоположно каретке

Подпружиненный рычажный фиксатор с шинами, смонтированный на каретке, в этот момент находится в разомкнутом положении

Под действием вильчатого захвата-толкателя, тушка насаживается на рычажный фиксатор, после чего вильчатый захват-толкатель возвращается в исходное положение, а водило вместе с каретками приводится в движение

При движении водила ролик подпружиненного фиксатора каретки выходит из копиров, и посредством шипов фиксатора фиксирует тушки птицы в каретке, которая перемещает тушку в зону действия трубчатого ножа

Нож, вращающийся вокруг своей оси в плоскости движения кареток отделяет грудную часть тушки, которая через его полость сбрасывается в приемный сборник Затем каретка перемещает оставшуюся часть тушки к рубящему ножу и останавливается на противорежущем приспособлении, при этом ролик каретки выходит из копиров, Вращаясь. комбинированный рубящий нож осуществляет поперечную и продольную рубку оставшейся тушки, при этом спинно-лопаточная часть

тушки с крыльями сразу сбрасывается в приемный сборник, а продольно разрубленные две четвертины удерживаются шипами рычажного фиксатора каретки до тех пор, пока последняя не выводится води-лом 6 из зоны рубки

При разработке устройств по расчленению тушек птицы припят способ транспортировки при обработке линейное перемещение тушек с фиксацией за эпифизы голеностопных суставов (Рис 25) Форма и размер толкателей со скобами для уменьшения нагрузки на суставы во время перемещения, имеющих по краям пазы для фиксации суставов Схема устройства является основой для конструкторской разработки машин линейного типа

3

Рис 25 Устройство для загрузки, фиксации, транспортировки и выгрузки тушек 1 - вал со сдвоенной звездочкой, цепной транспортер, 3 - толкатель, 4 - направляющие зоны загрузки, 5 - направляющие зоны

выгрузки

Аналогичным образом устанавливались рациональные размеры самих режущих элементов и направляющих отдельных узлов для ограничения числа степеней свободы потрошеной тушки и их расположение относительно транспортирующей системы с толкателями На Рис 26 показаны схемы устройств для выделения грудной части

Рис 26а Принципиальная схема устройства для выделения грудной части 1 - направляющая для отклонения крыльев, 2 - направляющая для фиксации грудки по линии расчленения, 3 - узлы вращающихся дисковых ножей с вертикальными осями вращения

Рис 266 Принципиальная схема устройства для разрезания тушки напополам

1,2 — направляющая для ориентирования тушки при прохождении зоны резания, 3 - дисковый нож

Рис 26в Принципиальная схема устройства для отделения окорочков тушек

1 - направляющие, 2 - неподвижные пластинчатые ножи, 3 - пруток для регулирования расстояния между направляющими

лутушек на четвертины 1 - направляющие для ориентации полутушек, 2 - дисковые ножи, 3 — направляющий лоток

Машина разделки тушек цыплят-бройлеров ИТФЦ-ФРБ (Рис 27) предназначена для разделки тушек цыплят-бройлеров и кур при производстве полуфабрикатов с выделением грудки, окорочков, крыльев и спинно-лопаточной части

Машина представляет собой сварную раму па двух опорах-подставках На раме смонтированы следующие агрегаты

- устройство подачи тушек, состоящее из толкателей (поз 7, Рис 27), закрепленных на цепном транспортере (поз 10), редуктора (поз 18, Рис 26) и электродвигателя (поз 17) привода транспортера,

- система направляющих, обеспечивающая заданное положение тушек в процессе обработки и состоящая из двух направляющих (поз 11, Рис 27), двух направляющих (поз 12), направляющей (поз 2),

- узел отделения грудки, состоящий из двух дисковых ножей (поз 5), клиноременной (поз 16) и зубчатой (поз 15) передач, электродвигателя привода ножей,

- узел отделения крыльев состоит из дискового ножа, системы направляющих, подвесок, которыми узел крепится к раме, электродвига-

1сля,

Рис 27 Принципиальная схема машины ИТФЦ-фгй для разделки тушек птицы с выделением грудной части, задних четвертин и спинно-

лопаточной части с крыльями 1 - устройство отделения кожи, 2,11, 12,14 - направляющие,3 - концевой выключатель, 4 — тумблеры «Транспортер» и «Ножи», 5 - дисковые ножи, 6 - пластины ИТФЦ 301714 001, ИТФЦ 301714 001-01, 7 - толкатель, 8 - ножи отделения эпифизов, 9 - пульт управления, 10 -цепной транспортер, 13 — пластина толкателя, 15 - зубчатая передача, 16 - клиноременная передача

- узел отделения окорочков, состоящий из кронштейна с установленными плоскими ножами (поз б, Рис 27) и элементов их крепления,

- узел отделения эпифизов, состоящий из двух ножей (поз 8) и элементов их крепления,

- пульт управления (поз 9)

Ножи (поз 8, Рис 27) выполнены легкосъемными и применяются только при подготовке окорочков к обработке на машине обвалки марки Я6-ФОО

Конструкцией машины предусмотрены регулировки направляющих (поз 2, 12), ножей узла отрезания крыльев и узла выделения грудки, узла отрезания окорочков под различные размеры тушек

В процессе работы машины транспортер (поз 10, Рис 27) с толкателями (поз 7) движется против часовой стрелки при взгляде со стороны, где нет кожухов привода Ножи (поз 5, Рис 27) расположены в одной плоскости и вращаются навстречу друг другу, при этом нож, расположенный со стороны кожуха, где нет привода по часовой стрелке при взгляде сверху

Для защиты оператора на машине предусмотрены кожухи и защитные ограждения

Для перемещения в пределах цеха машина снабжена колесами (поз 9)

Машина работает следующим образом

Тушка навешивается на направляющие (поз 11, Рис 27) грудной частью вперед Движущийся толкатель (поз 7), упираясь в голени ножек, вводит их в пазы пластины (поз 13) таким образом, что зашпосне-вые суставы остаются сверху К эюму моменту кромки пазов пластины (поз 13) и направляющие (поз 12) составляют замкнутый контур, удерживая тушку за заплюсневые суставы

Одновременно тушка, скользя грудной частью по направляющей (поз 2), занимает горизонтальное положение и через разрез в грудной полости нанизывается на клюв направляющей

Передвигаясь дальше, она попадает в зону резания ножей (поз 5), отделяющих грудку Грудка падает на отводящий транспортер или в соответствующую емкость

Далее тушка попадает в зону отделения крыльев дисковым ножом Оставшаяся часть тушки, попадает в зону узла отрезания окорочков плоскими ножами Спинно-лопаточная часть под действием гравитационных сил падает в лоток или на отводящий транспортер

Окорочка, продолжая движение, сбрасываются па транспортер или лоток При необходимости дальнейшей обвалки окорочков от костей на машину разделки устанавливаются ножи для отрезания эпифизов (поз 8)

На Рис 28 изображено устройство для снятия мяса с костей око-рочков птицы, общий вид

На Рис 29 — сечение А-А, продольное сечение ротора с рабочими элементами

На Рис 30- развернутый разрез Б-Б вдоль осей рабочих элементов с указанием основных этапов снятия мяса при вращении ротора

I этап - загрузка окорочка,

II этап - завершен съем мяса с костей,

III этап — срезание мяса с коленного сустава.

IV этап — сброс мяса и костей

Устройство состоит из рамы 1 с установленным на ней приводом 2, двух роторов 3 и 4 с направляющими 17 и 18, установленных на общем валу 5, направляющих пластин 6, установленных на раме

Роторы с направляющими служат для крепления на них рабочих органов - полых цилиндров 7, 8 с коническими проточками на сопряженных торцах 9 и 10, а торцевая поверхность направляющей 17 является режущим элементом для снятия мяса с коленного сустава окорочка На раме установлены копиры 11 и 12, по которым движутся ролики 13, закрепленные на осях 14, которые в свою очередь жестко закрелены на полых цилиндрах 7 и 8 Внутри полых подвижных цилиндров установлены выталкиватели для костей 15 и 16 Выталкиватель 15 установлен неподвижно на роторе а выталкиватель 16 устанавливается подвижно во внутренней полости цилиндра 7 и приводится в движение при помощи роликов 13, движущихся в пазах копира 12

Устройство работает следующим образом Окорочок вручную голен-ной частью, с предварительно удаленным эпифизом, вставляется в кони-

ческую проточку 9 полого подвижного цилиндра 7 и укладывается бедренной частью, с предварительно удаленным эпифизом, на направляющую пластину 6 напротив конической проточки 10 полого цилиндра 8.

