автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Совершенствование способа и разработка оборудования гравитационно-ударной обработки мяса при посоле

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛВДОБАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МЯСНОЙ ПРОЫЬШЕННОСТИ

На правах рукописи КОВАЛЬ Ольга Андреевна '

УДК 637.523.3:56.02

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СПОСОБА И РАЗРАБОТКА ОБОРУДОВАНИЯ ГРАВИТАЦИОННО-УДАРНОЙ ОБРАБОТКИ МЯСА ПРИ ПОСОЛЕ .

>

Специальность 05.18.12 - процессы, машины и агрегаты пищевой промышленности

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1952

Работа ¡выполнена в Украинской научнс-исследовзчельском инсти-т;.'ть «1я5ной и лодочной промышленности.

Нйучныэ руководители ~ кандидат технических наул,

старший научный сотрудник_

Грубвшпс В.В. I :

- докгор технических наук, профессор

Орешщш ЕЛ.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Лпионов Г.Е.

кандидат технических; наук, дсцент Зеваний А. Г к

- Донецкое производсизендео объединение «ясной проиьилзиносги-.-. Арендное предприятий "Донмясо".

'__|___ 1392, года в

____чвсой на заседании-Специзлязировзиного- совета К 102.01.01

Зсррооиийс'сого кзучнй-иоелбдовзтельского института мясной прошв-ло'ннгсти пс адресу:. 109316, Москва, ул. Талалихина, ?.6,

О дкссеррщяей иояно ознзкокягься в библиотеке иас-хихута.

Автореферат разослан "__"________ 1992 Г;

Вед^чое ^предприятие

?ЭЩИГЗ состоится "

."Чони:; сокрзгэрь С л;<яярог бил ото аовехв,

к.т.н., с.к.с. А.II.Захаров

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Перед мясной промышленность» огоит задача обеспечения населений высококачественными продуктами, среди которых особой популярностьп пользуется соленые мясные изделия.

Известно, что качество и эффективность производства ооленых мясных продуктов во многом определяется способом, режимом посола, видом оборудования.

Вопросам повышения качества, расширения ассортимента ооленых мясопродуктов, интенсификация процеооов посола посвящены работы Афанаоовв Э.Э., Большакова A.C., Борескова В.Г., Забашты А.Г., Ивашова Б.И., Ильиных В.В., Киселева Р.Л., Кудряшова Л.С., Лимонова Г.Е., Минаева Л.И., Рогова H.A., Соколова A.A., Ступина В.Э., Тиме • шука H.H.,XrauseRJ.,OchermAn.HW. и других.

Однако, несмотря на большое количество публикаций, которые в основной посвящены решению технологических вопросов посола мяса, исследованиям деформационных характеристик мясной ткани с неразрушенной структурой при ударе, выявлению влияния режимов обработки, геометрии механичеоких устройств на насыщаемость мяса рассолом в процеосе массирования и тумблирования, математическому моделированию процесса насыщения мяса и инженерных методам расчета барабаннж устройств уделено недостаточное внимание, что сдерживает производство соленых мясопродуктов в необходимых количествах.

Решение этих вопросов позволит разработать новые эффективные способы посола. Конструкции современного технологического оборудования, реализующего рациональные способы механической обработки мяса в процессе посола, повысить качестчо, интенсифицировать процесс, увеличить объемы производства соленых мясопродуктов.

Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы является совершенствование способа и разработка оборудования гравитационно-ударной обработки мяса, интенсифицирующих процессы посола. Для до-

чЧ-ийешш ¡»ставленной нели решались следующие задачи:

1. Разработать мэтоды экспериментального определения параметров механического удара мясного сырья.

2. Исс. здовать процесс и разработать математическую модель насыщения мясного сырья рассолом при гравитационно-ударной обработке.

3. Разработать способ ускоренного.посола и определить режимы насыщения мясного сырья рассолом при гравитационно-ударной обработка с пекечрацией и без нее.

4. Разработать инженерные методы расчета устройств барабанного типа и ноше технические решения аппаратурного оформления .гравитационно-ударного способа посола.

Научная новизна. Определена основные зависимости энергетических, динамических характеристик мясного сырья, его насыщаемости рассолом от параметров гравитационно-ударной обработки,,

Разработаны: математическая мэдель механизма насыщения мясного сырья рассолом при гравитационно-ударной обработке и инженерные методы расчета барабанных рабочих органов.

Практическая ценность. Разработан способ .насыщения мясного сырья рассолом и предложено его аппаратурное оформление, что позволит производить насыщение мясного сырья многокомпонентными рассолами, увеличить выход и качество готового продукта.

