В предыдущих разделах, рассматривая цели, сущность, значение, параметры и способы осуществления отдельных технологических операций, мы одновременно приводили сведения о технических средствах, предназначенных для их реализации, проводили сопоставительный анализ принципа действия и эффективности работы с учетом специфичности свойств используемого сырья и материально-технических возможностей конкретных предприятий.

Одновременно авторы неоднократно подчеркивали, что получение цельномышечных мясопродуктов с высокими качественными характеристиками и стабильностью при хранении требует особого внимания к соблюдению санитарно-гигиенических норм и правил организации производственного процесса.

В связи с вышесказанным представляется целесообразным рассмотреть несколько типов поточно-механизированных линий производства цельномышечных мясопродуктов, применяемых в отечественной и зарубежной практике.

В частности, на рисунке 120 представлена отечественная линия ФВО для изготовления реструктурированных изделий типа вареной ветчины в оболочке и ветчины для завтрака.

Линия ФВО производства ветчины в оболочке:

1 - цепной подъемник; 2 - установка для приготовления рассола; 3 - многоигольчатый шприц; 4 - машина для измельчения мяса на кубики или куски (0,2-0,6 кг); 5 - циферблатные платформенные весы; 6 - машина для массирования мяса; 7 - тележка; 8 - машина для набивки кускового мяса в оболочку типа ФМН; 9 - конвейерный стол.

Рис. 120.

Линия укомплектована установкой для приготовления рассола, машиной для измельчения мяса на кубики или куски заданного размера, многоигольчатым шприцем для посола мяса, машиной для массирования сырья, машиной для набивки кускового мяса в оболочку, конвейерным столом, циферблатными и платформенными весами, цепными подъемниками, тележками для транспортирования и выдержки сырья в посоле. Линия представляет собой производственный участок, находящийся между сырьевым и термическим отделениями колбасных цехов (заводов).

Технологический процесс на линии осуществляется следующим образом. Подготовленное жилованное кусковое сырьё, поступающее на участок напольным транспортером, шприцуют на многоигольчатом инъекторе рассолом (температура рассола - 2-4 °С, давление шприцевания - 1,5-1,8 МПа, количество вводимого рассола 12-20%) и измельчают на куски массой 0,2-0,6 кг. После этого сырье подвергают механической обработке в вакуум-массажере и направляют в тележках на созревание в камеры посола при температуре 2-4 °С.

По окончании периода выдержки сырьё дополнительно кратковременно массируют и передают на формование в оболочки. Батоны навешивают на рамы и транспортируют в термическое отделение. Линия имеет производительность 500 кг/час, обслуживают линию 8 человек.

Линия ФСС - многоцелевого назначения и дает возможность производить выработку как мясокостных (окорока, корейки, грудинки), так и мякотных (рулеты, ветчина в форме) цельномышечных мясопродуктов. (рис.121).

Линия ФСС для производства продуктов из свинины:

1 - установка для приготовления рассола; 2 - многоигольчатый шприц; 3 - чаны для посола и вымачивания сырья; 4 - машина для мойки свиных отрубов; 5 - машина для разделения средней части полу-туш; 6 - конвейер для подготовки продуктов из свинины; 7 - устройство для закрывания форм с рулетами; 8 - вибрационный пресс; 9 - котел для варки изделий; 10 - тельфер; 11 - цепной подъемник; 12 - подвесной путь для транспортирования полутуш; 13 - рабочие места обвальщиков; 14 - корзины; 15 - тележка для сырья.

Рис. 121.

Линия укомплектована подвесными путями, цепными подъемниками, тельферами, конвейерным столом для обработки сырья, установкой для приготовления рассола, многоигольчатым шприцом, чанами для посола и вымачивания отрубов, машиной для мойки свиных отрубов, машиной для разделения средней части свиных полутуш, устройством для закрывания форм с рулетами, вибрационным прессом для закрывания металлических форм, котлами для варки изделий.

Технологический процесс производства цельномышечных изделий осуществляется следующим образом. Сырье из холодильника по подвесным путям поступает в накопитель, откуда по подвесному пути передается в отделение разделки. Отрубы после мойки в машине поступают на конвейер к рабочим местам обвальщиков для разделки, зачистки, обвалки, разделяется на корейку и грудинку с одновременным отделением хребтовой части. Осуществляется эта операция на машине ФРП, оснащенной пластинчатым подающим конвейером, лотком и двумя дисковыми пилами с вертикальным и горизонтальным расположением.

