Исследование процессов и аппаратурное оснащение цехов и участков глубокой переработки птицы
Аннотация: В статье на основании глубокого изучения процессов глубокой переработки тушек птицы дано описание основного технологического оборудования, позволяющего механизировать наиболее трудоемкие процессы глубокой переработки тушек птицы.
Abstract. In the article on the basis of in-depth study of the processes of deep processing of poultry carcasses the description of the main technological equipment, allowing to mechanize the most time-consuming processes of deep processing of poultry carcasses.
Птицеперерабатывающая промышленность в России развивается быстрыми темпами, превышающими темпы роста производства других видов мяса. Она будет играть решающую роль в обеспечении растущего населения планеты ценными белковыми продуктами питания. Это ставит перед учеными и производственниками большие задачи, решение которых будет направлено на повышение производительности при производстве и переработке мяса птицы, его экономичности и экологичности, а также на расширение ассортимента высококачественных продуктов питания [1].
Создание высококачественного и конкурентоспособного оборудования невозможно без глубоких знаний свойств перерабатываемого сырья. Тушка птицы, как и многие биологические материалы и конструкции, отличается высоким «технологическим уровнем», в частности, неплохими прочностными характеристиками при относительно малой массе.
Особенности анатомического строения тушек птицы позволяют применить неподвижные пластинчатые ножи при отделении окорочков и бедренно-грудной части водоплавающей птицы, специальные трубчатые элементы для обвалки окорочков, а также скребки и специальные фрезы для обвалки грудной части. Эти процессы проходят на границе раздела двух сред – «мышечной ткани и кости».
Скелет потрошеной тушки птицы состоит более чем из 50 отдельных костей, незначительно отличаясь у различных видов, причем большинство из них - опорные.
Анатомическими структурами, собирающими скелет в опорный аппарат, являются соединения костей. С точки зрения кинематики соединения (суставы) между отдельными звеньями (костями) представляют собой кинематические пары. Его можно разделить на следующие основные части: стволовой скелет, скелет крыльев (включая плечевой пояс) и скелет окорочков (включая тазовый пояс).
Применяя структурную формулу пространственных механизмов, можно оценить число степеней свободы каркаса потрошенной тушки птицы при выделении грудной части, отделении окорочков и крыльев по формуле:
где:
N - число подвижных частей (принимаем равным 12);
i - число ограничений степеней свободы в соединениях (суставах);
Pi - число соединений с данным количеством ограничений (принимаем, что при данной схеме разделки потрошенной тушки находится соответственно 2, 4 и 3 сустава с тремя, двумя и одной степенями свободы).
Это дает для биомеханизма перед началом процесса разделки 55 степеней свободы.
Основная задача, стоящая перед разработчиками оборудования состоит в том, чтобы за счет выбора рациональной системы транспортировки и систем направляющих рабочих органов ограничить число степеней свободы этого пространственного механизма – потрошеной тушки птицы или отдельных ее частей.
Изучение проблем прочности потрошеной тушки птицы и её отдельных частей позволяет получить научно-обоснованные данные, необходимые для создания оборудования по разделке тушек птицы и обвалке отдельных частей, а также расширяет знания по теории резания биологического сырья.
Создание оборудования проводится на основе теоретических и экспериментальных исследований стереометрических и структурно-механических свойств перерабатываемого сырья и процессов его переработки. Комплекс проведенных теоретических и экспериментальных исследований первоначально позволил создать оборудование для механизации наиболее трудоемких процессов глубокой переработки тушек цыплят-бройлеров для предприятий различной производственной мощности.
Однако методологический подход, использованный при создании оборудования для разделки тушек и обвалки отдельных частей цыплят-бройлеров, позволил также создать оборудование для переработки и других видов птицы. В частности, были изготовлены и внедрены в промышленности машины для разделки тушек кур, уток и гусей на части и обвалки отдельных частей тушек кур и уток [2].
В настоящее время, разработаны комплекты технологического оборудования для механизации наиболее трудоёмких процессов глубокой переработки тушек различных видов птицы для цехов и предприятий различной производственной мощности.
При производительности 1-2 тонны различных полуфабрикатов и готовых кулинарных изделий в смену целесообразно осуществлять разделку тушек птицы и обвалку отдельных частей вручную.
Для этого на основе результатов теоретических и экспериментальных исследований перерабатываемого сырья разработан комплект оборудования, состоящий из дисковой пилы марки Э-1095 и ручных устройств для разделки тушек птицы марки Э-1094 и обвалки окорочков марки Э-1103.
