ЛИНИЯ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ФАРША Российский патент 1997 года по МПК A22C5/00 

Изобретение относится к мясной промышленности и предназначено для приготовления фарша, преимущественно вареных колбас и сосисок.

Известна автоматизированная система управления технологическими процессами выдержки в посоле мяса [1] Однако эта система не учитывает массу мяса в каждом ковше и массу пустого ковша, а также суммарную массу нетто говядины и свинины различных сортов в ковшах.

Известна также система взвешивания мясопродуктов, которая может быть использована при взвешивании на монорельсовых весах мясных туш и полутуш, подвесных ковшей с фаршем и других мясопродуктов [2] Однако известная система взвешивания многоуровневая, применяемая как правило, для коммерческого взвешивания мясных туш для расчета с поставщиками скота с использованием ЭВМ на верхнем уровне и распечаткой отвес-накладной.

Наиболее близким техническим решением, служащим прототипом, является линия для приготовления фарша [3] Известная линия включает две фаршемешалки, оснащенные заслонками с пневмоприводом для выгрузки фарша, емкости и насосы-дозаторы жидких компонентов и измельчитель. Каждый насос-дозатор подсоединен посредством трубопровода к фаршемешалке.

К недостаткам известной линии для приготовления фарша можно отнести следующее:
использование пневматических клапанов для подачи жидких компонентов наряду с насосами-дозаторами усложняет обслуживание, особенно при разборке, мойке и сборке этих клапанов после каждой рабочей смены.

стойка П-образной формы и особенно подвешенный на ней шнековый распределитель значительно затрудняют доступ к мотор-редуктору и габаритному шнеку при мойке последнего на высоте более 4 м от пола;
отсутствие вакуума при тонком измельчении фарша не позволяет интенсифицировать технологический процесс и получить высококачественный продукт;
невозможно варьировать степень измельчения фарша при производстве различного ассортимента вареных колбас и сосисок;
использование громоздких весовых бункеров с пневмоцилиндрами, подвешенных над фаршемешалками, затрудняет обслуживание последних и кроме того доступ к тензодатчику, на котором подвешен весовой бункер на высоте до 3 м от уровня пола, неудобен для обслуживания;
значительная погрешность весового дозирования говядины и свинины, которая составляет ± 0,5% и в зависимости от шкалы вторичного прибора достигает или ± 3 кг (при шкале 0-200 кг), или ±4,8 кг (при шкале 0-320 кг), или ± 6 кг (при шкале 0-400 кг), причем дозы говядины и свинины задаются в пределах от 20 до 150 кг и, таким образом перечисленные выше погрешности характеры для любой дозы от 20 до 150 кг, при этом шкала аналогового вторичного прибора тензометрического весового устройства трудно различима на расстоянии и под углом;
несовершенна методика поверки весового дозатора мясного сырья, содержащего: питатель (шнековый распределитель), грузоприемные устройства (два весовых бункера), тензометрические весовые устройства (два тензодатчика, два аналоговых вторичных прибора и кабели), а также систему управления;
система управления весовым дозированием мясного сырья, построенная на большом количестве релейно-контактных элементов малонадежна.

Техническим результатом изобретения является повышение уровня механизации и автоматизации, увеличение надежности работы линии для приготовления фарша и повышение производительности линии.

Поставленная цель достигается тем, что наряду с общими с прототипом признаками (фаршемешалка с заслонками для выгрузки фарша, выполненными приводными от пневмоцилиндров, емкость для воды с насосом-дозатором, подсоединенным посредством трубопровода к фаршемешалке, и измельчитель) линия снабжена двумя подвесными путями для говядины и свинины, каждый из которых оборудован подающим штанговым конвейером, подвесными ковшами с челюстными затворами, монорельсовыми весами с оптическим преобразователем, а также автоматизированной системой взвешивания и передвижения подвесных ковшей по подвесному пути и учета говядины и свинины различных сортов, двумя волчками с лотками для выгрузки говядины и свинины на транспортер, установленный перед фаршемешалкой для поочередной подачи в фаршемешалку говядины, а затем свинины, причем фаршемешалка установлена на четырех тензоопорах, а измельчитель выполнен вакуумным с регулированием степени измельчения фарша, при этом волчки, транспортер, насос-дозатор, фаршемешалка и измельчитель оснащены пультом фаршесоставителя с индивидуальным микроконтроллером для возможности управления этим оборудованием согласно технологической циклограмме, а подвесные пути электромагнитными стопорами, причем каждая автоматизированная система включает комплектатор, пульт оператора-весовщика и микроконтроллер, вход которого соединен с оптическим преобразователем монорельсовых весов.

