 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Машинно-аппаратурное решение технологического процесса»
Тема 4. «Технология и технические средства производства. Строение технологических линий, основные отличительные особенности и функционально-технологический принцип систематизации оборудования в пищевой промышленности. Машинно-аппаратурное решение технологического процесса»
Машинно-аппаратурное решение технологического процесса»
Каждая операция, а тем более технологический процесс, могут быть, как правило, выполнены различными техническими средствами — машинами и аппаратами.
Для подавляющего большинства операций пищевых производств можно найти как минимум несколько рабочих органов, способных обеспечить необходимые качественные параметры.
Так, например, разделение сыпучих сред производят на ситах с возвратно-поступательными или круговыми колебаниями, разделение жидких сред — в тарельчатых или камерных сепараторах, центробежное разделение суспензий — на центрифугах с непрерывной или периодической выгрузкой осадка, поверхностную обработку зерновых материалов — на обоечных машинах с радиальным или продольным расположением бичей, непрерывное смешивание сыпучих компонентов — в лопастных или барабанных смесителях и т.д.
Рабочий орган или их комбинация, оформленная в виде конкретного конструктивного решения и представленная материальным объектом, является техническим средством пищевых производств.
Выбор и компоновка технических средств в соответствии с технологическим процессом создают предпосылки для нахождения машинно-аппаратного решения технологического процесса.
Машинно-аппаратное решение технологии, основанное на объединении рабочих органов в единую конструкцию, обеспечивающую полную переработку сырья в готовую продукцию, является агрегатом.
Технические средства должны обладать свойствами универсальности и позволять создавать системы различной сложности с разными технологическими возможностями. Таким образом, возникает противоречие между задачами поиска рациональных решений конкретной технологии и созданием универсальных машин и аппаратов, на базе которых можно реализовывать различные технологические процессы. На практике это привело к тому, что предприятия продовольственного машиностроения ориентируются на выпуск либо универсального оборудования для выполнения отдельных операций вне контекста конкретной технологии, либо на производство специализированных агрегатных комплексов направленного применения.
Универсальность машин и аппаратов ограничивает их технические возможности в условиях конкретного технологического процесса. Технически она обеспечивается за счет объединения в машине основного рабочего органа, реализующего, как правило, одну основную операцию, и вспомогательных рабочих органов, создающих условия для ее проведения. Компоновка единой технической системы на базе такого оборудования выполняется в основном за счет применения технических средств, обеспечивающих вспомогательные операции транспортирования и хранения.
Специализация агрегатов, напротив, основана на применении лишь минимального состава рабочих органов. Агрегат уже сам по себе является целостной технической системой, расчленение которой на подсистемы рабочих органов не имеет смысла.
В любом случае и универсальность, и специализация оборудования ограничивают возможности создания многофункциональных производств на основе комплекса технологических процессов.
Многофункциональность пищевых производств достигается за счет обеспечения возможности изменения технологического процесса при постоянном составе технических средств. Это означает, что при переходе на обработку нового сырья и выпуск другой продукции должна варьироваться структура технической системы путем изменения связей между элементами. В результате претерпевают изменения последовательность и общий состав операций. Техническая система приобретает качество гибкости по аналогии с гибкими технологическими модулями машиностроительных предприятий. Понятно, что кардинального изменения технологического процесса быть не может. Такой путь обеспечения многофункциональности возможен на производствах с близкими по структуре технологиями.
Для реализации этого подхода необходимо расчленить весь комплекс операций на стабильные подсистемы, сохраняющие свою структуру при любых обстоятельствах, и установить связи между ними.
Например, технологии переработки риса и овса в крупу предполагают применение во многом сходных операций и оборудования. В технологии производства рисовой крупы после очистки выполняется специальная подготовка зерна, включающая фракционирование и отделение камней, затем проводится непосредственно операция выработки крупы: шелушение, шлифование, сортировка и контроль (рис. 1).
Подсистемы технологии производства рисовой крупы
 |
Подсистема очистки
Подсистема специальной
подготовки риса
Подсистема выработки
рисовой крупы
При переработке овса зерно также предварительно очищается. Специальная подготовка заключается в отделении длинных и коротких примесей, поверхностной и гидротермической обработке. Далее так же, как и при технологии переработки риса, выполняются основные операции для выработки крупы: шелушение, шлифование, сортировка, контроль. На завершающем этапе овсяная крупа может быть переработана в хлопья (рис. 2).
Подсистемы технологии переработки овса
 |
Подсистема очистки
 |
Подсистема специальной
подготовки овса
 |
Подсистема выработки
овсяной крупы
| |
 |
Подсистема производства
овсяных хлопьев
|
Выделив в каждой технологии подсистемы идентичных и оригинальных операций, можно сформировать единую технологию и технологический процесс производства круп из риса и овса (рис. 3).
