ВИБРОВАКУУМНЫЙ МАССАЖЕР МЯСА
VIBRO-VACUUM MEAT MASSAGER

Изобретение относится к мясоперерабатывающей промышленности для массирования сырья на стадии посола или маринования.
Известно устройство для массирования мяса по авторскому свидетельству №862883, МПК А22С 9/00, приоритет от 06.11.79 г., включающее цилиндрическую емкость и параллельно установленные валы с закрепленными на них опорными катками, имеющие в сечении форму эллипсов и установленные на валах симметрично, причем оси эллипсов каждого вала взаимно перпендикулярны. Емкости дополнительно в вертикальной плоскости сообщено качательное перемещение.
Недостатком данной конструкции является сложная конструкция, которая обеспечивает емкости качательное движение в вертикальной плоскости, а ребра, установленные на внутренней ее цилиндрической поверхности, имеют простую форму, что не способствует качественному перемешиванию мяса.
Наиболее близким устройством к данному является устройство для массирования мяса (пол. модель №46411, МПК А22С 9/00), содержащее вращающийся барабан с загрузочно-разгрузочным люком, а также дебалансный вибратор, систему вакуумирования и привод с пультом управления. Внутренняя полость барабана снабжена лопастями в виде полок, размещенных вдоль его цилиндрической поверхности. Поперечное сечение каждой пары лопастей непостоянно по ее длине и представляет собой треугольник с закругленным углом, размеры которого уменьшаются от одной торцевой поверхности к другой навстречу друг другу. Устройство для массирования мяса содержит также раму, установленную на виброопорах, регулируемых по высоте, а барабан смонтирован на траверсе, которая через пружины опирается на раму.
Недостатком данной конструкции является недостаточно высокая интенсивность массирования мяса, при этом параметры массирования могут достичь таких значений, при которых может возникнуть пиковое значение ускорения устройства в целом. При этом форма колебаний барабана может иметь различную траекторию движения. Это может прогрессировать со временем при износе или приработке отдельных деталей устройства. Все это со временем снижает интенсивность переработки мяса и ведет к быстрому износу устройства.
Основной задачей изобретения является повышение интенсификации процесса массирования мяса.
Данная задача достигается тем, что вибро-вакуумный массажер мяса содержит вращающийся барабан с загрузочно-разгрузочным люком, внутри которого закреплены рабочие перемешивающие органы, и соединен с траверсой, опирающейся на раму, которая установлена на регулируемые виброопоры, а также вибратор и систему вакуумирования. Барабан имеет дополнительную рабочую поверхность в виде геометрической оси вращения, по боковой поверхности которого выполнен срез, на котором расположен загрузочно-разгрузочный люк, рабочие перемешивающие органы наклонены к боковой поверхности барабана под острым углом.
Перемешивающие органы выполнены в виде лопастей пирамидальной формы и их количество может быть от 1 до 15.
Для повышения интенсификации процесса геометрическая ось барабана является и осью вращения, когда угловые скорости барабана и данной оси равны. Выполнение дополнительной поверхности вращения в виде геометрической оси обеспечивает дополнительный контакт с мясным сырьем во множестве точек и увеличивает поверхность соприкосновения независимо от конфигурации отрубов мяса.
Геометрическая ось находится в том слое мясопродуктов, где движение мясопродуктов в вертикальном направлении наименьшее, а влияние лопаток сведено к минимуму, т.к. они расположены по боковой поверхности барабана. Это способствует более равномерной обработке слоя мяса, повышая интенсивность процесса в целом.
Экспериментально было установлено, что оптимальный процесс перемешивания с помощью вибрации происходит по траектории эллипса с большим радиусом по вертикали, поэтому срез по боковой поверхности усиливает направленность передвижения мяса в этом направлении при массировании.
Наличие вращающейся геометрической оси барабана и среза по боковой поверхности позволяет получить оптимальные режимы виброобработки мясного сырья в среде вакуума. Конструктивные особенности барабана позволяют достичь оптимальных параметров рабочих характеристик вибратора и привода при отсутствии пиковых значений ускорений при их работе. Это справедливо при различных загрузках сырья в барабане, что на практике позволяет варьировать различную нагрузку и получать при этом высокие показатели массирования мясопродуктов, не изменяя технологический процесс.