При вращении вала 5 при помощи копира 11,роликов 13 и осей 14 происходит смещение полого подвижного цилиндра 8 в сторону полого подвижного цилиндра 7, При этом кости окорочка входят во внутренние гюлосги цилиндров 7 и8, а мышечная ткань смещается ст периферии костей к коленному суставу. При максимальном сближении цилиндров 7 и 8 мышечная ткань формируется в виде кольца вокруг них. При дальнейшем вращении вала начинает двигаться второй полый подвижный цилиндр 7 до вхождения полого подвижного цилиндра 8 в направляющую полого подвижного цилиндра 7, установленную на роторе 3, до момента срезания (сдвигания) и разрыва связей между мышечной тканью и коленным суставом режущим элементом, который выполнен в виде торцевой поверхности направляющей 17 ротора 3. Мышечная ткань оказывается при этом нанизанной на полый подвижный цилиндр 8.

При дальнейшем вращении вала 5, полые подвижные цилиндры 7 и 8 возвращаются в исходное положение, а выталкиватели ¡5 и 16 вытесняют кости из полостей полых подвижных цилиндров, а снятая мышечная ткань сдвигается с полого подвижного цилиндра 8 торцевой поверхностью направляющей 18 и сбрасывается в специальную емкость или транспортер. Процесс непрерывно повторяется при закладке окорочков.

Рис. 30 Схема этапов процесса обвалки окорочков

На Рис. 31 изображено устройство для снятия мяса с грудной части тушек птицы, общин вид; на фиг.2 - узел I на фиг. 1 зона действия прижимного приспособления на грудку, в начале его действия; на фиг.З - то же, в конце его действия; на фиг.4 — вид А на фиг.З, на фиг.5 - сечение Б-Б на фиг.З.

Стрелками показано направление движения элементов.

Устройство для снятия мяса с грудной части тушек птицы содержит раму 1, на которой закреплено приспособление для транспортирования птицы и установленный с возможностью вращения двойной дисковый нож 2. Приспособление для транспортировки птицы выполнено в виде укрепленного на горизонтальной оси 3 с возможностью вращения колеса 4, несущего радиалыю расположенные с постоянным шагом плоские носители 5, каждый из которых имеет на внешней своей поверхности игольчатые фиксаторы б и зажимной механизм 7, установленный с возможностью взаимодействия со смонтированным внутри колеса 4 кон центр юно ему парой направляющих (не показаны).

Над цилиндрической поверхностью колеса 4 перед дисковым ножом 2 смонтировано прижимное приспособление 8 в виде горизонтально шарнирно-у крепленного одноплечего рычага, на конце которого установлена головка 9 для прижима грудной части тушек, рабочая (нижняя) поверхность которой образуется пересечением двух плоскостей.

Устройство снабжено тремя последовательно установленными за дисковым ножом 2 спаренными (симметрично относительно вертикальной плоскости симметрии колеса 4) скребками Ш-12. Скребки

первых двух пар 10 и 11 служат для отделения филейных частей с ребер и грудной кости Скребки 11 второй пары установлены с возможностью возвратно-поступательного перемещения по направлению к оси колеса 4, скребки 10 первой пары установлены неподвижно, а скребки 12 третьей пары служат для окончательного отделения филейных частей, выполнены с зубчатой насечкой 13 на поверхности и установлены под углом к носителям 5, а верхний конец каждого скребка 12 третьей пары выполнен в виде цилиндра, переходящего в коническую часть

Каждый зажимной механизм 7 образован двумя захватами 14 и 15, укрепленными вокруг общей оси шарнира 16 и установленными на переднем конце носителя 4 по обе стороны штанги П с возможностью сходящегося и расходящегося движений Нижний конец штанги 17 имеет ролик, который в контакте с парой направляющих (не показаны) осуществляет перемещение захватов 14 и 15, а верхний конец штанги 17 служит стопором для переднего участка грудной части тушки и для перемещения подвижной (второй) пары скребков 11

Игольчатые фиксаторы 6 расположены в передней части носителя 5 по ходу его перемещения

Устройство работает следующих! образом

После установки грудной части тушки на носитель 5 передней частью вплотную к штанге 17, под давлением прижимного узла 8 грудная кость нанизывается на игольчатые фиксаторы 6, а передняя часть грудки зажимается захватами 14 и 15 зажимного механизма 7 При последующем прохождении иод дисковым вращающимся ножом 2 выполняются два продольных разреза, а в то же время первая пара скребков 10 начинает отделять первую группу мышц Когда передняя часть грудки достигнет второй пары скребков 11 начинается отделение второй группы мышц При продолжении движения носителей 5, удерживание тушки осуществляется остаточными привязями, филейные части теперь свисают вниз с каждой стороны носителя 5, а грудная кость с ребрами находится на носителе 4 При подходе филейных частей к вращаюнцгмея скребкам 12 происходит окончательное срезание их с ребер и грудной кости Филейные части падают вниз, а кости транспортируются до момента раскрытия захватов 14 и 15 и также падают на транспортер или в специальную емкость (не показана)

Рис 31 Принципиальная схема машины Я6-ФОГ для обвалки грудки

тушек птицы

1- рама, 2 - дисковый нож, 3 - горизонтальная ось, 4 - носитель, 5 - носитель, б - игольчатые фиксаторы, 7 - зажимной механизм, 8 - прижимное приспособление, 9 - головка для прижима грудной части, 10 - первая пара скребков, 11 - вторая пара скребков, 12- третья пара скребков, 13 - съемник с зубчатой насечкой, 17 - штанга

Рис 32 Схема этапов процесса обвалки грудной части зона действия прижимного приспособления на грудку в начале его действия

2 - дисковый нож, 5- носитель, 6- игольчатые фиксаторы, 7- зажимной механизм, 8- прижимное приспособление, 9 - головка для прижима грудной части, 16 - ось шарнира, 17 - штанга

Устройство Я6-ФПР (Рис 33) осуществляет разделку цыплят бройлеров на полутушки, а при соответствующей переналадке раздел-

и в конце

ку тушек для производства полуфабрикатов «цыплята любительские» и «цыплята табака»

Устройство для производства полуфабрикатов из тушек птицы содержит раму1, ценной транспортер 2 с захватами 3 для перемещения тушек, желоб 4, копиры 5 для управления захватами 3, направляющую 6 с прорезью, дисковый нож 7, расположенный в этой прорези и привод 8, кроме того, на раме 1 закреплена дополнительная направляющая 9 с вогнутым участком, а каждый захват 3 снабжен двумя линеиными инденторами 10 и 11 для выламывания ног в тазобедренных суставах, и линейным индентором 12 для деформации седалищной кости, соотношение длины и высоты каждого индентора для выламывания ног сосывляег (1,5-3,0) 1,0, передние концы их закреплены на захватах 3, а задние соединены между собой стяжкой 13, причем последняя установлена с возможностью взаимодействия с копирами 5, а каждый линейный индентор 12 для деформации седалищной кости соединен с захватом 3 посредством шарнира 14 и установлен с возможностью взаимодействия с дополнительной направляющей 9 через ролик 15 Направляющая б с прорезью снабжена приспособлением для выламывания ребер 16, а копиры 5 соединены с направляющей зоны загрузки, выполненной в виде пары изогнутых и связанных между собой элементов 17 и 18 Радиус их изгиба равен радиусу звездочки цепного транспортера 2 С противоположной стороны от направляющей зоны загрузки к копирам 5 примыкает направляющая зоны разгрузки, выполненная в виде двух изогнутых элементов 19

Устройство работает следующим образом

Для получения пластованных тушек птицы перед началом работы дисковый нож 7 устанавливают таким образом, чтобы его верхняя рабочая кромка была немного ниже верхней кромки направляющей 6 и прорезью Затем, включив привод 8, приводят в движение цепной транспортер 2 и дисковый нож 7 Цепной транспортер 2 перемещает закрепленные на нем захваты 3 и связанные с ним линейные инденто-ры 10 и 11 для выламывания ног в тазобедренных суставах и линейный индентор 12 для деформации седалищной кости Оператор берет тушку за ножки и, подавая ее грудной частью вперед, заводит участки костей голени под голеностопными суставами в направляющую зоны загрузки, при этом захватом 3 тушка захватывается и по мере продвижения по направляющей голени ее перемещаются в прорези захвата 3, что обеспечивает их надежную фиксацию При дальнейшем движении тушка попадает на направляющий желоб 4, перемещаясь по которому тушка приподнимается, вследствие чего обеспечивается практически горизонтальное положение ее, при этом тушка через разрез в брюшной полости нанизывается на направляющую 6 с прорезью,

