РЕШЕТКА К УСТРОЙСТВУ ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ПРОДУКТОВ

Полезная модель относится к устройствам для измельчения мяса и других пищевых продуктов и может быть применена в пищевой отрасли промышленности и в бытовых условиях.
Известна конструкция решетки к устройству для измельчения мяса по патенту РФ №2037333, выполненная в виде диска с центральным круглым отверстием и шпоночной канавкой на периферии диска, необходимыми для центрирования и обеспечения неподвижности диска в процессе его работы. Рабочие отверстия на перфорированной части решетки выполнены в виде круглых цилиндров. Недостатком решетки с рабочими отверстиями в виде круглых цилиндров является то, что режущие лезвия, образованные пересечением поверхности решетки и круглых цилиндров, имеют постоянные углы заострения, равные 90°. Чем меньше угол заострения режущего лезвия, тем меньше потребные силы, необходимые на осуществление процесса измельчения пищевых продуктов.
Известна также сборная конструкция решетки к устройству для измельчения продуктов, преимущественно мяса по авторскому свидетельству SU №1804912, состоящая из режущего и опорного дисков, рабочие отверстия в которых выполнены также в виде круглых цилиндров Следовательно, углы заострения режущих лезвий в рабочих отверстиях также постоянны и равны 90°, что также отрицательно сказывается на режущей способности решетки. Кроме того, согласно изобретению, отношение диаметра отверстия несущего диска к диаметру отверстия режущего диска составляет 1,5…2, что не может быть реализовано на практике. Физически невозможно размещение отверстий с такими увеличенными диаметрами на опорном диске. Ведь количество отверстий определенного диаметра на режущем диске регламентируется нормативно-технической документацией. Поэтому количество отверстий на опорном диске должно соответствовать количеству отверстий на режущем диске. Например, при диаметре входного отверстия ⌀8 мм перфорированной части решетки к устройству для измельчения мяса «Волчок МП-160» диаметр на выходе должен быть в пределах 12…16 мм, что реально неосуществимо.
Измельчительная решетка для мясорубки по патенту РФ №2440191, где предлагается замена круглых цилиндрических рабочих отверстий на перфорированной части решетки отверстиями в виде правильной усеченной четырехугольной пирамиды. Замена круглых цилиндрических отверстий постоянного сечения вдоль их оси отверстиями в виде правильной усеченной четырехугольной пирамиды даже увеличивает угол заострения режущего лезвия, т.е. угол заострения станет больше 90°, так как периметр входного отверстия больше периметра выходного отверстия. А это будет связано с увеличением потребных сил на осуществление процесса резания (измельчения).
Получение отверстия в виде усеченной пирамиды также сопряжено с технологическими трудностями, связанными с ограниченностью доступных экономичных способов обработки как до, так и после термообработки решетки. Короче говоря, получение отверстия в виде правильной усеченной пирамиды с поверхностями, отвечающими предъявляемым требованиям к пищевому оборудованию (низкая шероховатость поверхностей, непосредственно контактирующих с пищевым продуктом, труднодоступные места для промывки, очистки, санитарной обработки и т.д.), нетехнологично.
Утверждение о том, что степень измельчения мяса зависит от размеров выходного отверстия, также вызывает сомнения, так как измельчаемое мясо подвергается активному воздействию на входе отверстия. Поэтому кусочек мяса, отрезанный на входе отверстия, будет выдавлен из отверстия с теми размерами, которые были получены на входе отверстия (мясо должно резаться, а не перетираться и терять сок).
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату является изобретение по патенту РФ №2080930 «Решетка к устройству для измельчения продуктов и способ ее изготовления».
Из описания изобретения к патенту вытекает, что рабочие отверстия перфорированной части решетки имеют бочкообразную форму. Утверждается, что «…угол резания образуется плоскостью резания и касательной к образующей отверстия и составляет менее 90°. Уменьшение угла резания ведет к уменьшению силы резания продукта между решеткой и ножом и, как следствие, уменьшается необходимый момент вращения ножа».
Изобретение принято за прототип.
