Способ сепарации мяса. Режущий узел мясорубки.

Режущая пара режущего узла мясорубки (два варианта).

5

Область техники, к которой относятся изобретения

Изобретения относятся к способам измельчения и сепарации мяса, а также к устройствам, предназначенным для их осуществления. Преимущественные области применения 10 изобретений - переработка мяса, птицы и рыбы, производство промышленных мясорубок и режущего инструмента к ним.

Предшествующий уровень техники

15 Известен способ измельчения мяса режущим узлом мясорубки (заявка PCT/RU00/00308, В02С

1/35, 01.02.2001 , WO 01/07165 А 1), включающим три группы режущего инструмента, размещённого с образованием трёх прямоточных камер. Первая из этих групп представлена двухсторонней приёмной решёткой и двумя примыкающими к ней односторонними многолопастными приёмными ножами. Вторая группа включает двухстороннюю промежуточную решётку и два прижатых к ней

20 односторонних многолопастных промежуточных ножа. Третьей группой является пара, состоящая из режуще-сепарирующей решётки и одностороннего многолопастного сепарирующего ножа. Изнашиваемые части решёток представлены кольцевыми выступами, охватывающими области расположения отверстий, предназначенных для прохода мяса. Торцы кольцевых выступов служат рабочими поверхностями решёток, а передние участки кромок отверстий являются их режущими

25 элементами. Изнашиваемые части лопастей выполнены в виде фигурных выступов, подошвы которых используются в качестве рабочих поверхностей ножей, а передние кромки подошв служат их режущими элементами. Форма подошвы фигурного выступа лопасти любого из ножей функционально связана с конфигурацией примыкающей рабочей пове хности решётки. Эта связь обеспечена уравнением

справедливым для любой точки контакта взаимодействующих поверхностей.

Здесь 1 _Х - искомая длина имеющей радиус р _х дуги, принадлежащей подошве фигурного выступа лопасти ножа, м;

/ - задаваемая длина дугообразного основания подошвы, имеющей радиус р , м; 1l _{Тj jj} -- ддллииннаа рраассппооллоожжеенннноойй ккооннццееннттррииччнноо сс ииссккооммоойй ддууггоойй 11 _ХХ ссппллоошшнноойй ииллии ппррееррыыввааееммоойй 3355 ооттввееррссттиияяммии ддлляя ппррооххооддаа ммяяссаа ооккрруужжннооссттии,, ннааххооддяящщееййссяя ннаа ттооррццее ккооллььццееввооггоо ввыыссттууппаа рреешшёёттккии,, мм;;

ИСПРАВЛЕННЫЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 91) f(x) = ] + p _x I p - функция, выражающая прогнозируемый характер износа выступающей части лопасти ножа;

- коэффициент, определяемый на основании экспериментальных данных.

Рабочие поверхности решёток и ножей, созданных с использованием рассмотренного уравнения, по всей площади примыкания истираются с одинаковой интенсивностью. Однако через несколько часов эксплуатации они становятся коническими, так как режущие кромки лопастей ножей неравномерно подрезают кольцевые выступы решёток. Кроме того, взаимодействующие поверхности становятся волнистыми из-за того, что режущие элементы решёток скоблят прилегающие места фигурных выступов лопастей ножей.

Режущий узел мясорубки включает сепаратор, предназначенный для выделения из мяса жёстких примесей и соединительнотканных включений. В его состав входят режуще-сепарирующая пара, прямоточная камера, в которой она расположена, а также осевой и радиальный разгрузочные патрубки. Решётки от вращения удерживаются шпонками, а ножи установлены с возможностью вращения. При работе мясорубки режущие элементы решёток и проходящих лопастей ножей смыкаются, что обеспечивает измельчение мяса исключительно резанием. Кольцевые выступы решёток и примыкающие к ним фигурные выступы лопастей ножей образуют две приёмные, две промежуточные и сепарирующую режущие пары.

Измельчение мяса рассматриваемым способом начинается с того, что смыкающимися режущими элементами приёмных и промежуточных режущих пар куски мяса в четыре приёма рубят на части. Получаемые кусочки мяса вталкивают в прямоточную камеру сепаратора, откуда их возвратно-поступательно подают к режуще-сепарирующей решётке. В её отверстия вдавливают мышечные и жировые ткани мяса, которые затем отрезают от кусочков мяса смыкающимися режущими элементами сепаратора. При этом режуще-сепарирующей решёткой из измельчаемого мяса выделяют соединительнотканные включения и жёсткие примеси, представленные кусочками костей, обрезками хрящей и сухожилий. Продукты сепарации выгружают через осевой и радиальный разгрузочные патрубки, а вместе с ним - часть доставленных к режуще-сепарирующей решётке кусочков мяса, что снижает выход фарша.

Наиболее близкими аналогами заявленных изобретений являются способ измельчения мяса, способ его сепарации, и используемые при их осуществлении режущий узел мясорубки и его режущая пара (заявка PCT/RU2005/000540, 1 1.05.2006, WO 2006/049532 А2).

В полости головки рассматриваемого режущего узла мясорубки размещены пять режущих пар, установленных с образованием трёх прямоточных камер. Четыре из них составлены из изнашиваемых частей приёмной и промежуточной решёток, а также примыкающих к ним право- и левосторонних приёмных и промежуточных ножей. Здесь и ниже правосторонними считаются ножи, которые вращаются по часовой стрелке, если на них смотреть со стороны поступающего мяса. Пятая режущая пара представлена изнашиваемыми частями режуще-сепарирующей решётки и правостороннего сепарирующего ножа, имеющего изогнутые лопасти. Выпуклости его лопастей обращены в сторону RU2011/000745

3 вращения ножа или, по другому варианту, в противоположном направлении. Изнашиваемые части ножей представлены фигурными выступами лопастей, рабочие поверхности - подошвами выступов, а режущие элементы - передними кромками подошв. Изнашиваемыми частями решёток являются кольцевые выступы, охватывающие области расположения отверстий, предназначенных для прохода мяса. Рабочими поверхностями решёток служат торцы кольцевых выступов, а режущими элементами - передние участки кромок выполненных в них отверстий, предназначенных для прохода мяса. На любом этапе эксплуатации мясорубки рабочие поверхности режущих пар друг к другу примыкают без зазоров. Обеспечено это тем, что между ступицами ножей зажаты наборы распорных втулок, каждый из которых включает сжатую упругую втулку. Следствием данного обстоятельства является то, что режущие элементы решёток и ножей при проходах лопастей ножей смыкаются подобно лезвиям гильотины. Режуще-сепарирующая пара, примыкающая к ней прямоточная камера и радиальный (или, по другому варианту, осевой) разгрузочный патрубок образуют сепаратор.

Изнашиваемые части любой из режущих пар, используемых в рассматриваемом режущем узле, связаны функциональной зависимостью, имеющей вид уравнения .. , = ( 1 - σ cos a I ^— Σ + ^ cos ?) \ + ξ Pi

l 2πρ ^{; 7} 7=1

действующего в области расположения отверстий для прохода мяса.

В данном уравнении / ₍ - длина имеющей радиус р ₍ дуги, принадлежащей подошве, м; τ

~^J _{j i} - длина сплошной или прерываемой отверстиями для прохода мяса окружности,

Н

принадлежащей рабочей поверхности кольцевого выступа решётки, выраженная в виде суммы длин Г дуг / _; , имеющих радиусы _; , концы каждой из которых находятся на кромках отверстий для прохода мяса, м;

/ - длина дугообразного основания подошвы, имеющего радиус р , м;

f(x) = (l - a cos a) - корректирующая функция, учитывающая повышение в периферийном направлении интенсивности износа рабочей поверхности торца кольцевого выступа решётки;

σ - эмпирический коэффициент; г

а - угол между радиусом p _i и касательной к линии режущей кромки подошвы фигурного выступа лопасти ножа;

1 ^г

f(x) = - ^(\ + ek cos β) - корректирующая функция, учитывающая износ подошвы τ y=i

фигурного выступа лопасти ножа передними участками кромок отверстий решётки;

ε - коэффициент, величина которого, лежащая в пределах 1,0 - 1 ,2, зависит от угла наклона осей отверстий для прохода мяса;

к - эмпирический коэффициент; β - угол между радиусом p _i и касательной к линии переднего участка кромки у ^' -го отверстия решётки, предназначенного для прохода мяса;

\ + ξ— функция, учитывающая повышение интенсивности износа частей пары в Р

периферийном направлении;

ξ - эмпирический коэффициент.

