Как не ошибиться при выборе волчка

Как не ошибиться при выборе волчка.

Основной машиной в технологических линиях по производству колбас и полуфабрикатов является мясорубка или её более мощная модификация – Волчок. Качество получаемой продукции напрямую зависит от того, насколько мелко и аккуратно волчок нарежет кусковое мясо, причем неудовлетворительную работу волчка (давленное мясо, плохо измельченные жилки) не удается исправить ни на куттере, ни на измельчителе. Такой брак колбасы как "жеванное" мясо и наблюдаемая на разрезе "волосатость" обусловлены именно плохой работой волчка.

Принцип измельчения кускового мяса, используемый в волчках, неизменен уже в течение многих лет: мясо в приемном бункере захватывается шнеком, или шнеками, и через корпус с внутренними ребрами подается к режущему инструменту, представляющему из себя комплект неподвижных сеток, как правило состоящий из трех штук, и подвижных ножей, состоящих из двух штук, трущихся друг об друга. Качество измельчения у разных волчков, несмотря на одинаковый способ измельчения и кажущуюся простоту конструкции, совершенно разное, на него влияют незначительные конструктивные особенности присущие каждой из конструкций, а также степень износа, как режущего инструмента, так и корпуса со шнеком.

Оставим в стороне экзотические конструкции, предложенные молодыми изобретателями или разработанные не профильными предприятиями, которые не имеют многолетней практики, и более подробно рассмотрим как влияют конструктивные особенности основных узлов из которых состоят практически все традиционные волчки на качество измельчения. Данные, которые использованы при анализе работы волчков, получены по результатам многолетней эксплуатации не только волчков, разработанных СПКБ «УралМясоМаш», но и конструкций других фирм.

Для начала проведем анализ рабочего шнека. По длине любой рабочий шнек можно условно разделить на три зоны: - Первая зона – зона захвата кусков мяса из бункера; - Вторая зона – зона транспортировки, с одновременной подпрессовкой, мяса в рабочем корпусе; - Третья зона – зона контакта конца шнека с приемной решеткой, включает в себя опорный палец для поддержания шнека и, как правило, передачи вращения ножам.

У правильно сконструированных волчков в первой зоне (от 200 до 500мм) всего один или полтора витка шнека, главной задачей витков является захват кусков мяса в нижней части бункера и передача их во вторую зону. На таком принципе выполнены шнеки волчков фирм: "УралМясоМаш", "Zeydelmann", "KG", "KS" и ряда других ведущих производителей. У некоторых моделей волчков фирмы "Zeydelmann" эта часть шнека выполняет еще и функцию отламывания (отрывания) части от замороженных мясных блоков. Неправильное конструирование этой части шнека приводит к необходимости устанавливать в качестве подающего второй шнек (параллельно основному – например у волчков МП-160; или перпендикулярно к основному – такие волчки называются «угловыми»). Установка дополнительных шнеков приводит к усложнению и удорожанию конструкции, и, как следствие к снижению надежности волчков, а также более тяжелой эксплуатации и ремонту.

Шнек волчков "УралМясоМаш" имеет еще одну дополнительную зону (которая расположена перед первой) – вакуумирования. Задача шнека в данном случае отогнать кусочки мяса от зоны отбора вакуума и передать их в первую зону. Во второй зоне у нормально сконструированных волчков расположены 3,5-5 витков шнека с переменным шагом, постепенно уменьшающимися в сторону выгрузки. Эта часть шнека полностью заключена в рабочий корпус. Задача этой части шнека передать куски мяса из первой зоны в третью постепенно их подпрессовывая до заданного давления, в то же время эта часть шнека должна оказывать минимальное воздействие на куски мяса – не "жевать" и не "перетирать" их. Шаг каждого из витков расположенных во второй зоне строго рассчитывается. При расчете учитывается шаг спиральной нарезки внутри корпуса.