На фиг. 1 представлен общий вид линии в плане; на фиг.2 функциональная схема автоматизации взвешивания подвесных ковшей с мясом; на фиг.3 - блок-схема алгоритма автоматизированного взвешивания подвесных ковшей с мясом; на фиг. 4 разгрузка подвесного ковша с говядиной в волчок; на фиг.5 - электромагнитный стопор для волчка говядины; на фиг.6 пульт весовщика подвесных ковшей с говядиной; на фиг.7 функциональная схема автоматизации составления фарша; на фиг.8 технологическая циклограмма работы оборудования составления фарша; на фиг.9 структурная схема индивидуального микропроцессора для управления оборудованием при составлении фарша; на фиг.10 пульт фаршесоставителя.

Линия (фиг. 1) состоит из следующего основного оборудования: подвесных путей 1 и 2, монорельсовых весов 3 и 4, волчков 5 и 6, лотков 7 и 8 соответственно для говядины и свинины, транспортера 9, емкости 10 для воды, насоса-дозатора 11 воды, водопровода 12, фаршемешалки 13, вакуумного измельчителя 14 непрерывного действия, лестницы 15 и площадки 16 для обслуживания подвесных путей 1 и 2, монорельсовых весов 3 и 4, волчков 5 и 6, лестницы 17 и площадки 18 для обслуживания фаршемешалки 13.

Два автоматизированных пункта взвешивания подвесных ковшей 19 с челюстными затворами 20 (фиг.4) основаны на использовании системы взвешивания говядины и свинины с применением микроконтроллеров 21 и 22, пультов 23 и 24 весовщика (фиг.2) и комплектаторов на каждом пункте взвешивания.

В каждом автоматизированном пункте взвешивания подвесных ковшей 19 с мясом установлены монорельсовые весы, которые состоят из грузоприемных устройств (не показаны), весовых монорельсов 25 и 26, тяг 27 и 28, рычажных механизмов 29 и 30, циферблатных квадрантных указателей 31 и 32 с оптическими преобразователями 33 и 34 (фиг.2).

Каждый микроконтроллер 21 и 22 состоит из устройства 35 или 36 параллельного ввода-вывода, дисплея 37 или 38 и блока 39 или 40 клавиатуры. Выводы приемников оптических преобразователей 33 и 34 соединены с входами устройств 35 и 36 параллельного ввода-вывода микроконтроллеров 21 и 22. Автоматизированные пункты взвешивания включают малогабаритные печатающие устройства 41 и 42 и блока 43 и 44 индикации реквизитов, причем блоки 43 и 44 включают соответственно дешифраторы 45 и 46, а также табло 47 и 48 реквизитов со светодиодами 49 и 50.

На весовых монорельсах 25 и 26 каждый подвесной ковш 19 с мясом установлен с возможностью взвешивать на ролике 51. Подвесные пути 1 и 2 оснащены подающими штанговыми конвейерами, состоящими из штанг 52 и 53 с пальцами 54 и 55 и электродвигателями 56 и 57.

Комплектаторы, служащие для подачи одного подвесного ковша 19 на одном ролике 51 с каждого подающего штангового конвейера на весовые монорельсы 25 и 26, состоят в упрощенном варианте из кареток 58 и 59 с пальцами 60 и 61 и пневмоцилиндров 62 и 63, соединенных с электропневмопреобразователями 64-67. Кроме того комплектатор содержит трос с четырьмя блоками и датчики прохождения груза (не показаны).

Электромагнитные стопоры 68 и 69 установлена на подвесных путях после весовых монорельсов 25 и 26 и служат для фиксирования подвесных ковшей с мясом над волчками 5 и 6 (фиг.2).

Разгрузка подвесного ковша 19 с мясом (например, посоленная говядина в шроте) в волчок 5 показана на фиг.4. Подвесной ковш 19 выполнен с челюстным затвором 20, обеспечивающим надежное закрывание и открывание подвесного ковша.