бройлеров на полутушки и производства полуфабрикатов «цыплята любительские» и «цыплята табака»

а линейные инденторы 10 и 11 для выламывания ног прижимают тушку в тазобедренных суставах и осуществляют их выламывание Копиры 5 для ориентации захватов предотвращают перемещение вверх и перенос захватов 3 и линейных инденторов 10 и 12 для выламывания ног Далее тушка подается к дисковому ножу 7, при этом грудная часть тушки разрезается посредине После разрезания тушка попадает на приспособление для выламывания ребер 16, которое обеспечивает раскрытие тушки с одновременным выламыванием ребер При этом линейный индентор 12 для деформации седалищной кости начинает опускаться за счег того, что ролик 15 наезжает на вогнутую часть дополнительной направляющей 9 Происходит вдавливание седалищной кости в прорезь направляющей 6, что обеспечивает ее раздавливание с одновременной фиксацией при выламывании ребер При дальнейшем движении линейный индентор 12 поднимается, и пластованная тушка после практически полного схода с приспособления для выламывания ребер 16 попадает в зону разгрузки Суставы голени вступают в контакт с направляющими зоны разгрузки 19, расположенными с внутренней стороны суставов, и при движении захвата 3 освобождаются от прорезей и тушка падает в поддон или на отводящий транспортер (на чертеже не показаны)

Для получения разрезанной пополам тушки перед началом работы дисковый нож 7 устанавливается таким образом, чтобы его верхняя кромка была выше верхней кромки направляющей 6 с прорезью До момента подачи тушки к дисковому ножу 7 устройство работает аналогично приведенному выше примеру При подачи тушки на дисковый нож 7 происходит разрезание тушки на полутушки посередине позвоночника и грудной кости Полученные полутушки повисают в прорезях захвата 3 и направляются в зону разгрузки Соотношение длины и высоты линейных инденторов для выламывания ног в тазобедренных суставах менее 1,5 1,0 не гарантирует контакта инденторов с тазобедренными суставами, а при соотношении более чем 3,0 1,0 инденторы будут выступать за пределы бедренной части самой большой тушки птицы, т е эти участки будут не рабочими

Для разделки тушек птицы и обвалки грудной части разработана машина, представленная на Рис 35

г ж ж ж

Рис 35 Принципиальная схема машины для разделки и обвалки

грудной части тушек

Ф

Рис 36 Рабочие органы машины для разделки и обвалки грудной части тушек

Дм приготовления мясных рулетов разработана установка (Рис, 37)

Рис. 37 Устройство для изготовления полуфабрикатов /1

я 'V (I / л?

та *

Фи г.5

Рис. 38 Рабочие органы устройства для изготовления полуфабрикатов: фиг. 1 - общий вид устройства; фиг. 2 - вид А; фиг. 3 - завертывают приспособление; фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг.З.

Устройство для изготовления мясных рулетов включает раму 1, на которой смонтированы горизонтальный ленточный транспортер 2 для подачи заготовок мяса, механизм пластования, дозатор 3 начинки, механизм 4 для завертывания заготовок в рулет 2 и привод 5 Механизм пластования мяса состоит из индивидуального редуктора 6 с выходными валами 7, на которые насажены валики 8-11, выполненные с рифлениями различной конфигурации (фиг 2) Зазор между валиками и подающим транспортером 3 регулируется с помощью винтовой передачи 12, с помощью которой механизм пластования может перемещаться в вертикальном направлении по направляющим 13 Все валики вращаются в сторону движения ленты транспортера 2 так, что линейная скорость наружной поверхности велика, имеющего минимальный диаметр, равна линейной скорости движения ленты транспортера

Механизм 4 для завертывания заготовок в рулет выполнен из рамки 14, имеющей возможность качательного движения вокруг горизонтальной оси 15 под действием кулачкового механизма 16 В рамке 14 смонтированы один над другим валы 17 и 18 со съемными параллельно расположенными роликами 19 Верхний вал 17 снабжен роликами разной высоты с увеличением от середины вала к его концам, так что при, наборе их на вал в сечении они образуют различные вогнутые поверхности, соответствующие форме получаемого полуфабриката, а ролики нижнего вала имеют одинаковую высоту Валы вращаются в одну сторону и их вращение противоположно движению подачи, а осуществляется оно посредством зубчатых колес 20-23 и звездочками 24 Рамка смонтирована на опорах 25 с помощью подшипников 26 Устройство работает следующим образом

В качестве начинки при изготовлении рулетов могут быть использованы масло, творог, капуста, куриный жир и т п Затем приводом 5 приводится в движение транспортер 2, механизм пластования и механизм 4 для завертывания заготовок

На транспортере 2 размечены интервалы, где вручную должны быть уложены куски мяса При движении транспортера 2 обеспечивается подача их к механизму пластования, где мясо посредством валиков размягчается и пластуется до определенной толщины В момент, когда пласт мяса находится под дозатором 3, из него на поверхность пласта мяса наносится начинка (наполнитель)

Далее пласт мяса с начинкой подается к механизму 4 для завертывания, которое посредством валов 17 и 18 с роликами 19 заворачивает пласт мяса вокруг начинки (накопителя)

По окончании процесса заворачивания, кулачковый механизм 16 поворачивает и откидывает рамку 14 с валами 17,18, при этом готовый полуфабрикат попадает на транзистор панировочной машины (не указан)

Выполнение механизма пластования с увеличивающимися по ходу заготовок диаметрами валиков обеспечивает постепенное деформирование за счет уменьшения зазора между валиками и подающей лентой, а значит целостность морфологического строения мышечной ткани, минимальное выделение мясного сока, что очень важно в плане обеспечения сочности готового продукта Кроме того, все валики вращаются с одинаковыми угловыми скоростями, ври этом в точках соприкосновения валиков с мясом по ходу подачи линейные скорости также увеличиваются, т е мясо, находясь в контакте сразу с двумя валиками, подвергается помимо вертикальной деформации еще и растяжению, что ускоряет получение пласта с определенной толщиной

Угловые скорости вращения валиков подбираются таким образом, чтобы линейная скорость на поверхности самого меньшего валика была равна линейной скорости подшощей ленты, а пропорция увеличения диаметров валиков определяется, исходя из структурно-механических свойств филе таким образом, чтобы за счет растяжения, филе не разрывалось

Пропорция увеличения валиков не имеет линейный характер, так как филе, проходя между зазором первого валика и подающей лентой, деформируясь, приобретает совершенно новые структурно-механические свойства по сравнению с первоначальными Это относится к следующим стадиям пластоваши филе с последующими валиками Расстояние между осями вращения валиков зависит от размеров филе и меньше от минимальной ширины филе

Ролики верхнего вала механизма для завертывания имеют четкую форму и в пространстве образуют седлообразную форму, так как при завертывании начинки в филе наружная поверхность продукта получается выпуклой, т е верхние ролики вплотную обхватывают всю наружную поверхность продукта и тем самым обеспечивают более плотное завертывание пласта вокруг начинки, что очень важно при последующих технологических операциях (панировка, тепловая обработка) Благодаря тому, что все ролики и верхнего вала и нижнего вала съемные, можно пространство, где происходит процесс завертывания, ограничить разнообразными поверхностями

То, что ролики верхнего вала установлены в промежутках нижнего вала, улучшает качество завертки, так как этим обеспечивается более надежная передача кромки пласта от нижних роликов к верхним

Таким образом, данное устройство позволяет полностью механизировать весь цикл производства полуфабрикатов и повысить качество изготовляемой продукций

При создании устройства для формования мяса птицы (Рис 37,38) в соответствии с принятой технологической схемой была разработана кинематическая схема дозировочно-формующей машины (Рис 39)

Рис 39 Кинематическая схема дозировочно-формующей машины ро-торно-барабанного типа 1 - электродвигатель, 2,9 - редуктор, 3 - шне-ковый питатель, 4 - неподвижный корпус, 5 - ротор, 6 - кулачок-копир, 7 - поршень, 8 — транспортер, 10 — загрузочный бункер

Основным рабочим узлом машины является ротор 6 с ячейками, внутри которых располагаются поршни 8 Назначение поршней создавать требуемое давление прессования продукта Поршни, вращаясь вместе с ротором создают не только требуемое давление прессования, но и обеспечивают заданную длительность его воздействия на продукт Вид диаграммы процесса формования за период от заполнения ячейки сырьем до выдачи отформованного полуфабриката представлен на Рис 40.