На основе результатов диссертационной работы в УкрШймясомол-прокв разработана конструкторская документация, изготовлены и внедрены:

- устройство для посола мясного сырья, кходящее в "Комплекс производства соленых мясных продуктов". Экономический эффект от внедрения комплекса составил 88 тыс.рублей;

- массажер, входящий в "Комплект оборудования для производства фор-новэднкх изделий из беконной свинины". Экономический эффект, иод-твеотдешшй промышленностью, составил 22,81 тис.рублей.

Аиробаиня работы. Основные результаты работы докладывались я обсуждались на: Всесоюзных научно-технических конференциях в Москве ' /1985, 1986, 1988. 1989, 1990/, Угличе /1968/, Кемерово /1991/. Республиканских' научно-технических конференциях в Киеве /1982, 1989/.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 19 печатных работ,

Структура и объем работа. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, выводов, приложений. Работа изложена на 226 страницах машинописного текста, содержит 34 рисунка, 18 таблиц и списка литературы, состоящего из 264 наименований.

В приложении приведены: обработка экспериментальных данных, программа нахождения экстремумов функций, акта приемочных испытаний опытного о бра уда комплекта оборудования для производства формоваки-к изделий ир беконной свинины Я5~ФБЖ, опытного образца массажера Яо-ФШ/1, решение о внедрении законченной научно-технической разработки, авторские свидетельства №№ 991972, 1521426 /копии 1-ой стр./ расчет экономического эффекта от внедрения научно-технической разработки в промышленность.

Во введении обоснована актуальность темы и практическое значение, которое она представляет для производства продуктов в мясной отрасли.

В первой главе диссертационной работы рассмотрено состояние вопросов посола соленых мясопродуктов, раскрывается сущность процесса посола, произведен аналитический обзор основных методов интенсифкк;-.-ции посола мяса.

Механический способ обработки мясного сырья поаволяет ускорить процесс насыщения и перераспределения в снрье рассола. Способ ьнсо« неэффективен, наряду с этим безвреден для человека, прост в аппаратурном оформлении, оборудование надежно и удобно в эксплуатации.

Способ обработки мясного сырья изучен на установках с жесткими геометрическими размерами и параметрами обработки. Априорно пр«дао-.

лагаетсн, что при падении сырья, находящегося в барабанных устройствах, в момент удара возникает градиент давления;. величина которого пропорциональна количеству ^загружаемого продукта и диаметру барабана. Исследователями установлено, что проникновение рассола в мясную ткань описывается уравнением фильтрации.

Анализ математического описания процесса посола мясного сырья при кехоничесной обработке показал необходимость рассмотрения его не только с иозиций дьЭДузии и фильтрации, но и во взаимосвязи со структуршми изменениям*, происходящими в сырье нри удвре, которые тесно связшш с peawvaMn обработки и геометрическими размерами кон-, структавных .меиентов, рабочих органов технологического оборудования. ,. . , '

Рассмотрены конструктивные особенности устройств, режимы механической обработки мясного сырья, существующие попытки классификации оборудовании для посола. Ранее предложено классифицировать оборудование, в зависимости от характера механического ударного воздействия, на.дпе грушш: массажеры и тумблеры. Последние считаем целесообразно разделить на тумблеры мнгдого. среднего и жеаткого действия. В соответствии с произведенным анализом, определены цели и задачи, поставленные в, диссертационной работе,

Бо второй главе дина характеристика объекта исследования: мяс-. ного сырья, передних и задних свиных окороков, говядины высшего сорта /длиннейшего кускула спины/.

Выполнены аналитические исследования описанных в литературе механических характеристик мясного сырья с неразрушенной структурой, сооостызление которых позволило сделать вывод, что деформация, период релаксации мясной ткана зависят от кинематики нагруженкя. величины а длительности приложения внешне« нагрузки, однако,результаты исоледовгэдй не позволяют*судить о величине и характере изменений, происходя«!« в «ясе. i;pu гравитоционно~ударных вог*ейстьк&х«. 4 . .. Г.....' - ' :

Опираясь не основные положения теории удара, представлены методы исследования параметров механического удара мяса. Для определения коэффициента восстановления скорости К предложил горизонтальный стенд маятникового типа /рисД/, где он определяется как и в классической механике по соотношении высот отскока 1ь к высоте падения К-

Представлен анализ методов экспериментальных исследований продолжительности удара, деформации, силовых взаимодействий в момент удара. Б результате установлено, что для измерения динамических характеристик мясной ткани наиболее приемлемым является вертикальный стенд с измерительным датчиком - ш-.евокварцевым акселерометром.

Определение параметров механического удара мясного сырья проводили на специально сконструированной экспериментальной установке, применяли стандартные датчики ускорений ДИ-4 и ДИ-5.

Исходя из положений теории удара, на основе ранее проведенных исследований мясного сырья при его механической обработке, предполагая влияние геометрических параметров и режимов обработки в гравитационных устройствах, предложена экспериментальная установка, позво-дямдая моделировать широкий класс промышленных барабанных, устройств роторного типа /рис.2/.