Электромагнитный стопор 68 на подвесном пути 1 состоит из собственно электромагнита 70, корпуса 71 и тяги 72 (фиг.5).

Кнопки 73 и 74 и лампы 75 и 76 служит для включения и сигнализации управления подающими штанговыми конвейерами и комплектаторами, а кнопки 77 и 78 и лампы 79 и 80 для фиксирования массы брутто в подвесном ковше 19 (фиг.2).

Протоколы 81 и 82 (фиг.2) взвешивания говядины и свинины в подвесных ковшах 19 могут быть распечатаны на каждом автоматизированном пункте взвешивания с помощью малогабаритных печатающих устройств 41 и 42.

Пульт 23 весовщика говядины (фиг.6) включает дисплей 37, блок 39 клавиатуры, табло 47 реквизитов со светодиодами 48, сигнализирующими ввод реквизитов, а также кнопки 73 и 77 с лампами 75 и 79, назначение которых указано выше.

На фиг.7 представлено следующее технологическое оборудование для составления фарша: волчки 5 и 6 соответственно для измельчения говядины и свинины с электродвигателями 83 и 84, транспортер 9 со электродвигателем 85, емкость 10 для воды, насос-дозатор 11 воды с электродвигателем 86, фаршемешалка 13 с двумя заслонками 87 для выгрузки фарша с возможностью открывать их при помощи соответствующих двух пневмоцилиндров 88 и двух электропневмопреобразователей 89, а также с двумя электродвигателями 90 для вращения двух месильных шнеков. Фаршемешалка 13 содержит четыре тензодатчика 91, установленные под ее четырьмя опорами.

Вакуумный измельчитель 14 (фиг.1) включает вакуумный насос 92 (фиг.7) с электродвигателем 93, линию 94 вакуумирования и вакуумметр 95, а также шнековый насос 96 с электродвигателем 97, чашу 98 с электродвигателем 99, ножевой блок 100 с электродвигателем 101 и разгрузочное устройство 102 с электродвигателем 103. Степень измельчения фарша можно регулировать величиной подачи и изменением числа ножей на ножевом блоке, например, число ножей может быть или 24, или 30, или 36.

На пульте 104 фаршесоставителя установлены; индивидуальный микроконтроллер 105, цифровой прибор 106, контролирующий массу фарша в фаршемешалке 13, а также кнопка 107 "НАЧАЛО ЦИКЛА" и лампа 108, сигнализирующая пуск системы программного управления оборудованием составления фарша (фиг.7, 10).

На мнемосхеме 109 установлены магнитные пускатели 110-120 внутри ее на панелях и лампы 121-131, сигнализирующие работу технологического оборудования составления фарша и установленные на лицевой панели в контурах оборудования (два волчка, транспортер, насос-дозатор воды, фаршемешалка и устройства вакуумного измельчителя непрерывного действия).

На структурной схеме индивидуального микроконтроллера 105 (фиг. 9) изображены: программный дискретный задатчик 132, модуль 133 дискретного вывода, причем эти выводы имеют связи с магнитными пускателями 110-120 и лампами 121-131 (на фиг.7, 9 связи обозначены буквами а, б, в, г, д, е, ж, з, и, к, л).

Четыре тензодатчика 91 связаны с индивидуальным микроконтроллером 105 (связи м, н, о, п) через аналого-цифровые преобразователи (АЦП) 134, квантующее устройство 135 и сумматор 136 с цифровым прибором 106, контролирующим массу фарша в фаршемешалке 13 (фиг.7, 9).

Пульт 104 фаршесоставителя содержит на лицевой панели индивидуальный микроконтроллер 105, цифровой прибор 106, контролирующий массу фарша в фаршемешалке 13, кнопку 107 и лампу 108 "НАЧАЛО ЦИКЛА" (фиг.10).

Пункты 23 и 24 весовщика монтируются на площадке 16, рядом с монорельсовыми весами 3 и 4, а пульт 104 фаршесоставителя на площадке 18, рядом с фаршемешалкой 13.

Работа линии на участке автоматизированного взвешивания подвесных ковшей 19 с мясом поясняется блок-схемой алгоритма (фиг.3). Оператор-весовщик устанавливает число ковшей на монорельсе весов n 1, осуществляет пуск подающего штангового конвейера и комплектатора на весовой монорельс 25, а затем на весовой монорельс 26 путем нажатия соответствующих кнопок 73 и 74.