Рис 40 Диаграмма процесса формования

Сырье поступает из бункера 10 в шнековый питатель 4, имеющий привод от редуктора 3 через цепную передачу Для заполнения формы

ячейки за заданный промежуток времени питатель должен создавать

р

постоянно действующее давление 3 Форма изделий и ее сохранность при последующих технологических операциях обеспечивается

давлением прессования ", создаваемым поршнями в промежуток

( 1 - С , времени "1 .

Промежуток времени л1 соответствует длительности роста

Р Р

давления в ячейке ротора от величины 3 до " . Заданная диаграмма создается профилем неподвижного кулачка 7, по которому перемешаются штоки поршней. Замкнутость объема ячейки обеспечивается наружным неподвижным корпусом 5. Для отвода отформованных изделий предусмагриваетея траспортер 9. Привод питателя, транспортера и ротора осуществляется через редуктор 2 и 3 от двигателя 1.

Рис. 41 Общий вид дозировочно-формующей машины ротор но-барабан но го типа: I - рама, 2 - электродвигатель, 3,4 - редукторы, 5 - корпус, 6 - ротор, 7 - шнековый питатель, 8 - заг рузочный бункер, 9 - крышка, 10 - транспортер

Проведенные аналитические и экспериментальные исследования, изложенные в настоящей диссертационной работе легли в основу инженерных расчетов и аппаратурного оформления процессов разделки тушек птицы, обвалки отдельных частей и деформационной обработки мышечной ткани.

Основные результаты и выводы

1 На основании системного подхода получено научно-обоснованное решение проблемы глубокой переработки тушек птицы, имеющей важное народно-хозяйственное значение

2 Предложена комплексная схема рациоиалыюй переработки потрошеной тушки птицы - как основы для производства продуктов высокой степени кулинарной готовности

3 Обоснованы направления аналитических и экспериментальных исследований тушек птицы и процессов их переработки

4 Разработаны методики и специализированные стенды, ставшие экспериментальной базой школы исследователей для целевого изучения сырья и процессов его переработки

5 На основе проведенных исследований получены новые экспериментальные данные, вскрывающие закономерности влияния структурно-механических и стереометрических характеристик мясокостного сырья на особенности конструктивного решения рабочих органов и кинематических схем машин глубокой переработки мяса птицы

6 Результаты проведенных исследований явились основой для создания технологических комплексов машин для производства полуфабрикатов и готовых кулинарных изделий из мяса птицы при разработке программы развития машиностроительной базы в виде «Системы оборудования для птицеперерабатывающей отрасли на 1991-1995гг и до 2000г Оригинальность принятых конструкторских решений подтверждена авторскими свидетельствами и патентами, в том числе СССР, России, США, ЕПВ, Японии

7 Информационная база, полученная в ходе исследовательских работ использована при разработке Общероссийской нормативной документации, в том числе ГОСТ Р 52313-2005 «Птицеперерабатывающая промышленность Продукты пищевые Термины и определения», ГОСТ Р 52306-2005 «Мясо птицы (тушки цыплят, цыплят-бройлеров и их разделенные части для детского питания ТУ», ГОСТ Р 52469-2205 «Птицеперерабатывающая промышленность Переработка птицы Термины и определения»

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ:

1 Математическая модель резания дисковыми ножами мягкого коллагенсодержащего сырья Кулишев Б В , Полоз В В , Юрков С Г Андреенков В А/ Сборник научных трудов ВНИИМП «Совершенствование процессов переработки птицеводческого и клеежелатинового сырья» -М - 1982 - С 46-52

2 Кулишев Б В , Ивашов В И , Талатонов Ю Н , Юрков С Г Применение виброрезания в процессах обработки продуктов убоя/ Материалы 23-го Европейского конгресса научных работников мясной промышленности

3 Кулишев Б В , Юрков С Г К методике исследования импульсной резки мясокостного сырья/ Сборник научных трудов МТИММП -М - 1977 - С 131-133

4 Кулишев Б В , Юрков С Г Экспериментальный стенд для исследования процессов импульсного резания мясокостного сырья/ Сборник научных трудов МТИПП «Модернизация существующего и разработка новых видов оборудования для пищевой промышленности» - М - 1978 - С 23-28

5 Кулишев Б В , Юрков С Г Импульсное резание мясокостной ткани//Мясная индустрия СССР - 1978 -№9 - С 34-35

6 Кулишев Б В , Ивашов В И, Юрков С Г К вопросу о безотходном резании мясокостного сырья/ Сборник научных трудов МТИПП «Модернизация существующего и разработка новых видов оборудования для пищевой промышленности» -М - 1978 -С 39-44

7 Некоторые вопросы обработки экспериментальных данных при исследовании технологических машин и оборудования пищевой промышленности/ Кулишев Б В , Юрков С Г, Бубыренко В К, Дворак Н М / Сборник научных трудов МТИПП «Модернизация существующего и разработка новых видов оборудования для пищевой промышленности» -М - 1978 -С 139-142

8 Кулишев Б В , Юрков С Г Некоторые свойства костной ткани/ Сборник научных трудов МТИММП «Интенсификация существующих и разработка новых технологических процессов в пищевой промышленности» - 1978 -С 2

9 Математическая модель рубки мягкого коллагенсодержащего сырья Кулишев Б В , Полоз В В , Дуйденко Б Н, Андреенков В А / Сборник научных трудов ВНИИМП «Совершенствование процессов переработки птицеводческого и клеежелатинового сырья» - М - 1982 -С 53-60

10 Диаграммы деформирования для компактной костной ткани трубчатой кости крупного рогатого скота Кулишев Б В , Полоз В В , Юрков С Г, Барановский Н В / Сборник научных трудов ВНИИМП «Совершенствование процессов переработки птицеводческого и клеежелатинового сырья» -М - 1982г -С 61-64

11 К расчету режущего органа машин импульсного действия Кулишев Б В , Юрков С Г, Комляков , Ярманов АН/ Сборник научных

трудов МТИММП «Модернизация существующего и разработка новых видов оборудования для пищевой промышленности» — М - 1979 -2 С

12 Импульсное отделение ребер от позвонков животных Кулишев Б В / Сборник научных трудов НПО «Комплекс» «Оптимизация технологических процессов переработки птицепродуктов» - М - 1983 -С 118-123

13 Разработка специализированного оборудования и систем автоматизации в отраслях промышленности, производящих продукты питания Кулишев Б В , Шаповалов А К / Сборник научных трудов НПО «Комплекс» «Об использовании центроидных механизмов в машинах импульсной рубки мясокостного сырья» - М - 1984 - С 139-150

14 К вопросу выбора способов резания тушек птицы при создании соответствующего оборудования Кулишев Б В , Шаповалов А К / Сборник научных трудов НПО «Комплекс» «Разработка специализированного оборудования и систем автоматизации в отраслях промышленности, производящих продукты питания» -М - 1984 - С ¡39-150

15 Расчет центроидного механизма машины для расчленения тушек птицы Кулишев Б В , Оленев Н Н, Шаповалов А К / Сборник научных трудов НПО «Комплекс» «Научные разработки в птицеперерабатывающей и клеежелатиновой промышленности» - М - 1985 - С 40-46

16 Определение усилий и параметров рабочих органов машины для пластования мяса птицы Кулишев Б В , Варажян М X / Сборник научных трудов НПО «Комплекс» «Научные разработки в области птицеперерабатывающей и клеежелатиновой промышленности» - М -

1985 - С 9-15

17 Производство полуфабрикатов из тушек цыплят-бройлеров Кулишев Б В , Попков В.Н, Шаповалов А К, Демчева ЛИ/ Сборник научных трудов ВНИИМП «Научные разработки в области птицеперерабатывающей и клеежелатиновой промышленности» - М - 1985 -С 16-19

18 Современное оборудование для расчленения тушек птицы Обзорная информация/ Б В Кулишев, Б В Чаблин, М X Варажян, Б В.Елизаров - М , ЦНИИТЭИ мясомолпром, 1985 с 19/Серия «Мясная промышленность»/.