Решётки и ножи на заводе-изготовителе затачивают на плоскошлифовальных станках, поэтому в состоянии поставки они имеют плоские рабочие поверхности. Однако в ходе эксплуатации режущего узла мясорубки они искривляются. Происходит так потому, что сжатыми упругими распорными втулками центральные участки лопастей ножей к решёткам прижимаются сильнее, чем их периферийные части. Кроме того, из-за расклинивающего действия тканей отрезаемого мяса концы лопастей, имеющие вид консолей, отгибаются на несколько микрометров. Следствием указанных обстоятельств является то, что в начале эксплуатации режущих пар их рабочие поверхности друг к другу примыкают (а следовательно и истираются) только в центральных кольцевых зонах. По мере притирания частей пар пятна контакта рабочих поверхностей постепенно расширяются. Через несколько десятков часов рабочие поверхности решёток становятся вогнутыми, а прижатые к ним подошвы фигурных выступов лопастей ножей - выпуклыми.

Очевидно, что из-за зазоров между рабочими поверхностями притирающихся решёток и ножей качество фарша ухудшается. В наибольшей степени данный отрицательный эффект проявляется на последнем этапе измельчения мяса. В процессе притирки частей режуще- сепарирующей пары значительная часть режущих элементов сепаратора не смыкается. Ткани мяса, вдавливаемые в периферийные отверстия режуще-сепарирующей решётки, от кусочков мяса не отрезаются, а отрываются, при этом часть их раздавливается. Лишь после завершения взаимной притирки рабочих поверхностей режущих пар качество фарша становится максимально высоким, и в дальнейшем не изменяется.

Согласно заявке N° PCT/RU2005/000540, куски измельчаемого мяса, поступающие на вход режущего узла мясорубки, приёмными и промежуточными режущими парами рубят на части в четыре приёма. Получаемые кусочки мяса вталкивают в прямоточную камеру сепаратора, откуда к режуще-сепарирующей решётке их доставляют возвратно-поступательно. Процесс измельчения мяса носит циклический характер. В начале цикла мышечные и жировые ткани кусочков мяса под действием давления, развиваемого нагнетающей системой мясорубки, вдавливают в отверстия режуще-сепарирующей решётки. Кусочки цепляются за кромки отверстий, что исключает возможность их перемещений вплоть до подхода лопастей одностороннего сепарирующего ножа. Режущие элементы сепаратора, смыкающиеся при проходах лопастей, отсекают от кусочков мяса ткани, размещённые в отверстиях решётки. Кусочки, теряющие связи с решёткой, изогнутыми лопастями одностороннего сепарирующего ножа возвращаются в прямоточную камеру. Одновременно лопасти проталкивают их в периферийных (или осевых) направлениях. Завершаются циклы тем, что после проходов лопастей кусочки мяса из прямоточной камеры вновь поступают к рабочей поверхности режуще-сепарирующей решётки.

Выталкивая кусочки мяса в прямоточную камеру, лопасти одностороннего сепарирующего ножа массируют их. При этом кусочки, переваливающиеся через проходящие лопасти, попадают в зоны вакуума, где осуществляется деаэрация и дегазация мяса. Воздух и другие газы, растворённые в межклеточной и внутриклеточной жидкости, вскипают и в виде мелких пузырьков вместе с измельчённым мясом покидают головку режущего узла мясорубки.

Мясо, измельчаемое рассматриваемым способом, подвергается сепарации. Режуще- сепарирующая решётка улавливает жёсткие примеси, а также включения практически всех видов соединительной ткани. В ходе сепарации мышечные и (или) жировые ткани, сросшиеся с включениями, вдавливаются в отверстия режуще-сепарирующей решётки. Через мгновение смыкающиеся режущие элементы сепаратора вдавленные ткани отрезают от включений. Затем изогнутыми лопастями одностороннего сепарирующего ножа включения перемещаются в периферийных (или осевых) направлениях. По пилообразным траекториям они движутся к радиальному (или осевому) разгрузочному патрубку, через который их периодически выгружают. Вместе с продуктами сепарации в приёмное отверстие разгрузочного патрубка попадает значительное количество мяса. Одна из причин данного недостатка заключается в том, что измельчаются не все кусочки мяса, поступающие к режуще-сепарирующей решётке из прямоточной камеры. Другой причиной является то, что элементарные режущие пары не успевают срезать мышечные и жировые ткани со всех жёстких примесей и соединительнотканных включений. Речь идёт о примесях и включениях, поступающих к режуще-сепарирующей решётке из области прямоточной камеры, примыкающей к входному отверстию радиального (или осевого) разгрузочного патрубка. Раскрытие изобретения

Изобретения направлены на устранение недостатков известных способов измельчения и сепарации мяса, принятых в качестве наиболее близких аналогов. Для решения этой задачи потребовалось усовершенствовать режущий узел мясорубки и её режущую пару.

Предложен способ измельчения мяса режущим узлом мясорубки, оснащённым двумя приёмными (или одной приёмной), двумя промежуточными режущими парами и режуще- сепарирующей парой. Частями приёмных режущих пар являются два кольцевых выступа приёмной решётки и примыкающие к ним фигурные выступы лопастей двух односторонних приёмных ножей. В режущем узле мясорубки может быть установлена односторонняя приёмная решётка, имеющая только один кольцевой выступ. Кольцевой выступ и примыкающие к нему фигурные выступы лопастей одностороннего приёмного ножа образуют приёмную режущую пару. Промежуточные режущие пары составлены из кольцевых выступов промежуточной решётки и примыкающих к нему фигурных выступов лопастей право- и левостороннего промежуточных ножей. Частями режуще- сепарирующей пары служат кольцевой выступ режуще-сепарирующей решётки и находящиеся с ним в контакте фигурные выступы лопастей одностороннего сепарирующего ножа. Предусматривается использование режущих элементов режущих пар режущего узла мясорубки. Режущими элементами служат передние кромки подошв фигурных выступов лопастей ножей и передние участки кромок отверстий решёток. Кроме того, используется сепаратор, который встроен в режущий узел мясорубки.

Сепаратор включает радиальный (или осевой) разгрузочный патрубок, режуще-сепарирующую пару, а также прямоточную и периферийную кольцевую проточную камеры.

При осуществлении предложенного способа куски мяса рубят смыкающимися режущими элементами двух (или одной) приёмной, а также двух промежуточных режущих пар. Получаемые кусочки вдвигают в прямоточную камеру сепаратора. К режуще-сепарирующей решётке кусочки подают возвратно-поступательно, а их мышечные и жировые ткани периодически вдавливают в её отверстия. Ткани, вдавленные в отверстия решётки, отрезают от кусочков смыкающимися режущими элементами режуще-сепарирующей пары сепаратора.

Новым в предложенном способе измельчения мяса является то, что из прямоточной камеры сепаратора не менее 10 % кусочков мяса направляют в периферийную (или центральную) кольцевую проточную камеру.