Для проведения эксперимента установку предварительно подготавливали. К центральной части рабочей камеры крепили необходимое коли-шстбо патрубков, устанавливали концевой патрубок, при попадании в юторый кусни мяса удерживаются от падения до момента прохождения :амерой вертикального положения. Выставляли требуемое число оборо-'ов, наливали рассол, .укладывали маркированный, взвешенный, термост?-■иронанкый ооразец сырья массой 600-800 грамм, который получали при [елении на.2-2 куска длиннейшего мускула КГС, аакрыйаля камеру. Ус-'оновку включали в работу.

При обработке сырья на ценетрируюней поверхности в^ото торцч-

БОЙ крншки, СО стороны противоположной концевому патрубку, уСТЬК8Б~ ливали тендеризатор, представляющий собой крышку о закрепленным на нем перфорированным диском с игло.да, фиксированными прижимным диском. Над прижимным диском с зазором к иглам устанавливала перфорированный диск сбрасывателя.

По истечении времени обработки, камеру останавливали в положении Енгрузкк, открывали, выгружали снрье и рассол, фиксировали массу образца.

Исследование влияние режимов гравитеционно-ударной обработки на насыщаемость мясного сырья рассолом проводили в соответствии с планом дробного многофакторного эксперимента.

В качестве параметра оптимизации У выбирали насыщаемость мясного сирья, которую определяли как отношение массы куска мяса после обработки т^) к его начальной массе т* , У= -2^-100(уо) , независимыки факторами являлись: Хх - продолжительность обработки /от 5 до 45"минут/; Хг - высота падения сырья /от 100 до 1500 мм/;

423

Х3 - частота вращения устройства, Хз^СгПкр . где пКр = .

С^ = 0375 * 0,125 , ¿1 _ длина рабочей части емкости; Хг, - количество заливочного рассола, С2с13ф , где С^ - отношение столба жидкости /рассола/ к эффективному диаметру <1э<{> куска мяса от 0,5 до 2.

£ третьей главе представлены результаты экспериментальных исследований и дан их анализ.

Впервые для мясного сырья экспериментально определен коэффициент восстановления скорости. Зависимость его от высоты падения показана на рио.З, а от скорости падения - на рас.4.

Алроксимашш функций ЗС=К(К] и КЖ(У) , проведенные с помочью ЭВМ, позволили получить зависимость вида:

ХОД-е-0*" . ,/г/ к(г)-е~а^ , /а/

где а =1.74; 6=0,14'.; 1,123; 6^.= 0,294.

Ьеличины коэффициентов К для свинины и говядины изменяются в пределах от 0,125 до 0,385, при этом для говядины больше на U,0250,10. чем для^ свинины.

Сравни/елышй анализ численных значений коаффициентов восстановления скорости для идеально веупругогс тела - ноль, идеально упругого - I, стали - 0,55, дерева - 0,50, слоновой кости - 0.69, стекла - 0,94, гуттаперча - 0,26,.показывает, что мясная ткань от-но«йтся к телам, обладавшим высокой оластичностьв и менее выраженной упругостью.

В диапазоне внсот падения от 0 до 200-300 ж величина коэффициента К уменьшается почти в 1.5 раза, доля поглощенной мясной тканью внутренней энергии увеличивается примерно в 2,2 раза. Эксплуатация технологического оборудования в режиме тумблирования о энергетической точки зрения на ранее указанных высотах' неэкономична, ток как на внутренние преобразования в атом случае-расходуется небольшая доля энергии, вначительная часть ее реализуется в ¡виде отскока.

На высотах 300-800 мм наблюдается значительное увеличение доли внутренней энергии и уменьшение величины рассеянной.

От падения с 800 мм высоты и более доля внутренней енергии практических не изменяется, следует ожидать, что в этом случае наблюдается более интенсивное разрушение мясной ткани, т.е. происходит жесткая механическая обработка сырья - "весткое" тумблирова-ние. При высотах от 200 до 800 ш - "среднее" тумблирование,

Змэсте с тем, если необходимо осуществить гравитационную обработку сырья в щадящем режиме, его следует обрабатывать на высотах до 200 мм. Считаем такую обработку "мягким" тумблировашем.

На величину коэффициента восстановления скорости влияет температура сырья Т , Анализ экспериментальной зашсиюстк 1С --к (т) /рис.5/ доказывает, что миткальная величина коэффициента К соВ

ответствует интервалу температур от 0 до 30°С. Перегиб» кривой К>К(Т) . имеющие место в точках 0° и 40°С, мояно объяснить изменением биохимических и структурно-механических свойств мясной ткани, в результате чего увеличивается ее упругость.