Перед взвешиванием подвесного ковша с говядиной, а затем подвесного ковша со свининой оператор-весовщик с пультов 23 и 24 весовщика вводит соответствующие реквизиты: номер пункта взвешивания, дату, код мяса, массу тары (например, масса пустого ковша с роликом равна 50 кг). На дисплеях 37 и 38 пультов 23 и 24 весовщика высвечиваются поочередно эти реквизиты.

При взвешивании каждого подвесного ковша 19 для уточнения дозы говядины 300 кг (масса брутто) и дозы свинины 230 кг (масса брутто) у оператора-весовщика имеется запас мелкого посоленного шрота в тазиках. Оператор-весовщик фиксирует эти массы 300 кг и 230 кг путем нажатия кнопок 77 и 78 "МАССА НАБРАНА". Масса брутто автоматически считывается с оптических преобразователей 33 и 34 (например, на фиг.6 на дисплее 37 высвечивается масса брутто 300 кг в подвесном ковше 19 с говядиной).

После взвешивания подвесного ковша 19 с мясом автоматически включает комплектатор и подвесной ковш 19 доставляется к соответствующему электромагнитному стопору 68 или 69 для разгрузки мяса в волчки 5 или 6. Выгрузка мяса из подвесного ковша 19 в волчок 5 или 6 осуществляется оператором-весовщиком вручную.

После разгрузки мяса в волчок 5 или 6 пустые подвесные ковши 19 отправляются вручную на мойку и автоматически включается обратный ход комплектатора, который устанавливается в начальное положение для очередного взвешивания.

В табл.1 и 2 представлены протоколы взвешивания соответственно говядины и свинины, полученные с использованием микроконтроллеров 21 и 22 на малогабаритных печатающих устройства 41 и 42.

Алгоритм работы оборудования составления фарша представлен на технологической циклограмме (фиг.8). Основной машиной линии является фаршемешалка 13. В качестве примера взята фаршемешалка вместимостью дежи 1200 л с коэффициентом загрузки 0,83, что составляет 100 л на один замес.

На линии предусматривается выработка вареных колбас (столовая русская, молочная, таганская и др.) и сосисок (русские, молочные, сливочные, таганские и др. ). При выработке фарша вареных колбас со шпиком после вакуумного измельчителя 14 (фиг.1) устанавливается дополнительная фаршемешалка для перемешивания приготовленного бесструктурного фарша со шпиком.

На примере таганских сосисок компоненты фарша при загрузке на один замес в фаршемешалку 13 берут в следующем соотношении, кг:
Говядина колбасная 500
Свинина колбасная 360
Вода 80 л
Соевой белок 35
Крахмал 25
Итого 1000
Каждая доза колбасной говядины (далее говядины) и колбасной свинины (далее свинины) перед подачей в фаршемешалку 13 делится пополам и, таким образом, в каждом подвесном ковше 19 взвешивается по 250 кг говядины и 180 кг свинины, а с учетом массы тары 50 кг эти дозы составляют соответственно 300 и 230 кг.

Представленная на фиг.8 технологическая циклограмма включает следующие операции:
измельчение 1-ой дозы говядины (масса нетто 250 кг) на волчке 5 для говядины и подача ее на транспортер 9;
измельчение 2-ой дозы говядины (масса нетто 250 кг) на волчке 5 для говядины и подача ее на транспортер 9;
измельчение 1-ой дозы свинины (масса нетто 180 кг) на волчке 6 для свинины и подача ее на транспортер 9;
измельчение 2-ой дозы свинины (масса нетто 180 кг) на волчке 6 для свинины и подача ее на транспортер 9;
последовательное транспортирование мясного сырья (250 кг говядины 250 кг, говядины 180 кг, свинины 180 кг свинины) по транспортеру 9 и подача его в фаршемешалку 13;
дозирование воды (80 л) насосом-дозатором 11 в фаршемешалку 13;
дозирование сухих компонентов (соевого белка 35 кг и крахмала 25 кг) в фаршемешалку 13 вручную заранее отвешенными дозами;
перемешивание компонентов в фаршемешалке 13;
выгрузка перемешанного фарша из фаршемешалки 13 в вакуумный измельчитель 14 непрерывного действия (ВИНД);
включение вакуумного насоса 92 ВИНДа;
включение остальных устройство 96, 98, 100 и 102 ВИНДа.

