Расчет и подбор оборудования для обработки и переработки мяса

В сырьевом отделении мясоперерабатывающих предприятий рассчитывают длину столов для обвалки, жиловки мяса (или количество установок для вертикальной обвалки), исходя из количества обвальщиков и жиловщиков. В сырьевом отделении можно проектировать установку одного или нескольких унифицированных конвейерных столов.

Перечень используемого оборудования определяют в соответствии с технологической схемой (рисунок 2).

Рисунок -2. Машинно-аппаратурная схема производства колбасы вареной

При выработке на мясоперерабатывающих предприятиях широкого ассортимента продукции (колбас, полуфабрикатов, цельномышечных продуктов) рекомендуется проектировать 2 стола для обвалки и жиловки колбасного мяса и отдельные столы для других видов продукции. На малых предприятиях может быть предусмотрен один универсальный стол или два стола – один для обвалки и жиловки говядины, другой – для свинины.

В отделении посола мяса рассчитывают количество волчков (с учетом вида колбас и степени измельчения) и мешалок, вместимость чанов посола и вымачивания сырья при выработке для соленых изделий из различных видов мяса.

Количество волчков для измельчения жилованного мяса перед посолом рекомендуется сочетать с количеством столов так, чтобы для каждого вида мяса предназначался один волчок. Количество мешалок может соответствовать количеству волчков или быть меньше.

В малых цехах волчок и мешалка могут быть использованы и для приготовления фарша. В этом случае цех проектируют в виде зала.

В машинном отделении определяют необходимое количество волчков (если по технологической схеме предусмотрено измельчение мяса после созревания в посоле), мешалок, куттеров, агрегатов тонкого измельчения мяса, шпикорезок, льдогенераторов.

Оборудование для измельчения мяса

Измельчение – это технологическая операция, которой подвергают почти все виды мясного сырья, используемого в колбасном и мясоконсервном производствах. В зависимости от величины получаемых частей, измельчение условно можно разделить на крупное, среднее и тонкое.

Крупное измельчение применяется при производстве натуральных консервов, а также сырокопченых колбас. В первом случае мясо нарезают на куски массой 30...100 г, а для приготовления сырокопченых колбас сырье перед посолом нарезают на куски массой 300...500 г.

Среднее измельчение мясного сырья необходимо при выработке копченых и сыровяленых колбас, а также некоторых видов консервов.

Наиболее тщательно мясо и шпик измельчаются при производстве сосисок, сарделек, вареных и ливерных колбас. Тонкое измельчение предусматривается также при производстве консервов для детского и диетического питания.

Для крупного измельчения промышленность выпускает мясорезательные машины, измельчители мясных блоков и специально настроенные на выполнение такой операции шпикорезки.

Среднее измельчение осуществляется с помощью волчков и шпикорезок с соответствующей настройкой рабочих органов.

Куттеры, коллоидные мельницы, эмульситаторы, дезинтеграторы и гомогенизаторы предназначены для получения фарша с частицами, соответствующими требованиям тонкого измельчения.

Оборудование для измельчения мяса подбирают в соответствии с принятой технологической схемой производства данного продукта и с таким расчетом, чтобы в цехе было установлено наименьшее число единиц оборудования с максимально возможным коэффициентом его использования.

Оборудование для измельчения мяса непрерывного действия подбирают по часовой производительности. Число измельчителей рассчитывают по формуле:

, (5.34)

где n_изм – число измельчителей;

M – количество перерабатываемого в смену сырья, кг;

П_изм – производительность измельчителя мяса, кг/ч;

Т_{с м} – продолжительность смены, ч.

Оборудование для измельчения мяса периодического действия подбирается в зависимости от его пропускной способности:

, (5.35)

где П_изм – пропускная способность (производительность) оборудования, кг/ч;

V_изм – геометрический объем чаши, м³;

α – коэффициент загрузки чаши (для куттеров а = 0,6...0,08);

р – плотность измельчаемого продукта, кг/м³;

τ _ц – продолжительность одного цикла измельчения мяса, включающего в себя операции загрузки чаши сырьем, его измельчения и выгрузки, мин.