Для выявления влияния массы, температуры сырья, высоты падения не величину коэффициента восстановления скорости в соответствии с планом дробного факторного эксперимента, проведены исследования, с помощью математической обработки на ЭЬМ получены нелинейные уравнения регрессии в.виде: "

для говядины У = 5о510Л+16,25)0"4Х, tl4j(25Ю"4Хг ю~'х, - • -014 JO_/!Xi +1Д9 IO"4XrX2-25,09 10^Хг+02б10~'л(Х3 + 01КГ4Х2ХЛ + + U26 io"6jcj +020 io"7xí + 044-lo"6Х2Х* -029-10"5X|X,+ + 3,11 Ю~'*х1 -036 10^X^X^019 10"'XiX2Xj"040-ю" X^Ci + t oaa 10^X3 x, + qz3-]0"8xj-xi - q4r ao'10x|,

/4/

для свипины . '•

у > 3,4 10"' +2,19 ЮЧх, + 66,8--H>"Íjfe-1.10 io"4X, -t q?4ió~6xf ) + oís io'^c.Xí -d,46;io:4x£ -qM io"6XjX3 -q^e io'Ví.X;, > ' + 014-JO" exf - oja 10* 4xf+o .10"rx2-xf í-¡ato io'5x|x, •+•,„.¿1 ' + 05610"4х1+0й4 10"9XfX,+ 080 10"вХ,Х2Х5 + ОЗОШ'х^Хз '

+ 01S 10"10ХэХ,-ОЯ110~9Х1Хг-0;!1Э 1О",0Хэ - . /5/ где Xt - мабса сырья в граммах от 170 до. 700 7^0,5/, Х.?< ■- темпу-ратура сырья, °0, от 2 до ,22 7-I/. Х5 - высота падения, миллиметры, от XI до 2985 'Al/. , . '•.. .

■ Экспериментальные кривые ускорения упругой водны сжатия-растн-жения /дссЁормяцлк/ представлены на рис.7.; • -

Как видно из'графиков, упругая волна деформации имеет вид рсоко затухающих колебаний, характер затухангя которых не зависит от косей сырья к'высоты падения. •

Результаты исследований позволяют сделать вывод, что длительность удара в классическом понимании, определяемая по виду упругой •. - • - j

водны, не завискт от высота падения.« составам?'.Еорпджа 1Ъ...6}-)0'"3С Величина наибольшего ускорения Г упругой воккы

деформации; кек и амплитуда самой волны/ аашси от высоты падения или ее функции - скорости.ооударения. С увеличением высоты падения увеличивается-величине 5Х .» пик которой приходится па время .

При падении мяса на мяср, при прочих равных условиях, максимальная амялитуда ускорения имеет в два раза меньшие,величины. Это дает важный.практический;вывод: для получения максимального тумбли-рувщего эффекта обработку сырья ударным.воздействием необходимо проводить.с максимально возможной высоты на свободную поверхность,

В результате математичесхой обработки д^шх исследований влияния режимов гравитационно-ударной обработки.На насыщаемость мясного сырья рассолом, получены нелинейные уравнения регрессий.

,Дяя случая обработки на пенетрирующей; поверхности:

+-4^в-ао"4'ХгХз +:3,4о -10~*Х* . ■ /$/

При,обработке на .гладкой поверхности:

У = 64,03 +64,79 аогг-£, + 5,а1 +16,01 Х4 +

+ Ю27 10-Ах,х2-О2.З-1О'"4Х| +0,94 до^Х;» +

+.«3,4У ДО"2Х4Хз - 3,03 КГ 2Х§ + Яй,04 10 гХ(Х^ +

По уравнениям мшю рассчитать вахный технологический параметр - зреми обработки, фи котором .достигается необходимая -величина насыщения мяса рассолом. .Обработка на пенетрарувдей поверхности дозволяет ускорить процесс.:насыщения мяса рассолом в сравнешш с обработ-пой на гладкой поверхности.

Поиск экстремумов функций /б и "/ производили до стандартной программе, полученные 8наче.,яя X выходили аа пределы области ис-.10

К оз аг

V

о

Рис.3. Зависимость коэффициента восстановления скорости к от высоты падения К

К

03 02 О/ О

лис 5. Лааисимость ксзофпииента еосстзиоолс-скорости К от те.^кгра. туры сырь* т

\ — ., —1

\ Л' - эхытериые*талона * ЗоНоси- носггтЬ к(н) Эта сЗи^иыб/;. - /засиРпгмзя тЬ

\Н ■3 ~-

г

- <0 К . ЗО ^

пг\ I___

' о г 4 б в Ум/с

Рис А Расчетная зависимость коэффициента эосстаиовиепив скорости К от скорости V

движения тела а момент удара.