У хорошо работающих волчков всех ведущих мировых производителей эта часть шнека очень похожа (сказывается многолетний опыт разработки и отработанная методика расчета). Третья зона шнека имеется только у некоторых конструкций волчков (например у волчков СПКБ "УралМясоМаш") Эта зона представляет из себя круто отогнутую часть последнего витка с углом примерно 100-110 С°. Эта часть шнека выполняет функцию ножа, отрезающего куски мяса, попадающего в отверстия приемной решетки.

Шнек может быть как полым (если внутри него проходит ножевой вал с увеличенным относительно шнека оборотами вращения, как у волчков СПКБ "УралМясоМаш", так и цельным. В случае, если шнек сплошной он заканчивается пальцем, на которой устанавливаются ножи. У нормально сконструированных волчков этот палец должен быть закален и иметь возможность заменятся при ремонте (крепление может быть например на резьбе).

Прочностной расчет шнека должен быть выполнен таким образом, чтобы палец, являясь наиболее слабым участком, т.к. его замена (в случае поломки от перегрузки) наименее трудоемка.

В качестве материалов, из которых изготавливаются шнеки и ножевой палец должна быть выбрана нержавеющая сталь по двум причинам: высокая износостойкость и удобство санитарной обработки.

Следующим основным узлом волчка является его корпус. У хороших волчков корпус должен изготавливаться из нержавеющей стали или титана, что обеспечивает высокую износостойкость и хорошую санитарную обработку машины. Загрузочное окно корпуса должно быть как можно больше и как правило смешено относительно вертикальной оси в сторону вращения шнека таким образом, чтобы опорная стенка бункера была расположена по касательной к отверстию корпуса. Длина окна корпуса должна равняться длине первой зоны шнека. Внутренняя поверхность корпуса должна быть выполнена с нарезкой 5-10 заходной трапецеидальной (как у волчков СПКБ "УралМясоМаш") или прямоугольной резьбы, причем шаг резьбы точно рассчитывается в зависимости от шага шнека. Глубина витков резьбы должна быть не менее 3мм и не более 8мм, что обеспечивает хорошую подачу сырья, без его проворачивания к режущему инструменту. Если корпус сконструирован рассчитан) неправильно, то наблюдается проворачивание сырья вместе со шнеком и частичный возврат "жеванного" мяса из зоны резания в приемный бункер. Рабочий зазор между шнеком и корпусом в любом месте не должен превышать 2мм, в противном случае наблюдается «жевание» мяса и падает производительность волчка.

Многие производители снабжают корпус специальным устройством (типа рычага) выталкивания шнека после окончания работы или для смены режущего инструмента. Исключением являются волчки СПКБ "УралМясоМаш", у которых с целью упрощения конструкции, шнек вытягивается из корпуса основной гайкой, крепящий режущий инструмент (на корпусе гайка и левая нарезка, а в ножевом пальце – отверстие, в которое вставляется штырь). Корпус конструктивно может быть выполнен разъемным или цельным. Ведущие производители отдают предпочтение цельным корпусам, которые обеспечивают более точную сборку. У волчков выпускаемых СПКБ 3 "УралМясоМаш" в задней части корпуса имеется отверстие, через которое осуществляется отсос воздуха, для подтягивания сырья из бункера на шнек, увеличивая таким образом коэффициент заполнения шнека и предотвращая зависание сырья в бункере. У волчков других производителей для обеспечения этих функций применяют дополнительное устройство с отдельным приводом – в корпусе располагают (перпендикулярно или продольно к основному второй вспомогательный шнек, который подталкивает сырье к основному шнеку.

Корпус у волчков может крепиться либо непосредственно к редуктору, как у волчков СПКБ "УралМясоМаш", либо к промежуточному подшипниковому узлу. В любом случае внутренняя полость корпуса должна быть надежно защищена как от вытекания мясного сока, так и от попадания машинной смазки в продукт. Для обеспечения этой задачи волчки защищаются манжетным узлом. У волчков СПКБ "УралМясоМаш" манжетный узел состоит из трех манжет (обеспечивая плотность и при вакуумировании) с контрольным сливным отверстием между манжетами.