Необходимое количество измельчителей мяса периодического действия определяется по формуле:

, (5.36)

где Q_изм – производительность измельчения в смену, кг.

Оборудование для перемешивания и шприцевания фарша.

Фаршемешалки подбираются по пропускной способности в смену.

(5.37)

где П_ф – пропускная способность (производительность) фаршемешалки в смену, кг:

v – геометрический объем, м³;

α – коэффициент загрузки дежи фаршемешалки (α = 0,5...0,6 для открытых и α = 0,7...0,8 для вакуумных фаршемешалок);

t_ц - продолжительность цикла приготовления фарша, включающего в себя загрузку сырья, его перемешивание и выгрузку, ч.

Необходимое количество фаршемешалок определяется по формуле:

, (5.38)

Часовая производительность мешалки куттера:

(5.39)

где П_кутт – часовая производительность мешалки куттера, кг/ч;

α – коэффициент загрузки по основному сырью (для куттеров α = 0,60…0,65, для мешалок α = 0,6…0,7);

g – вместимость чаши, кг;

ρ – плотность обрабатываемого материала, кг/м³;

m – масса единовременно загружаемого сырья, кг;

t_ц – длительность цикла, мин.

Оборудование для шприцевания фарша.

Наряду с измельчением в колбасном и мясоконсервном производствах применяется технологическая операция перемешивания мясного сырья с ингредиентами рецептур. Обычно она осуществляется с помощью фаршемешалок или куттеров-мешалок. Последние применяются в основном только для приготовления структурно однородного фарша (без шпика).

Необходимый технологический эффект операции перемешивания мясного сырья в первую очередь зависит от конструктивных особенностей и типа фаршемешалок. В зависимости от расположения рабочих органов в резервуаре они делятся на вертикальные и горизонтальные.

У фаршемешалок первого типа перемешивающее устройство закреплено на вертикальном валу, опускаемом в чашу-резервуар; второго – один или два горизонтальных вала, на которых закреплены перемешивающие рабочие органы. Последние могут представлять собой шнеки, лопасти или лопатки.

При двухвальной системе перемешивания валы вращаются навстречу друг другу с одинаковой или различной скоростью.

Фаршемешалки могут быть с открытым и герметичным резервуарами. Фаршемешалки с герметичными резервуарами оснащаются вакуумными насосами. Вакуумные фаршемешалки позволяют значительно повысить качество получаемой продукции, так как обрабатываемое в них сырье имеет лучшие цвет и консистенцию, а также более низкий уровень микробиологической обсемененности.

В зависимости от способа выгрузки фаршемешалки делятся на машины с поворотным, опрокидывающимся и неподвижно закрепленным резервуарами. Загружаться они могут ручным или механизированным способом. В последнем случае фаршемешалки оснащаются специальными подъемниками-опрокидывателями транспортных тележек.

В колбасном производстве одной из наиболее ответственных и трудоемких операций является шприцевание – наполнение колбасной оболочки фаршем. Эта операция выполняется шприцами. Конструктивно они делятся на гидравлические и пневматические периодического и механические непрерывного действия. Колбасные оболочки наполняют фаршем с помощью специальных металлических трубок-цевок. В зависимости от вида колбас диаметр сменных цевок от 16 до 80 мм. Шприцы могут иметь одну или несколько (чаше всего две) цевок.

Если процесс наполнения оболочек фаршем осуществляется под вакуумом, то такие шприцы называются вакуумными. Как правило, они имеют непрерывный принцип работы.

Оборудование для шприцевания фарша подбирается по часовой производительности шприцев.

Также в шприцовочном отделении определяют необходимое количество устройств для наложения клипс на батоны, количество рам.

При производстве колбас и использованием белково-жировых эмульсий или супрогранул рассчитывают количество куттеров для их приготовления. Для этой цели может быть использован отдельный куттер или куттер, на котором составляют фарш для вареных колбас.

При производстве копченых колбас из подмороженного мяса в цехе устанавливают куттер.

