Maszyny i urządzenia rozdrabniające w przemyśle mięsnym

Maszyny rozdrabniające stosowane są między innymi do rozdzielania tuszy na części, dzielenia mięsa i produktów na kawałki i rozdrabniania mięsa.
W procesie rozdrabniania zmniejszają się ich wymiary liniowe rozdrobnionych elementów, natomiast wzrasta ich powierzchnia zewnętrzna. Ze wzglądu na własności mechaniczne rozdrobnione produkty można podzielić na kruche, np. kości i plastyczne np. mięso.
Produkty mięsne można rozdrabniać różnymi sposobami, po przez przetłaczanie, ścinanie i cięcie. Wybór sposobu rozdrabniania zależy przede wszystkim od struktury, właściwości mechanicznych produktu oraz wymaganej jakości i wyglądu powierzchni rozdziału. W procesie cięcia materiałów plastycznych 80 – 85 % energii jest zużywana na odkształcenia plastyczne i tarcie wewnętrzne i tylko ok. 15 – 20% na pokonanie sił molekularnych tj. cięcie właściwe mięsa i produktów mięsnych.
NOŻE
Noże stosowane w procesie rozdrabniania ze względu na kształt można podzielić na: tarczowe, stożkowe, ślimakowe cylindryczne, ślimakowe stożkowe, w kształcie sierpa, płaskie, taśmowe. Noże mogą posiadać ostrza ząbkowane i gładkie. Noże o ostrzach ząbkowanych stosowane są do rozdrabniania produktów twardych, zaś noże o ostrzach gładkich do rozdrabniania produktów plastycznych. Gładkie noże tarczowe przeznaczone są do podziału tusz, krojenia mięsa miękkiego, tłuszczów, itp.
Noże stożkowe przeznaczone są do odkrajania kęsów o określonej grubości.
Noże ślimakowe wykonane są o kształcie cylindrycznym lub stożkowym. Noże ślimakowe wyposażone są w ciągłe ostrze współpracujące z siatkami odpowiednio o kształcie cylindrycznym lub stożkowym.
Noże cylindryczne stosowane są między innymi do oczyszczania – mizdrowania skór. Noże w kształcie sierpa przeznaczone są do cięcia produktów na kęsy o określonym lub dowolnym kształcie. Mogą być one wyposażone w zewnętrzną lub wewnętrzna krawędź tnącą. Noże płaskie i taśmowe stosowane są do cięcia produktów plastycznych i twardych. Noże taśmowe z ostrzami gładkimi przeznaczone są przede wszystkim do oddzielania skór, natomiast ząbkowane do podziału tusz.
PIŁY
Ze względu na ilość narzędzi tnących piły stosowane w przemyśle mięsnym można podzielić na jednonożne i wielonożne. Ze względu na kształt narzędzia piły dzielą się na taśmowe i tarczowe.

Piły tarczowe
Piła tarczowa stosowana jest do obcinania rogów i cięcia mięsa z kością. Składa się ze stołu pod którym zamocowany jest silnik oraz wał napędowy na końcu którego umocowana jest tarcza tnąca. Mogą być wyposażone w mechanizm załadowczy lub wyładowczy.
Piły taśmowe
Piła taśmowa składa się z korpusu, noża taśmowego, dwóch kół pasowych, oraz mechanizmu przeznaczonego do regulacji grubości cięcia. W przemyśle mięsnym piły taśmowe są powszechnie stosowane do podziału tusz i półtusz, oddzielania nóg, krojenia mięsa zamrożonego, itp. wykorzystywane są piły wielo i jedno taśmowe.
KRAJALNICE I MASZYNY DO ZGRUBNEGO ROZDRABNIANIA MIĘSA I PRODUKTÓW MIĘSNYCH.
Krajalnica jednonożna składa się z korpusu, leja załadowczego dwóch wałków napędowych. Na jednym z wałków osadzony jest nóż tarczowy a na drugim tarcza z rowkami wykonanymi na obwodzie tarczy przy czym kształt rowków dostosowany jest do kształtów ostrzy. Prędkość obwodowa noża jest znacznie większa od prędkości tarczy rowkowej, co warunkuje proces cięcia. Wał tarczy jest przesuwany co umożliwia regulacje i kompensacje luzów między nożami i tarczą. Służy ona do krajania słoniny i wstępnego rozdrabniania mięsa tłustego.