Подготовленные к посолу отрубы тележками транспортируют для шприцевания с помощью многоигольчатого шприцаине. Если технологией не предусмотрено шприцевание рассолом, то сырье укладывают в перфорированные корзины и напольными тележками перевозят в отделение посола, где тельфером транспортируют к определенному поселочному чану.

Чаны подразделены по видам сырья и продолжительности выдержки его в посоле. По окончании периода посола и созревания сырье промывают и корзины транспортируют с помощью напольных тележек к конвейеру для подготовки сырья к термической обработке. На конвейере подпетливают окорока, корейки и грудинки, обваливают окорока (при изготовлении рулетов и ветчины в форме). Формование рулетов осуществляют в металлические формы, которые закрывают с помощью специального устройства. Уплотнение сырья и закрывание форм при производстве ветчины осуществляют с помощью вибрационного пресса.

Продукты из свинины (окорока, рулеты, ветчина в форме) варят в котлах при температуре от 80 до 90 °С. В котлы сырье загружают в корзинах или на рамах с помощью тельферов.

Производительность линии 500 кг/ч, обслуживают линию 6 человек.

Типовая технологическая схема производства и аппаратурное оформление процесса изготовления всех видов цельномышечных мясопродуктов (включая сырокопченые и запеченные), рекомендованные для крупнотоннажных предприятий специалистами Госагропрома, представлены на рисунке 122.

Аппаратурное оформление основных операций технологического процесса производства цельномышечных мясопродуктов

Рис. 122.

Отечественные машиностроители также предлагают для цехов малой и средней мощности (производительностью 500-100 кг/смену) комплекс оборудования для производства копченостей марки КПК-81.

Комплект включает девять основных единиц оборудования: разделочные столы, пилу для разделки полу-туш, одноигольный шприц-инъектор, вакуум-массажер, универсальную термокамеру КОН-5, коптильную камеру, холодильную камеру, вакуум-упаковочную машину и тележки для транспортировки сырья и выдержки мяса в посоле. Минимальная производственная площадь под установку оборудования составляет 80 м2.

В качестве примера реализации современных технологических приемов обработки сырья при производстве цельномышечных соленых изделий различных видов можно рассмотреть работу, основные циклы процесса и техническую оснащенность линии фирмы Сторк Протекон Б.В. / Сторк Лангрен Б.В. (Нидерланды, рис 123).

Исходное жилованное кусковое сырьё поступает напольным транспортом - 1 в цех, подвергается контрольному осмотру - 2, после чего осуществляется инъецирование рассола на многоигольной установке - 3 и механическая (ножевая либо игольная) тендеризация - 4.

Подготовленным сырьем наполняют емкости - 5, туда же добавляют необходимые специи и ингредиенты - 6. Затем емкости устанавливают в массажер - 7 и осуществляют механическую обработку в условиях вакуума по заданной программе (в течение 6-24 час) в зависимости от вида используемого сырья.

Универсальный вакуум-массажер В 120/13 N1 фирмы "H.I. Langen a Zonen" (Нидерланды):

I

II

I - общий вид; II - принцип работы: а) загрузка; б) рабочий цикл..

Рис. 124.

Следует отметить, что имеются устройства типа B120-N1, в которых инъецирование рассола, тендеризация и вакуум-массирование производятся одновременно. При этом емкости с отобранным сырьем закрепляют в установке карусельного типа (рис. 124) и подвергают вакуумированию.

Посолочные иглы.

Рис. 125.

Далее процесс идет по заданной программе: когда тележка достигает определенной высоты, куски мяса падают на посолочные иглы, которые расположены четырьмя группами по 76 штук в каждой (всего 304 иглы). Рисунки 125 и 124 (б).

В тот момент, когда мясо находится на иглах, в него с помощью системы шприцевания вводят точно дозируемое количество рассола. Это процесс повторяется в течение первых 30 мин при каждом обороте вращения емкостей. При вращении емкостей с угловой скоростью 0,83 рад/с содержимое тележки (500 кг мяса) получает 72960 инъекций рассола, т.е. каждый килограмм мяса получает 145 уколов, что способствует равномерному распределению рассола. Продолжительность массирования в большинстве случаев составляет 90 мин. Благодаря дополнительному прокалыванию мяса рассол лучше проникает во внутренние слои мышечной ткани. Обработка кусков мяса осуществляется за счет перемещения их из одной емкости в другую, которая вращается в вертикальной плоскости. После окончания цикла установка останавливается, производится ее разгерметизация. Съемная тележка отсоединяется от узла массирования и посола и подается на конвейер, который возвращает ее в первоначальное положение и передает следующую тележку под узел.