19 Оборудование для обвалки тушек птицы Экспресс-информация/ Б В Кулишев, Б В Чаблин, М X Варажян, Б В Елизаров -М ЦНИИТЭИ мясомолпром, 1986 , С 3-13 /Серия «Мясная промышленность Зарубежный опыт » Вып 1/

20 Чаблин Б В , Максимов А Ю , Варажян М X Оборудование для разделки тушек и обработки мяса птицы// Мясная индустрия СССР -

1986 -№11 -С 42-44

21 Кулишев Б В , Варажян МХ Исследование процесса пластования мяса птицы с целью создания соответствующего оборудования/ Сборник научных трудов НПО «Комплекс» «Иследование по вопросам экономики, техники и технологии птицеперерабатывающей промышленности» - М - 1986 - С 3-5

22 Определение биометрических параметров тушек с целью создания устройства для снятия мяса с трубчатых костей цыплят-бройлеров

Кулишев Б В , Елизаров Б В , Оленев Н Н / Сборник научных трудов НПО «Комплекс» «Исследование по вопросам экономики, техники и технологии птицеперерабатывающей промышленности» - М - 1986 -С 10-12

23 Особенности конструирования машины для разделки тушек цыплят-бройлеров и обвалки грудной части Чаблин Б В , Кулишев Б В / Сборник научных трудов НПО «Комплекс» «Вопросы ускорения научно-технического прогресса в птицеперерабатывающей промышленности» -М - 1987 -С 23-25

24 Механизация процесса комплексной переработки мяса птицы Кулишев Б В , Чаблин Б В , Максимов А Ю и др. / Материалы ВНТК «Интенсивные технологии производства и переработки мяса птицы и яиц»,22-24апреля 1987г,г Симферополь -М , 1987 С 105-109

25 Кулишев Б В , Чаблин Б В , Варажян М X Оборудование для производства мясных изделий// Мясная индустрия СССР - 1987 - № 1 -С 29-35

26 Кулишев Б В , Чаблин Б В , Варажян М X Оборудование для производства мясных изделий// Мясная индустрия СССР - 1987 - № 2 -С 34-38

27 Кулишев Б В , Чаблин Б В , Варажян М X Оборудование для производства мясных изделий// Мясная индустрия СССР - 1987 - №3 -С 28-31

28 Новые изобретения в мясной промышленности Обзорная информация/ Б В Кулишев, М X Варажян, Б В Чаблин - М АгроНИИЭ-ИМясомолпром, - 1987. - С. 28

29 Применение автоматизированных систем и робототехники в птицеперерабатывающей промышленности за рубежом Обзорная информация/ Б В Кулишев, М X Варажян, Б В Елизаров, В И Ивашов, Б В Чаблин -М - 1987 - С 32

30 Кулишев Б В , Елизаров Б В. Биометрические исследования при разработке машин для отделения мяса// Мясная индустрия СССР -1987 -№12 - С 21-24

31 Математическое моделирование процесса пластования филе цыплят-бройлеров с целью создания соответствующего оборудования Кулишев Б В , Варажян М X, Дуйденко Б И. / Сборник научных трудов ВНИИПП. «Вопросы ускорения научно-технического прогресса в птицеперерабатывающей промышленности» - 1987 - С 3-8

32 Кулишев Б В , Чаблин Б В , Максимов А Ю , Елизаров Б В Оборудование для производства полуфабрикатов из мяса птицы// Птицеводство - 1987 -№2 - С 41-44

33 Новые изобретения в мясной промышленности Обзорная информация/ Б В Кулишев, М X Варажян, Б В Чаблин, Б В Елизаров -М АгроНИИТЭИМясомолпром, - 1987 - С 26 - Вып 1

34 Исследование морфологического состава тканей в основных плоскостях тушек птицы при производстве полуфабрикатов Кулишев Б В , Максимов А Ю / Материалы ВНТК «Пути интенсификации технологических процессов и оборудования в отраслях Агропромышленного комплекса» - М — 1987

35 Кулишев Б В , Павликова М М, Прокофьева 3 С Необходимая перестройка работы по стандартизации в птицеперерабатывающей

промышленности// Стандарты и качество - 1989 - С 73-75

36 Кулишев БВ, Риза-Заде НИ, Берлова ГА Мясная и холодильная промышленность Передовой научно-производственный опыт, рекомендуемый для внедрения// Научно-технический информационный сборник АгроНИИТЭИМясомолпром, - М - 1989 - 36С. -Вып 10

37 Кулишев Б В , Гущин В В , Берлова Г А Новое в технике производства продукции из мяса птицы Обзорная информация, АгроНИИТЭИМясомолпром, М, 1989 г 48 с

38 Рациональное использование продукции гусеводства Обзорная информация/ Б В Кулишев, В В Гущин, 3 С Прокофьева, М С Коган, Г Е Конькова М АгроНИИТЭИМясомолпром, 1990 -38С

39 Создание оборудования для глубокой переработки тушек уток Кулишев Б В , Максимов А Ю / Материалы «Конференции по птицеводству», г Рига, 17-19 апреля 1990

40 Зарубежное оборудование для производства продукции из мяса птицы Обзорная информация/ Б В Кулишев, Е В Мартыновский , А С Шахназарян -М АгроНИИТЭИМясомолпром, 1991 -44С

41 Математическое моделирование механических свойств мышечных тканей мяса утки Б В Кулишев, Б К Дуйденко , В А Катюхин, А С Шахназарян/ Депонированные научные труды ВИНИТИ. - 1991 -№4 - С 77

42 Кулишев Б В , Чаблин Б В Биометрические исследования при разработке машины для обвалки грудной части цыплят-бройлеров/ Депонированная статья АгроНИИТЭИМясомолпром -М -1991 - Кч 748 ММ 91

43 Исследование динамики процесса созревания мяса цыплят-бройлеров/ Б В Кулишев , Л А Соколова, И И Точилова, Т Г Кузнецова/ Доклад на 38-м Конгрессе по проблемам науки и технологии мяса 1992 - Франция, г Клермон-Ферран - С 419-422 -том 3

44 Кулишев Б В , Фомин М Е , Абалдова В А Оборудование для глубокой переработки//Мясная индустрия - 1993 -№3

45 Кулишев Б В , Гущин В В Приоритеты развития науки и научного обеспечения в пищевых и перерабатывающих отраслях АПК/ Издательский комплекс МГАПП -М - 1995 - С 46-59 -часть2

46 Кулишев Б В , Гущин В В Новое в технике и технологии переработки птицы//Птицеперерабатывающая отрасль - 1995 -№4-18С

47 Механизация производства полуфабрикатов из тушек уток Кулишев Б В , Максимов А Ю / Материалы «Конференции по птицеводству» - Сергиев Посад - 1995

48 Физико-химические свойства парного мяса цыплят-бройлеров Кулишев Б В , Стефанова И Л, Криштафович В , Жебелева И / Доклад на 20-м Всемирном научном Конгрессе по птицеводству, Нью-Дели, Индия - 1996 , т4

49 Система машин для производства полуфабрикатов из тушек птицы Кулишев Б.В , Чаблин Б В , Максимов А Ю / Материалы НПК « Прогрессивные, экологически безопасные технологии хранения и комплексной переработки сельхозпродукции для создания продуктов питания повышенной пищевои и биологической ценности» -М - 1997.