\vc\cBoru Муса о ыепадоижиукз м^таяличеоопо ЛРСГРЭДГ ^х-ассоркнив.^/с';

следование. Это можно объяснить тем, что мясная ткань имеег специфическую, легко разрушаемую структуру, при длительной механической обработке происходит насыщение мясного сырья рассолом вплоть до полного разволакивали и разрушения целостности структуры и образования системы в виде однородной массы, состоящей из см£си разрушенных отдельных волокон мясной ткани и рассола. Доведение мяса до такого гомогенного состояния не: имеет практического смысла.

При необходимости получения мясных изделий в виде кусковых мясопродуктов без оболочки, насыщение рассолом с использованием пене-трирущей поверхности можно доводить до 180-185%. Если термообработку проводить в оболочке или форме, насыщаемость может доотигать 140-145$. ..

В четвертой главе даны теоретические основы посола мяса ударно-механическим способом. Еоли мясную ткань представить в виде упрощенной механической модели /рис.7/, учитывающей упругие и вязкие свойства, схема взаимодействия сил на тело приведена на рис.8, дифференциальное уразнение движения примет вид:

~ сх- р-Х. = тХ . /8/

Обозначив ~ = П ; -¡¡¿"Я* , получим Х>2п,Х+Р2Х =о , /9/

где П/(1> - коэффициенты, характеризующие вязкие и упругие свойства соответственно.

Решение уравнения /Э/ запишем в виде:

где 01 и ас.агс^^^

I Р2-Пг в То + №Х«

Выражение /10/ представим в виде: ____

х - е-^х. Ь ■ вЫт[р*-п*- Ь. /п/

Полученное выражение характеризует величину деформации в зависимости от параметров механического удара и вязко-уьругих свойств

материала, шжет рассматриваться хт математическая модель, описи-ваю'цая деформации мясной ткани при ударе.,

° Найдем численные значения когффивдеглоь г . п . Зависимость Х=Ос(1;) , полученную в результате экспериментальных исследований, преобрээуем путем двухкратного интегрирования в Х = х({) /рис.9/. Как следует из графика, при Х*=0 . Т.=У"*> , уравнение /II/ представим в виде: -Л -у,* • г~г—7*4- ■

д'р.п.г » Ля/

Соотношение двух последовательных пиковых значений амплитуд можно поинять постоянный:

си .. аг. =епТ а2 аз ?

где Т' по смысловому значению соответствует периоду колебаний.

~ врем, соответствующее первому наибольшему. отклонении.

Величина =г/Г' - логарифмический декремент колебанчн,

используют в качестве характеристики диссипативкых свойств колебательной системы /неупругого сопротивтения/. Подставив значения и выполнив вычисления, найдем численные значения Л = 368, 3? = 1062 «ь-Ю8.

Учитывая их. уравнение /12/ перепишем в виде:

х =е-368г-^ 51»гюН . /13/

Продифференцируем дватсды уравнение /13/

-¿^т- --к,е <з1]_ /м/

Силу I'(Ь). деформирующую продукт, мэзгио записать в виде: р(1] -ю ^^ръ с~пЪ(вв5 м^тиЛ +?4о • ю3совюН). л 5/

При ударе в продукте возникает напряжение, которое внрамкт через тензор упругих напряжений. характеризующий пак нормальные, так и тенгенхзельнке составляющие. Для простоты считаем, что сои уд-эре в барабанном рабочем органа имеет место прямо:) центральный удар к деформации происходят по фронту упругой голик, каозте^кнмл напряжениями пренебрегаем.

—й—j

ч—- I *

LyyyvJ

Рис.7. Упрощенная механическая модели мяснои ткани

С?

■ та

Рис. в. Схема действия сил

1 -3

-/

m, 7*

4о

эо

V

\ V

\

■n. s. '

V/

з 6 9 /г Рис 9 Графин функции Х = Х('Е)

ЭОО boo 500 X Ааы/естЗо ыда/к/А

Ркс. (О. Нас!>1ш,бе«ос7ь лп/гп мясного сырья рассолом в зависимости or количества удароэ

о

При Ci-ßXKd лродувта изменение, пористости приводит к движенив газо-жидкостной со с т веля юге £ мясного сырья по капиллярам и порам, колоть до вытеснения чёсти ее иа продукта. Вытесненный объем можно определить как у

где X - объем иедеформяруеиого тела; оС' - коэффициент пропорциональности мекду aY( и t*-)[z • ; дТ( _ изменение объем? мяонкх волокон; (5 - нормальное напряжение; JT - начальная пористости продукта; 1£ - модуль йкга,

В соответствии с;принятой моделью считаем, что при обработке мяса единичным ударом после импульсной деформации происходит полноа восстановление объема куока. Если удср-происходит на поверхности барабана без погружении в рессол, то частично взамен выделившейся тканевой жидкости внутрьг будет всасываться воздух. Если ,удар'происходит

в.рпссоле, то объем рассола, впитываемый внутрь продукта, будегч л,г' ArtV Y тй-гг) _

-Ji ■ "в 0 . /П/

Г» Qr= -S10..I S .'t.

ta . время■ началам конца;удара; ri,.