В зависимости от технических возможностей может быть использован любой вариант обработки.

По окончании массирования сырье выдерживают дополнительно для полного его созревания, повторно кратковременно массируют - 9 и передают на формование - 10.

Формование может осуществляться вручную либо на специальных устройствах в оболочки, полимерные пакеты, сетки, пресс-формы. Последний тип фасовки представлен на рис 123.

Формованное подпрессованное сырье передают на термообработку - 11, после окончания которой и охлаждения готовый продукт извлекают из форм - 12, упаковывают в полимерные пакеты, вакуумируют и подвергают пост-пастеризации - 13 насыщенным паром (95 "С в течение 2,5 мин). Повторная пастеризация обеспечивает уменьшение количества микрофлоры на поверхности продукта и одновременно обтягивание его пленкой.

В случае сохранения условий вакуумирования сырья от момента инъецирования рассола до наполнения форм или вакуум-пакетов вторичную упаковку и постпастеризацию готового продукта можно не делать.

Компоновочное решение цеха, производящего ветчину в форме и оболочке, разработанное фирмой "Ме-talquimia" (Испания), представлено на рис 126.

В последнее десятилетие намечающиеся признаки перехода мясной отрасли на качественно новый уровень развития получили выражение в автоматизации и роботизации как отдельных операций, так и технологических процессов в целом.

По имеющимся сведениям, созданием манипуляторов и робототехнических средств в таких странах как США, Япония, Германия, Швеция занято свыше 200 фирм. Количество роботов, реально задействованных в промышленном производстве США, составляет около 600 тысяч единиц, причем 37% из них эксплуатируется в легкой и пищевой промышленности.

Является очевидным, что внедрение манипуляторов, гибких управляющих систем и робототехники - наиболее эффективный путь кардинальной автоматизации производства, повышения производительности труда, сокращения материальных и трудовых затрат, освобождения от монотонных физических и тяжелых работ, повышения санитарно-гигиенического состояния производства.

В настоящее время под понятием "промышленный манипулятор" подразумевают механизм, предназначенный для воспроизведения двигательных функций руки человека. В зависимости от метода управления манипуляторы подразделяют на: манипуляторы с ручным управлением (при постоянном участии оператора), манипуляторы с интерактивным управлением (чередование ручного и автоматического управления), манипуляторы с автоматическим управлением (без оператора, по программе).

Как правило, манипуляторы имеют дистанционное управление, от 2 до 7 степеней подвижности (угол поворота 180-350°), способны обслуживать рабочую зону с 3-х метровой высотой и глубиной, оснащены самоходными шасси с гидравлическим типом привода и скоростью движения от 0,25 до 1,0 м/сек.

В качестве прототипа современных манипуляторов можно рассмотривать участок шприцевания, перекручивания и навески сосисок на установке Frank-A-Matik, применение которого в мясной отрасли послужило первым шагом в создании целой серии манипуляторов, предназначенных для осуществления погрузочно-разгрузочных работ (отечественные - типа "Универсал-60", МАН-63С, ПРЦ-2, МАН 100П, РЗ-ФМП, Я18-ФММ, ФМП-2000, КВТ-5-23; японские - типа "Servoarm", "Hitachi"; американские - "Cincinnati", "Puma", "Monotan" и др.) и выполнения отдельных технологических операций (снятие свиных туш с конвейера, извлечение кости из окорока, заполнение пресс-форм сырьём и т.п.).

Робототехнические устройства представляют собой перепрограммируемый манипулятор, т.е. многооперационную систему, предназначенную для воспроизведения и усиления физических возможностей человека. Часть роботов обладает "интеллектуальными способностями", т.е. имеет техническое зрение, логическое мышление и может саморегулироваться.

Роботов классифицируют по трем поколениям с учетом следующих признаков:

I поколение - работает в строго ограниченных процессах при стабильных условиях;

II поколение - имеет элементы адаптации и может работать с произвольно расположенным оборудованием, в частности, на движущихся конвейерах;

III поколение - снабжено элементами искусственного интелекта, т.е. может распознавать образы, воспринимать голос и т.д.

Кроме того, роботы подразделяются на:

- промышленные - для замены труда человека на погрузочно-разгрузочных и транспортно-складских работах;

- технологические - для работы с различными инструментами и на нескольких технологических операциях. Этот тип имеет большие функциональные возможности, с числом степеней свободы - 5 и более;

- универсальные - выполняющие различные операции и сочетающие в себе признаки первых двух групп.