Конструкция ручного устройства обвалки окорочков марки Э-1103 защищена патентом RUS 2460304 А22С21/00 от 23.03.2011г.[3].
Более 100 комплектов указанного оборудования работают в цехах производства различных видов полуфабрикатов и сырьевых участках колбасных цехов птицеперерабатывающих предприятий.
На указанном комплекте оборудования можно производить различные виды полуфабрикатов: грудка, крылья, окорочка, спинно-лопаточную часть, бедро и голень окорочка, филе и мышечную ткань с окорочка.
Рисунок 1 – Устройство для ручной обвалки окорочков
Для крупных птицеперерабатывающих предприятий создан комплект оборудования для механизированной разделки тушек птицы и обвалки отдельных частей на основе машин разделки линейного типа для тушек различных видов птицы, машины обвалки грудок Я6-ФОГ и машины обвалки окорочков Я6-ФОО. Производительность такого комплекта – 1200 тушек в час.
Машина состоит из сварной рамы, на которой смонтирован ротор с восемью рабочими органами, направляющие (копиры), привод и пост управления. Рабочие органы представляют собой пары соосно расположенных полых цилиндров с коническими проточками на торцевых поверхностях, по копирам перемещающиеся навстречу друг другу и выталкивателей, установленных во внутренних полостях цилиндров.
Рисунок 2 – Машина обвалочная марки Я6-ФОО
Работа на машине осуществляется следующим образом.
Оператор укладывает окорочка с предварительно удаленными голенными и бедренными эпифизами в ячейки рабочих органов. При его вращении один из полых рабочих цилиндров начинает двигаться навстречу другому. Кости окорочка входят во внутренние полости цилиндров, сдвигая мышечную ткань к коленному суставу. При максимальном сближении цилиндров коленный сустав оказывается в полости, образованной коническими проточками, а мышечная ткань формируется на их внешней поверхности. Далее оба цилиндра входят в направляющую второго цилиндра до разрыва соединительных тканей в районе коленного сустава.
Затем цилиндры расходятся , мышечная ткань и кости выгружаются из машины в приёмные ёмкости или на ленту отводящего транспортера.
Производительность машины – 2400 окорочков/час.
Конструкция рабочих органов машины защищена патентом RU №2185066, А22 С21/00 от 11.02.2002г. [4].
Все вращающиеся части машин закрыты защитными кожухами.
Себестоимость изготовления разработанного оборудования в 3-5 раз ниже по сравнению с зарубежными аналогами.
Для механизации процесса разделки полутушек на части и их мойки перед укладкой в банки для консервного производства создан комплект оборудования, состоящий из машины разделки Э-1065 и моечного барабана Э-1066 (рисунок 3).
Оригинальность принятых конструкторских решений машины разделки марки Э-1065 защищена патентом А22 С21/00 от 23.02.2015г. [5].
Производительность комплекта – 1200 полутушек в час.
Механизация процессов разделки тушек птицы для консервного производства в комплексе с разработанными транспортерами укладки сырья в тару, машинами для мойки и стерилизации тары, позволили создать 5 цехов производства консервов из мяса птицы в Пермской, Смоленской и других областях России.
Рисунок 3 – Комплект оборудования для механизации процессов разделки
полутушек на части и их мойки для консервного производства
Важную роль в расширении ассортимента выпускаемой продукции играет выпуск различных кулинарных паштетов в виде консервов из мяса и субпродуктов птицы. Наиболее узким местом в технологическом процесса их производства является измельчение и бланширование исходного сырья. Для решения этой задачи создан агрегат для измельчения и бланширования исходного сырья в потоке марки Э-1061 (рисунок 4).
Рисунок 4 – Агрегат для измельчения и бланширования сырья марки Э-1061
Конструкция камеры бланширования агрегата защищена патентом SU № 1812953 А3.А23L3/22 от 30.04.93.[6].
Внедрение данного оборудования в производство позволило создать более десяти участков и цехов для производства различных видов паштетов из мяса и субпродуктов птицы в различных регионах России.
Мясо птицы является отличным сырьем для производства продуктов детского и диетического питания, в том числе для детей младших возрастных групп. Технология консервов для детского питания из мяса птицы обеспечивает производство продуктов высокого качества и большой биологической ценности.
На основе использования агрегата для измельчения и бланширования марки Э-1061 на ЭПЗ ВНИИПП создан цех для производства консервов детского и диетического питания.