Размер столов для вязки колбас рассчитывается по формулам:

(5.40)

где L – длина столов для различных операций, м;

М – производительность, шт/смену;

l – расстояние между двумя единицами продукции или длина рабочего места, м (l =1,6-2 м на человека);

t_ц – продолжительность обработки продукции, мин;

T_СМ – продолжительность смены, ч;

L₁ – резервный запас длины стола для организации нормальной работы на участке, м (1,5…2,5 м).

Длина участка в зависимости от количества работающих на данной операции определяется как

, (5.41)

где l – норма длины стола на одно рабочее место, м;

n – число рабочих, чел.;

К – коэффициент, учитывающий одностороннюю (К = 1) или двухстороннюю работу (К = 2);

L₁ – резервный запас длины стола, м (L₁ = 1,5…2,5 м).

Оборудование для тепловой обработки мясных продуктов.

Тепловая обработка является одной из основных технологических операций, как в колбасном производстве, так и при приготовлении мясных консервов. При производстве колбасных изделий она является завершающей стадией технологического процесса и в общем случае включает в себя следующие операции: осадка, обжарка, варка, копчение, охлаждение и сушка.

В процессе производства мясных консервов для обеспечения стабильности продукта при хранении применяются такие способы термообработки, как пастеризация и стерилизация.

Кратковременная (1...6 ч) осадка колбасных изделий обычно не требует специального оборудования и осуществляется в процессе их перемещения из шприцовочного отделения в обжарочное.

Длительная осадка сыровяленых и сырокопченых колбас продолжается 6...10 суток в специальных камерах, оборудованных подвесными путями, пристенными батареями и воздухоохладителями. Оборудование камер позволяет поддерживать в камерах температуру воздуха 2...4 ⁰С при относительной влажности 85...95 %.

Обжарка, варка и копчение мясных продуктов могут осуществляться как с помощью универсальных термоагрегатов, так и отдельных аппаратов (обжарочные камеры, варочные котлы, коптильные камеры и т.д.).

Универсальные термоагрегаты делятся на агрегатнрованные и комбинированные.

Обжарочные камеры могут быть с огневым, паровым и газовым обогревом.

Варка мясных продуктов осуществляется в варочных чанах и котлах различных типов.

Технологическая операция копчения выполняется с помощью стационарных коптильных камер и автокоптилок. Сушка колбасных изделий, так же, как и их длительная осадка, осуществляется в специальных камерах с определенными температурой и влажностью воздуха.

Тепловая обработка мясных консервов проводится с помощью аппаратов с непрерывным циклом работы — стерилизаторов различных типов.

Выбор оборудования для тепловой обработки зависит от вида вырабатываемых мясных продуктов и технологии их производства.

Для термической обработки колбасных изделий могут проектироваться трех- и четырехрамные обжарочные, пароварочные и коптильные (стационарные) камеры. Количество камер рассчитывают исходя из числа рам, занятых в каждом из циклов обработки или из сменной производительности камеры.

Сменную производительность камер определяют по формуле:

, (5.42)

где П_кам – пропускная способность (производительность) камер в смену, кг;

m₁ – масса единовременной загрузки камеры продуктом, кг;

t_ц – длительность одного цикла термической обработки продукта, включающего в себя также время загрузки продукта и выгрузки его из камеры, ч.

При расчете по числу рам количество обжарочных камер определяется из выражения:

, (5.43)

где n_терм – количество термокамер, шт;

m_CР – средняя нагрузка данного вида продукта на одну раму, кг (нормативная нагрузка на одну раму размером 1200х1000 мм: для вареных колбас 220 кг, сосисок – 100, сарделек – 125, полукопченых колбас – 130, сырокопченых колбас – 135, варено-копченых колбас – 150, окороков, рулетов, кореек – 235, грудинок – 300 кг);

z₁ – число рам в камере.

При расчете количества универсальных камер исходят из общей продолжительности тепловой обработки, т.е. из продолжительности технологических операций обжарки и варки.