50 Повышение эффективности процесса механизированной обвал-ют мяса птицы Кулишев Б В , Гущин В В , Махонина В Н / Материалы конференции ВНАП - Зеленоград, 1999 - С 150-153

51 Основы промышленной технологии производства детского питания мяса птицы Кулишев Б В , Стефанова И JI, Тимошенко Н В , Шахназарова JI В , Мокшанцева ИВ / Доклад на «Конференции по птицеводству» - 1999 -раздел4 - С 148-150

52 Тушка птицы как биохимическая система Кулишев Б В , Макетов А Ю / Сборник научных трудов ВНИИПП «Новое в технике и технологии переработки птицы» -М - 1999

53 Кулишев Б В Технологии переработки мяса птицы// Пищевая помышленность -2000 - С 16-17

54 Кулишев Б В , Соколова JIА Переработка мяса птицы с учетом динамики автолитических изменений мышечной ткани после убоя// Птицеводство - 2000

55 Кулишев Б В Создание производства по переработке мяса птицы в свободной экономической зоне г Калининграда// Птицеводство -2000

56 Кулишев Б В Новое в разработке и производстве техники для птицепереработки// Птицеводство — 2000

57 Кулишев Б В Пути эффективного использования мяса маточного поголовья бройлеров// Птицеводство — 2000

58 Максимов А Ю , Кулишев Б В , Максимов А А Линия производства консервов для детского питания из мяса птицы/ Доклад на конференции « Пища Экология Человек» - 2001

59 Кулишев Б В , Максимов А Ю , Максимов А А Производство полуфабрикатов из мяса птицы с высокой степенью кулинарной готовности/ Доклад на конференции « Пища Экология Человек» —2001

60 Кулишев Б В , Маковеев И И, Соколова JI А , Дибирасулаев М А Разработка технологии переработки мяса птицы с учетом динамики автолитических изменений мышечной ткани после убоя и возможности увеличения сроков хранения в охлажденном состоянии/ Доклад на конференции - г Углич - 2001

61 Кулишев БВ, Петрова ЕН, Громов ИЮ Подготовка сырья для продуктов лечебно-профилактического питания/ Доклад на конференции - г Углич -2001

62 Гущин В В , Кулишев Б В , Маковеев И И , Митрофанов Н С Технология полуфабрикатов из мяса птицы - М - Колос - 2002 - 196 С

63 Максимов А Ю , Кулишев Б В К вопросу совершенствования процесса обвалки// Мясная индустрия -2002 -С 29-31.

64 Максимов А А Механизация производства консервов из мяса птицы для детского питания// Мясная индустрия - 2002 - № 2 - С 36

65 Кулишев Б В , Максимов А Ю , Максимов А А Оборудование для производства полуфабрикатов быстрого приготовления из мяса птицы// Мясная индустрия - 2003 - № 1 - С 35-37.

66 Кулишев Б В , Максимов А Ю , Максимов А А Механизация производства консервов из мяса птицы для детского питания// Мясная индустрия -2002 -№12 - С 36-37

67 Кулишев Б В , Максимов А Ю , Максимов А А Оборудование

для производства консервов из мяса птицы// Мясная индустрия - М -2002 -№9 - С 48-51

68 Кулишев Б В , Максимов А Ю , Максимов А А Оборудование для производства полуфабрикатов из мяса птицы// Мясная индустрия -М - 2002 - № 8 - С 37-40

69 Кулишев Б В , Гущин В В , Афанасенко Н И Птицеперерабатывающая промышленность//Пищевая промышленность -2002 - С 433452

70 Рациональное использование мясных ресурсов яичных птицефабрик Кулишев Б В , Соколова Л А, Трухина Т Ф , Пышненко Г И , Смирнова И Б / Сборник научных трудов ВНИИПП «Новое в технике и технологии переработки птицы» -2004 - Выи 32-С 183-187

71 Ивашов В И , Юрков С Г, Кулишев Б В , Бубыренко В К Устройство для отделения эпифизов трубчатых костей - А с № 626745 -бюл №37.- 1978

72 Ивашов В И , Юрков С Г , Кулишев Б В , Бубыренко В К и др Устройство для исследования структурно-механических свойств пищевых продуктов животного происхождения -Ас № 603901 - бюл № 15 - 1978

73 Ивашов В И , Юрков С Г, Кулишев Б В , Чаблин Б В Устройство для расчленения туш животных - Ас № 663360 - бюл № 19 -1979

74 Ивашов В И, Юрков С Г, Кулишев Б В , Бубыренко В К и др Устройство для нарезания мясокостных полуфабрикатов - А с № 721058 - бюл №10 - 1978

75 Ивашов В И, Юрков С Г, Кулишев Б В , Лысов В С Устройство для нарезания мясокостных полуфабрикатов -Ас №721058 - бюл № 10 - 1978

76 Ивашов В И, Юрков С Г, Кулишев Б В , Трубицина и др Устройство для отделения эпифизов трубчатых костей - А с № 755257 -бюл №30 - 1980

77 Ивашов В И, Юрков С Г, Кулишев Б В , Бубыренко В К и др Устройство для отделения эпифизов трубчатых костей - А с № 755257 - бюл №30 - 1980

78 Юрков С Г , Кулишев Б В , Ярманов А Н Устройство для резки пищевых мороженых блоков - Ас №789085 -бюл №30 - 1980

79 Ивашов В И, Юрков С Г, Кулишев Б В , Лысов В С и др Устройство для определения сил трения скольжения животного происхождения -Ас №787988 - бюл №46 - 1980

80 Бубыренко В К , Китаев Г Ф , Кулишев Б В , Федотов А В и др Устройство для исследования негоскалышческих свойств мяса и мясопродуктов -Ас №830240 - бюл № 18 - 1981

81 Юрков С Г, Кулишев Б В , Мартынов О А , Уткин А Г Устройство для отделения эпифизов трубчатых костей - А с № 865251 - бюл №35 - 1981.

82 Кулишев Б В , Мартынов О А, Уткин А Г, Юрков С Г, Баранова Н Н Устройство для отделения ребер от позвонков полутуш животных -Ас №923493 - бюл № 16 - 1982

83 Кулишев Б В , Шаповалов А К Устройство для разрезания тушек птицы - № 1206991 - для служебного пользования

84 Кулишев Б В , Шаповалов А К, Воин А С Устройство для отделения частей тушек мелких животных - № 1211905 - для служебного пользования

85 Кулишев Б В , Варажян М X , Куликов В А Устройство для изготовления мясных рулетов -Ас № 1395259 -бюл №18 —1988

86 Кулишев Б В , Чаблин Б В Устройство для производства полуфабрикатов из тушек птицы - № 1587574 - 1987 - для служебного пользования

87 Кулишев Б В , Елизаров Б В , Чаблин Б В , Варажян М X. Устройство для снятия мяса с трубчатых костей тушек птицы - А с № 1352682 -1986 - для служебного пользования

88 Кулишев Б В , Елизаров Б.В Устройство для обвалки окорочков тушек птицы - А с № 1433452 - бюл № 40 - 1988

89 Кулишев Б В , Елизаров Б В , Чаблин Б В , Варажян М X Устройство для обвалки ножек тушек птицы - Ас № 1438682 - бюл № 43 - 1988

90 Кулишев Б В , Новиков Е С , Евстигнеев В Г, Моисеенко С Д, Шаповалов А К Машина для расчленения тушек птицы А с № 21090, Гос реестр пром образцов СССР, 19 09 1986 г

91 Кулишев Б В , Варажян М X , Чаблин Б В , Елизаров Б В Способ приготовления кулинарных изделий из лиса птицы - Ас № 1386157 - бюл №13 - 1988

92 Кулишев Б В , Чаблин Б В Устройство для отрезания крыльев от тушек птицы - А с № 1412040 - для служебного пользования

93 Кулишев Б В , Максимов А Ю , Чаблин Б В Устройство для отделения окорочков тушек птицы, А с № 1449088 - бюл № 1 - 1989

94 Кулишев Б В , Максимов А Ю , Чаблин Б В Устройство для отделения бедренно-грудной части тушек птицы - Ас № 1612389 -1987

95 Кулишев Б В , Елизаров Б В Устройство для снятия мяса с окорочков тушек птицы - А с № 1520677 - для служебного пользования

96 Ивашов В И, Юрков С Г Кулишев Б В и др Устройство для отделения эпифизов трубчатых костей - Ас №755257 - бюл №30 -1980

97 Ивашов В И, Юрков С Г, Кулишев Б В и др Устройство для расчленения туш животных —А с № 663360 - бюл № 19 - 1989

98 Кулишев Б В , Петлах Я М Устройство для снятия мяса с окорочков тушек птицы -Ас №1777555 - бюл №43 -1992

99 Кулишев Б В , Петлах Я М, Максимов А10 , Чоклер А А Устройство для снятия мяса с грудной части тушек птицы - Ас № 1685356 -1991

100 Кулишев Б В , Максимов А Ю , Мартыновский Е В Устройство для отделения окорочков тушек птицы - Патент СССР № 1820835 -1993

101. Кулишев Б В , Максимов А Ю , Мартыновский Е В Устройство для отделения филейной части тушек птицы с крыльями - Патент СССР № 1737464 -бюл №7 -1993

102. Кулишев Б В , Чаблин Б В , Касьяненко О Л, Максимов А Ю, Мартыновский Е В Устройство для разделения тушек птицы на полутушки и четвертины - Патент СССР № 1737464 —бюл №7 - 1993

