Автоматизація процесу виробництва м'ясних посічених напівфабрикатів

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧУВАННЯ ТА ТОРГІВЛІ

НАВЧАЛЬНО-НАУКОВИЙ ІНСТИТУТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ ТА БІЗНЕСУ Спеціальність 6.91 707

" Технологія зберігання, консервування та переробки м’яса"

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ З дисципліни «Автоматизація харчових процесів»

На тему:

" Автоматизація процесу виробництва м’ясних посічених напівфабрикатів"

Харків 2011

Зміст

• Вступ
• 1. Обґрунтування рецептурного складу продукту
• 1.2 Асортимент напівфабрикатів м’ясних посічених
• 2. Аналіз технологічного процесу виробництва
• 2.1 Технологія виробництва
• 3. Опис обладнання автоматизованої лінії приготування посічених напівфабрикатів (котлет)
• 3.1 Характеристика машин для подрібнення м’яса
• 3.2 Характеристика машин для перемішування фаршу
• 3.3 Характеристика котлетоформовочних машин
• 3.4 Характеристика технологічної лінії по виробництву котлет
• 4. Розробка системи автоматизації
• 4.1 Технологічний процес, що протікає в об'єкті автоматизації
• 5. Опис системи автоматизації
• Висновки
• Перелік використаної літератури

Вступ

М’ясна промисловість є однією з важливих галузей харчової промисловості, вона покликана забезпечувати населення харчовими продуктами, які є основним джерелом повноцінних білків тваринного походження.

Статистичні дані останніх років свідчать про зростання попиту населення на продукти швидкого приготування. Їх виробництво повинне бути засноване на технологіях, які забезпечують раціональне використання наявних сировинних ресурсів, а асортимент продукції повинен включати вироби, які користуються великим споживчим попитом.

Для глибокої і повної переробки м’ясної сировини технологіях цього виду продукції перспективним напрямком є автоматизація систем управління.

1. Обґрунтування рецептурного складу продукту

1.2 Асортимент напівфабрикатів м’ясних посічених

Напівфабрикати м’ясні посічені

Асортимент м’ясних напівфабрикатів, що випускаються промисловістю, дуже різноманітний: це напівфабрикати крупношматкові, дрібношматкові, м’якотні, м’ясо-кісткові, без костисті, посічені, охолоджені, заморожені, для дитячого харчування.

Напівфабрикати мясні — вироби з натурального (не підданого подрібненню) або посіченого м’яса без термічної обробки.

Асортимент.

Відповідно до загального терміну напівфабрикати поділяють на: фарш (яловичий, свинячий, баранячий, комбінований: яловичий і свинячий з/без додавання рослинного білка), біфштекси, гамбургери, котлети, ромштекси, фрикадельки, шніцелі, пельмені.

Відповідно до термічного стану напівфабрикати поділяють на:

охолоджені - з температурою в середині виробу від 0 °C до 8 °C;

заморожені - з температурою в середині виробу від мінус 10 °C до мінус 18 °C.

Відповідно до вмісту м’ясної сировини напівфабрикати поділяють на:

а) м’ясні - з масовою часткою м’ясної сировини відповідно до рецептури, %, не менше:

у фарші-75;

у біфштексах — 80;

у гамбургерах — 100;

у котлетах — 50;

ромштексах — 60;

у фрикадельках — 50;

у шніцелях — 75.

б) м’ясорослинні - з масовою часткою м’ясної сировини відповідно до рецептури, %, не менше ніж:

у котлетах — 35;

у фрикадельках — 40.

Відповідно до вмісту м’ясної сировини пельмені поділяють на:

м’ясні - з масовою часткою м’ясної сировини у складі фаршу для начинки не менше ніж 75%;

м’ясорослинні - з масовою часткою м’ясної сировини у складі начиненого фаршу для начинки не менше ніж 60%.

Фарш м’ясний — м’ясо, подрібнене на устаткованні крізь решітку з отворами діаметром від 2 мм до 5 мм.

Біфштекси — охолоджений або заморожений напівфабрикат з м’ясного фаршу з додаванням інших компонентів (відповідно до рецептури) округло-приплюснутої форми масою 100 г, товщиною від 10 мм до 17 мм.