Число автокоптилок рассчитывают по формуле:

, (5.44)

где n_копт – число автокоптилок, шт.;

М_копч – производительность участка копчения в смену, кг;

k_см – число смен на участке копчения (k _см = 2…3);

t_ц – длительность копчения, сутки;

П_копт – вместимость коптилки, кг.

Количество камер, имеющих три секции и предназначенных для термической обработки колбасных изделий при совмещенных процессах, выполняемых в последовательном порядке (прогрев – подсушка – обжарка – варка – копчение), определяется по формуле:

, (5.45)

где n_кам – число камер;

М – количество продукции, поступающей на обработку, кг;

t_ц – продолжительность термической обработки, ч (для вареных колбас – обжарка, варка – 2,2 ч; для сосисок и сарделек – обжарка, варка – 1 ч; для полукопченых колбас – обжарка, варка, копчение – 8 ч; для варено-копченых колбас – первичное копчение, варка, охлаждение, вторичное копчение – 14 ч; для варено-копченых окороков – копчение – 4 ч; для кореек, грудинок – копчение – 24 ч);

m_С – вместимость одной секции, кг;

z_С – число секций (z_С = 4 рамы размерами 1200х1000 мм).

В ливерном отделении рассчитывают количество оборудования (аппаратов для варки сырья, волчков, мешалок, шприцов, термокамер для варки колбас) или количество линий для производства ливерных колбас, исходя из производительности оборудования и массы перерабатываемого сырья.

В цехе по производству студней и зельцев устанавливают котлы для варки сырья, волчки, мешалки и дозаторы.

Число варочных котлов можно определить по формуле:

, (5.46)

где n_котл – число варочных котлов, шт.;

М – количество сырья, перерабатываемого в смену, кг;

t_ц – продолжительность цикла тепловой обработки (с загрузкой и выгрузкой), ч;

V_котл – геометический объем котла, м³

K_котл – коэффициент использования емкости котла (k _котл= 0,3…0,5);

П_копт – вместимость коптилки, кг.

В цехе полуфабрикатов и замороженных блюд рассчитывают столы разделки, машину для нарезания мяса, волчок, мешалку, просеиватель муки, тестомесильную машину, котлетный и пельменный автоматы, скороморозильный агрегат, упаковочный автомат, куттер, жарочные плиты и котлы, оборудование для холодильной обработки мяса.

Количество емкостей для посола цельномышечных продуктов рассчитывается по формуле:

, (5.47)

где n_пос – количество емкостей для посола, шт;

М – масса сырья, кг;

k – количество рабочих смен в цехе;

t_ц – длительность созревания сырья в посоле, ч;

g – полезная вместимость чана, кг (как правило, она составляет 60-80 % от его вместимости).

В цехе могут быть установлены поточно-механизированные комплексы или линии. Мясную массу вырабатывают на прессах различной конструкций, количество которых определяют исходя из массы мясокостного сырья и производительности комплекса.

Оборудование для холодильной обработки мяса.

Основными технологическими процессами холодильной обработки продукции животноводства являются охлаждение, подмораживание и замораживание.

Применительно к конкретному виду продукции указанные технологические процессы имеют вполне определенные температурный режим и назначение.

Например, охлаждение мяса – это доведение его до температуры плюс 4 ⁰С. В этом случае оно выдерживает кратковременное хранение и сохраняет все питательные и вкусовые качества свежего мяса.

Подмороженным считается мясо температурой минус 2 ⁰С, которая близка к криоскопической и позволяет при незначительном ухудшении качества, по сравнению с охлажденным мясом, в 1,5-2 раза увеличить срок его храпения. Обычно подмороженное мясо после кратковременного хранения или транспортировки используется для дальнейшей переработки на мясоперерабатывающих предприятиях.

Замораживание – один из наиболее распространенных методов консервирования мяса, позволяющий сохранить питательные и большую часть вкусовых качеств свежего мяса в процессе длительного хранения продукта. Замороженное мясо имеет температуру минус 20 ⁰С.

