Краткие теоретические сведения. Куттер– распространенная на предприятиях мясоперерабатывающей промышленности машина, предназначенная для окончательного

Куттер – распространенная на предприятиях мясоперерабатывающей промышленности машина, предназначенная для окончательного, тонкого измельчения мяса при выработке вареных колбас, сосисок, сарделек и фарша ливерных колбас [3, 4, 6]. Сырье предварительно измельчается на волчках. Некоторые конструкции куттеров приспособлены для работы на замороженном крупнокусковом мясе. Мясное сырье измельчается при помощи быстровращающихся серповидных ножей, установленных на горизонтальном валу. Ножи погружаются во вращающуюся с частотой до 0,3 с^-1 чашу. Куттер периодического действия [1] состоит из чаши, режущего механизма, включающего приводной вал и серповидные ножи, из гребенки и крышки, закрывающей рабочую зону куттера. К крышке прикреплены скребки, направляющие продукт под комплект серповидных ножей, закрепленных в ножевой головке. Число ножей в комплекте для куттера составляет не менее двух, и вращаются они с частотой более 100 с^-1. Ножевая головка состоит из ножа, посадочной части, втулки, отверстий, вала, штифта, гайки и диска. Нож куттера имеет режущую кромку в виде прямой линии с заточкой в виде клина или изогнутой линии и сложной геометрической формы (ломаная линия). При существующих формах заточки ножей предпочтение отдается асимметричному клину с углом заточки при вершине от 15 до 30°.

Ножи закрепляют способом открытого и закрытого гнезда. Первый способ – крепление ножей с вилкообразной посадочной частью – применяют для куттеров малой производительности. Ножи укрепляют на валу гайкой, и они удерживаются силой трения. Второй способ используют для высокоскоростных куттеров, и ножи изготавливают с отверстиями в посадочной части. Ножи и ножевую головку выбирают для обеспечения легкой балансировки и поддержания минимального зазора между внутренней поверхностью чаши и режущей кромкой ножа, который должен составлять 0,8–1 мм (при выработке ливерных колбас допускается 2 мм).

Длительность процесса обработки фарша в куттерах зависит от коэффициента загрузки чаши, расстояния между крайней кромкой ножа и днищем чаши, числа ножей и скорости их вращения, рода сырья и назначения фарша. Готовность фарша при куттеровании определяют органолептически. Исследования [4] показали, что при куттеровании резко меняются структурно-механические свойства фарша и характеризующие их параметры, что служит объективной оценкой его качества. Так, при добавлении снега значения предельного сдвига и вязкости фарша падают. Это снижение наблюдается в первые 2 – 3 мин, пока влага находится в свободном состоянии, далее оба показателя растут, приближаясь к исходным значениям, но в процессе куттерования их не достигают.

Характер изменения липкости следующий. В начале процесса численное значение липкости растет до определенной величины, после падает, причем скорость подъема и падения не одинаковы и зависят от интенсивности обработки. Установлено, что повышение частоты вращения ножей на 36 % дает прирост липкости на 29 %, и падение показателей липкости связано с изменением структуры и нагревом. При куттеровании энергия, затрачиваемая ножами, расходуется на преодоление сил адгезии и трения. Силы адгезии находятся в прямой зависимости от площади контакта, поэтому для снижения необходимо уменьшить боковую поверхность ножей. Резание должно быть скользящим, а лезвие ножа – наклонным, что обеспечивает смещение продукции по лезвию и разрезания не только мышечной, но и соединительной ткани. Для такого резания существует зависимость [4]

,

где нормально-составляющая сопротивления резания, Н/см; усилие для случая резания без скольжения, Н/см; абсолютное значение скорости скольжения, м/с.

При тонком измельчении мяса наибольшая часть энергии расходуется на преодоление пластических деформаций и трения, которое переходит в тепло. Для правильного ведения процесса куттерования необходимо учитывать, что температура фарша при выработке вареных колбас не превышать +12 °С, полукопченных +8 °С, сырокопченых –2…–4 °C.

Производительность куттера , кг/ч, [3, 6]

,

где вместимость чаши, дм³; коэффициент заполнения чаши ( плотность фарша, кг/дм³.

Мощность двигателя куттера , кВт, [6]

,

где удельный расход энергии на перерезывание слоя фарша одним ножом за один оборот, Дж/м² (при окружной скорости кромок ножей до 30 м/с без добавления снега А = 2,7–3,1 кДж/м²; с добавлением в фарш снега А = 2,0–2,4 кДж/м²); площадь сечения слоя фарша в чаше куттера, м² (F= V/ 2 pR, расстояние от оси вращения до центра тяжести слоя фарша, м); число ножей; частота вращения вала в мин; общий КПД привода.

Задача 10

Определить длительность процесса обжарки колбас, когда температура внутри батона повышается с 18 до 50 °С, скорость движения воздуха – до 2 м/с, температура греющей среды 90 °С. Значение диаметра батона и относительной влажности воздуха выбрать из табл. 10, причем диаметр по предпоследней, а влажность по последней цифре шифра.

Т а б л и ц а 10

Номер шифра	Диаметр батона, мм	Относительная влажность, %

Краткие теоретические сведения

Термическая обработка – одна из заключительных операций технологического процесса производства мясопродуктов, причем в зависимости от вида изделий применяют различные способы теплового воздействия, их сочетания и модификации. Базовыми операциями являются обжарка (подсушка, копчение), запекание, варка, сушка и охлаждение [4].