Экспериментально выявлено, что параметры вибромассирования на боковых поверхностях барабана имеют одинаковые по величине показатели. В связи с этим, для увеличения качественных показателей интенсивности массирования мяса по внутренним боковым поверхностям барабана выполнены лопасти пирамидальной формы. Лопасти способствуют передвижению мяса в емкости барабана по траектории эллипса и наибольшему захвату мяса с боковых поверхностей.
Острый угол наклона лопастей по отношению к боковым поверхностям барабана позволяет также интенсифицировать процесс массирования мяса, когда крупные куски мяса лучше скатываются с более пологой поверхности лопаток, а мелкие куски интенсивнее захватываются с боковых поверхностей барабана их изогнутой поверхностью.
Увеличение частоты колебаний вибро-вакуумного массажера приводит к возрастанию его амплитуды виброскорости, однако амплитуда виброперемещений мяса может при этом уменьшаться. В связи с этим возникает необходимость подбирать частоту колебаний вибрационных аппаратов для определения оптимального режима массирования мяса.
Необходимый режим работы вибро-вакуумного массажера может быть достигнут увеличением как частоты, так и амплитуды колебаний. Оптимальная частота вибрации оборудования для большей прочности и экономичности выбирается в диапазоне частот колебаний 10-50 Гц.
Данная конструкция вибромассажера позволяет при определенной частоте приводного вала вибратора выбрать оптимальные параметры движения сырья в емкости барабана.
Интенсивность процесса перемешивания мяса в вибромассажере выражается в увеличении скорости протекания процессов и более полном использовании взаимодействующих веществ.
На фиг.1 показан общий вид устройства - вид сбоку, фиг.2 - общий вид устройства спереди, фиг.3 - разрез А-А с поперечным сечением лопастей.
Основные части вибромассажера смонтированы на раме 1, которая установлена на регулируемых виброопорах 2 (фиг.1, 2). Вращающийся барабан 3 смонтирован на траверсе 4, которая через пружины 5 (фиг.2) опирается на раму. На траверсе также установлен вибратор 6, предназначенный для создания колебаний и передачи их корпусу барабана. Вращение барабану передается при помощи мотор-редуктора через гибкую муфту (не показана). Барабан 3 вращается вокруг своей геометрической оси 7, расположенной горизонтально и являющейся дополнительной рабочей поверхностью, что способствует интенсивности процесса массирования мясосырья.
Барабан имеет цилиндрическую форму, которая имеет срез по боковой поверхности 8 (фиг.1). Боковая поверхность барабана в поперечном сечении имеет срез в виде прямой линии, являясь хордой окружности, а оставшаяся часть криволинейной поверхности образует сегмент окружности (фиг.1). На срезанной боковой поверхности барабана располагается быстросъемная крышка 9 (фиг.2) для выгрузки продукта в лоток 10, обеспечивая удобство загрузки, выгрузки и санитарной обработки.
В барабане имеются пирамидальные по форме лопасти 11 (фиг.2, 3), которые образуют в пространстве острый угол между касательной к боковой поверхности барабана (фиг.3). Таких лопастей может быть от 1 до 15 в зависимости от вида массируемого продукта. При каждом обороте барабана продукт пересыпается в вертикальном направлении и смещается в осевом направлении, т.е. в горизонтальном направлении, чем создается сложная траектория движения.
На раме расположена вакуумная система для создания внутри массирующего барабана разрежения от 0,03 до 0.05 МПа, состоящего из стакана-отстойника 12 вакуумметра 13, шланга, соединяющего стакан-отстойник со штуцером крана, установленного на барабане, и насоса, соединенного с краном при помощи шланга (не показано). Для регулировки и поддержания необходимого уровня разрежения предназначен клапан 14 (фиг.2). Шкаф электрический 15 предназначен для расположения аппаратуры управления работой мотор-редуктора, вибратора и насоса. На боковой стенке шкафа установлен автоматический выключатель. Пульт управления расположен на верхней крышке шкафа.
Данный вибро-вакуумный массажер работает следующим образом.