Предложен способ сепарации мяса, осуществляемый в процессе его измельчения способом, описанным выше. При его осуществлении используется сепаратор, встроенный в режущий узел мясорубки. Сепаратор включает радиальный (или осевой) разгрузочный патрубок, прямоточную камеру, сообщённую с нею кольцевую (или центральную) проточную камеру и режуще-сепарирующую пару. Указанная пара представлена кольцевым выступом режуще-сепарирующей решётки и функционально связанными с ним фигурными выступами лопастей одностороннего сепарирующего ножа. При сепарации мяса предложенным способом используются режущие элементы сепаратора. Они имеют вид передних кромок подошв фигурных выступов лопастей одностороннего сепарирующего ножа и передних участков кромок отверстий режуще-сепарирующей решётки.

Осуществляя предложенный способ, режуще-сепарирующей решёткой из мяса выделяют соединительнотканные включения и жёсткие примеси в виде обломков костей, обрезков хрящей и сухожилий. Облегающие их мышечные и (или) жировые ткани вдавливают в отверстия режуще- сепарирующей решётки, а затем отрезают смыкающимися режущими элементами сепаратора. Продукты сепарации выгружают через радиальный (или осевой) разгрузочный патрубок.

Новым в предложенном способе сепарации мяса является то, что в центральной (или периферийной) зоне режуще-сепарирующей решётки из мяса выделяют до 90 % соединительнотканных включений и жёстких примесей. Выделенные включения и примеси перемещают в периферийную (или центральную) кольцевую проточную камеру, в пределах которой завершают срезание с них остатков мышечных и (или) жировых тканей. Здесь же сепарируют мясо, поступающее из прямоточной камеры сепаратора.

Предложен режущий узел мясорубки, специально предназначенный для измельчения и сепарации мяса способами, описанными выше. Он оснащён режуще-сепарирующей, двухсторонней промежуточной и двухсторонней (или односторонней) приёмной решётками, а также режуще- сепарирующим, двумя промежуточными и двумя (или одним) приёмными ножами. Указанные решётки и ножи в полости головки режущего узла размещены группами с образованием трёх прямоточных камер. Примыкающие друг к другу изнашиваемые части решёток и ножей образуют режуще- сепарирующую пару, две промежуточные и две (или одну) приёмные режущие пары. Режущие пары составлены из кольцевых выступов решёток и функционально связанных с ними фигурных выступов лопастей ножей. Рабочие поверхности и режущие элементы решёток представлены торцами кольцевых выступов и передними участками кромок отверстий, предназначенных для прохода мяса. Рабочими поверхностями и режущими элементами ножей являются подошвы фигурных выступов лопастей и их передние кромки. В состав режущего узла входит сепаратор, включающий прямоточную камеру, режуще-сепарирующую пару и радиальный (или осевой) разгрузочный патрубок.

Новым в предложенном режущем узле является то, что к периферийной (или центральной) зоне режуще-сепарирующей решётки, занимающей не менее 10 % площади её рабочей поверхности, примыкает периферийная (или центральная) кольцевая проточная камера. Эта камера сообщена с прямоточной камерой и с входным отверстием радиального (или осевого) разгрузочного патрубка.

Предложены два варианта режущей пары, предназначенной для оснащения режущего узла мясорубки.

Частями режущей пары, выполненной по любому из предложенных вариантов, являются функционально связанные друг с другом изнашиваемые части решётки и лопасти ножа. Изнашиваемая часть решётки представлена кольцевым выступом, охватывающим область расположения выполненных в ней отверстий, предназначенных для прохода мяса. Изнашиваемой частью ножа служит сплошной фигурный выступ его лопасти, расширяющийся в периферийном направлении, но имеющий хотя бы один сужающийся участок. В качестве рабочей поверхности предложенной режущей пары используются, соответственно, торец кольцевого выступа решётки и подошва фигурного выступа лопасти ножа. Режущими элементами пары служат передние участки кромок отверстий решётки и передняя кромка подошвы фигурного выступа лопасти ножа.

Новым в обоих вариантах режущей пары является то, что подошва фигурного выступа лопасти ножа и торец кольцевого выступа решётки выполнены криволинейными.

Режущая пара, изготовленная по второму варианту, имеет ещё один отличительный признак.

Новым в ней является то, что вышеуказанную форму фигурного выступа лопасти ножа обеспечивает вырезанное в нём углубление, имеющее вид замкнутой канавки.

Предусмотрены два варианта функциональной связи между изнашиваемыми частями предложенной режущей пары.

В первом случае эта связь обеспечена авнением

определяющим зависимость формы подошвы фигурного выступа лопасти ножа от конфигурации торца кольцевого выступа решётки. Данная функция позволяет учесть и компенсировать только тот износ частей создаваемых режущих пар, который происходит за счёт реализации сил трения.

ИСПРАВЛЕННЫЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 91) Во втором случае форму подошвы фигурного выступа лопасти ножа и конфигурацию торца кольцевого выступа решётки связывает уравнение

позволяющее учитывать и компенсировать износ частей создаваемых режущих пар за счёт трения и их подрезания противолежащими режущими элементами.

Расшифровка условных обозначений, принятых в данных уравнениях, представлена в разделе "Лучший вариант осуществления изобретения".

Эффективность изобретений проявляется, во-первых, в том, что вследствие снижения потерь мяса с продуктами сепарации растёт выход фарша. Во-вторых, мясо измельчается исключительно резанием, что до максимума повышает водоудерживающую способность фарша и улучшает качество продуктов питания. В-третьих, загрязнение измельчённого мяса продуктами износа режущих пар сведено к минимуму. При этом обеспечен энергосберегающий характер процесса и минимальный нагрев фарша. В-четвёртых, измельчаемое мясо подвергается массированию, а также деаэрации и дегазации. В-пятых, сепаратор выделяет из мяса не только жёсткие включения, но и практически любые соединительнотканные включения. В-шестых, режущий узел мясорубки автоматически подстраивается под жёсткость измельчаемого мяса: из жёстких тканей получается более тонко измельчённый фарш. В-седьмых, продукты питания, приготовленные из нового фарша, отличаются особенной нежностью; окислительные процессы в готовой продукции развиваются гораздо медленнее, чем обычно; вкус и аромат продуктов питания существенно улучшаются.

Краткое описание фигур чертежей

Сущность изобретений поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображён продольный разрез фрагмента режущего узла мясорубки, выполненного по варианту 1 ; на фиг. 2 - поперечное сечение А- А режущего узла, показанного на фиг. 1 ; на фиг. 3 - продольное сечение В-В режущего узла, показанного на фиг. 1 ; на фиг. 4 - приёмная решётка, вид спереди; на фиг. 5— приёмная решётка, вид сбоку; на фиг. 6— правосторонний приёмный нож, вид спереди; на фиг. 7 - правосторонний приёмный нож, вид сбоку; на фиг. 8 - лопасть правостороннего приёмного ножа, выполненного по другому варианту, вид спереди; на фиг. 9 - сечение С-С лопасти правостороннего приёмного ножа, показанного на фиг. 8; на фиг. 10 - режуще-сепарирующая решётка, вид спереди; на фиг. 1 1 - режуще- сепарирующая решётка, вид сбоку; на фиг. 12 - односторонний сепарирующий нож, вид спереди; на фиг. 13 - односторонний сепарирующий нож, вид сбоку; на фиг. 14 - фрагмент режущей пары, составленной из изнашиваемых частей приёмной решётки и приёмного правостороннего ножа, вид со стороны подошвы; на фиг. 15 - сечение Е-Е режущей лары, показанной на фиг. 14; на фиг. 16 - сечение N-N режущей пары, показанной на фиг. 14; на фиг. 17 - продольный разрез фрагмента второго варианта режущего узла мясорубки в районе расположения сепаратора; на фиг. 18 - поперечный разрез О-О фрагмента режущего узла, изображённого на фиг. 17. Лучший вариант осуществления изобретения