Krajalnica wielonożna składa się z korpusu, wału z umocowanymi na nim nożami tarczowymi oraz odpowiednie ukształtowanego leja załadowczego. Jeśli wielotarczowe noże rozdrabniające mięso umieszczone są bezpośrednio na poruszającym się przenośniku wówczas krajalnica wyposażona jest w osłonę, eliminując możliwość unoszenia się obrabianego mięsa. Służy ona do wstępne rozdrabniania słoniny i mięsa tłustego.
Krajalnica do krajania i mycia miękkich produktów mięsnych, np. ozorków, jelit, itp.

Taka maszyna składa się z sekcji rozdrabniania i sekcji mycia, przy czym elementy robocze obu sekcji napędzane są przy pomocy jednego silnika. Sekcja krajania wyposażona jest w noże tarczowe, przeznaczone do rozdrabniania i tarcze do przemieszczania produktów, w noże tarczowe do przemieszczania i rozdrabniania, szybko obrotowe wahliwe noże lub piły. Sekcja rozdrabniająca wyposażona jest w dwa wały z których jeden przeznaczony jest do napędu noży, zaś drugi do przemieszczania produktu. W celu zapewnienia właściwej pracy maszyny wał napędzający elementy robocze powinien obracać się około 2,5 – 4 razy szybciej w porównaniu z wałem do przemieszczania produktów. W celu wyeliminowania niepożądanego zjawiska nakręcania się jelit na elementy tnące, noże i piły tarczowe, umieszczone na poszczególnych wałach powinny ściśle przylegać do siebie, przy czym problem ten ma szczególne znaczenie w maszynach wyposażonych w noże tarczowe.
Do rozdrabniania twardych produktów mięsnych powszechnie stosowane są rozdrabniacze nożowe lub młynki.

Zasada pracy rozdrabniaczy nożowych polega na zeskrobywaniu cienkich warstw w postaci wiórów z obrabianego produktu. Rozdrabniacz nożowy składa się z masywnego bębna osadzonego na wale ułożyskowanego korpusu, leja załadowczego oraz pokrywy przeznaczonej do kontroli elementów roboczych maszyny. Bęben wykonany jest z oddzielnych sekcji zaopatrzonych w 6 oddzielnych noży, pod każdym z noży w bębnie umieszczona jest komora do gromadzenia rozdrobnionego produktu. Płyta przymocowana do korpusu spełnia role zderzaka, co uniemożliwia przenikanie do dalszej obróbki produktów niedostatecznie rozdrobnionych. Masywny bęben roboczy spełnia również rolę koła zamachowego, co umożliwia bezpośrednie połączenie bębna z silnikiem napędowym przy pomocy sprzęgła elastycznego. Rozdrabniacze nożowe najczęściej stosowane są w procesie rozdrabniania mięsa mrożonego
Młynek bijakowy do rozdrabniania twardych produktów mięsnych składa się z korpusu wewnątrz którego umieszczony jest wał wyposażony w bijaki. Ponadto wewnątrz korpusu znajdują się grzebienie. Wał maszyny wyposażony jest w koło zamachowe, przeznaczone do wyrównywania biegu wału. Wydajność młynków bijakowych regulowana jest przez zmianę liczby obrotów wału.