Гамбургери — заморожений напівфабрикат з м’ясного фаршу округло-приплюснутої форми масою 45 г, товщиною від 6 мм до 8 мм.

Котлети - охолоджений або заморожений напівфабрикат з м’ясного фаршу з додаванням інших компонентів (відповідно до рецептури) овальної, овально-приплюснутої форми масою від 50 г до 100 г, у паніровці.

Ромштекси - охолоджений або заморожений напівфабрикат з м’ясного фаршу з додаванням інших компонентів (відповідно до рецептури) округло-приплюснутої форми масою від 50 г до 100 г, у паніровці.

Фрикадельки - заморожений напівфабрикат з м’ясного фаршу з добавлянням інших компонентів (відповідно до рецептури) кульковидної форми масою від 7 г до 9 г.

Шніцелі - охолоджений або заморожений напівфабрикат з м’ясного фаршу з додаванням інших компонентів (відповідно до рецептури) кругло-приплюснутої форми масою 125 г, товщиною від 12 мм до 17 мм, у паніровці.

м’ясний посічений напівфабрикат котлета

Пельмені — заморожений напівфабрикат з м’ясного фаршу з використанням інших компонентів (відповідно до рецептури) у тістовій оболонці, співвідношення якої не більше ніж 50% до маси фаршу.

2. Аналіз технологічного процесу виробництва

2.1 Технологія виробництва

Процес виготовлення посічених напівфабрикатів включає підготовку сировини, приготування фаршу, формування напівфабрикатів, пакування, маркування та зберігання.

Підготовка сировини. Текстурований соєвий білок (концентрат або крупа) заздалегідь замочують у воді температурою 4.8°С протягом 40.80 хв. (співвідношення білка і води 1: 2 для борошна, 1: 3 для концентрату). Отриманий гідратований білок подрібнюють на куттері 2. З хв. або на вовчку з діаметром отворів ґрат 2. З мм.

Молочно-картопляний порошок, сушену подрібнену картоплю, крупу, гранули заздалегідь замочують у воді температурою 50.60°С (співвідношення картопляної сировини і води 1: 4), потім перемішують і витримують 2. З хв.

Цибулю ріпчасту свіжу очищають і промивають водою. Цибулю сушену замочують на 2 год. у воді температурою 15.17°С. В цибулю додають 65% води від норми, останні 35% додають у фарш.

Хліб, нарізаний шматками, замочують у воді і подрібнюють на вовчку з діаметром отворів ґрат 3 мм. Подрібнений хліб перемішують в мішалці з меланжем, яєчним порошком, або сироваткою крові 5.10 хв. до утворення однорідної маси.

Меланж заздалегідь розморожують у ваннах з водою при температурі води не вище 45 °C.

Панірувальне борошно просівають і пропускають крізь магнітоуловлювачі.

Сіль використовують в сухому вигляді з попереднім просіюванням або в розчині з водою після фільтрування.

М’ясо, шпик, жир-сирець, цибулю і часник подрібнюють на вовчку з діаметром отворів ґрат 2. З мм для напівфабрикатів і 2. З або 4.5 мм для фаршу.

Приготування фаршу. Для приготування фаршу застосовують мішалки періодичної дії або агрегати безперервної дії, в які завантажують сировину згідно рецептурі. Перемішування проводять 3.8 хв до утворення однорідної маси і направляють на фасовку.

Формування посічених напівфабрикатів. Напівфабрикати формують на автоматах і потоково-механізованих лініях, за їх відсутності дозволяється формувати напівфабрикати вручну.

Маса напівфабрикатів може бути 50, 75 і 100 г. Фарш фасують порціями по 250, 500 і 1000 г.

Сформовані напівфабрикати охолоджують до температури в товщі 4 °C.

Напівфабрикати (котлети, шніцель, біфштекси) заморожують на рамах або етажерках в морозильних камерах при температурі не вище — 20 °C зі швидкістю руху повітря 0,1.0,2 м/с впродовж не менше З год (при — 30.35°С — не менше 1 год) до температури усередині напівфабрикату не вище — 10° С. Фасований фарш заморожують при температурі не вище — 10° С до температури — 8° С в товщі фаршу.