Выполнение нужного технологического процесса обеспечивается за счет генерирования соответствующих связей. Обратной стороной многофункциональности и гибкости является возможное снижение общего объема производства, увеличение числа и повышение квалификации обслуживающего персонала. Однако объективную оценку эффективности дает лишь экономическое обоснование.
Комбинированная технология переработки риса и овса
- рис
 |
- овес
Функционально-технологический принцип систематизации оборудования.
При формировании общих групп оборудования различных линий основным объединяющим признаком является общность функций, выполняемых в процессе переработки сырья или полуфабрикатов. По этому признаку можно выделить три укрупненные группы оборудования:
для подготовительных операций,
для основных операций переработки и обработки продукта;
для выполнения отделочных и финишных операций.
Следующий признак — наименование объектов обработки: сырье, полуфабрикаты, таро-упаковочные предметы и материалы, а также некоторые виды технологического оборудования.
По характеру воздействия на обрабатываемый продукт можно выделить:
оборудование для механической обработки продуктов;
оборудование для тепловой обработки продуктов;
оборудование для электрофизической обработки продуктов,
группы оборудования для проведения массообменных процессов,
группы оборудования для проведения химических процессов,
группы оборудования для проведения биологических процессов.
Оборудование можно сгруппировать также в зависимости от реологических свойств и текстуры обрабатываемого продукта:
сыпучий,
жидкий,
высоковязкий,
твердый и т.п.
Исходя из функционально-технологического принципа, возможна следующая систематизация оборудования, входящего в состав линий пищевых производств и преобразующего технологический поток.
Оборудование для ведения механических процессов:
машины и устройства для очистки сырья от посторонних примесей (просеиватели, скальператоры, триеры, сепараторы, камнеотборники, соломоловушки, моечные машины, железоуловители и т.п.);
машины для отделения от наружного покрова сырья (шелушители, бичерушки, машины обоечные и щеточные, гребнеотделители, машины для снятия шкур и оперенния, скребмашины и т.п.);
машины и устройства для сортировки и калибрования сырья (сепараторы. калибровочные машины, сортировочные устройства);
машины для дробления и измельчения сырья и полуфабрикатов (молотковые, штифтовые или ударно-центробежные дробилки; вальцовые станки, валковые, дисковые и шаровые мельницы; жернова, мясорубки, волчки и куттера и т.д.);
машины для выделения из жидкообразных гетерогенных систем взвешенных твердых коллоидных частиц (отстойники, фильтры и фильтрующие устройства, центрифуги, сепараторы, гидроциклоны);
машины для удаления жидкой фракции из сырья и полуфабрикатов прессованием (механические, гидравлические и пневматические прессы);
машины и устройства для перемешивания с целью получения полуфабрикатов:
- жидкообразных (мешалки, эмульсаторы, гомогенизаторы, взбивальные машины),
- высоковязких тестообразных (тестомесильные машины, микс-машины, смесители конфетных масс, фаршемешалки и т.п.),
- сыпучих (механические и аэрированные смесители муки, комбикормов и т.п.);
машины для формования:
- жидкообразных пищевых масс в жесткие металлические, пластмассовые, керамические или крахмальные формы (отливочные машины для шоколада, мармелада, помадных конфет и т.п.);
- пластов, жгутов или отдельных изделий из высоковязких или тестообразных масс путем выдавливания (шнековые, валко вые и шестеренные экструдеры, макаронные прессы, отсадочные машины, автоматы для шприцевания оболочек мясным фаршем и т.п.); путем штампования (прессования) с целью придания полуфабрикату определенной формы (ротационные машины для формования печенья и конфет, карамелештампующие машины, прессы для сахара-рафинада, ротационные таблеточные машины, прессы для брикетирования пищевых концентратов и т.п.);
машины для нарезания заготовок определенных размеров и формы (центробежные и дисковые свеклорезки, шинковки, мясо-, птице-, рыборазделочные машины; нарезания пластовых заготовок тортов, вафель, конфет, настилы; устройства для отрезания от пластов и жгутов заготовок макаронных изделий, конфет; карамелережущие машины, штамповально-режущие агрегаты для печенья и т.п.);
машины для формования путем обкатывания и вытягивания заготовок (тестоокруглительные и жгутовытягивающие машины и т.п.);
машины для обработки и отделки отформованных изделий (глазировочные машины, устройства для нанесения или введения начинок машины для художественной отделки изделий и т.п.).