MASZYNY DO WSTĘPNEGO ROZDRABNIANIA PRODUKTÓW TWARDYCH.
Do rąbania łbów, oddzielania rogów, podziałów bloków mięsa mrożonego, oddzielania zębów, chrząstek nosowych itp. powszechnie stosowane są gilotyny wyposażone w noże płaskie. Gilotyna z napędem mechanicznym składa się z: korpusu, stołu, ruchomej dźwigni wyposażonej w nóż. Napęd z silnika elektrycznego na dźwignie przenoszony jest przy pomocy przekładni pasowej z pasami klinowymi, reduktora ślimakowego, tarczy napędowej, sworznia i korbowodu. Przez zmianę długości korbowodu można regulować dolne położenie noża. Nóż wyposażony jest we wgłębienie, w rezultacie czego w procesie rozdrabniania łbów mózg nie ulega zniszczeniu. Poważną wadą tej gilotyny jest niezsynchronizowanie rozkładu sił rąbania z wymogami technologicznymi. Wraz ze zbliżeniem się noża do skrajnego dolnego położenia siła oporu wzrasta w rezultacie wzrostu wymiarów łba, natomiast siła działająca na nóż maleje i w skrajnym położeniu równa jest zeru, w rezultacie czego w czasie obróbki następuje zaklinowanie się noża w jego dolnym położeniu.

W gilotynach z napędem hydraulicznym istnieją realne możliwości uzyskania maksymalnej wartości siły rąbania. Składa się ze stołu umocowanego na tłoku, cylindra siłowego i noża umocowanego na konsoli korpusu. Maszyna jest sterowana przy pomocy dwóch rękojeści. Stół opuszcza się automatycznie pod działaniem zaworu. W celu wyeliminowania możliwości unoszenia się łba wraz z nożem, stół wyposażony jest w uchwyt.
Maszyna płytowa z płaskimi nożami składa się ze stołu z wzdłużną prowadnicą w której umieszczony jest wodzik, wyposażony w stojak i w zderzak. Napęd z silnika na nóż przenoszony jest przy pomocy koła zębatego, sworznia oraz jarzma. Nóż porusz się w prowadnicy ruchem postępowo zwrotny, przy czym prędkość ruchu roboczego jest mniejsza od prędkości ruchu jałowego noża. Maszyny płytowe z nożami płaskimi są stosunkowo duże, i z tego też wzglądu są coraz mniej wykorzystywane w zakładach mięsnych.

Maszyny do usuwania zębów i chrząstek nosowych w procesie obróbki łbów wieprzowych i baranich. Maszyna skład się z szybkoobrotowej tarczy umieszczonej w osłonie. Na obwodzie tarczy umocowane są noże, przy czym noże przeznaczone do usuwania chrząstek nosowych wyposażone są w ostrze o kształcie łuku, natomiast noże używane do usuwania zębów wyposażone są w ostrze trójkątne. Osłona maszyny zaopatrzona jest w króciec, przeznaczony do załadunku obrabianych łbów oraz zderzak, umożliwiający utrzymanie i obracanie łbów w czasie obróbki.

Maszyna do oddzielania skóry składa się z piły taśmowej i dwóch wałków napędzających przy czym dolny wałek ułożyskowany jest na stałe w łożyskach, zaś łożyska wałka dociskane są przy pomocy sprężyn co umożliwia regulacja luzów między wałkami w zależności od grubości obrabianej warstwy produktu. Maszyny z piłami taśmowymi są dużych gabarytów z tego tez względu są zastępowane w maszyny wyposażone w noże tarczowe.


Maszyny do dokładnego rozdrabniania produktów mięsnych w zależności od wymaganego stopnia rozdrobnienia jakości i struktury rozdrabnianych produktów można podzielić na: wilki, kutry, maszyny wibracyjne, rozdrabniarki odśrodkowe i młynki koloidalne.
WILKI
Są najczęściej stosowanymi maszynami do rozdrabniania wszelkiego rodzaju mięsa, zarówno surowego, mrożonego jak i gotowanego.
Wilki składają się z następujących podstawowych części: korpusu żeliwnego, najczęściej wykonanego łącznie z lejem załadowczym, w korpusie umieszczone są elementy robocze wilka, zespołu napędowego, w skład którego wchodzą: silnik elektryczny, oraz przekładnie pasowe i zębate, zespołu podającego mięso, zespołu tnącego, w skład którego wchodzą noże i siatki wykonane z wysokostopowych stali.
W zależności od przeznaczenia wilki można podzielić na: wilki przeznaczone do rozdrobnienia produktów w temperaturze pokojowej, w danym wypadku cylindry robocze są najczęściej wykonane w postaci żeliwnych odlewów, wilki przeznaczone do rozdrabniania mięsa tłustego, w danym wypadku cylindry robocze zaopatrzone są w wodne płaszcze grzejne do podgrzewania obrabianego produktu, wilki przeznaczone do rozdrabniania mięsa mrożonego, w danym wypadku cylindry są użebrowane, wilki do rozdrabniania żelatyny, w danym wypadku cylinder roboczy wyposażony jest w kanały wzdłużne i zbiornik przeznaczony do gromadzenia wody w czasie przetłaczania masy do części tnącej wilka, a ponadto wilk wyposażony jest w zespół tnący, przeznaczony do odcinania kęsów produktów doprowadzanego do cylindra roboczego.