Режущий узел мясорубки расположен за её нагнетающей системой, состоящей из шнека и охватывающей его гильзы (на чертежах нагнетающая система не показана). В полости головки 1 режущего узла, схема первого варианта которого представлена на фиг. 1, размещены две приёмные, две промежуточные режущие пары, а также режуще-сепарирующая пара. Приёмные режущие пары включают изнашиваемые части двухсторонней приёмной 2 решётки и изнашиваемые части правостороннего 3 и левостороннего 4 приёмных ножей. Далее находятся две промежуточные режущие пары. Они составлены из изнашиваемых частей двухсторонней промежуточной решётки 5 и примыкающих к ним изнашиваемых частей право- и левосторонних промежуточных ножей 6, 7. Последней по ходу движения мяса установлена режуще-сепарирующая пара, составленная из изнашиваемых частей режуще-сепарирующей решётки 8 и одностороннего сепарирующего ножа 9. Полость головки 1 решётками 2, 5, 8 и прижатыми к ним ножами 3, 4, 5, 8 разделена на прямоточные камеры 13, 14, 15 и периферийную кольцевую проточную камеру 16. Заданное месторасположение решёток обеспечено распорными втулками 10, 11, 12, последняя из которых выполнена двухступенчатой. Режуще-сепарирующая пара, прямоточная камера 15, сообщённая с нею периферийная кольцевая проточная камера 16 (фиг. 1) и радиальный разгрузочный патрубок 17 (фиг. 2) образуют сепаратор. Прямоточная камера 15 примыкает к центральной зоне рабочей поверхности режуще-сепарирующей решётки 8, а периферийная кольцевая проточная камера 16 - к остальной её части. В качестве задней стенки периферийной кольцевой проточной камеры 16 используется перегородка 18 двухступенчатой дистанционной втулки 12. Входное отверстие радиального разгрузочного патрубка 17 находится в пределах периферийной кольцевой проточной камеры 16. Ножи установлены на ножевом валу 19 с возможностью совместного с ним вращения, а решётки от вращения удерживаются съёмными шпонками 20.

Изнашиваемые части решёток 2, 5, 8 имеют вид кольцевых выступов 21 (фиг. 5, фиг. 11), которые охватывают области расположения отверстий, предназначенных для прохода мяса. Передние участки кромок отверстий, обращённые навстречу направлению вращения ножей, служат режущими элементами 22 решёток (фиг. 4, фиг. 10, фиг. 14). В качестве рабочих поверхностей 23 решёток, взаимодействующих с рабочими поверхностями лопастей 24 ножей, используются торцы кольцевых выступов 21 (фиг. 4, фиг 5, фиг. 10, фиг. 11, фиг. 14 - фиг. 16). Изнашиваемая часть лопасти 24 любого из ножей - это фигурный выступ 25, который расширяется в периферийном направлении, но имеет хотя бы один сужающийся участок (фиг. 6 - фиг. 8, фиг. 14 - фиг. 16). Рабочими поверхностями ножей служат подошвы 26 фигурных выступов 25, а режущими элементами 27 - передние кромки подошв (фиг. 6, фиг. 8, фиг. 12, фиг. 14). Фигурный выступ 25 лопасти 24 любого из используемых ножей целесообразнее всего выполнять сплошным, тогда его очертания определяются конфигурацией

ИСПРАВЛЕННЫЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 91) передней 27 и задней 28 кромок подошвы 26 (фиг. 6, фиг. 12, фиг. 14). Однако, по другому варианту, в теле фигурного выступа 25 лопасти 24 ножа предусмотрено углубление, имеющее вид замкнутой канавки 29 (фиг. 8, фиг. 9). В таком случае форма фигурного выступа 25 определяется конфигурацией режущей 27 и задней 28 кромок, а также конфигурацией вырезанной в нём замкнутой канавки 29. В любом случае ширина изнашиваемой части подошвы 26 фигурного выступа 25, измеренная как длина дуги /, или /, + /,2 в точках с одними и теми же координатами, одинакова (фиг. 6, фиг. 8).

Односторонний сепарирующий нож 9 выполнен с изогнутыми лопастями 24, выпуклости которых направлены в сторону их кругового движения (фиг. 2, фиг. 12) . Между ступицами одностороннего сепарирующего 9 и левостороннего промежуточного 7 ножей зажаты распорн ые втулки 30, 31, 32 (фиг. 1). Цилиндрическая втулка 30 и пара втулок 31, имеющих форму чашек, изготовлены из твёрдого, а втулка 32 - из упругого материала. К тыльной стороне режуще- сепарирующей решётки 8 примыкают рёбра 33 прижимной крестовины 34 (фиг. 1 , фиг. 3), установленной между решёткой 8 и гайкой головки режущего узла (гай ка на чертежах не показана). При сборке режущего узла мясорубки упругие втулки 32 сжимаются с контролируемым усилием. Этим обеспечивается примыкание подошв 26 фигурных выступов 25 лопастей 24 ножей к рабочим поверхностям 23 решёток и их мин имально возможный износ.

Рабочие поверхности 23 приёмной 2, промежуточной 5 и режуще-сепарирующей 8 решёток, а также подошвы 26 фигурных выступов 25 лопастей 24 ножей 3, 4, 6, 7, 9 выполнены криволинейными. Необходимую форму поверхностям режущих пар придают посредством притирки решёток к ножам, осуществляемой на заводе-изготовителе. Осуществляя притирку, нож прижимают к решётке с силой, соответствующей давлению, с которым в собранном режущем узле мясорубки на него будет воздействовать сжатая упругая втулка 32. Под действием приложенной силы центральные части притирающихся поверхностей решётки и ножа изнашивается более интенсивно, чем их периферийные участки. Рабочая поверхность 23 притёртой решётки становится вогнутой. После снятия нагрузки лопасти 24 притёртого ножа распрямляются, поэтому выпуклости их подошв 26, также оказываются направленными внутрь фигурных выступов 25 (фиг. 11). После установки притёртых решёток и ножей в режущий узел мясорубки, их взаимодействующие поверхности друг к другу примыкают без зазоров. За счёт контролируемого износа решёток и ножей их рабочие поверхности в процессе эксплуатации взаимно притираются, а режущие элементы - затачиваются. Кривизна рабочих поверхностей режущих пар сохраняется вплоть до исчерпания их ресурса.

Форма фигурного выступа 25 лопасти 24 любого из ножей функционально связана с конфигурацией примыкающей изнашиваемой части решётки.

Предусмотрены два варианта этой зависимости.

В первом случае функциональная связь между частями режущей пары ^' обеспечивается уравнением

посредством которого форма подошвы 26 фигурного выступа 25 лопасти 24 ножа связана с

ИСПРАВЛЕННЫЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 91) конфигурацией торца 23 кольцевого выступа 21 решётки.

Здесь /, - длина имеющей радиус p _t дуги, принадлежащей подошве 26 фигурного выступа 25 лопасти 24 ножа (фиг. 6), м;

/ - задаваемая длина одного из дугообразных оснований 35 (или 36) подошвы 26, имеющей радиус р (фиг. 6), м;

τ

У, Ij j - сумма длин сплошных или прерываемых отверстиями для прохода мяса Т дуг / . ₍ ,

7=1

имеющих радиус p _t , принадлежащих рабочей поверхности 23 решётки, м;

/ ₎ (х) = 1 + cP _j I р - корректирующая функция, обеспечивающая выравнивание износа фигурного выступа 25 лопасти 24 ножа в радиальном направлении;

а - коэффициент, величина которого определяется на основании опытных данных.

Обстоятельства, принятые во внимание при выводе уравнения [1 ], описаны ниже.

Функция [1 ] устанавливает связь между длиной любой дуги / _; , принадлежащей подошве 26 фигурного выступа 25 лопасти 24 ножа, с протяжённостью её пути по торцу 23 решётки.