;Црикяв шарообразную форму куска мяса, учитывая, что

=Хср '» величина пористости -Я численное

значение коэффициента ой' - 0,1, выражение 7.17/ зепишем s -виде:

:В ¡практике инженерных расчетов важно угеть определить прираюз-■няе.'масси'чуска в.случае .нанесения W количества ударов:

ДП1 . /¡а/

Вт |угенш затсиТ от реиимов.;уднркой-обрр.ботк11, степени

погружения куока п рассол, конструктивных особошюстей устройств и др. факторов.

Ja

.■Для случг»н обработки кускового мяса в барабанных массажерах, когда 7-t-n.t", где. ns- частота вращения барабана, вид'функции

р'(Я) найдем, используя экспериментальную зависимость /рис.10/:

.»ГО „ ,/ «5

,<¡5 ' „„„ г: . -У^Ж.

'1огда ^ (Л) ■<. Я »где а = ЩУх^

В пятой главе приведены инженерные методы расчета движения единичного продукта в медленновращавдихся горизонтальных барабанных рабочих органа. Находя из равенства сил в момент отрыва частички, получены траектории <зе движения в виде параболы,'уравнение которой

X-»•€•„>.*,-V>].к*I

У = г + . /19/

В зависимости от угла отрыва об , представлены траектории движения частички /рис.На/, определены углы падения р , соответствующие различным скоростям вращения барабана: точка А. <хо(.^ Цг точка Л., точка Аз

1 V , -. О ,

о -Лго . . Уз^-л/^

с&тах = 35 "16*

Анализ ураьненйн /19/ позволил определить /рис.Пб,в,г, координаты вершины каре болы Jsjтcus:Ы; ■7¿rsín(2-l■cos2oL}J ч . точки пересечения израболы с ооями координат: .

«У е*(о; (1'5шьаоС)) ,

ОХ Х( =ХЕ-^1а2оСу я-1 сс^йГ ;

точки пересечения с окружностью:

А (г COSoC ; rsiaofij',. B(rCOS5oC; -rsiпЗоС) .

Время падения частиц« на обечайку барабана: (¡с = cosoCYsirtS' . Если учесть, что после отрыва в точке А частицы от поверхности, барабан продолжает вращаться, то полярный угол j3* точка 'В* падения частицы будет равен

Рf "¥ = ^~3оС ~ г siri 2сЛ и коор-

динаты точки Б* находятся из:

.Тв* - rcosp - r-co5(3oC + 2sirbíloCj Ыв» = rsia^ = ~гаи(ЗоС + Я.яа2о(.) .

При расчете вращающихся барабанов важно знать экстремальное

значение угла р* , которое находили из анализа функции производной

—Е- =-5-4ccs2c£ . На рис.12 показаны значения (3Y<¿) для dcA ■ . i 4

О^оС^ЭО" •

Если барабан имеет радиальные полки /рисЛЗ/, то пренебрегая центробежной силой и силой Кориолиса, дифференциальное уравнение движения частицы мокно записать в виде:

^íti" =^sia(ílj!b+!fí)<:os<f<~ím3¿OSC"Uj!t+(f<j . /20/

где ей угол,при достижении которого частица начнет двигаться по полке / c¿=wí/; <р( „ угол трения для кускового мяса / f. k?< /.

Решив уравнение /20/, получим скорость скатывания частицы с полки g ,

Полученную из выражения величину Ye необходимо учитывать при расчете траектории движения частит.

Решив уравнение /20/ и приняв начальные условия при Ь-о t S»О , наядбм путь, пройденный частицей по поверхности полк., за время t : ^

г

Рис. И Траектория движения,уг*ь| падения о(<*.), координаты вершин £ плрабонЫ - траектории движения,точек падения в, точек пересечения с осями координат СЗ.Х,, В зависимости от углов отсываЛ 5) <Л.*сСп.а> в) <о£ ^ ^ г^ <6 сС < Лтах

¿70

/во тi*ie'

М'З''

90

----- >

=фг-- J - t

woe;

Ptfc.l2. Зависимость фактического угла падения р от угла отрыва сС '

Рис. <5. схема действия сил на материальму/о частичку яри радиальном расположении полки

Если в практике иняенервдх расчетов необходимо знать гремя ^движения частицы по полке длиной . то разложил в ряд функцию вЫтоЬ^ьЛ'- + и отбросив члены малых порядков, полу-

чим 4 '

V ^

Представленные в пятой главе, математические зависимости найдут практическое применение при конструировании барабаншк рабочих органов.

ВЫВОДИ

1. Выполнены аналитические исследования литературных данных но посолу мяса с применением интенсивных методов обработки сырья и ириведека классификация устройств для массирования кускового мнеа ? зависимости от характера механического воздействия.