103 Кулишев Б В , Максимов А Ю , Максимов А А Устройство для снятия мяса с костей окорочков птицы - Патент РФ № 2184456 -2000

104 Кулишев Б В , Максимов А Ю , Максимов А А Устройство для снятия мяса с костей окорочков птицы - Патент РФ № 2185066 -2000

105 Кулишев Б В , Максимов А Ю Устройство для снятия мяса с грудной части водоплавающей птицы - Патент СССР № 1812946 -1993

106 Кулишев БВ, Петлах ЯМ, Елизаров Б В Einrichtung zur entfernung des fleischcs von den knochen der schinkenteile von geflugelstuchen - Патент ЕПВ № 0362457 - 1992

107 Кулишев Б В , Петлах Я M, Елизаров Б В Apparatus for bonmg hams of poultry carcasses - Патент США № 304229 - 1990

108 Кулишев Б В , Петлах Я M Устройство для снятия мяса с костей окорочков тушек птицы -Аз СССР № 4303413/30. - Положительное решение ВНИИГПЭ от 13 09 88 г - для служебного пользования

109 Кулишев Б В , Петлах Я M, Елизаров Б В Apparatus for bonmg hams of poultry carcasses - патент Японии - кл A22C 21/06 № 4 -28334

Изд-во ГУ ВНИИПП 141552, Московская область, Солнечногорский район,

по с Ржавки Подп в печать 26 07 07 Формат 60x88/16

Печ л 4,0 Тираж 100 экз Заказ № 200 Отпечатано БОП ГУ ВНИИПП

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПТШ TF.np.PEP А К АТЫВ А ЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

На правах рукописи

КУЛИШЕВ Борис Васильевич

НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ, РАЗРАБОТКА И РЕАЛИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ МЯСА ПТИЦЫ НА ПРОДУКТЫ ВЫСОКОЙ СТЕПЕНИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ГОТОВНОСТИ

Специальность: 05.18Л2 - Процессы и аппараты пищевых производств

Диссертация в виде научного доклада на соискание_¥Чсной г.тепеии-

(решение от №.

решил выдать диплом ДОКТО

_{ллЛУА Ы - ^ наук

Начальник отдела

Москва - 2007г.

Работа выполнена в ГУ Всероссийский научно-исследовательский институт птицеперерабатывающей промышленности (ГУ ВНИИПП).

Официальные оппоненты:

член-корреспондент РАСХН, доктор технических наук, профессор Чижикова Т.В.,

доктор технических наук, профессор Тарасов К.И., доктор технических наук, профессор Рыжов С.А.

Ведущая организация: Северо-Кавказский Государственный Технический Университет (Сев-Кав. ГТУ)

Защита состоится «4» сентября 2007 г. в 14 часов на заседании диссертационного Совета Д 006. 021. 01 при ГНУ Всероссийском научно - исследовательском институте мясной промышленности им. В.М. Горбатова (ГНУ ВНИИМП) по адресу: 109316, Москва, ул. Талалихина, 26.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ ВНИИМП им. В.М.Горбатова.

Диссертация в виде научного доклада разослана 3 августа 2007г.

Ученый секретарь диссертационного Совета, кандидат технических наук, с.н.с.

А.Н.Захаров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одной из важнейших задач современности является обеспечение населения высококачественным, экологически безопасным, адекватным потребности организма питанием.

Как во всем мире, так и в нашей стране, в производстве мяса лидирующее положение занимает птица. Объективными предпосылками для развития производства мяса птицы служат его высокая экономическая эффективность и пищевая ценность.

Глубокая переработка мяса птицы позволяет предоставить потребителю продукцию высокой степени технологической готовности в удобной для домашнего использования форме на основе комплексного рационального использования сырья на перерабатывающих предприятиях.

До недавнего времени одним из сдерживающих факторов развития производства продукции из мяса птицы было отсутствие технических средств, обеспечивающих механизацию трудоемких процессов переработки мяса птицы - разделку тушек на части и получение бескостного мяса.

Решение отмеченных проблем невозможно без учета современных научных представлений о механизме процессов, на которых основана разделка и обвалка тушек птицы, в то время как существующая техника создавалась на эмпирической основе и интуиции разработчика.

В связи с вышеизложенным, на протяжении ряда лет автором и под его непосредственным руководством был проведен комплекс исследований свойств сырья, процессов взаимодействия его с рабочими органами, особенностей их конструктивного оформления и создание на этой основе технологического оборудования высокого уровня автоматизации.

Исследования выполнялись в соответствии с целевой комплексной научно-технической программой, координируемой Государственным Комитетом при Совете Министров СССР по науке и технике в период 1980-1990 гг. в рамках Федеральной целевой научно-технической программой «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского назначения». В настоящее время работы продолжаются в соответствии с научно-техническими программами Российской академии сельскохозяйственных наук.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является научное обоснование, разработка и реализация технических средств для переработки мяса птицы на продукты высокой степени технологической готовности.

Поставленная цель достигалась решением следующих задач:

- исследование морфологического состава тушек птицы и обоснование выделения мышечной ткани как белковой основы продуктов высокой степени технологической готовности;

- оценка результатов теоретических и экспериментальных исследований по резанию и деформационной обработке сырья животного происхождения и их применения для глубокой переработки тушек птицы;

- исследование морфологических особенностей тушки птицы для определения рациональных способов ее разделки;

- аналитическое описание специфических процессов разделки тушек птицы и обвалки отдельных частей, определение направлений экспериментальных исследований;

- разработка методик и создание стендов для проведения экспериментальных исследований;

- проведение экспериментальных исследований деформационных свойств сырья и процессов его переработки;

- разработка и создание технических средств переработки мяса птицы с применением инженерных методов конструирования;

- практическое внедрение результатов проведенных исследований при создании «технологического комплекса машин для производства полуфабрикатов из мяса птицы» и «технологического комплекса машин для производств готовых кулинарных изделий из мяса птицы» в рамках разработки системы оборудования для птицеперерабатывающей отрасли и создании цехов и участков производства полуфабрикатов и готовых кулинарных изделий по программе создания новых видов машин и оборудования для перерабатывающих отраслей агропромышленного комплекса на период 1991-1995 гг. и до 2000 г.

Научная новизна заключается в следующем:

- представлено новое научное направление создания процессов и оборудования для переработки тушек птицы на продукты высокой степени технологической готовности, которое базируется на ряде научных положений и конструкторских решений;

- предложена схема глубокой переработки тушек птицы, являющаяся основой для безотходной технологии переработки мяса птицы;

- сформулирована методологическая база для проведения экспериментальных исследований на специально созданном стендовом оборудовании;

- на основе проведенных исследований получены новые экспериментальные данные, вскрывающие закономерности влияния структурно-механических и стереометрических характеристик мясокостного сырья на особенности конструктивного решения рабочих органов и кинематических схем машин глубокой переработки мяса птицы;

- проведены аналитические исследования процессов взаимодействия рабочих органов с сырьем при создании машин разделки тушек птицы на части, обвалки их плоских и трубчатых костей, деформационной обработки мышечной ткани;

- предложенные в настоящей работе принципы служат научной базой для обоснования разработки и промышленного использования

процессов и оборудования для п. :реработки тушек птицы на продукты высокой степени технологической готовности.

Новизна и приоритет конкретных технических и технологических решений, предложенных на основе научных сведений, приведенных в диссертации, подтверждены 39 авторскими свидетельствами, отечественными и зарубежными патентами.

Практическое значение и реализация результатов работы.

В результате научных исследований, проведенных и представленных в диссертационной работе, дано научное обоснование создания машин по разделке тушек птицы, обвалки отдельных частей и деформационной обработке мяса птицы.

На основе проведенных исследований созданы принципиально новые технические решения, защищенные авторскими свидетельствами, отечественными и зарубежными патентами на соответствующее устройство.