Основные цели этих операций:

– доведение продукта до состояния кулинарной готовности;

– формирование органолептических показателей (внешний вид, цвет, запах, вкус, консистенция, монолитность);

– обеспечение санитарно-гигиенической безопасности продукта;

– повышение стабильности готовых изделий при хранении.

Две последние цели связаны с проблемой консервирования, которая реализуется в современных технологиях за счет применения: посола сырья, горячего и холодного копчения, одно- или двукратной варки, сушки, интенсивного охлаждения и хранения при низких положительных температурах.

Наличие коптильных веществ, высокотемпературный нагрев, повышение осмотического давления, сдвиг рН в кислую сторону, снижение уровня активности воды и понижение температуры среды – факторы, препятствующие дальнейшему развитию микроорганизмов или приводящие к их гибели.

Обжарка применяется при изготовлении реструктурированных изделий в оболочке ветчинного типа и по режимам практически не отличается от используемых в колбасном производстве:

– первая фаза – подсушка оболочки при 50–60 °С, относительной влажности 10–20 % и скорости агента 2 м/с;

– вторая фаза – собственно обжарка дымовыми газами при 90–110 °С, при относительной влажности 47–57 % и скорости 2 м/с.

Результаты обжарки (после достижения в центре продукта температуры 40–45 °С):

– прогрев сырья сопровождается частичным развитием денатурационно-коагуляционных процессов мышечных белков;

– белковые и натуральные оболочки высушиваются, увеличивается прочность, появляется приятный золотисто-красный цвет;

– вследствие термотропного структурирования мясная система упрочняется и фиксируется форма;

– инициируется распад нитрита натрия, активизируется реакция цветообразования;

– продукт приобретает характерный запах и вкус копчения;

– происходит частичное испарение слабосвязанной влаги через белковые оболочки, что приводит к потерям массы (для батонов с диаметром 100 мм потери в процессе обжарки составляют до 4–4,5 %);

– под воздействием высоких температур и коптильных веществ в периферийных слоях продукта происходит гибель вегетативных форм микроорганизмов. При этом следует иметь в виду, что в изделиях (большого диаметра) температура может какое-то время находиться на уровне нормального развития микроорганизмов и деятельности ферментов (25–35 °С). Следовательно, при задержке партии более чем на 30 мин между этапом обжарки и варки может привести к активизации роста микроорганизмов, закисанию, ухудшению окраски (серые пятна на разрезе) готовой продукции.

Надо отметить, что в большинстве современных технологий предусмотрена выработка мясных изделий в оболочках с ограниченной газо-, водопроницаемостью (типа полиамидных), в связи с чем применение обжарки потеряло актуальность. Имитация эффекта копчения производится за счет введения при посоле коптильных ароматизаторов.

Тепловые процессы обработки мясопродуктов в зависимости от наличия изменений агрегатного состояния разделяются на две группы: 1) тепловые нестационарные процессы, протекающие без изменения или с малыми изменениями агрегатного состояния, существенно не влияющие на теплофизические константы продукта; 2) то же, но с существенными изменениями агрегатного состояния и теплофизических параметров.

В первом случае длительность процесса определяется по критериальным зависимостям , ч, [4]

где критерий Фурье; коэффициент температуропроводности продукта, м²/ч.

Во втором случае весь процесс подразделяют на ряд фаз: – нагрев за время неустановившегося процесса; – нагрев за время установившегося процесса и до окончания плавления жира; – то же после полного расплавления жира и до окончания нагрева.

Длительность зависит от размеров кусков, равномерности распределения температуры по сечению их в начале процесса, тепловой инерции.

Длительность и , ч, [3]

где темп нагрева или относительная скорость нагрева продукции, ч^-1; разности температур в начале отсчета в конце и начале и в конце

В некоторых случаях пользуются величиной А, обратной темпу нагрева, называемой условной длительностью или постоянной термической инертности, выражаемой в часах.

Численное значение темпа нагрева , ч^-1, [3]

где безразмерный коэффициент, зависящий от критерия Bi; объем тела, м³; удельная теплоемкость продукта, Дж/(кг ^. град); плотность продукта, кг/м³.

Потери массы при термической обработке мясопродуктов паровоздушной смесью , кг/(м^{2 .} ч), [4]

где коэффициент, зависящий от пограничных условий теплообмена; коэффициент, учитывающий влияние связи воды с сухим остатком; коэффициент, учитывающий влияние оболочки, жира, причем для не пропускающих пар оболочек, во всех других случаях разность парциальных давлений пара на поверхности испарения и в протекающем воздухе, Па; барометрическое давление, Па.

В процессах обработки колбас особое значение имеют параметры режима. Так, процесс подсушки характеризуется необходимостью испарения влаги из оболочки. Следовательно, процесс должен идти при Процесс обжарки сопровождается нагревом и образованием окраски фарша, дымовой обработкой оболочки. Для исключения возможности уноса коптильных компонентов конденсирующимся на поверхности оболочки паром на протяжении всего процесса температура точки росы должна быть меньше температуры поверхности оболочки. Процесс варки колбас, сопровождающийся интенсивным теплообменом, во избежание потерь влаги из продукта следует вести при температуре мокрого термометра.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