Массирующий барабан, загруженный мясосырьем и посолочными ингредиентами и герметично закрытый крышкой, подвергается вакуумированию. Вакуумирование осуществляется включением насоса. Затем включается мотор-редуктор и вибратор. Продолжительность массирования устанавливается в зависимости от вида мясосырья.
Конструкция вибромассажера позволяет осуществлять несколько режимов обработки сырья:
- массирование под вакуумом;
- виброобработка под вакуумом:
- массирование с одновременной виброобработкой под вакуумом.
Сочетание трех видов воздействия на сырье позволяет увеличить скорость обработки мяса, повышает равномерность воздействия проникновения рассола во все слои мяса независимо от их расположения в емкости барабана. При определенных режимах работы может повыситься интенсификация обработки мяса с увеличением выхода готовой продукции, при этом улучшаются также органолептические характеристики мясных продуктов.
Перед выгрузкой осуществляется разгерметизация внутреннего объема барабана.
Сочетание вибровоздействия с механическим воздействием под вакуумом позволяет интенсифицировать процесс массирования мяса с возможностью управления технологическим процессом. Оптимальный режим работы вибро-вакуумного массажера может быть достигнут изменением как частоты, так и амплитуды колебаний. Оптимальная частота вибрации оборудования для большей прочности и экономичности выбирается в диапазоне частот колебаний 10-50 Гц. Увеличение частоты колебаний вибро-вакуумного массажера приводит к возрастанию его амплитуды виброскорости, однако амплитуда виброперемещений мяса может при этом уменьшаться. В связи с этим возникает необходимость подбирать частоту колебаний массажера для определения оптимального режима массирования мяса. Максимальная амплитуда виброскорости массирования мяса достигается в данной конструкции при частоте 16 Гц.
Экспериментально установлено влияние параметров частоты и амплитуды колебаний и их соответствие расчетным значениям вибро-вакуумного массажера:
Ось измерения, вибрации
Условия работы
Максимальный размах (амплитуда) колебаний, мм
Частота колебаний барабана, Гц при расчетных значениях
17
25
Х
Продукт отсутствует
1,22
16,9
24,7
Y
4,84
Z
7,60
Х
Коэффициент загрузки барабана сырьем 0,5
-
16,7
25,0
Y
6,0
Z
8,0
Х
Коэффициент загрузки барабана сырьем 0,85
-
16,3
24,2
Y
3,3
Z
6,6
Из вышеуказанных данных видно, что колебания по оси Х незначительны, а максимальные значения амплитуды виброскорости и размаха виброперемещений по данной оси на порядок ниже, чем по осям Y и Z. Траектория движения барабана формируется по осям Y и Z, как результат сложения двух взаимоперпендикулярных прямолинейных колебаний барабана и мяса в ней, в результате чего происходят эллиптические колебания.
Размеры барабана позволяют перемещаться мясному сырью по траектории эллипса, срез по боковой поверхности также способствует этому.
Вибромассирование в среде вакуума позволяет удерживать наибольшее количество влаги в мясном сырье, что подтверждается следующими показателями:
Массовая доля влаги:
% к массе сырья (продукта)
% к исходному значению
Исходное сырье
76.12
100
Сырье после массирования
82,27
109,33
Готовый продукт
78,24
103,97
Из приведенных данных видно, что массовая доля влаги в сырье после массирования и в готовой продукции выше.
Эксперименты показали, что данная конструкция вибро-вакуумного массажера позволяет удерживать до 100% рассола в результате большего уровня шприцевания, имеет более высокий выход готовой продукции с более нежной консистенцией при высокой скорости массирования.
Массажеры с большой массой загрузки исходного сырья могут иметь небольшие скорости вращения барабана, поэтому интенсификация процессов массирования у них стоит особенно остро. Конструктивно подбором режимов работы можно добиться значительного повышения скорости процесса массирования мяса. В данной конструкции оптимальная частота вращения барабана при массировании составляет 22 об/мин при частоте колебаний 25 Гц. Время протекания процесса массирования 10-15 мин.
Интенсификация процессов в предложенном вибро-вакуумном массажере выражается в увеличении скорости их протекания, более полном использовании взаимодействующих веществ, повышении качества продукции и выхода продукции.