Привод Ведущие мировые производители для привода вращения шнека используют специальные редукторы, понижающие частоту вращения электродвигателя от 2 до 10 раз, хотя существуют и конструкции, в которых крутящий момент от двигателя к шнеку передается через клиновые ремни, но в этом случае срок службы ремней невелик, а их количество, учитывая передаваемые мощности, явно превосходит допустимые нормы конструирования (не более 4, в крайнем случае 5 штук), что приводит к их пробуксовке и быстрому выходу из строя. У волчков СПКБ "УралМясоМаш" применен специальный редуктор с двойным выходным валом (вал в вале): внутренний вал редуктора приводит во вращение ножевой вал и, соответственно, ножи, а наружный вал редуктора приводит во вращение рабочий шнек. Таким образом, ножи и шнек вращаются с разными скоростями, причем ножи вращаются быстрее шнека, а значит, отрезают более короткие частицы мяса, улучшая "разработку" фарша (так называемый "короткостригущий" эффект). Разница в частоте вращения ножевого вала и шнека постоянна и строго определена на основании проведенных экспериментальных работ. Привод всех волчков осуществляется обычными асинхронными электродвигателями. На самых современных волчках, например у моделей "Люкс" СПКБ "УралМясоМаш" и у некоторых моделей волчков фирмы «Zeydelmann», электродвигатель оснащается преобразователем частоты переменного тока, позволяющим автоматически регулировать скорость вращения рабочих органов в зависимости от нагрузки (качества и температуры измельчаемого сырья) и полностью останавливающим электродвигатель, если нагрузка превосходит заданный оператором крутящий момент, тем самым оберегая режущий инструмент и всю конструкцию волчка от поломок.

Бункер Загрузочные бункеры волчков должны иметь углы откоса обеспечивающие скольжение кусков мяса к рабочему шнеку. Из практики многолетней работы определено, что емкость бункеров волчков с диаметром режущего инструмента до 130 мм должна быть более 0,1 м3 , а волчков с большим диаметром режущего инструмента – более 0,2 м3, что позволяет работать с тележками емкостью 0,1м3 и 0,2 м3 соответственно.

Рама Рамы волчков у лучших мировых производителей, например СПКБ "УралМясоМаш", "Zeydelmann", "Laska" и т.п., выполняются полностью из стальных нержавеющих профилей, обеспечивают жесткое крепление всех основных узлов и деталей и исключают частое окрашивание во избежание быстрой коррозии.

Безопасность и эргономика Высота волчков не должна превышать 1,5 м, в противном случае ограничивается загрузка вручную (да и не все подъемники поднимают выше) и затрудняется санитарная обработка конструкции волчков.

Разборка и сборка волчков у ведущих производителей осуществляется без специального инструмента и может выполняться непосредственно работающим на волчке оператором без привлечения слесарей.

Внешняя форма у волчков ведущих производителей представляет из себя параллелепипед без выступающих узлов и др. частей, что значительно улучшает промышленный дизайн и облегчает санитарную обработку конструкции.

Волчки должны обязательно иметь защиту от попадания рук человека в бункер и в режущий инструмент. Для этих целей у волчков СПКБ "УралМясоМаш" выполнен откидной кожух, защищающий режущий инструмент, и над верхней кромкой бункера установлена качающаяся рамка, не прерывающая работу волчков при их загрузке; у других производителей бункер закрывается решетчатой крышкой, как на предыдущих моделях волчков СПКБ "УралМясоМаш", которую необходимо открывать каждый раз при загрузке, останавливая при этом работу волчка.

