СПОСОБ ТОНКОГО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
METHOD OF FOOD PRODUCTS MICRONISING

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к способам тонкого измельчения мяса, рыбы, растительных и других продуктов в перерабатывающих отраслях.
Известен способ тонкого измельчения мясного фарша в куттере при помощи быстровращающихся серповидных ножей, устанавливаемых комплектно на приводном валу. Режущая кромка ножей находится в плоскости их вращения. Подача и отвод сырья в зону измельчения осуществляется вращением чаши, заполненной мясным фаршем (см. А.И.Пелеев «Технологическое оборудование предприятий мясной промышленности», издание третье, издательство «Пищевая промышленность», М., 1971 г., стр.306, рис.150).
Недостатком данного способа является то, что измельчение находится в пределах чаши куттера. В сечении чаша представляет собой сегмент окружности вращения ножей. Угол сегмента или угол зоны измельчения относительно оси вращения ножей составляет примерно 110°, при этом оставшиеся 250° окружности ножи проходят вхолостую. Длина траектории резания ограничена краями чаши, а сам процесс измельчения носит прерывистый (циклический) характер, т.к. ножи поочередно погружаются в чашу, заполненную сырьем. Кроме того, в образующейся при измельчении эмульгированной среде, частички сырья приобретают значительную подвижность и начинают сваливаться с острия ножа, т.е. становится затруднительно поймать их режущей кромкой. Это снижает эффективность измельчения, вызывает необходимость увеличивать частоту вращения ножей и продолжительность процесса куттерования.
Задачей изобретения является повышение эффективности измельчения продукта, улучшение его качества, а также ускорение процесса куттерования.
Для решения указанной задачи в способе тонкого измельчения пищевых продуктов, предусматривающем подачу сырья, отрезание его частиц режущим инструментом, состоящим из комплекта вращающихся серповидных ножей, закрытых кожухом, и отвод фарша, подающее сырье захватывают и переносят режущим инструментом на внутреннюю поверхность кожуха, где отрезание частиц сырья осуществляют в непрерывном режиме ножами, у которых режущие кромки развернуты под углом α к плоскости их вращения, причем угол α устанавливают в пределах от -15° до +15°, а отвод фарша осуществляют с ускорением.
На фигуре 1 изображен схематически общий вид куттера; на фигуре 2 - вид сверху на приводной вал с ножами.
Способ тонкого измельчения пищевых продуктов осуществляют следующим образом. Мясное сырье загружают в чашу 1 и подают путем вращения чаши 1 к режущему инструменту (см. фиг.1). Режущий инструмент состоит из комплекта шести серповидных ножей 2, закрепленных на приводном валу 3. Сверху приводной вал 3 с ножами 2 закрыт кожухом 5, образуя с сегментом чаши 1 круговую зону 6 вращения режущего инструмента. Таким образом, внутренняя поверхность круговой зоны 6 состоит из внутренней поверхности кожуха 5 и внутренней поверхности сегмента чаши 1.
Режущая кромка 7 ножей 2 имеет угол атаки α, равный, например, 15° относительно плоскости 4 вращения ножей 2 (см. фиг.2).
Во время вращения ножи 2, погружаясь в чашу 1, начинают процесс измельчения, одновременно захватывают при помощи угла атаки α из чаши 1 сырье, переносят и распределяют его по внутренней поверхности кожуха 5. Под действием центробежной силы сырье прижимается к внутренней поверхности кожуха 5, становясь относительно неподвижным по отношению к режущим кромкам 7 ножей 2. Процесс резания, начавшийся в чаше 1 ножами 2, продолжается на внутренней поверхности кожуха 5. При этом резание частичек под углом α приобретает скользящий характер, который обеспечивает смещение сырья вдоль режущей кромки 7, способствуя разрезанию не только мышечной, но и соединительной ткани. Такой характер резания предупреждает сваливание частичек с острия ножа и позволяет улавливать режущей кромкой 7 любую мелкую частичку в эмульгированной среде, при значительном снижении частоты вращения ножей 2, обеспечивая высокую степень измельчения и качества получаемого продукта.
Траектория резания не ограничивается стенками чаши 1, а распространяется по всей внутренней боковой поверхности круговой зоны 6, превращая процесс резания из периодического в непрерывный, существенно повышая эффективность измельчения.
Увеличение протяженности траектории резания способствует более длительному взаимодействию частиц сырья с режущей кромкой 7, при этом траектория резания представляет собой не прерывистую линию, а непрерывный след шириной b=l·sin α, где b - проекция режущей кромки 7 на внутреннюю боковую поверхность круговой зоны 6; l - длина режущей кромки 7; α - угол атаки режущей кромки 7. Таким образом, на протяжении 360° внутренняя поверхность круговой зоны 6 становится активной зоной измельчения, полностью исключая холостой пробег ножей 2, что минимум в три раза ускоряет процесс куттерования.
Угол атаки α режущих кромок 7 устанавливают в зависимости от густоты обрабатываемого сырья в пределах от -15° до +15°. При куттеровании густой консистенции сырья устанавливают положительный угол атаки α не более 15°. Дальнейшее увеличение угла атаки α приводит к увеличению зазоров между ножами 2 и стенками чаши 1, через которые происходит перетекание необработанного сырья в зону прошедшего обработку фарша. Это снижает эффективность измельчения и увеличивает продолжительность процесса куттерования.
При куттеровании жидких консистенций сырья с относительно большой текучестью, угол атаки α устанавливают отрицательным, что позволяет замедлить течение фарша перед режущей кромкой 7, повышая тем самым эффективность измельчения не только мышечной, но и частичек соединительной ткани. Увеличение абсолютного значения отрицательного угла атаки α более 15° приводит к аналогичному увеличению зазоров между ножами 2 и стенками чаши 1, утечкам сырья, снижению эффективности измельчения и увеличению длительности процесса куттерования.
При вращении ножи 2 воздействуют на частичку сырья по нормали N (см. фиг.2), которая раскладывается на радиальное усилие T и осевое усилие P. Радиальное усилие T перемещает частичку от оси вращения вала 3 на периферию ножей 2, к режущим кромкам 7 и внутренней боковой поверхности круговой зоны 6, где происходит ее резание. Осевое усилие P придает частичке дополнительный импульс движения вдоль внутренней боковой поверхности круговой зоны 6 (параллельно оси вращения ножей 2) и с ускорением выносит ее за пределы этой зоны, способствуя сокращению продолжительности процесса куттерования.
Таким образом, указанный способ тонкого измельчения пищевых продуктов путем установки режущих кромок под углом атаки α к плоскости вращения ножей позволяет повысить эффективность и качество измельчения продукта, а расширение зоны активного резания и ускоренный отвод из нее фарша минимум в 3 раза сокращают продолжительность процесса куттерования.