Пакування. Напівфабрикати випускають ваговими та розфасованими.

Охолоджені напівфабрикати укладають на лотки.

Заморожені напівфабрикати перед заморожуванням або після укладають у пакети з поліетиленової плівки, загортають у серветки з целофану, пергаменту.

Маса нетто пакувальної одиниці - від 200 до 1000 г.

Технологічний процес виробництва рублених напівфабрікатів і фаршів здійснюється у відповідності зі схемою 1.1

Виробництва посічених напівфабрикатів

В межах підсистем технологічна схема включає: Блок D — підготовка сировини; Блок C — приготування фаршу; Блок В — формування посічених напівфабрикатів; Блок, А — охолоджування, заморожування

Блок D. Яловичину промивають проточною водою, зачищають, обвалюють та жилують, подрібнюють на вовчку з діаметром отворів ґрат 2. З мм для напівфабрикатів і 2. З або 4.5 мм для фаршу. Текстурований соєвий білок замочують у воді T = 4.8° С протягом 40.80 хв. (співвідношення білка і води 1: 2 для борошна, 1: 3 для концентрату). Цибулю ріпчасту замочують на 2 год. у воді температурою 15.17° С. Хліб подрібнюють на шматки, замочують у воді, подрібнюють на вовчку з діаметром отворів ґрат 3 мм

Підготування меланжу. Меланж розморожують у ваннах з водою при температурі води не вище 45° С. Підготовка солі. Сіль просіюють або фільтрують

Блок C. В яловичий фарш додають спеції, кухонну сіль, суміш повторно подрібнюють на вовчку, перемішують (Т=3.8 хв).

Блок В. Готовий яловичий фарш порціонують та формують в залежності від асортименту (біфштекси, котлети, шніцелі) Формують масою 50, 75 і 100 г. Фарш фасують порціями по 250, 500 і 1000 г.

Блок A. Напівфабрикати пакують у вакуумну плівку. Заморожують за температури не вище — 20 °C зі швидкістю руху повітря 0,1.0,2 м/с впродовж не менше З год, та зберігають протягом 30 діб.

3. Опис обладнання автоматизованої лінії приготування посічених напівфабрикатів (котлет)

Початковий етап виробництва — це подрібнення сировини. З цією метою в цехах невеликої потужності використовують різноманітні м? ясорубки, вовчки, а також кутери.

Для підприємства громадського харчування вовчки обирають з продуктивністю від 10 до 500 кг/год, електричні. Вони випускаються двох видів: з індивідуальним приводом та в якості змінних механізмів до універсальних кухонних машин? як настольного, так і напольного типу.

Вовчки представляють собою промислові м’ясорубки і призначені для безперервного подрібнення м’ясопродуктів, тому їх використовують для більш потужніших виробництв (переважно це заготівельні підприємства масового харчування). Продуктивність вовчків більше 500 кг/год.

Фаршемішалки — призначені для перемішування фаршу з посолочними компонентами та спеціями у відповідності з рецептурою до необхідної консистенції. Їх конструкції розрізняють по виду перемішуючого пристрою, способу вивантаження фаршу, наявності вакуумної системи (для фаршемішалок безперервної дії).

Для формування виробів з котлетної маси використовують різноманітні котлетні автомати.

3.1 Характеристика машин для подрібнення м’яса

В цеху по виробництву котлет, при приготуванні фаршу, для подрібнення сировини використовують вовчки та кутери (рис.1). Виробничність та інші технічні показники вовчка визначають пропускну здатність цеху.

Принцип дії машини. Продукт нарізаний шматками масою від 50 до 200 г, подається із завантажувальної чаші в камеру для обробки, де захвачується шнеком, що обертається та транспортується їм вздовж камери до ріжучих інструментів. Направляючі ребра, які є на внутрішній поверхні камери, попереджують або зводять до мінімуму обертальний рух продукту.