Режущий инструмент Теперь подробно остановимся на главных деталях любого волчка – режущем инструменте. Подробно рассмотрим режущий инструмент, предназначенный для измельчения дефростированного мяса (t0 > -20 С) без включений костей и крупных сухожилий. Как правило, комплект режущего инструмента состоит из трех решеток и двух ножей, либо из двух решеток и одного ножа (комплектность установки зависит от заданной степени измельчения), но бывают и исключения: например фирма "Zeydelmann" на некоторых из своих конструкций, не имеющих "короткостригущего" эффекта, устанавливает дополнительный односторонний нож, работающий по последней сетке снаружи. Бывают и другие системы сборки, предложенные изобретателями, например четыре односторонних ножа и три сетки. Обычно ножи прижимаются к решеткам гайкой, причем усилие затяжки сильно влияет на качество измельчения. На наш взгляд лучшее решение найдено и применено в конструкции волчков СПКБ "УралМясоМаш", у которых усилие прижатия решеток к ножам обеспечивается точно рассчитанным давлением мяса, которое создается рабочим шнеком. На этих волчках гайку рекомендуется немного ослабить (т.е. отвернуть на 1/5 – 1/4 оборотов), обеспечивая тем самым ещё и минимальный износ режущего инструмента.

Если решетки, как правило, у всех волчков одинаковые (исключение составляют решетки режущего инструмента отводящего часть жилок) и различаются только количеством и диаметром отверстий, то ножи бывают различных конструкций. Наиболее часто устанавливаемые ножи – это ножи с двухсторонней заточкой, представляющие из себя четыре радиальных лезвия. Бывают ножи с тремя лезвиями, у некоторых ножей лезвия выполнены в виде винтовых линий или в виде ёлочки. Бывают и другие конструкции ножей.

У хороших волчков имеется возможность устанавливать любые ножи (естественно соответствующие установочному диаметру сеток). Установка тех или иных видов ножей определяется технологами и зависит от вида и качества мяса.

Хочется обратить внимание на центровку ножей относительно решеток. Она бывает двух видов: палец, который вращает ножи, центрируется по отверстиям решеток; ножи центрируются в решетках своими специально выполненными буртиками. Предпочтительнее второй вид центровки, так как он исключает износ пальца, продлевает срок службы режущего инструмента и не образовывает щелей (при износе), через которые проникают неизмельченные жилы. Однако ножи второго вида сложнее затачивать. У волчков, разработанных СПКБ "УралМясоМаш", возможна установка любого вида ножей и сеток. У других производителей такой возможности, как правило, не имеется: конструкция волчков позволяют устанавливать только один вид ножей.

Любой вид режущего инструмента рекомендуется затачивать не реже двух раз в неделю (при интенсивной эксплуатации). Хорошие волчки свободно измельчают дефростированное мясо (t выше 0 С°) даже при установке последней сетки с диаметром отверстия 2мм.

Жиловка Волчки у лучших производителей обязательно комплектуются режущим инструментом и другими специальными приспособлениями позволяющими отводить часть жилок (2-3%) и косточек в сторону в процессе измельчения мяса. У некоторыхиз них (например СПКБ "УралМясоМаш" и "Zeydelmann") количество отводимых жилок можно регулировать в процессе работы.

Всё, что было описано выше в данной статье относится к волчкам для измельчения дефростированного мяса. Попытки измельчать куски мяса с температурой ниже минус два градуса могут привести к поломке машины. Измельчение мяса с более низкой температурой возможно на совсем других машинах, у которых общее с описанными выше только название "волчок".

Машины для измельчения замороженного мяса (с температурой до минус восемнадцати градусов) хотя конструктивно и похожи на обычные волчки и имеют с ними одно название, фактически представляют из себя разновидность дробилок замороженных мясных блоков. У них в отличии от обычных волчков, более мощный привод, совершенно другой шнек, усиленный корпус и режущий инструмент. На этих машинах диаметр отверстий в последней решетке не бывает менее 8 мм., кроме того отвод жилки из замороженного мяса невозможен.