Wilki mogą być wyposażone w noże płaskie lub stożkowe. Noże płaskie współpracują z płaskimi siatkami a noże stożkowe wykonane w postaci frezów współpracują z siatkami stożkowymi. Najczęściej noże są ruchome, a siatki nieruchome, przy czym w większości wypadków noże osadzone są na wału ślimaka roboczego i obracają się z tą samą liczbą obrotów. Wydajność wilka uwarunkowana jest zdolnością przepustowa elementów tnących. W celu zwiększenia wydajności wilków wskazane jest zwiększenie liczby obrotów noży.
Ze względu na ułożenia cylindra roboczego wilki można podzielić na: poziome, pionowe, pochyłe. Ze względu na kształt ślimaka wilki można podzielić na wilki ze stałym skokiem ślimaka, zmiennym skokiem ślimaka oraz wilki ze stopniowym skokiem ślimaka.
Produkt z leja załadowczego do ślimaka roboczego może być doprowadzany pod działaniem sił ciężkości, przetłaczany przy pomocy dodatkowego pionowego przenośnika ślimakowego lub przenośnika ukośnego, bądź też przenośnika poziomego. Kształt ślimaka wpływa w sposób istotny na stan rozdrobnionego produktu. Badania wykazały ze długość ślimaka wpływa na wydajność wilka, przy czym ze wzrostem długości ślimaka wzrasta wydajność, ponieważ maleje cofanie produktu.

Zasada działania: w czasie pracy mięso załadowywane jest do leja załadowczego skąd zostaje zgarnięte przez obracający się ślimak roboczy i przetłoczone do zespołu tnącego wilka. Przy pomocy ślimaka mięso jest wtłaczane w oczka siatki a następnie ścinane przez noże osadzone na końcu ślimaka. Krawędzie tnące noży ściśle przylegają i ślizgają się w czasie pracy po powierzchniach czołowych nieruchomych siatek, osadzonych w korpusie. Wydajność wilka zależy od średnicy siatki (100, 130, 200, 220mm) i średnicy otworów (2, 3, 5, 8, 10, 13, 20,25mm). Noże wilków wykonane są ze stali narzędziowych najwyższej jakości. Najczęściej stosowane są noże czteroskrzydełkowe, w szczególnych przypadkach stosowane są również noże dwu i trójskrzydełkowe.
KUTRY
Kutry stosowane są do dokładnego rozdrabniania i mieszania mięsa i produktów mięsnych. Mięso obrabiane w kutrach w zasadzie uprzednio rozdrabniane jest w wilkach. Najnowsze konstrukcje kutrów umożliwiają dokładne rozdrabnianie i mieszanie bez konieczności uprzedniego rozdrabniania. Przy rozdrabnianiu produktów mięsnych w kutrach do obrabianej masy dodawana jest zimna wda, śnieg lub drobny lód, co w znacznym stopniu podnosi właściwości mechaniczne i chemiczne obrabianych produktów, czyniąc obrabianą masę bardziej jednorodną. Ze względu na charakter pracy kutry można podzielić na: kutry o działaniu okresowym i ciągłym. W kutrach mięso rozdrabniane jest przy pomocy szybko obracających się noży prostych lub w kształcie sierpa, osadzonych na jednym lub dwóch wałach.