Рабочие поверхности режущих пар, созданных с использованием уравнения [ 1 ], истираются равномерно: друг к другу они всегда примыкают без зазоров. Однако со временем взаимодействующие поверхности решёток и ножей приобретают коническую форму, кроме того, они становятся волнистыми. Такой характер их износа обусловлен тем, что режущие элементы частей пар подрезают примыкающие поверхности противолежащих частей. Тем не менее, уравнение [1 ] можно использовать при разработке режуще-сепарирующих пар, в процессе эксплуатации которых плоскостность взаимодействующих поверхностей нарушается незначительно.

Уравнение [1 ] неприменимо при разработке приёмных и промежуточных режущих пар. В таких случаях используется уравнение

/.· , [2]

позволяющее устанавливать более точную связь между формой подошвы 26 фигурного выступа 25 лопасти 24 ножа и конфигурацией торца 23 кольцевого выступа 21 решётки.

В уравнении [2] применены следующие условные обозначения:

/ ₍ - длина имеющей радиус p _i дуги, принадлежащей подошве 26 (фиг. 6), м;

/ - длина имеющего радиус р дугообразного основания 35 (или 36) подошвы 26 фигурного выступа 25 лопасти 24 ножа, м;

f ₂ (x) = (l - r cos ?) - корректирующая функция, учитывающая форму передней кромки 27 подошвы 26 фигурного выступа 25 лопасти 24 ножа;

σ - эмпирический коэффициент; угол между радиусом p _i и касательной в г-й точке к линии передней кромки 27 подошвы

26 фигу ного выступа 25 лопасти 24 ножа; функция, учитывающая износ подошвы 26

фигурного выступа 25 лопасти 24 ножа передними участками 22 кромок отверстий решётки (фиг. 3, фиг. 4, фиг. 14);

г - количество отверстий решётки, встречающихся на пути движения дуги / _; ;

ε - коэффициент, величина которого, лежащая в пределах 1 ,0 - 1 ,2, зависит от угла наклона осей выполненных в решётке отверстий для прохода мяса;

к - эмпирический коэффициент;

γ - угол между радиусом р _/ и касательной к передней кромке 22 j-ro отверстия решётки, предназначенного для прохода мяса.

При выводе уравнений [1 ] и [2] во внимание приняты следующие обстоятельства.

В любой точке контакта рабочих поверхностей частей режущей пары в ответ на давление, развиваемое сжатой упругой втулкой 32, возникает противодействующая сила, которую принято называть нормальной реакцией. Произведение этой силы на коэффициент трения скольжения даёт силу трения скольжения F (сила F на чертежах не показана). Сила F перпендикулярна радиусу точки её приложения и направлена в сторону, противоположную относительному перемещению рассматриваемой точки. Под действием силы трения скольжения F происходит разрушение поверхностного слоя материала кольцевого выступа 21 решётки. Процесс такого разрушения необходимо организовать так, чтобы рабочая поверхность 23 решётки всегда оставалась плоской. Для достижения данного эффекта следует нейтрализовать действие факторов, вызывающих нарушение плоскостности подошвы 26 фигурного выступа 25 лопасти 24 ножа.

Подошву 26 лопасти 24 ножа можно представить в виде бесчисленного множества примыкающих друг к другу элементарных дугообразных площадок. Ширина каждой такой площадки равна разности между радиусами дуг, являющихся её основаниями. Как будет показано ниже, длина дугообразных оснований площадок подошвы 26 есть величина переменная. Однако в связи с тем, что разность между радиусами оснований элементарных дугообразных площадок подошвы 26 бесконечно мала, длины оснований можно считать равными длине дуги / _; , имеющей радиус p _i (фиг. 6). Следовательно, площадь любой элементарной площадки подошвы 26 пропорциональна длине дуги / _; . С другой стороны, длина любой дуги / _; соответствует ширине подошвы 26, измеренной в ζ ^' -й точке. Если форма режущей кромки 27 лопасти 24 ножа задана, а длины дуг /, для каждого радиуса p _j рассчитаны, то методом графических построений можно определить конфигурацию подошвы 26 фигурного выступа 25. Данных, полученных таким образом, вполне достаточно для проектирования ножа. Если при этом соответствующим образом скорректировать длины дуг / _; , то подошве 26 можно придать особую форму, обеспечивающую сохранение плоскостности изнашиваемых поверхностей режущей пары.

Интенсивность истирания любой дугообразной элементарной площадки подошвы 26 фигурного выступа 25 лопасти 24 ножа зависит от протяжённости её пути по рабочей поверхности 23 решётки. Очевидно, что в процессе эксплуатации мясорубки подошва 26 фигурного выступа 25 должна оставаться плоской. Для этого длину всех её элементарных площадок следует привести в соответствие с протяжённостью пути, который она за один оборот ножа проходит по рабочей поверхности 23 решётки.

Дугообразное основание 35 (или 36) подошвы 26 фигурного выступа 25 лопасти 24 ножа, имеющее радиус р и длину / , за один оборот ножа по кромке кольцевого выступа 21 решётки проходит путь, равный 2πρ , м. Протяжённость пути дуги / _г за тот же оборот ножа равна длине сплошной или прерываемой отверстиями для прохода мяса окружности, расположенной на рабочей поверхности 23 решётки. Так, если г ^' -тое элементарное пятно контакта находится в пределах одной из зон, окаймляющих область расположения отверстий для прохода мяса, протяжённость пути дуги / _г , составляет 2πρ _ί . В области расположения отверстий для прохода мяса на пути дуги / ₍ , повстречается τ отверстий для прохода мяса, между которыми размещено г дуг / · ,· (фиг. 4). Сумма таких дуг, а г

именно ^ _j lj _i » представляет собой протяжённость пути дуги /, по центральной области рабочей 7=1

г

поверхности 23 решётки за один оборот ножа. Величины 2πρ _{ и ^ /у ,- - это бесчисленное

7=1

множество элементарных площадок рабочей поверхности 23 решётки, истирающих движущуюся по ним /-тую элементарную площадку подошвы 26 фигурного выступа 25. С другой стороны, величины г

2πρ _ί и ^ / ,- являются главными конструктивными параметрами изнашиваемой части

7=1

разрабатываемой решётки. Сопоставив заданную длину дуги / и длины дуг / ₍ , рассчитываемые для центральной и крайних областей пары, с протяжённостью их пути по поверхности изнашиваемой части решётки, получаем уравнение.

Интенсивность истирания фигурного выступа 25 лопасти 24 ножа повышается в периферийном направлении. Одной из причин данного эффекта является ухудшение условий теплообмена между подошвой 26 и рабочей поверхностью 23 решётки. Теплообмен ухудшается из-за роста линейной составляющей скорости кругового движения лопасти. Во-вторых, при эксплуатации предложенной режущей пары хотя и в мягкой форме, но всё же проявляется дисбаланс сил, вызывающий повышенный периферийный износ её частей. Использование корректирующей функции _/] (х) = 1 + ap _i I р позволяет устранить неравномерность износа фигурных выступов 25 лопасти 24 ножа в периферийном направлении. Введя данную корректирующую функцию в выражение [3], получаем уравнение [ ] ].

В процессе эксплуатации режущей пары плоскостность её взаимодействующих поверхностей не должна нарушаться. Следовательно, режущая кромка 27 лопасти 24 ножа не может находиться вне пределов подошвы 26 фигурного выступа 25. Тем не менее, при работе мясорубки режущая кромка 27 лопасти ножа срезает поверхностный слой материала кольцевого выступа 21 решётки, то есть фактически внедряется в него. Данное противоречие может быть объяснено с привлечением положений термодинамики поверхностных явлений.