Холодильное оборудование, применяемое на мясоперерабатывающих предприятиях малой и средней мощности, предназначено для холодильной обработки и хранения мяса и продуктов его переработки. С этой точки зрения данное оборудование условно можно разделить на две большие группы – универсальное и специальное.

К универсальному, позволяющему наряду с холодильной обработкой и хранить продукцию, относятся холодильные шкафы и сборные холодильные камеры.

Группу специального оборудования составляют скороморозильные воздушные, морозильные плиточные аппараты и криогенные морозильные агрегаты. Это оборудование не предназначено для хранения продукции, а осуществляет только ее холодильную обработку.

По другой классификации оборудование и способы замораживания пищевых продуктов делятся на три класса: с помощью хладагента, в жидкости и в воздухе. В зависимости от наличия промежуточного передатчика теплоты между продуктом и охлаждающей средой каждый из указанных классов, в свою очередь, делится на два подкласса: контактное и бесконтактное замораживание.

Несмотря на то, что второй способ классификации учитывает и теплофизические, и технологические, и технические аспекты холодильной обработки продукции животноводства, деление оборудования на универсальное и специальное позволяет в процессе его изучения лучше оценить конструктивные особенности каждой группы машин.

Методика подбора оборудования для холодильной обработки мяса зависит от вида обработки продукта и типов аппаратов и машин, применяемых для этих целей. Технологическим оборудованием в холодильнике являются: подвесочные пути (консервные и бесконсервные) для туш, полутуш и четвертинок, а также для рам с субпродуктами и тушами мелкого рогатого скота; стеллажи и полки для мяса и мясопродуктов, морозильные аппараты для замораживания блочного мяса, субпродуктов, птицы и т.д.

Расчет подвесного пути заключается в определении его общей и полезной длины:

, (5.48)

где L_общ – общая длина подвесного пути, м;

L_пол – полезная длина подвесного пути, м;

t_ц – длительность холодильной обработки продукта, ч;

m₁ – норма нагрузки на 1 м подвесного пути, кг/м.

Расчет числа стеллажей или полок для охлаждения, замораживания, хранения и размораживания продукта заключается в определении общей (развернутой) площади стеллажей, полок или пола:

, (5.49)

где F_охл – площадь стеллажей, полок или пола (при хранении на полу), м²;

m₂ – норма нагрузки на стеллажи, полку или пол, кг/м².

Число скороморозильных аппаратов туннельного типа подбирается по числу тележек, в которых размещается обрабатываемый продукт, число тележек – по формуле (2.13). Для этого в формуле норма нагрузки на стеллажи заменяется вместимостью тележки.

Скороморозильные аппараты непрерывного действия могут подбираться по часовой производительности. Число аппаратов рассчитывается по формуле:

, (5.50)

где n_охл – число скороморозильных аппаратов, шт;

П_охл – часовая производительность одного аппарата, кг/ч.

Если в технической характеристике оборудования для холодильной обработки мяса приводятся данные по вместимости камеры, то число аппаратов определяется по формуле:

, (5.51)

где g_кам – вместимость камеры аппарата, кг.

Оборудование для упаковки мяса и мясных продуктов.

Одним из основных классификационных признаков оборудования для упаковки мяса и мясных продуктов является давление, при котором осуществляется данный технологический процесс. В зависимости от этого различают машины и аппараты для упаковки продуктов при пониженном и нормальном давлении.

Первая группа относится к оборудованию для вакуумной упаковки и обычно работает с мягкой или полужесткой тарой. Оборудование второй группы предназначено для упаковки мясных консервов и полуфабрикатов в жесткую или полужесткую тару.

Исполнение и комплектация оборудования обеих групп существенно различаются в зависимости от целого ряда факторов (вида фасуемого продукта, материала, из которого изготовлена тара, и вместимости последней, мощности технологической линии, в которую входит данное оборудование, и т.д.). В связи с тем, что упакованные в жесткую (в некоторых случаях и полужесткую) тару мясные продукты подлежат стерилизации, оборудование второй группы используется вместе с автоклавами или гидростатическими стерилизаторами.