Разработанные на основе проведенных исследований машины и аппараты по разделке, обвалке, деформационной обработке мяса птицы позволили создать основу:

- разработки «системы оборудования для птицеперерабатывающей отрасли на 1991-1995 гг. и до 2000г.» в виде технологических комплексов машин для производства полуфабрикатов из мяса птицы и машин для производства готовых кулинарных изделий из мяса птицы:

- промышленного проектирования участков по глубокой переработке мяса птицы с учетом комплексного рационального использования сырья;

- технологического проектирования новых продуктов;

- разработки общероссийской нормативной документации, в том числе, ГОСТ Р 52313-2005 «Птицеперерабатывающая промышленность. Продукты пищевые. Термины и определения», ГОСТ Р 523062005 «Мясо птицы (тушки цыплят, цыплят-бройлеров и их разделенные части для детского питания. ТУ», ГОСТ Р 52469-2205 «Птицеперерабатывающая промышленность. Переработка птицы. Термины и определения».

Разработанная конструкторская документация на машины разделки тушек ИТФЦ-ФРБ, обвалки грудной части Я6-ФОГ, обвалки окороч-ков Я6-ФОО после государственных испытаний опытных образцов передана в КБ «Орион» ПО «Стрела» и в соответствии с Постановлением ЦК КПСС и Совмина СССР от 22.11.1987г. № 1311 было изготовлено более 120 машин ИТФЦ-ФРБ, 120 машин Я6-ФОГ, 120 машин Я6-ФОО. Машины были поставлены предприятиям отрасли, на базе чего созданы участки и цеха глубокой переработки мяса птицы.

В 1988 году машины разделки цыплят-бройлеров Э-664, производства полуфабрикатов «Цыплята табака, цыплята любительские» Я6-ФПР были проданы в НРБ.

Щ

Апробация работы. Основные результаты настоящей диссертационной работы обсуждены и одобрены на Всесоюзной научно-технической конференции «Интенсивные технологии производства и переработки мяса птицы и яиц» (Симферополь, 1987), Всесоюзной научно-технической конференции «Пути интенсификации технологических процессов и оборудования в отраслях Агропромышленного комплекса» (Москва, 1987), Всесоюзной научно-технической конференции «Интенсивные технологии производства и переработки мяса птицы и яиц» (Москва, 1987), Конференции по птицеводству (Рига 1990), Всесоюзной научно-технической Конференции «Современная отечественная и зарубежная техника для производства продукции из мяса птицы» (ВДНХ, 1990), Всесоюзной научно-технической Конференции «Внедрение интенсивных технологий производства и глубокой переработки мяса бройлеров в птицеводческих хозяйствах» (ВДНХ, 1990), научно-технической Конференции «Современное оборудование для переработки птицеводческой продукции» (Лесное, 1991), научно-технической Конференции «Перспективные направления по созданию отечественного оборудования, передовых технологий убоя и переработки птицы, производства полуфабрикатов из мяса птицы» (ВДНХ, 1991), 38-м Конгрессе по проблемам науки и технологии мяса» (Франция, Клер-мон-Ферран,. 1992),Конференции по птицеводству (Сергиев-Посад, 1995), 20-м Всемирном Конгрессе по птицеводству» (Индия, Нью-Дели, 1996),Научно-практической конференции «Прогрессивные, экологически безопасные технологии хранения и комплексной переработки сельхозпродукции для создания продуктов питания повышенной пищевой и биологической ценности»(Москва,1997), Конференции по птицеводству (Зеленоград, 1999), Научно-практической конференции «Проблемы глубокой переработки сельскохозяйственного сырья и экологической безопасности в производстве продуктов питания XXI века» (Углич, 2001), Международная научно-практическая Конференция «Мясная и молочная индустрия-2006. Опыт. Проблемы. Перспективы развития» (Украина, Киев, 2006).

Машины Я6-ФРЦ, Я6-ФПР, Э-664 демонстрировались на международной выставке в НРБ, г. Пловдив, 1988, машины Я6-ФРБ, Я6-ФОО, Я6-ФОГ на международной выставке «Инторгпродмаш-91» (Москва, 1991), машины Я6-ФРБ, Я6-ФРУ, Я6-ФПР, Я6-ФОО, Я6-ФОГ, Я6-ФБГ на ВДНХ СССР (присуждены две золотые и две серебряные медали).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 109 научных трудов, в том числе 39 авторских свидетельств СССР, международных и отечественных патентов на изобретения.

1. Обоснование направления исследований, объекты и методы их изучения

Решению проблем, поставленных в работе, предшествовал этап систематизации, анализа результатов научных исследований ведущих

ученых Пелеева А.И., Горбатова A.B., Бражникова A.M., Ивашова В.И., Рогова И.А., Чижиковой Т.В., Юркова С.Г., Клименко М.Н., Даурского А.И., Резника Н.Е., и др.

Формулирование научно - методического подхода и определение поля исследований выполнено автором на основе проектного метода, определяющего целостность исследования, стадии и порядок его проведения как совокупности взаимосвязанных проблем.

На Рис. 1 представлена структурно-логическая схема выполнения работы, которая базировалась на принципах системного, исследова-тельско - экспериментального и аналитического подходов.

Основными объектами и предметами исследований, комплекс показателей которых изучался в ходе реализации этой схемы, являлись:

- тушки птицы, отдельные ее части;

- процессы, протекающие при разделке тушек птицы, отдельных частей их на продукты высокой степени технологической готовности;

- инженерные методы создания новых видов оборудования.

Анализ информации для решения проблем разработки и реализации технических средств для глубокой переработки тушек птицы

Научное обоснование аналитичес ний свойств перерабатываемого мсих и экспериментальных исследова-сырья и процессов его переработки

Изучение морфологического состава тканей в местах расчленения, исследования стереометрических характеристик тушек птицы, обоснование рациональных способов резания, аналитические и эксперимен-_тальные исследования протекающих процессов_

Аналитические исследования

Экспериментальные исследования

Рис. 1 Структурно-логическая схема выполнения работы

На основе рассмотрения процессов переработки тушек птицы обосновано выделение мышечной' массы с отдельных частей тушек птицы. Изучение процессов переработки биологического сырья и его свойств позволило применить ранее известные способы разделки биологического сырья и провести аналитическое описание соответствующих процессов разделки тушек птицы и наметить комплекс экспериментальных исследований.

В ходе выполнения комплекса аналитических и экспериментальных исследований проводилось изучение стереометрических характеристик тушек птицы, необходимых для создания оборудования, исследование процессов, протекающих при разделке тушек, обвалке отдельных частей и деформационной обработке бескостного мяса.

На базе полученных результатов и на основе инженерных методов создания оборудования проведена реализация технических средств переработки мяса птицы на продукты высокой степени технологической готовности.

Это позволило приступить к созданию цехов по переработке тушек птицы, охватывающих производство широкого ассортимента продуктов питания для различных слоев населения.

Глубокая переработка тушки птицы - это комплекс технологических процессов, связанных с переработкой потрошеной тушки птицы на части, полуфабрикаты и готовые к употреблению продукты. Она позволяет комплексно и рационально использовать сырье для широкого ассортимента полуфабрикатов и готовых изделий, повысить рентабельность производства и расширить ассортимент выпускаемой продукции.

Особенности морфологического строения тушки птицы заключаются в том, что мышечная масса наиболее развита на окорочках и грудной части. Эти части тушки целесообразно подвергать обвалке для получения кускового мяса, как сырья для производства широкого ассортимента бескостных полуфабрикатов и готовых изделий. Остальные части тушки могут быть использованы на производство костных полуфабрикатов и готовых изделий на кости. Части тушки, содержащие незначительное количество мышечной ткани, такие как, каркасы, трубчатые кости после обвалки окорочков, целесообразно направлять на производство мяса птицы механической обвалки.

Рассмотрим некоторые схемы разделки тушек птицы:

Морфологические исследования и анализ отдельных технологических схем расчленения тушек птицы позволил установить соотношения мышечных и костных тканей в плоскостях резания при отделении различных частей тушек (Рис. 2). 88% площади среза грудной части тушки занимает мышечная ткань, 12% - костная и соединительная ткани. Площадь среза спинно-лопаточной части состоит из 67% костной ткани и 33% мышечной. Площадь среза при отделении двух задних четвертин занимает, в основном, костные ткани позвоночного столба

тушки. Данные о морфологической структуре плоскостей среза получены в результате планиметрирования их отпечатков на бумаге.

При исследовании морфологической структуры плоскостей отделения крыльев и окорочков установлено, что, в основном, поверхность среза занимает мышечная ткань -91.85 и 98.2% соответственно.

Рассмотрение морфологического строения при разделке тушек птицы позволяет сделать заключение, что плоскости, где происходит резание компактной костной ткани, а именно, разделение тушек на половины, четвертины и выделение грудной части необходимо производить скользящим �