Следствием проявления межфазного натяжения является то, что молекулы, находящиеся на поверхности любого тела, от остальных его молекул отличаются повышенной свободной энергией. Режущая кромка 27 подошвы 26 фигурного выступа 25 лопасти 24 ножа представляет собой ребро, образованное пересечением двух крайних рядов элементарных площадок. Один из этих рядов расположен непосредственно на подошве 26, а другой - на примыкающей к ней лобовой поверхности фигурного выступа 25 лопасти ножа. Равнодействующие межмолекулярных сил пересекающихся рядов элементарных площадок, образующих режущую кромку 27, направлены в тело фигурного выступа 25. Величина угла между любой парой таких равнодействующих соответствует переднему углу фигурного выступа (фиг. 3, фиг. 9). Результирующая сила, полученная суммированием пар равнодействующих сил, приложена к режущей кромке 27 подошвы 26 и также направлена в тело фигурного выступа 25. Рассматриваемая сила превышает каждую из слагающих её равнодействующих сил. Поэтому, молекулы, образующие режущую кромку 27, обладают более высокой свободной энергией, чем рядом расположенные молекулы, принадлежащие подошве 26. Из термодинамики поверхностных явлений известно и то, что между телами возникает расклинивающее давление, если поверхностная энергия одного из них повышается. Следовательно, избыток свободной энергии элементарной площадки режущей кромки 27 вызывает скачок давления Р, которое действуют на прилегающую площадку рабочей поверхности 23 решётки. Место такого контакта элементарных участков взаимодействующих поверхностей режущей пары на фиг. 14 и фиг. 15 обозначено точкой D. На указанных чертежах представлены: 1 ) фрагмент приёмной решётки 2; 2) подошва 26 фигурного выступа 25 с вогнутой режущей кромкой 27, а также 3) сечение режущей пары по Е-Е. Вектор избыточного давления Р под углом, равным половине переднего угла фигурного выступа 25 лопасти 24 ножа (фиг. 3, фиг. 15), направлен в тело кольцевого выступа 21 решётки. Ввиду того, что рассматриваемые части режущей пары относятся к макрообъектам, значение скачка давления Р, по сравнению с рассмотренной выше силой F, невелико. Однако пренебрегать действием давления Р нельзя, так как режущая пара мясорубки предназначена для длительной эксплуатации без промежуточных заточек. Вектор давления Р находится в плоскости Е-Е, которая под углом 90° пересекает линию GF, касающуюся режущей кромки 27 лопасти 24 ножа. В той же плоскости находятся нормальная р _п и поверхностная р составляющие силы, обозначенной вектором Р. Сила р _п складывается с нормальной реакцией элементарной площадки рабочей поверхности 23 решётки, возникающей в результате сдавливания режущей пары сжатой упругой распорной втулкой 32. Произведение силы р _п на коэффициент трения скольжения даёт дополнительную силу трения скольжения / (на чертежах не показана). Эта сила повышает интенсивность истирания рабочей поверхности 23 решётки теми элементарными участками фигурного выступа 25 лопасти 24 ножа, которые образуют его режущую кромку 27. Влияние дополнительной силы трения скольжения / на износ режущей пары проще всего учесть путём использования коэффициентов, определённых на основании опытных данных.

Дальнейшие рассуждения о механизме действия силы Р основаны на допущении, что поверхность лобового участка фигурного выступа 25 лопасти 24 ножа не содержит шероховатостей и ступенек. В таком идеальном случае величина силы Р, а следовательно и величина её проекции р , не будут зависеть ни от формы режущей кромки 27 лопасти 24, ни от местоположения точки D. В прямоугольной системе координат, совмещённой с рабочей поверхностью 23 решётки, поверхностная сила р раскладывается на осевую g и тангенциальную г составляющие (фиг. 14). Действие силы g не сказывается на износе кольцевого выступа 21 решётки: она стремится сдвинуть в осевом направлении элементарную площадку рабочей поверхности 23, находящуюся в точке D. Под действием силы г г ^' -й элементарный участок режущей кромки 27 лопасти 24 ножа подрезает рабочую поверхность 23 кольцевого выступа 21 решётки. Интенсивность данного процесса определяется отношением r i p , которое равно величине cos /? , где β - угол HDI, или, что удобнее, угол LDF. Другими словами, /? представляет собой угол, заключённый между радиусом точки D и линией GF, в этой точке касающейся режущей кромки 27. Разумеется, в случае, когда режущая кромка 27 прямолинейна и расположена радиально, то cos /? = 1 и г = р . В таком случае режущая кромка 27 лопасти 24 ножа рабочую поверхностность 23 решётки будет подрезать с одинаковой интенсивностью во всех местах примыкания. При любом другом пространственном положении режущей кромки 27 (так же как и при любой другой её конфигурации) износ кольцевого выступа 21 решётки будет проистекать неравномерно. Такого рода износ режущей пары приводит к тому, что подошва 26 фигурного выступа 25 лопасти 24 ножа вскоре станет выпуклой, а торец 23 кольцевого выступа 21 решётки, наоборот, - вогнутым. Для сохранения плоскостности взаимодействующих поверхностей режущей пары необходимо в нужных местах снизить интенсивность износа рабочей поверхности 23 решётки за счёт трения. Это достигается путём уменьшения ширины фигурного выступа 25 лопасти 24 ножа, для чего в правую часть уравнения [1 ] вводится корректирующая функция f ₂ (x) = (l - a cos /?) . Величина коэффициента σ зависит от ряда факторов, не связанных с конструктивными особенностями режущей пары. Такими факторами являются: состояние поверхности лобового участка фигурного выступа 25; условия эксплуатации пары; физические свойства материалов, использованных при изготовлении её частей. Коэффициент σ определяется на основании опытных данных, поэтому он включает поправку на износ рабочей RU2011/000745

16 поверхности решётки дополнительной силой трения скольжения / .

Истирание фигурного выступа 25 лопасти 24 вращаемого ножа происходит под действием силы трения скольжения F _\ (сила F _\ на чертежах не показана). Сила F _\ по величине равна рассмотренной выше силе F, но направлена в противоположную сторону. Сила Fi действует на всём пути следования i- го элементарного пятна контакта по рабочей поверхности 23 решётки. Её действие проявляется и при пересечении режущих участков 22 кромок отверстий, предназначенных для прохода мяса. Однако последние являются особыми зонами, поэтому их вклад в износ фигурного выступа 25 лопасти 24 ножа следует рассматривать отдельно.

Режущий элемент 22 отверстия решётки, предназначенного для прохода мяса, представляет собой совокупность элементарных зон, имеющих радиусы p _j . В качестве примера рассматривается элементарная зона, обозначенная точкой М (фиг. 14, фиг. 16). Зона эта взаимодействует с примыкающей элементарной площадкой, принадлежащей подошве 26 фигурного выступа 25 лопасти 24 вращающегося ножа. Элементарное пятно контакта перемещается по дуге окружности , принадлежащей подошве 26 проходящей лопасти 24 вращающегося ножа. В пятне контакта М давление решётки на нож оказывается более высоким, чем в точках рабочей поверхности 23 решётки, расположенных рядом с её режущим элементом 22. Как и в рассмотренном выше случае, такой скачок давления объясняется особым характером межмолекулярного взаимодействия на границах раздела фаз. Избыток свободной энергии молекул, образующих режущий элемент 22 отверстия решётки, приводит к местному возрастанию давления решётки на подошву 26. Скачок давления обусловливает появление силы Q, действующей на подошву 26 со стороны режущей кромки отверстия решётки (точка М фиг. 16). Эта сила находится в плоскости N-N, которая перпендикулярна подошве 26 и под углом 90° пересекает линию RS, касающуюся режущего элемента 22 отверстия решётки. Нормальная составляющая q _n силы Q, умноженная на коэффициент трения, даёт дополнительную силу трения скольжения f _x (на чертежах не показана). Сила /, действует на элементарную площадку подошвы 26 только в моменты прохождения ею места расположения режущего элемента 22 отверстия решётки. Влияние дополнительной силы трения скольжения f _} на износ подошвы 26 проще всего определить на основании экспериментальных данных.