Завдяки поступовому зменшенню крока витків шнека продукт, просуваючись вздовж камери для обробки, ущільнюється та підходить доробочих інструментів у вигляді суцільної щільної маси. Останній виток шнека, що має найменший крок, натискуючи на продукт, проштовхує його в отвори підрізної градки. Частини продукту, які пройшли через отвори підрізної градки, відрізаються від основної маси ріжучими кромками (переміщаються по площині підрізної градки) двостороннього ножа, що обертається. Потім подрібнений продукт притискується шнеком до площини першої ножової градки та втискується в її отвори. Відрізання втиснувшихся в отвори частинок продукта відбувається ріжучими кромками двостороннього ножа, що обертається.

Відрізані частинки продукту проштовхуються через отвори першої ножової решітки слідуючими частинками, що втискуються. При виході продукту з отворів першої ножової решітки відбувається його розрізання ріжучими кромками другого двостороннього ножа та вихідними кромками отворів першої ножової решітки. Частинки продукту, що пройшли через першу ножову решітку і знаходяться в просторі між першою та другою ножовими решітками, за решітки. Подрібнення продукту на вході в другу решітку здійснюється так само, як і на вході в першу решітку.

На виході із другої решітки продукт має вигляд суцільного потоку у вигляді товстих ниток, що складаються із злипшихся між собою частинок.

Технічна характеристика G160/U200 тип 471

3.2 Характеристика машин для перемішування фаршу

Для перемішування та приготування котлетної маси на підприємствах громадського харчування використовують фаршмішалки (рис.2), як з індивідуальним приводом, так і з'ємні, котрі входять в комплект змінних механізмів до привода для м’ясного цеху.

Фаршмішалки призначені для перемішування фарша та його компонентів в однорідну масу та збагачення його киснем повітря, що забезпечує отримання фаршу високої якості.

Кожна фаршмішалка складається з діжі, в якій встановлені дві зустрічно обертаючі гвинтові лопаті, що приводяться в рух валом. Гвинтові або інші лопаті підбираються так щоб при їх обертанні маса подавалась відкраю в центр, а внизу потік був оберненим (імітується ручна виміска). По числу обертів лопать, що лежить при стороні обслуговування, обертається повільніше (в 1,3−2,0 разів).

Гвинтові лопаті виготовляються суцільно стальними литими, з цапфами, котрі ведучими важелями з'єднані із зігнутими по гвинтовій лінії лопатями; важіль (діаметральний) закріплює вільні кінці гвинтових лопатей. Така конструкція лопатей доволі складна при відливанні та обробці. З метою спрощення запропоновані складові гвинтові зі вставним валом або складові косо поставлені литі лопаті, що мають розрізну втулку, яка монтується на валу.

В мішалках періодичної дії діжа приймає та видає перемішану продукцію. При завантаженні діжа приймає крайнє нижнє положення, завантажують її самотечею з верхнього поверху, вручну або механічно з підлоги того ж поверху. При розвантажуванні в бункер або пересувні транспортери діжу перевертають, причому рівень розвантажування повинен бути розташований на висоті 0,8−0,9 м. Перевертання в залежності від роду привода відбувається шляхом повертання діжі навколо власної осі, коли вона є віссю близлежачою до розвантажувального фронта мішалки (при перевертанні вручну); навколо осі при гідро — чи пневмозапрокидувачах, коли приводна станція розташована з одного боку діжі, а вісь є продольною віссю ведучого валу.

Конструкція перевертаючих механізмів вибирається з розрахунком, щоб при повертанні діжі не порушувалось зчеплення в передачах.

Мішалки з еліпсоїдальними лопатями для вимішування фаршу складаються з оборотної діжі, в якій змонтовані лопаті, що зустрічно обертаються.

Лопать більшого розміру та лопать меншого обертаються всередині неї. Їх зустрічний рух дає різкий зріз маси та забезпечує швидке змішування. Лопаті приводяться в рух шестернями. При перевертанні діжа обертається навколо осі за допомогою черв’ячної пари та рукоятки.

Фаршмішалка для харчової промисловості C/E MM25.