Kutry o działaniu okresowym składają się ze zbiornika załadowczego w kształcie misy, mechanizmu tnącego, w skład którego wchodzą wał napędowy, noże i grzebień. Robocza przestrzeń maszyny zamknięta jest pokrywą. Pokrywa wyposażona jest w skrobaki, przeznaczone do wstępnego mieszania produktu załadowanego do zbiornika i przenoszenia produktu do przestrzeni roboczej maszyny. Liczba noży w kutrach o działaniu okresowym zamyka się w granicach od 2 do 9 w każdym zestawie, przy liczbie zestawów od jednego do 4, w kutrach rotacyjnych z pionowymi bębnami liczba noży dochodzi do 27, a w kutrach – mieszarkach liczba noży zamyka się w granicach od 4-8.
Produkt ze zbiornika załadowczego do przestrzeni roboczej kutra przenoszony jest w rezultacie obrotu misy bębna lub przetaczany przy pomocy przenośników ślimakowych. Do załadunku kutra najczęściej stosowane są ześlizgi, przenośniki podwieszone lub specjalne urządzenia załadowcze. Najszersze zastosowanie w praktyce znalazły kutry ze zmechanizowanym załadunkiem przy pomocy tarcz wirowych napędzanych oddzielnym silnikiem elektrycznym lub od wału napędowego noży.
W celu zmniejszenia ciężaru, niektóre typy kutrów zblokowane są z silnikiem, przy czym korpus kutra i silnika wykonany jest w postaci jednego odlewu. Kutry wyposażone są również w przyrządy do pomiaru temperatury rozdrabnianego farszu, wyłączniki czasowe, urządzenia do automatycznego pomiaru ilość zimnej wody podawanej do misy, tachometry do pomiaru liczby obrotu wału napędzającego noże i liczby obrotów misy, urządzenia zabezpieczające przed możliwością włączenia kutra przy otwartej pokrywie.
Kuter o działaniu ciągłym składa się z pojemnika załadowczego, przeznaczonego do załadunku obrabianego produktu i rozdrobnionego lodu wymaganej proporcji. Lód chroni przed nadmiernym ogrzewaniem w procesie rozdrabniania. Zbiornik osadzony jest na cylindrze, wewnątrz którego umieszczony jest mechanizm rozdrabniający, składający się z zestawu noży i siatek. Górny nóż wyposażony jest w dwa ostrza tnące, górne ząbkowane i dolne płaskie, szczelnie przylegające do siatki wyposażone w otwory o dużej średnicy. W celu wyeliminowania możliwości cofania się mięsa obracające się noże wyposażone są w płytki oporowe. Między siatkami górną i dolna umieszczony jest nóż o konstrukcji zbliżonej do noża wyposażonego w dwa ostrza tnące. Silnik napędowy umieszczony jest wewnątrz korpusu. Na wale silnika napędowego umieszczony jest wirnik przeznaczony do wyładunku produktu, który przez otwór przetłaczany jest do dalszej obróbki.

Kuter – mieszarka składa się z dzieży, wewnątrz której umieszczone są dwie spirale transportowe. Spirala dolna przeznaczona jest do przemieszczania farszu do noży, umieszczonych na powierzchni czołowej dzieży, natomiast spirala górna przeznaczona jest do przemieszczani farszu z przestrzeni roboczej do przestrzeni załadowczej, skąd farsz ponownie jest przemieszczany przy pomocy spiralni dolnej. Dzieża wyposażona jest w rynnę wyładowczą, przeznaczona do wyładunku farszu. Ponadto dzieża wyposażona jest w zasuwy przeznaczone do oddzielania mechanizmu tnącego od zbiornika w przypadku spełniania przez kuter – mieszarkę roli mieszarki. Przestrzenie robocze spirali oddzielone są przy pomocy wzdłużnej przegrody, co eliminuje możliwość niewłaściwego przemieszczania się farszu.