В прямоугольной системе координат, совмещённой с плоскостью подошвы 26, сила q раскладывается на осевую w и тангенциальную v составляющие (фиг. 14). Осевая составляющая w стремится сдвинуть элементарную площадку подошвы 26, находящуюся в точке М, к центру режущей пары. Её действие не сопровождается износом рабочей поверхности 26 лопасти 24 ножа. Тангенциальная сила v фактически представляет собой силу резания. Под действием данной силы элементарная зона режущего элемента 22 отверстия решётки, внедряется в материал фигурного выступа 25 лопасти 24 ножа и срезает его поверхностный слой. Интенсивность рассматриваемого процесса резания определяется отношением v/q или, что одно и то же, величиной cos . Здесь - угол UMW, или, что удобнее, угол RMT, то есть γ - это угол между радиусом p _i точки М и линией RS, в данной точке касающейся режущего элемента 22 отверстия решётки. Если действие режущих элементов 22 решётки на фигурный выступ 25 не учитывать, то в его теле появятся криволинейные канавки, в которых разместятся ответные выпуклости кольцевого выступа 21 решётки. Для обеспечения равномерности износа частей режущей пары необходимо уменьшить интенсивность истирания фигурного выступа 25 лопасти 24 ножа рабочей поверхностью 23 решётки. Данная цель достигается

1 ^г

путём введения в уравнение [1] множителя f^(x)—— У,(1 + sk cos y) , позволяющего в нужных г =1

местах расширить подошву 26, где ε - "угловой", а к - эмпирический коэффициент. Величина "углового" коэффициента ε зависит от угла наклона тех поверхностей отверстий для прохода мяса, которые заканчиваются их режущими кромками. Если эти поверхности перпендикулярны рабочей поверхности 23 решётки, следует считать, что коэффициент ε равен единице. Если же они с рабочей поверхностью 24 кольцевого выступа 21 решётки образуют острые углы, коэффициент ε увеличивается до 1,10 - 1,20. Величина коэффициента к зависит от отношения суммарной площади отверстий решётки к площади её рабочей поверхности 23; от условий эксплуатации режущей пары, а также от физических свойств материалов её изнашиваемых частей. Величина коэффициента к определяется на основании опытных данных. Коэффициентом к учтён износ подошвы 26 фигурного выступа 25 лопасти 24 ножа, обусловленный действием дополнительной силы трения скольжения /, .

Повышенное давление со стороны решётки на элементарную площадку подошвы 26 фигурного выступа 25 возникает также в те моменты, когда она пересекает заднюю кромку отверстия (на чертежах не показана). Однако действием возникающей силы резания ν можно пренебречь, так как вектор этого избыточного давления обращен в сторону, противоположную направлению вращения ножа.

Корректирующие функции f _x (x) , / ₂ (х) превращают зависимость [1] в уравнение [2].

Полученная зависимость учитывает как взаимное истирание частей режущей пары, так и их подрезание противолежащими режущими элементами. Плоскостность рабочих поверхностей решёток и ножей, созданных с использованием уравнения [2], в процессе их эксплуатации нарушается незначительно, промежуточные заточки им не нужны.

Режущий узел мясорубки, схема которого изображена на фиг. 1, может быть оснащён иным набором режущего инструмента. В частности, вместо левостороннего 4 приёмного и правостороннего 6 промежуточного ножей в нём может быть использован двухсторонний многолопастный нож (двухсторонний нож на чертежах не показан). В таком случае, если используется двухсторонняя приёмная 2 решётка, к ней со стороны нагнетающей системы должен примыкать правосторонний приёмный 3 многолопастный нож. Если же используется односторонняя приёмная решётка (такая решётка на чертежах не показана), то правосторонним многолопастным приёмным 3 ножом режущий узел мясорубки не оснащается.

На фиг 17 представлена схема фрагмента режущего узла мясорубки, выполненного по

ИСПРАВЛЕННЫЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 91) другому варианту. Его сепаратор включает режуще-сепарирующую пару, составленную из режуще-сепарирующей решётки 8 и одностороннего сепарирующего ножа 39, прямоточную камеру 38, сообщённую с нею центральную кольцевую проточную камеру 39 и осевой разгрузочный патрубок 40 и дистанционную втулку 41. У второго варианта режущего узла 5 прямоточная камера 38 сепаратора примыкает к периферийной части режуще-сепарирующей решётки 8. К остальной части решётки 8 прилегает центральная кольцевая проточная камера 39. Камеры 38, 39 спереди ограничены режуще-сепарирующей решёткой 8, а сзади, соответственно, - промежуточной решёткой 5 и направляющим конусом 42, имеющим возможность вращения вместе с ножевым валом 19. Центральная кольцевая проточная камера

10 39 через отверстие в режуще-сепарирующей решётке 8 сообщена с входным отверстием осевого разгрузочного патрубка 40. Выпуклости изогнутых лопастей 43 одностороннего сепарирующего ножа 37 обращены в сторону, противоположную направлению его вращения (фиг. 18).

Первый вариант предложенного способа измельчения мяса осуществляют при эксплуатации режущего узла мясорубки, который изображён на фиг. 1.

15 Мясо измельчают следующим образом. Вначале куски мяса, поступающие из нагнетающей системы мясорубки, в четыре приёма рубят двумя приёмными и двумя промежуточными режущими парами. Получаемые кусочки мяса вдвигают в прямоточную камеру 15 сепаратора. Сюда вместе с мясом попадают соединительнотканные включения и жёсткие примеси в виде обломков костей, обрезков хрящей и сухожилий. До 90 % кусочков мяса, а также поступающих с ними включений и

20 жёстких примесей из прямоточной камеры 15 возвратно-поступательно подают к центральной кольцевой зоне режуще-сепарирующей решётки 8. Остальные кусочки мяса, примеси и включения из прямоточной камеры 15 выталкивают в периферийную кольцевую проточную камеру 16. К периферийной части режуще-сепарирующей решётки 8 кусочки мяса из периферийной кольцевой проточной камеры 16 тоже подают возвратно-поступательно. Мясо на режуще-сепарирующей

25 решётке 8 измельчается только при проходах лопастей 24 одностороннего сепарирующего ножа 9, в связи с чем протекающие на ней процессы носят циклический характер. В начале любого цикла под действием давления, развиваемого нагнетающей системой мясорубки, мышечные и жировые ткани кусочков мяса вдавливают в отверстия режуще-сепарирующей решётки 8. Кусочки цепляются за кромки отверстий решётки, что исключает возможность их перемещения вплоть до подхода лопастей

30 24 одностороннего сепарирующего ножа 9. При проходах лопастей 24 передние кромки 27 подошв 26 фигурных выступов 25 смыкаются с передними кромками 22 отверстий режуще-сепарирующей решётки 8. Образующиеся режущие пары от кусочков мяса, прижатых к решётке 8, отрезают ткани, размещённые в отверстиях. После завершения актов резания, под кусочки мяса, теряющие связи с решёткой 8, вдвигают лопасти 24 одностороннего сепарирующего ножа 9. Лобовыми участками

35 лопастей 24 остатки от кусочков мяса возвращают в прямоточную камеру 15 (и в кольцевую проточную камеру 16). Кусочки мяса из прямоточной камеры 15 (и из кольцевой проточной камеры 16) снова подают к режуще-сепарирующей решётке 8, что происходит сразу же после проходов под ними лопастей 24 ножа 9. С момента, когда кусочки касаются рабочей поверхности 23 режуще- сепарирующей решётки 8, начинаются новые циклы измельчения мяса.

ИСПРАВЛЕННЫЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 91) Кусочки мяса от режуще-сепарирующей решётки 8 в прямоточную камеру сепаратора 1 5 возвращаются по траекториям, искривлённым в периферийных направлениях. Такой характер их движения обеспечивают изогнутые лопасти 24 одностороннего сепарирующего ножа 9. В силу указанных обстоятельств, каждый кусочек мяса, объём которого уменьшается в процессе измельчения, несколько раз перекатывается через проходящие лопасти 24. При этом все они по пилообразным траекториям продвигаются в периферийных направлениях. Проекции их траекторий на рабочую поверхность 23 режуще-сепарирующей решётки 8 имеют вид состыкованных друг с другом отрезков расширяющихся спиралей.