Основні характеристики:

Корпус, бункер і лопать виготовлені із високоякісної нержавіючої сталі AISI 304;

Відкидний бункер для вивантаження готового фаршу;

Лопать легко знімається, що дає можливість ретельно очистити бункер;

Кришка бункеру виготовлена із нержавіючої сталі AISI 304 при відкриванні фіксується в двох положеннях і оснащена вимикачами;

Двигун безперервного використання з вентиляцією;

Керування забезпечує режими «Вперед» — «Стоп» — «Назад» ;

Вільний доступ до механічних та електричних частин для швидкого обслуговування;

Електричні елементи розміщені у водонепроникному коробі (по классу захисту IP 56);

Ланцюг керування низьковольтний (24 В);

Фаршмішалка C/E MM25 відповідає стандартам Раді Європи по гігієні та безпеці.

Технічна характеристика C/E MM25

Принцип дії машини. При обертанні робочого валу машини лопаті рівномірно перемішують фарш та передбачені рецептурою компоненти до потрібної консистенції, насичуючи їх повітрям та переміщують до розвантажувального отвору. Після завершення процесу (40−60 секунд) заслінка відкривається і готовий продукт само течею вивантажується в підставлену тару.

3.3 Характеристика котлетоформовочних машин

Для формування виробів з котлетної маси використовують різноманітні котлетні автомати (рис.3). Котлетоформовочний автомат — це основна машина лінії по виготовленню виробів з котлетної маси.

Зазвичай машина має два завантажувальні бункери: один — для котлетної маси, другий — для сухарної паніровки; формувальний диск з гніздами; скидач та привод. В завантажувальному бункері для котлетної маси розташований шнек (або вал з лопатками), який подає її до гнізд. В гніздах — циліндричних наскрізних отворах — формувального диска розташовані поршні, що здійснюють при обертанні диска вертикальні зворотно-поступальні переміщення.

Привод обертання формувального диска складається з електродвигуна, черв’ячного редуктора та циліндричної зубчастої передачі. Окрім цього котлетоформовочний автомат оснащений розвантажувальним пристроєм.

Машина призначена для формування та одностороннього панірування виробів з м’ясного, рибного, картопляного фаршів, а також манних биточків округлої форми. Машина встановлюється на столі та приєднується до електричної мережі змінного струму.

Робочі органи машини приводяться в рух від електродвигуна, встановленого всередині корпусу. Вал електродвигуна телескопічно з'єднаний з валом черв’ячного редуктора, від якого приводиться в рух вал шнека-живильника. Обертальний рух формувальному столу передається через циліндричні зубчаті колеса, одне з яких закріплене на валу шнека-живильника, а інше — на пустотілому валу формувального стола.

Котлетоформовочна машина споруджена механізмом регулювання маси виробу, що формується.

Технічна характеристика F2000/3000, F4000, HD3000

3.4 Характеристика технологічної лінії по виробництву котлет

З усього вище сказаного можна зробити певні висновки та порекомендувати певне устаткування для організації міні - цеху по виробництву котлет.

Отже, для встановлення лінії обладнання потрібно підбирати таким чином, щоб продуктивність окремих машин була приблизно однаковою. Інакше виникне проблема, коли одна машина буде відставати від іншої і порушиться весь технологічний процес.

Також потрібно враховувати і тип виконання машин. Бажано, щоб вони були одного типу (напольні чи настольні).

Окрім цього в даному економічному становищі слід враховувати і те чиє це обладнання: вітчизняне, чи імпортне. Звичайно машини, що виготовляються закордоном, наприклад в Німеччині, Фінляндії, Італії, мають більш естетичний вигляд, менш металоємкі, зручні у використанні, проте вітчизняні більш надійні, пристосовані до наших умов, їх конструкція складається з деталей, що легше замінюються і, мабуть, найважливіше більш дешеві.

4. Розробка системи автоматизації

4.1 Технологічний процес, що протікає в об'єкті автоматизації

Виробництво котлет складається з основних етапів. Спочатку жиловане м’ясо та допоміжну сировину подрібнюють на вовчках, автоматизацією передбачено що подрібнене м’ясо та допоміжна сировина завантажується у бункер для дозування за допомогою напільних транспортерів. У дозаторі відбувається зважування м’яса і допоміжної сировини, і далі суміш прямує в фаршезмішувач.

У змішувачі відбувається процес перемішування, після чого, отриманий фарш насосом подається в бункер для фаршу котлетоформуючого апарату і після формування котлет і направляються на заморожування.