Недостатки прототипа заложены в конструкции решетки и способе ее изготовления. Рабочие отверстия перфорированной части решетки имеют бочкообразную форму. Окончательную форму они приобретают в результате нагрева решетки до температуры ковки, а затем подвергают осадке до получения меньшей толщины. Отверстия такой формы не отвечают требованиям, предъявляемым к деталям пищевого оборудования и технологичности, а именно:
- поверхности деталей соприкасающиеся с пищевым продуктом, не должны быть труднодоступными для промывки, очистки и санитарной обработки. В бочкообразном отверстии, как «в кармане», будет застревать измельчаемый продукт;
- обеспечение минимальной (оптимальной) шероховатости поверхности отверстия затруднительно общепринятыми традиционными способами, что будет увеличивать силы трения при прохождении измельчаемого продукта через отверстия решетки;
- управлять величиной угла заострения режущего лезвия на входе отверстия, полученного способом пластического деформирования нагретой решетки до температуры, необходимой для ковки, в силу известных недостатков, присущих операции осадки, не представляется возможным;
- необходимо с поверхностей отверстий удалять окалину, что также связанно с дополнительными затратами и технологическими трудностями;
- не рассматриваются энергозатраты, связанные с прохождением измельченного продукта через рабочие отверстия.
Задачей полезной модели является разработка конструкции решетки к устройству для измельчения мяса и других пищевых продуктов с рабочими технологичными отверстиями, имеющими конфигурацию, способствующую повышению их режущих свойств и, следовательно, уменьшению энергозатрат на процесс измельчения, минимальному воздействию на химические и биологические свойства продуктов.
Поставленная задача решается следующим образом: рабочие отверстия перфорированной части решетки имеют конфигурацию, состоящую из усеченного круглого конуса, размеры поперечного сечения которого, увеличиваются в направлении от входа к выходу, высота усеченного круглого конуса должна быть 0,2 толщины решетки, заканчивается отверстие круглым цилиндром с диаметром, равным диаметру основания усеченного конуса. Т.е. размеры рабочих отверстий в продольном сечении выполнены увеличивающимися в направлении от наружной торцовой поверхности решетки, обращенной к подвижному ножу, на длине 0,2 толщины диска и далее постоянными.
Такая форма рабочего отверстия позволяет уменьшить энергозатраты как на резание пищевого продукта, так и на прохождение через рабочие отверстия. Чем меньше угол заострения режущего лезвия, тем меньше потребные силы резания. Однако по конструктивным особенностям решетки угол заострения не может колебаться в широких пределах. Вместе с тем, конструкция рабочего отверстия такова, что расчетная величина угла резания легко обеспечивается в процессе изготовления решетки и контролируется в эксплуатации.
Кроме того, размеры поперечного сечения рабочего отверстия вдоль оси увеличиваются в направлении к выходу на участке круглого конуса и далее остаются постоянными на участке круглого цилиндра. В этих условиях также уменьшаются энергозатраты на прохождение измельченного продукта через рабочие отверстия. Такие отверстия считаются технологичными, так как они могут быть обработаны (изготовлены) традиционными способами.
Конструкция решетки показана на фигурах.
На фиг. 1 показан вид спереди,
на фиг. 2 - разрез А-А.
Решетка 1 имеет центральное круглое отверстие 2 для установки и центрирования на конце шнека, рабочие комбинированные отверстия 3, состоящие на входе измельчаемого продукта из круглых усеченных конусов 4 с высотой, равной 0,2 толщины решетки и круглых цилиндров 5 с диаметрами, равными диаметру основания конуса 4. На периферии решетки располагается шпоночная канавка 6, обеспечивающая неподвижность решетки в процессе ее работы. Диаметр основания круглого конуса D и, следовательно, диаметр круглого цилиндра должны быть одинакового размера и выбраны в зависимости от параметров перфорированной части решетки, т.е. в зависимости от диаметра рабочего отверстия на входе d и величины шага между отверстиями S. При этом перемычки 7 между отверстиями на выходе не должны быть менее 0,5…1,0 мм. Параметры решетки d и S определяются по нормативно-технической документации на решетки в зависимости от требуемой степени измельчения пищевого продукта и конструктивного расположения рабочих отверстий на перфорированной части решетки.
Угол заострения β режущего лезвия образуется пересечением торцовой плоской поверхности Б решетки 1 с круглой конической поверхностью 4 и он тем меньше, чем больше угол при вершине 2γ воображаемого конуса. Наличие отверстия в форме круглого усеченного конуса на входе рабочего отверстия перфорированной части решетки позволяет получить угол заострения β режущего лезвия менее 90° т.е. β=90°-γ. Величина этого угла может быть заложена в конструкции решетки, обеспечена и проконтролирована в процессе изготовления традиционными доступными способами, поддержана в эксплуатации.