Количество циклов, требуемых для полного измельчения мышечных и жировых тканей каждого кусочка мяса, зависит от нескольких факторов. Ими являются: объём кусочка, жёсткость его тканей, диаметр отверстий режуще-сепарирующей решётки 8, а также давление, развиваемое нагнетающей системой мясорубки. Режущие пары сепаратора, действующие в пределах прямоточной камеры 15, могут не успевать измельчить все кусочки мяса, доставленные к центральной кольцевой зоне режуще- сепарирующей решётки 8. Такие кусочки попадают в поток мяса, поступающего из прямоточной камеры 15 в периферийную кольцевую проточную камеру 16.

Давление перед решёткой 8 поддерживается на уровне, обеспечивающем вдавление в её отверстия только лишь мышечных и жировых тканей данного вида мяса. При этом подбирается такая частота вращения ножа 9, чтобы измельчение всего мяса, поступающего на вход прямоточной камеры 1 5, завершалось в периферийной кольцевой камере 16. При таком режиме работы режущего узла мясорубки исключается возможность потерь мяса с продуктами сепарации.

Предложенный способ обеспечивает измельчение мяса только резанием; разрывы, раздавливание и истирание его тканей исключены. Следствием данных обстоятельств является максимально возможная водоудерживающая способность фарша. Выдавливание межклеточной и внутриклеточной жидкостей из тканей мяса сведено к минимуму. Контролируемое усилие прижатия ножей к решёткам минимизирует загрязнение фарша продуктами износа режущих пар. Наряду с этим имеет место минимально возможный нагрев фарша и энергосберегающий характер процесса.

Мясо, измельчаемое на режуще-сепарирующей решётке 8, подвергается воздействию импульсов повышенного давления, чередующихся с импульсами вакуума. Зоны повышенного давления, обусловленного лобовым сопротивлением слоя кусочков мяса, сцепленных с решёткой 8, движутся перед лопастями 24 вращающегося ножа 9. Сзади к каждой из лопастей примыкает зона вакуума: лопасти 24 отрываются от тех перекатившихся через них кусочков мяса, которые цепляются за режуще-сепарирующую решётку 8. Следствием воздействия знакопеременных импульсов давления является интенсивное массирование мяса, а также его деаэрация и дегазация. Воздух и газы, растворённые в межклеточной и внутриклеточной жидкости, вскипают, а затем в виде мелких пузырьков вместе с фаршем покидают полость головки 1 режущего узла мясорубки. Оказавшись снаружи, выделившиеся газы рассеиваются в окружающем пространстве.

Продукты питания, приготовленные из нового фарша, отличаются особенной нежностью, что объясняется массированием измельчаемого мяса. Следствием деаэрации мяса является то, что окислительные процессы в готовой продукции развиваются гораздо медленнее, чем обычно. Практический результат данного обстоятельства заключается, во-первых, в повышении сроков хранения колбасной продукции. Во-вторых, существенно повышается устойчивость цвета разрезанных колбас, хранящихся на воздухе. Дегазация измельчаемого мяса обеспечивает улучшение вкуса и аромата продуктов питания.

Мясо, измельчаемое рассматриваемым способом, сепарируют. Центральная кольцевая зона режуще-сепарирующей решётки 8 выделяет из мяса большую часть привносимых с ним жёстких примесей и практически все виды соединительнотканных включений. Режущие элементы 22 отверстий режуще-сепарирующей решётки 8 включения соединительной ткани и жёсткие примеси не измельчают. Данное обстоятельство обусловлено тем, что примеси и включения по рабочей поверхности 23 решётки 8 не движутся. До подхода лопастей 24 ножа 9 они лишены возможности перемещаться, так как зажаты между кусочками мяса, удерживаемыми кромками отверстий решётки 8. Режущими парами сепаратора жёсткие примеси и включения также не измельчаются, так как их собственные ткани в отверстия режуще-сепарирующей решётки 8 не могут быть вдавлены. Для их вдавливания слишком мало давление, развиваемое нагнетающей системой мясорубки. Однако в отверстия решётки 8 проникают мышечные и (или) жировые ткани, сросшиеся с жёсткими примесями или с включениями соединительных тканей. Они от примесей и включений отрезаются смыкающимися режущими элементами сепаратора. Проходящими лопастями 24 ножа 9 освобождаемые от мышечных и жировых тканей жёсткие примеси и соединительнотканные включения неоднократно возвращаются в прямоточную камеру 15. При этом в потоке мяса они движутся в периферийных направлениях по пилообразным траекториям, сориентированным перпендикулярно рабочей поверхности 23 решётки 8. После ряда таких перемещений лопасти 24 вталкивают включения и примеси в периферийную кольцевую проточную камеру 16, где завершается срезание с них мышечных и (или) жировых тканей. Продукты сепарации из периферийной кольцевой проточной камеры 16 выгружают через радиальный разгрузочный патрубок 17.

Выход фарша при осуществлении предложенного способа измельчения мяса, повышен по сравнению со способом, принятым в качестве наиболее близкого аналога. Данное преимущество объясняется тем, что как измельчение, так и сепарация мяса практически полностью завершаются в пределах периферийной кольцевой проточной камеры 16.

Второй вариант предложенного способа измельчения мяса осуществляют при использовании режущего узла мясорубки, изображённого на фиг. 17. Большая часть действий, совершаемых при этом, аналогична тем, которые имеют место при измельчении мяса способом по первому варианту. Однако в данном случае кусочки мяса и выделяемые из него включения из прямоточной камеры 38 поступают на периферию режуще-сепарирующей решётки 8. При проходах лопастей 43 одностороннего сепарирующего ножа 37 они по пилообразным траекториям перемещаются в сторону центральной кольцевой проточной камеры 39. Выделенные из мяса жёсткие примеси и соединительнотканные включения выгружаются через осевой разгрузочный патрубок 40.

Сепаратор любого из вариантов предложенного режущего узла мясорубки выделяет из

ИСПРАВЛЕННЫЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 91) измельчаемого мяса практически все виды соединительнотканных включений. По содержанию соединительной ткани фарш из нежирной говядины первого сорта практически не отличается от фарша, полученного из мяса высшего сорта, измельчённого обычным способом. Фарш из нежирной говядины второго сорта, измельчённой новым способом, по содержанию соединительной ткани фактически соответствует традиционному фаршу из мяса первого сорта.

Сепаратор режущего узла мясорубки, выполненного по любому из предложенных вариантов, автоматически подстраивается под жёсткость измельчаемого мяса. Из отверстий режуще-сепарирующей решётки 8 выходят частички фарша в виде миниатюрных таблеток, зачастую с плоскопараллельными основаниями. Они имеют одинаковый диаметр, но разную длину: из мягких тканей получаются существенно более длинные частички, чем из жёстких тканей. Обусловлено это тем, что в отверстия режуще-сепарирующей решётки 8 мягкие ткани проникают значительно глубже, чем жёсткие ткани. Данный эффект приводит к тому, что при измельчении жёсткого мяса автоматически получается более тонко измельчённый фарш. Жёсткость измельчаемого мяса практически не сказывается на качестве продуктов питания из фарша, полученного новым способом.

Использование изобретения Настоящие изобретения наилучшим образом могут быть использованы в пищевой промышленности при переработке мяса, птицы и рыбы. Кроме того, они предназначены для использования в машиностроении при производстве мясорубок нового поколения, а также самозатачивающегося режущего инструмента к ним.

Перечень ссылочных обозначений и наименований элементов, к которым они относятся

ИСПРАВЛЕННЫЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 91)