Завдання на розробку системи автоматизації ділянки лінії по виробництву котлет представлено в таблиці 3.1.

Таблиця 3.1 — Завдання на розробку системи автоматизації

5. Опис системи автоматизації

Ділянка лінія приготування котлет складається з такого технологічного обладнання: вовчка для жилованого м’яса ІІ, фаршевого насоса м`ясного фаршу ІІІ, вовчка для допоміжної сировини ІІ, фаршевого насоса допоміжної сировини ІІІ, бункера для зважування м’яса ІV, фаршевого насоса рецептурної суміші ІІІ котлетного автомату VІ., а також підйомника І.

Система автоматичного дозування фаршу та допоміжної сировини складається з тензометричного пристрою 12−1, на якому підвішується ваговий бункер, приладу 12−2, що контролює масу м’яса в бункері та задатчика маси м’яса 12−3.

Перед початком роботи оператор на пульті управління встановлює потрібну за рецептурою масу м’яса 12−3. Система автоматизації дозволяє дозувати сировину в межах від 40 до 300 кг. Схемою передбачається автоматичний або ручний режими роботи обладнання. Режим роботи встановлюється перемикачем 1 — 1.

З натисканням кнопки 2 — 1 вмикається підйомник, який загружає основну сировину в бункер вовчка ІІ. При натисненні кнопок 3−1 та 6−1 вмикається електродвигун вовчка ІІ та фаршевого насоса IІІ, що вимикається, коли в бункер надійде задана маса м’яса. З регулятора 12−2 електричний сигнал подається на перетворювачі 12−4, де він перетворюється на пневматичний, і далі на виконавчі механізми 12−5 та 12−7 відкриття стулок бункеру. Після вивантаження м’яса з приладу 12−2 крізь перетворювач 12−6 надходить сигнал на виконавчі механізми 12−5 та 12−7, які зачиняють стулки бункера, таким же чином дозується допоміжної сировина.

Після подачі усіх компонентів до змішувача вмикається його вал з лопатами, що змішує усі рецептурні компоненти протягом заданого часу.

Після змішування готовий фарш потрапляє у відповідну ємність фаршового насосу ІІІ, який вмикається кнопкою 15 — 1, і перекачує фарш до котлетного апарату, де проходить процес формування. Котлетний апарат вимикається кнопкою 17 — 1. Після штампування котлети надходять до морозильної камери.

Замовлена специфікація на прилади та автоматизації ділянки лінії виробництва котлет наведена в таблиці 3.2.

Таблиця 3.2 — Специфікація на прилади та засоби автоматизації

Висновки

В процесі виконання курсового проекту з дисципліни «Автоматизація виробничих процесів», який є також обов`язковою частиною дипломного проекту:

· Закріпла та поглибила знання в галузі автоматизації виробничих процесів;

· набула практичних навичок застосування цих знань у роботі з проектними матеріалами;

· розглянула технологію виготовлення січених напівфабрикатів;

· розробила систему автоматизації технологічної лінії виробництва посічених напівфабрикатів (котлет);

· описала систему автоматизації;

· зобразила лінію автоматизації виробництва посічених напівфабрикатів (котлет) та засобів автоматизації;

· підібрала обладнання відповідно до технологічної лінії;

Перелік використаної літератури

1. Кліменко М.М., Пасічний В.М., Масліков М.М. Технологічне проектування м`ясо-жирових виробництв / За ред. Професора Кліменко М.М. / Навчальний посібник. — Вінниця: Нова Книга, 2005;384 с.

2. Кіптела Л.В. Автоматизація виробничих процесів: Навч. посібник / Харк. Держ. академія технол. та орг. харчування. — Харків, 2002. — 133 с.: іл.

3. Проектирование предприятий мясной отросли с основами САПР / Л.В. АН-П79 Типова, Н.М., Г. П. Казюлин и др. — М.: Колос, 2003;320 с.: ил. — (Учебники и учебные пособия для студентов высших учебных заведений).

4. Справочник по разделки мяса, производству полуфабрикатов и быстрозамороженных готовых мясных блюд. Б. Е. Гутник, Н. Ф. Генералов, Н. К. Шигаева и др. 1984 с.