На рис. 127 в общем виде представлена структурная схема современного промышленного робота.

В связи с наличием в мясоперерабатывающей отрасли специфических особенностей, обусловленных широким ассортиментом продукции, неадекватностью состава, формы и свойств сырья и готовой продукции, необходимостью осуществления визуального контроля при выполнении большинства технологических операций, многие модели роботов, применяемых в колбасном производстве, как правило, оснащают обязательными пятью элементами:

1. Электронно-оптическим сканирующим устройством (на основе ультразвуковых, рентгеновских, лазерных лучей, которое осматривают и ощупывают объект;

2. Видеомонитором - формирующим цветное объемное изображение объекта;

3. Микропроцессором - преобразующим объемное изображение в цифровое, содержащее данные о составе, свойствах объекта и степени их соответствия с необходимыми;

4. ЭВМ, которая обрабатывает информацию, принимает решение, даёт команду и координаты перемещения исполнительному механизму, управляет его работой;

5. Исполнительным механизмом - чаще всего режущим устройством в виде ножевого органа, водяной струи высокого давления, лазера и т.п.

Робот для разделения полутуш на отруба.

Рис. 128.

В мясоперерабатывающем производстве по данному принципу работают роботы:

- для распиловки туш на две половины (фирма Pemberton Boldt Inc. - США и фирма Mimaf (Швеция) - рис. 128.

- расчленяющие полутуши на отруба (фирма А.В. Proman -KBS - Швеция, марка Mark-1);

- вырезающие корейку, отделяющие задние окорока, рульку, подпиливающие ребра (фирма Pemberton Boldt Inc. - США);

- для отвалки четвертин, находящихся на подвесном пути (фирма АВ Proman KBS - Швеция, марка Beef-A-Matic);

- для сортировки кусков бескостного мяса с учетом содержания жировой, соединительной и мышечной ткани (фирма Food Robotics Cj. - США);

- для осуществления полного контроля за ходом процесса производства сырокопченых изделий (контроль за потерями массы, величиной рН, уровнем влаго-содержания, параметрами сушки) при условии саморегулирования режимов (фирма Sirtec-Viesa - Испания).

На наш взгляд, в качестве наиболее типичных примеров следует рассмотреть принцип работы и конструктивные особенности двух роботизированных устройств.

Робот "Beef-A-Matic", предназначенный для отвалки туш, представляет собой устройство, оснащенное двумя манипуляторами, пневмоприводом и специальными захватами.

Обвалка четвертин осуществляется следующим образом. Обвальщик делает несколько разрезов и подводит манипуляторы к четвертине, после чего осуществляется захват. Создаваемое усилие регулируется таким образом, что при подрезании ножом происходит постепенное отделение мяса от кости без отрывания куска мяса до окончания процесса. Затем обваленное мясо укладывается на конвейер и направляется на дальнейшую переработку. Один из манипуляторов робота осуществляет фиксацию четвертины на подвесном пути, второй создает необходимое усилие. Обвалка мяса происходит сверху вниз, что позволяет значительно интенсифицировать процесс.

Продолжительность обвалки задней четвертины - 1 мин, передней - 2 мин. На этой операции заняты 2 человека, один из которых производит подготовительные работы, а второй - собственно обвалку.

По сообщению фирмы, выход мяса при описанном способе обвалки такой же, как при ручной, однако значительно сокращаются затраты ручного труда и повышается производительность.

Фирма Pemberton Boldt Inc. (США) разработала робот для разделки свиных полутуш. Разделка полу-туш осуществляется с помощью режущего устройства, закрепленного в манипуляторе. Робот работает совместно с микроЭВМ, в которую поступают данные о массе и габаритных размерах полутуши от нескольких сканирующих датчиков. Производительность системы - 1200 полутуш в час. Программа разделки предусматривает отделение рульки, заднего окорока, переднего окорока, подпиливание ребер и отделение корейки. По мнению специалистов фирмы, выход продукции несколько увеличивается за счет более высокой точности разделки.

По имеющимся литературным данным, в Японии создано и успешно функционирует предприятие по производству вареных окороков и ветчины, на 60-70% оснащенное автоматизированными системами и робототехническими средствами, в условиях которого обработка сырья осуществляется при строго контролируемых температурно-влажностных параметрах и минимальном контакте с обслуживающим персоналом.

Применение этих мероприятий позволило вырабатывать продукцию с остаточным уровнем микробиологической обсемененности - 10 клеток/1 грамм, что обеспечивает гарантированную сохранность изделий в асептической упаковке в течение 20 суток при температуре 8-10 "С.