2. Впервые для мяса экспериментально найден параметр, определяющий долю энергии, воспринятой им при ударе, называемый коэффициентом восстановления скорости. Экспериментально установлена зависимость коэффициента восстановления от высоты и скорости падения, температуры сырья, получено ее аналитическое выражение.

3. Определены ударные характеристики маской ткани, шл упругой волны деформации при ударе мяса.

4. Исследовано влияние режимов механической гравитационно-ударной обработки на насыщаемость говяжьего сырья рассолом. Подучены

' уравнения регрессии, аналитически описывающие процесс насыщения мясного сырья во времени в зависимости от высоты падения и скорости . вращения емкости для двух вариантов обработки: на гладкой и пеио-трирувдей поверхности«'

5. Аналитически описан процесс насыщения рассолом мяса при гравитационно-ударной обработке на основе предложенной реологическая

модели и олредаленньк кинетические и динамических характеристик сырья, Продложэна математическая модель процесса насыщения мяса раса алом при гравитационно-ударной обработка.

6. Выполнены теоретические исследования движания кускового «я-оа в мадланновращающюсск барабанных рабочих органах к получены ма-теыатичесниа зависимости, описывающие общий олучай движения частицы в барабана с гладкими рабочими поверхностями и радиальными полками о

7. Результаты, полученные ва основании проваленных исследований, использованы при разработка способа посада /А.с.1521426/, в конструировании, расчетах устройств для гравитационно-ударной обработки мяса /А.с.991972, 3.4292234/30-13 Ofc.30.07.8?,пол.реш.от 22.02.89/, входящих в "Комплекс производства соленых мясопродуктов Я5-Ф1ЛА"/ТУ 10.16 УС0Р ЮВ-РО/, где реализуется вышеуказанный способ, и "Комплект оборудования для производства формованных изделий из беконной евин :нк Я5-ФЕК". Суммарный экономический з$<|«кт от внедрения составляет 110,81 тшз.руб. в год.

Основные материалы диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Комплект оборудования Я5-ФШ для производства формованных изделий из беконной свинины /В.В.Рубаник, НЛ.Духненко, O.A.Коваль, А.Д.Тирин, И.И.Ласкаржевский.- М,: X98I. К *.,8. - С.2-3./ . экспресс-ин^орм./щдаэимясомолпром; сер. Мясная пром-сть.

• 2. Духнанно H.H., Рубаник Б.В., Коваль O.A..Ласваркевсвий И,И,, Тюрин А.Д. Оборудование для производства мясопродуктов из беконной свинины.- Б кн.Тезисы докладов Республиканской научно-технической конференции "Повитениа эффективности производства за счет внедрения достижений науки,техники и передового опытап-Кивв,1982.-С.З-4

3. Ковал& O.A., 1уц B.C. Эффективность удара при масоировакяи мясе.- В кп; Тезисы докладов Всесоюзной каучно-тзхничосиой конференции "О* повышении роли молодых ученых к специалистов в ускорении научно-технического прогресса в мясной я молочной промыилоино-сти", M., 1985, 0.52-55.

4. Коваль O.Aè; ГуцВ.С,, Ванциченокий В'.Н. .Качаповокпй A.C. Исоледоэаняе параметров механического удара.- В кн.Тахион докладов 2 Всесоюзной научно-технической конференции "Теоретические и практические аспакты применения методов Инженерной физико-химической механики о цалыо совершенствования и янтенспфикации гяхнологэтл-отшх процессов яюцевих производств", M,, 1986, 0,205.

5. Коваль O.A., Скибин C.B., Гун B.C. Изменение массы мясного онрья в процессе механической обработки,- В кн. Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции "Пути развития гаукя я техники в мясной и молочной промышленности" в г.Угличе, ч.1, М., 1988, С.74-75,

S. iyù B.C., Ковадь O.A., Антонюн Е.А. Вакуум-ударная обработке мяса. - В кн.Тезисн докладов Всесоюзной научно-технической конференции "Пути развития производства и переработки животноводческого сырья а системе АПК", М., 1988. - СЛ06-108*

7. B.C., Коваль О.А. Насыщение мясного сырья рассолом при

, гравитационно-ударной обработка»- В кн.Гезиоы докладов Республиканской научно-технической конференции "Интенсификации технологий ir совершенствование оборудования перерабатывающих отраслей АПК",-Киев. - 1989. - С.122,

8. ГуцВ.С,, Коваль O.A. Гравитационно-ударная обработка мясного сырья при посола,- В ни. Тезисы докладов 6 научно-тзхничвкой коифвранции "Эяохтроч'излческие методы обработки продукции из сельскохозяйственного сырья".- :Л., 1989. - С.290-291.