Увеличение размера поперечного сечения рабочего отверстия вдоль оси в направлении выхода до размера основания усеченного конуса также уменьшает потребные энергозатраты на прохождение измельченного продукта через рабочие отверстия. Следовательно, уменьшаются суммарные энергозатраты на процесс измельчения пищевых продуктов.
Осуществление полезной модели. В качестве примера осуществимости полезной модели на практике рассмотрим конструкции решеток, используемых в промышленности и в быту.
Решетка к устройству для измельчения мяса «Волчок МП-160» имеет следующие характеристики: - наружный диаметр - ⌀160 мм; посадочное отверстие - ⌀32 мм; толщина h=14 мм; диаметр рабочего отверстия d=5 мм; шаг = 7,0 мм; число рабочих отверстий - 347 шт. Если исходить из того, что величина перемычки между круглыми цилиндрами должна быть не менее 0,5 мм и высота усеченного круглого конуса должна быть 0,2 толщины решетки, то угол заострения β=75°.
Фактором, ограничивающим уменьшение угла заострения, является ширина перемычки между отверстиями на выходе. Одна из конструкций решеток к устройству для измельчения мяса, используемых в быту с ручным или электрическим приводом, характеризуется следующими данными: наружный диаметр - ⌀55 мм; посадочное отверстие - ⌀8 мм; толщина - 5 мм; число рабочих отверстий - 18, диаметр рабочего отверстия - ⌀7 мм; шаг - 10 мм.
Если исходить из того, что перемычки между отверстиями на выходе не должны быть менее 1 мм и высота усеченного конуса должна быть 0,2 толщины решетки, то угол заострения β=45°.
В том случае, когда решетка к устройству для измельчения мяса и других пищевых продуктов имеет сборную конструкцию, состоящую из режущего и опорного дисков, рабочие отверстия на режущем диске следует делать в виде усеченных круглых конусов, а на опорном диске - в виде круглых цилиндров.
Энергозатраты на процесс измельчения мяса при использовании решеток предложенной конструкции на 25…30% ниже, по сравнению с энергозатратами на процесс измельчения с решетками по прототипу.
Продольное сечение рабочего отверстия в решетке, предлагаемой в прототипе, подтвердило, что величину угла заострения режущего лезвия на входе и выходе сложно предусмотреть в проекте, обеспечить и проконтролировать в производстве (или практически невозможно).
a
Сложно также управлять размерами на входе и выходе рабочих отверстий. Например, измельчитель АТИМ-2 имеет решетку со следующими характеристиками: наружный диаметр - ⌀22011; посадочное отверстие - ⌀66Н11 мм; толщина - 12 мм; количество рабочих отверстий - 1814 шт; диаметр круглого рабочего отверстия -  мм; шаг отверстий - 4,33 мм.
Как изменятся размеры рабочих отверстий на входе и выходе (количественно) в результате пластического деформирования нагретой решетки путем осадки, сложно предусмотреть.
э
Решетки были изготовлены из стали 65 Г, отожжены при температуре 790…815°C, закалены при температуре 800…815°C до твердости 60…62 HRG, охлаждены в масле, отпущены при температуре 160…175°C. Продольный разрез рабочих отверстий, расположенных на перфорированной части решетки, показан на фиг. 2 рабочие отверстия имели конфигурацию, состоящую из усеченного круглого конуса с высотой, равной 0,2 толщины решетки, и круглого цилиндра с диаметром D, равным диаметру основания усеченного круглого конуса, и высотой, равной 0,8 толщины решетки.
Кроме того, уменьшаются затраты на подготовку измельчаемого продукта к измельчению (удаление сухожилий, хрящей, грубой соединительной ткани), так как режущие способности решетки улучшаются.
Технический результат: полезная модель позволяет повысить режущие свойства решетки и, как следствие, уменьшить энергозатраты на процесс измельчения без ухудшения химических и биологических свойств измельчаемых продуктов. Немаловажным фактором является и то, что изготовление и эксплуатация решетки осуществляется в контролируемых условиях.