Машинный зал цеха представляет собой механизированную технологическую линию в составе агрегата Э-1061, измельчителя Я3-ФИБ, фаршмешалки, дозатора-наполнителя Н2-ИДА507, вакуумной закаточной машины К3К-74. Все оборудование соединено между собой технологическими трубопроводами.
Подача и стерилизация консервных банок осуществляется механизировано фрикционным элеватором и машиной для мойки и стерилизации металлических банок Э-1053, соединенных между собой и с дозатором системой направляющих.
Общий вид машинного зала цеха производства консервов для детского и диетического питания представлен на рисунок 5.
Рисунок 5 – Общий вид машинного зала цеха производства консервов
для детского и диетического питания
Работа на линии осуществляется следующим образом. Исходное сырье, загружается в бункер волчка агрегата и проходя через комплект режущего инструмента, поступает в камеру коагулирования. Здесь сырье бланшируется при его непосредственном контакте с острым паром, подаваемым через форсунки. Бланшированный продукт автоматически выгружается в приемный бункер измельчителя Я3-ФИБ, куда в соответствии с рецептурой добавляют необходимые компоненты.
Продукт измельчается до нужной консистенции благодаря многократному прохождению через комплект режущего инструмента измельчителя. Измельченный продукт поступает в дежу фаршмешалки, где дополнительно перемешиваются. Готовый продукт фаршевым насосом по трубопроводу подается в приемный бункер дозатора, куда по течке подаются и банки. После заполнения банки автоматически подаются в закаточную машину, где производится их маркировка и закатка.
Стерилизация консервов осуществляется в вертикальных двухкорзинчатых автоклавах периодического действия.
Ассортимент продукции, вырабатываемой на данной линии, включает производство не только консервов из мяса птицы, но и консервов с использованием других видов мясного сырья, например свинины, говядины, конины и др.
Оборудование неоднократно демонстрировалось на отраслевых и международных выставках и награждалось медалями и дипломами организаторов выставок.
Основные положения теоретических исследований, методики и результаты проведенных экспериментальных исследований были опубликованы в периодической научной печати и доложены на отечественных и международных научных конференциях.
На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований были созданы научно-обоснованные технические решения, внедрение которых позволило внести значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса в птицеперерабатывающей промышленности.
Литература
1. Гущин, В.В.Мировые тенденции развития техники и технологии при производстве продуктов из мяса птицы / В.В.Гущин, Г.Е.Русанова, Н.И.Риза-Заде // Птица и птицепродукты. – №2. – 2014. – С.20.
2. Максимов, А.Ю.Повышение эффективности оборудования для глубокой переработки тушек птицы: дис. … д-ра техн. наук. – М., 2002. – С.284.
3. Устройство для снятия мяса с костей окорочков птицы: пат. 2460304 Рос. Федерация: А22С21/00 / А.Ю. Максимов, Б.В. Кулишев, А.А. Максимов; заявитель и патентообладатель ГНУ ВНИИПП Россельхозакадемии. – №2011110795/13; заявл. 23.03.2011; опубл. 10.09.2012, Бюл. № 25.
4. Устройство для снятия мяса с костей окорочоков птицы: пат. 2185066 Рос. Федерация: А22 С21/00 / А.Ю. Максимов, Б.В. Кулишев, А.А. Максимов; заявитель патентообладатель ВНИИПП. – №2000207898/13; заявл. 31.03.2000; опубл. 20.07.2002, Бюл. №20.
5. Устройство для разделки полутушек птицы на части: пат. 2577374 Рос. Федерация: А22С21/00 / А.Ю. Максимов; заявитель и патентообладатель ВНИИПП. – №2015101929/13; заявл. 23.01.2015; опубл. 20.03.2016, Бюл. №8.
6. Устройство для непрерывной тепловой обработки пастообразных продуктов: пат. 1812953 Рос. Федерация: А3 А 23LL/22 / А.Ю.Максимов, В.Н. Махонина, Л.К. Лебедка, Ю.А. Маркин; заявитель и патентообладатель НПО «Комплекс № . – №4939231/13; заявл. 24.05.91; опубл. 30.04.1993, Бюл. №16.
Максимов А.Ю. д-р техн. наук; Кирюхин А.И., ст. науч. сотр.;
Моисеев А.В., ст. науч. сотр.
ВНИИПП – филиал ФНЦ «ВНИТИП» РАН, Ржавки рп