Ö. iyn B.C., Антс;шк E.A.., Коваль O.A. Вакуум-ударная обработка мяса.-AS. J9SS.- Вш.2. ~ С.11-12 /Передовой научно-прокзаод-ственный опыт /Агрониитэимясомодпром; cap.Мясная и холодильная пром~сть/. \

10. Применение вакуума при посола куриных тушек /Коваль O.A., Гончаров Г.И., Бородай В.II., Кцтвнько И.И. - В на,Тезисы докладов 3 Всесоюзной научно-технической конференции "Теоретические и. практические аспекты применения методов физико-химической махавк-ки с цалыосовэршнствования и интенсификации технологических процессов лицевых продуктов".- М. 1990. - С.285-286.

11. Гуц B.C., Коваль O.A. Обработка мяса ударом.- Тезисы докладов 3 Всесоюзной иаучно-гэхнлчесной конференции "Теоратический и практические аспекты применения методов инженерной физико-химической маханиш с целью совершенствования и интенсификации технологических процессов пшцавых продуктов".-М. 1990. - С.292-293.

12. 1>и B.C., Коваль O.A. Распространение упругих золи деформаций в мясо //йзз. вузов. Плщавал технология.- Краснодар: Изд. Краснод.ин-та пиц.пром-сти, 1990,- № 2-3. - С.76-77.

13. Коваль O.A..Критерий оценки эффективности гравитационной обработки мяса.- В нн.Тззисы докладов 4 Всесоюзной научно-тахни-чаской конференции "Разработка комбинированных продуктов питания 1Ы9ДЕИо-биологич0окиа аспекты, технология, аппаратурное оформление, оптимизация)" -Кемерово: 1991.- Разд.2.- С.56-58.

14. Кишэнько И.И,, Коваль O.A., Жук И.З. Влияние вакуумной обработки на растворимость и физик су-химические свойства мышечных, балков охлажденной говядины.- В кн. Тезисы докладов 4 Всесоюзной научно-технической конференции "Разработка комбинированных продуктов питания (кадино-биологичзсшю аспекты, технология, аппаратурное оформление, оптимизация)" - Кемерово: 1991.-Разд.2.- С.59.

15. Рззшксв C.II., Гуд B.C., Коваль O.A. Траектория движения материальной точки во вращаюцэмсЛ барабана /Иищзвая'прсм-сть.

Ре спубливанений межведомственный тематический научный сборник #37. Faea. 1991.- С.45-51.

16. A.c. 991972 СССР, ДОИ3 Ш С 7/00, А22 С 9/00. Устройство для массирования мяса /Г.К.БабаНов, В.В.Рубаник, Н.П.Духнвнко, O.A.Коваль, И.И.Гкмсщук, Б.П.Лазарев, И.И.Лёскаржавсний. Заядл. 01,06,81. Опубл. 30.01.83 //Бш.открытия. Изобретения, Я 4.

УДК 637.523.3.

17. A.c. I521426 СССР. Mffl4 А23 В 4/02. Способ посола мяса /0.^.Коваль, B.C.fyil, И.И.Тимощук, И.И.ЛаскаржёвскиЙ. Заявл. 20„07.87, Опубл. 15.11.89 //Бюл. Открытия. Изобретения. № 42. УДК 664.922/088.8/.

18. A.c. 1607098 СССР', ЩЙ4 А22 С 9/00. Устройство для массирования мяса /B.C.iyn, Я.А.Сенников, O.A.Коваль, С,И.Резников, ЗЛ.Антонюк, В.П.Майоров. Заявл. 09Л1.87.

19. Заявка & 4292234/30-13. Устройство для посола мяса. И.IL Тимощук, С.В.Скибин, О.А.Коваль, Л.Д.Наззрчук, Н.П.Духнаяко. Заявл.30,07.89. Поло».решение ВНШГПЭ от 27.02,89.

, Основные условные обозначения

)Г,1г , - соответственно высоты падения и отскока, мм; 1С - коэффициент, восстановления скорости; V - скорость падения сырья, м.с~*; , соотватстванно начальная и текущая

масса мясного сырья, г; . лш - изменение массы сырья, г; Т -

- температура сырья, °С; Д/с - время обработки, с; С - коэффициент, характеризующий упругие овойства системы, кг/с2; уь -

- коэффициент, характеризующий вязкие свойства оиотвмы, кг/с; X , X ,Х - соответственно перемещение, скорость, ускорение, мм, мм.с"1, мм.с-2; Р - сила, Н; <3 - нормальное напряжение, Н.м-2; ЛV - изменение объема куска мяса; . Я - пористость м^а; >С - кодичеотво ударов; г - радиус барабана, м; ей, р , р*- соответственно угол отрыва, падения, приведенный (с учетом вращения барабана), град; Му, У5" - соответственно угловая и линейная скорость, а"*, м.о"1; НУ- частота вращения барабана, мин"-1-.