Волчки 5 и 6, транспортер 9, насос-дозатор 11 воды, фаршемешалка 13 и вакуумный измельчитель 14 оснащены пультом 104 фаршесоставителя с индивидуальным микроконтроллером 105 для возможности управления этим оборудованием согласно технологической циклограмме (фиг.8).

Индивидуальный микроконтроллер 105 состоит из модуля 133 дискретного вывода, с которого сигналы поступают на магнитные пускатели 110-120, на электродвигатели 83, 84, 85, 86, 90, 93, 97, 99, 101 и 103, на электропневмопреобразователи 89 и на включение ламп 121-131.

Индивидуальный микроконтроллер 105 содержит программируемый дискретный задатчик 132 для задания продолжительности операций работы оборудования по технологической циклограмме в автоматизированном режиме.

Кроме автоматизированного режима работы оборудования предусмотрен ручной режим с помощью кнопок при наладке оборудования (кнопки на чертеже не показаны).

Таким образом, использование микропроцессорной системы взвешивания подвесных ковшей и учета мяса, а также микропроцессорное программное управление оборудованием линии позволяет повысить производительность в 2 раза, упростить обслуживание и увеличить надежность работы линии.

Технический эффект линии для приготовления фарша заключается в максимальной механизации и автоматизации, причем коэффициент механизации и автоматизации составляет 0,9.

Использование: в мясной промышленности, и касается линии для приготовления фарша. Сущность изобретения: линия снабжена двумя подвесными путями для говядины и свинины, каждый из которых оборудован подвесными ковшами с челюстными затворами, монорельсовыми весами с оптическими преобразователями и автоматизированной системой взвешивания и передвижения подвесных ковшей по подвесным путям и учета говядины и свинины различных сортов. Подвесные пути оснащены электромагнитными стопорами. Пункты взвешивания подвесных ковшей основаны на использовании системы взвешивания говядины и свинины с применением микроконтроллеров, пультов весовщика и комплектаторов. Вход каждого микроконтроллера соединен соответственно с оптическим преобразователем монорельсовых весов. Линия включает два волчка с лотками для выгрузки говядины и свинины на транспортер, установленный перед фаршемешалкой для поочередной подачи в фаршемешалку говядины, а затем свинины. Фаршемешалка установлена на четырех тензоопорах, а измельчитель выполнен вакуумным с регулированием степени измельчения фарша. Волчки, транспортер, насос-дозатор воды, фаршемешалка и измельчитель оснащены пультом фаршесоставителя с индивидуальным микропроцессором для возможности управления этим оборудованием согласно технологической циклограмме. 10 ил., 2 табл.

Линия для приготовления фарша преимущественно вареных колбас и сосисок, состоящая из фаршемешалки с заслонками для выгрузки фарша, выполненными приводными от пневмоцилиндров, емкости для воды с насосом дозатором, подсоединенным посредством трубопровода к фаршемешалке, и измельчителя, отличающаяся тем, что она снабжена двумя подвесными путями для говядины и свинины, каждый из которых оборудован подающим штанговым конвейером, подвесными ковшами с челюстными затворами, монорельсовыми весами с оптическим преобразователем, а также автоматизированной системой взвешивания и передвижения подвесных ковшей по подвесному пути и учета говядины и свинины различных сортов, двумя волчками с лотками для выгрузки говядины и свинины на транспортер, установленный перед фаршемешалкой для поочередной подачи в фаршемешалку говядины, а затем свинины, причем фаршемешалка установлена на четырех тензоопорах, а измельчитель выполнен вакуумным с регулированием степени измельчения фарша, при этом волчки, транспортер, насос-дозатор воды, фаршемешалка и измельчитель оснащены пультом фаршесоставителя с индивидуальным микроконтроллером для возможности управления этим оборудованием согласно технологической циклограмме, а подвесные пути электромагнитными стопорами, причем каждая автоматизированная система включает комплектатор, пульт оператора-весовщика и микроконтроллер, вход которого соединен с оптическим преобразователем монорельсовых весов.