Krajalnice szybkobieżne
W celu uzyskania właściwej struktury i ostrych krawędzi mięsa i tłuszczu przy produkcji niektórych asortymentów wędlin trwałych zamiast wilków czy kutrów do rozdrabniania stosowne są krajalnice. Mają one również tę przewagą nad wilkiem czy kutrem, że mięso czy tłuszcz nie są w nich zgniecione. Krajalnice krają surowiec za pomocą cienkich noży płaskich lub tarczowych w sposób podobny jak noże ręczne tzn. przez podłużny ruch ostrza. W związku z tym surowiec rozdrobniony na krajalnicach ma kształt mniej lub bardziej regularnej kostki o ostrych krawędziach.
Mechanizm tnący szybkobieżnej krajalnicy tarczowej składa się z misy obrotowej przeznaczonej do załadunku produktu. W rezultacie obrotu misy wokół pionowej osi produkt przetłaczany jest pod nożem. W celu zwiększania powierzchni krajania przed nożami ustawiona jest listwa w kształcie klina, podnosząca do góry przemieszczające się mięso. Do listwy przymocowana jest mniejsza listewka z twardego drewna bukowego lub dębowego przy czym sposób zamocowania umożliwiam regulację odległości między listewką a ostrzami noży. Listewkę należy ustawić jak najbliżej noży, jednakże noże nie powinny dotykać listewki. Do oczyszczania noży z kawałków mięsa przeznaczony jest grzebień. Podnoszona pokrywa zabezpiecza noże w czasie pracy. Wziernik umieszczony w górnej części pokrywy i zamykany przy pomocy płytki przeznaczony jest do kontroli pracy noży. Napęd z silnika elektrycznego na misę przenoszony jest przy pomocy kół pasowych osadzonych na wale nożowym, koła napędzającego, przekładni pasowej i przekładni ślimakowej oraz wału pionowego. Misa oparta jest na rolkach jezdnych. Skrobak umocowany do pokrywy czaszy przeznaczony jest do przemieszczania produktu od krawędzi do środka misy.

KOSTKOWNICE
Rozdrabnianie produktów na cząstki o określonych kształtach i wymiarach jest powszechnie stosowana w zakładach mięsnych. Regularną kostkę otrzymuje się w maszynach zwanych kostkownicami. Budowane są w dwóch wersjach pionowe oraz poziome i różnią się sposobem załadunku surowca. Kostkownicach powszechnie stosowane są noże sierpowe rzadziej śrubowe lub tarczowe. Kostkownica składa się z dwóch podstawowych podzespołów: podzespołu roboczego przeznaczonego do rozdrabniania produktu i tłoka hydraulicznego wraz z napędem, przeznaczonego do przetłaczania produktu. Na wale napędzającym podzespoły tarczowe umieszczony jest nóż sierpowy i mimośród ustawiony między widełkami. Widełki są połączone z ramką składającą się z szeregu płaskich noży. Maszyna jest wyposażona jest w kilka ramek z nożami do krojenia kostki o krawędzi od 5-20 mm. Ramka połączona jest z identyczną ramką przy pomocy dźwigni kątowej, osadzonej na wale. Dzięki temu ramka uzyskuje również ruch wahadłowy do mimośrodu. W ten sposób noże ramek wykonują ruchy postępowo zwrotne i krają surowiec na paski, które następnie nóż sierpowy tnie na kostkę o określonych kształtach. Surowiec przeznaczony do rozdrabniania jest umieszczony w cylindrze popychaczem przetłaczany jest pod noże. Wysokość kostki można dowolnie regulować zmieniając ciśnienie w urządzeniu hydraulicznym, co wpływa na prędkość postępową tłoka. Mechanizm napędowy tłoka hydraulicznego składa się z zaworu przeznaczonego do włączania napędu. Zawór łączy pompę z roboczą przestrzenią cylindra. W cylindrze umieszczony jest tłok z drążonym tłoczyskiem. Wewnątrz tłoczyska umieszczona jest sprężyna. Przy ruchu tłoka, wraz z popychaczem, w dół sprężyna jest rozciągana. Miedzy pompą a zaworem umieszczone jest urządzenie przeznaczone do regulacji ilości oleju przetłaczanego do cylindra, co umożliwia regulację wysokości kości rozdrabnianego produktu.