Обычно в технической характеристике оборудования для упаковки мяса и мясопродуктов приводятся данные по числу баночек, упаковок, пакетов и т.д., заполняемых за одну минуту работы, а также по их вместимости. При проектировании перерабатывающих предприятий, как правило, исходят из часовой или сменной производительности участка по сырью или готовому продукту.

Часовую производительность оборудования данной группы можно определить по формуле:

, (5.52)

где П_уп – производительность оборудования, кг/ч;

П_маш – производительность оборудования, упаковок/мин;

m₁ – масса продукта в одной упаковке, кг;

k – коэффициент, учитывающий допустимое отклонение массы дозируемого продукта (k = 1,01…1,02).

Число оборудования для упаковки мяса и мясных продуктов рассчитывается по формуле:

, (5.53)

где n_уп – число упаковочных автоматов, шт.

Консервное производство.

Перечень используемого оборудования определяют в соответствии с технологической схемой (рисунок 3).

Количество единиц оборудования определяют по массе сырья, производительности оборудования или единовременной загрузке и режиму его работы, длину столов для обвалки и жиловки.

Порционирование консервов производят на поточно-механизированных, полуавтоматических и автоматических линиях, где количество машин определяется производительностью линии. Аналогично выбирают оборудование жестянобаночного и литографических цехов. Для изготовления жестяных банок в жестянобаночном отделении устанавливают типовые автоматические линии.

Рисунок 3. Технологическая схема процесса производства консервов с использованием комплекта ИПКС-0205

Расчетная производительность тепловых аппаратов для предварительной технологической обработки мяса и мясопродуктов:

, (5.54)

где П_ТР – расчетная производительность, кг/смену;

Т_СМ – продолжительность смены, мин;

m_З – единовременная загрузка сырья в аппарат, кг;

t_ц – продолжительность цикла тепловой обработки, мин.

Количество автоклавов для стерилизации консервов с учетом номера банки и ручной укладки банок в корзины рассчитывается по формуле:

(5.55)

где n _СМ – количество автоклавов, шт;

М_Ф – производительность цеха по данному виду консервов, шт/смену;

t_ц – продолжительность цикла стерилизации для соответствующего вида консервов и номера банки, мин;

В – вместимость автоклава для банок данного вида консервов, шт;

Т_СМ – продолжительность смены, мин.

Продолжительность цикла стерилизации для соответствующего вида консервов и номера банки рассчитывается по формуле

, (5.56)

где t₁ и t₃ – продолжительность загрузки и выгрузки автоклава, мин;

t₂ – продолжительность собственно стерилизации, определяется формулой стерилизации.

Если получено дробное расчетное количество аппаратов (машин), то это количество округляют до ближайшего целого числа в большую сторону.

Вместимость автоклава, если она не приводится в его технической характеристики для конкретного типа банок, рассчитывается по формуле:

, (5.57)

где Q – вместимость автоклава, шт.

h_K и h_Б – высота соответственно корзины автоклава и банки, мм;

d_K и d_Б – диаметр соответственно корзины и банки, мм;

z_корз – количество корзин в автоклаве, шт.

Таблица 5.95

Размеры банок и корзин автоклава, мм

Наименование	Высота	Диаметр
Корзина автоклава	700,0	940,0
Банка, номер:
	37,0	102,3
	53,2	102,3
	81,4	102,3

Примечание. Диаметр корзины – внутренний, диаметр банки – наружный.

Количество стерилизаторов непрерывного действия или гидростатических определяется по количеству банок определенного номера, поступающих на стерилизацию в смену.

Длина конвейера для упаковки консервов:

(5.58)

где L – длина конвейера для упаковки консервов, м;

l – норма длины стола на одного рабочего, м; l = 2 м;

n – количество рабочих, занятых на сбивке и упаковке ящиков, чел;

1,5 – резервный запас длины конвейера, м.

В зависимости от объема производства на упаковке может быть запроектирован этикетировочный автомат и автомат для упаковки консервов в ящики, входящие в состав унифицированной линии для упаковки консервов в жестяную тару.