Оборудование для ведения тепло-массообменных процессов:
аппараты и устройства для тепловых — нагрева охлаждения, конденсации, выпаривания при переработке сырья и полуфабрикатов (теплообменники, подогреватели, охладители, выпарные установки, конденсаторы, электротепловое оборудование, использующее тепловое воздействие токов промышленной частоты в обмотках нагревательных устройств, термостаты, электронагреватели и т.п.);
аппараты для массообменных процессов — при переработке сырья и полуфабрикатов (экстракционные аппараты для проведения сорбционных процессов; аппараты для перегонки и ректификации);
аппараты и устройства для сушки сырья и полуфабрикатов (конвективные сушилки — тоннельные, ленточные, шахтные, барабанные, распылительные, с кипящим и фонтанирующим слоем; атмосферные контактные сушилки; ВЧ- и СВЧ-сушилки; вакуумные сушильные агрегаты и сублимационные установки; СВЧ-установки резонаторного и волнового типов, ИК-сушилки);
аппараты и устройства для выпечки и обжарки продуктов (печи в хлебопекарной и кондитерской промышленности; обжарочные печи; обжарочные аппараты для орехов, семян, какао бобов и т.п., жаровни в масло-жировой промышленности, аппараты для вытопки жира в мясной промышленности; ошпариватели и бланширователи в консервной промышленности и др.);
аппараты для охлаждения и замораживания пищевых продуктов и полуфабрикатов;
аппараты для тепловой обработки упакованных пищевых продуктов и для варки продуктов (автоклавы, стерилизаторы, варочные котлы, варочные вакуум-аппараты и т.п.);
Оборудование для микробиологических процессов:
устройства для проведения физиологических процессов (устройства для солодоращения);
аппараты для получения биомассы (дрожжерастильные аппараты для хлебопекарных и кормовых дрожжей);
аппараты для получения вторичных метаболитов (сбраживания крахмалистого сырья, виноградного, плодового, пивного сусла и т.п.).
Оборудование для упаковывания пищевых продуктов:
заверточные машины для индивидуальной завертки изделий (для завертки карамели, конфет и ириса с двухсторонней перекруткой концов этикетки; для завертки карамели и конфет с заделкой концов этикетки “в уголок”; для завертки шоколадных плиток в конверт и др.);
заверточные машины для групповой завертки изделий (для предварительной укладки карамельных таблеток, кусков сахара, печенья, вафель в пачки и завертки их в этикетку, подвертку, целлофан или полиэтиленовую пленку);
укладочные машины (для однорядной, многорядной укладки зефира, конфет и других изделий в коробки, пластмассовые коррексы и др.);
фасовочно-упаковочные машины (для фасования сушек, пряников, печенья, карамели, конфет, драже, таблеток, замороженных овощей, плодов и фруктов, пищевых концентратов и других изделий с после дующей их упаковкой в коробки, этикетки, целлофан или полиэтиленовую пленку);
фасовочные машины и устройства для жидких и пастообразнных продуктов, плодоовощных и мясных консервов (для фасования молока и молочных продуктов; винно-водочных и пиво-безалкогольных напитков, соков, паст, консервов и других продуктов в стеклянные или пластмассовые банки в бутылки, бумажные пакеты, пластмассовую пленку и др.);
машины и устройства для герметизации тары с пищевыми продуктами (укупорочные машины для герметизации стекля банок; закаточные машины для герметизации жестяных, алюминиевых в стеклянных банок; укупорочные машины для бутылок, обкаточные ударно-забивного и ударно-обжимного действия).
Системы машин в перерабатывающих отраслях АПК.
В агропромышленном комплексе разработано 27 систем машин для следующих перерабатывающих отраслей: молочной, первичной переработки скота, производства колбасных изделий, птицеперерабатывающей масло-жировой, сахарной, кондитерской, консервной, картофелеперерабатывающей, крахмало-паточной, чайной, винодельческой, пиво-безалкогольной, спиртовой и ликеро-водочной, эфиромасличной, дрожжевой, хлебопекарной, макароннй, мельнично-элеваторной, рыбоперерабатывающей, табачной, тарной, соляной, парфюмерно-косметической, холодильной для мясной и молочной отраслей.
В каждой системе машин технологические линии распределены по конкретным отраслевым подвидам выпускаемой продукции. Например, в системе машин для масло-жировой промышленности технологические линии разделены юта следующие группы: для производства растительного масла, гидратации и рафинации масел и жиров, переэтерификации жиров, для выпуска маргариновой продукции, майонеза, гидрогенизацию получения заменителей какао масла, производства жирных кислот, мыла, растительных белков.
В каждой из этих групп линии разделены по номенклатуре выпускаемой продукции и производительности. Например, различают следующие виды линий для выработки маргариновой продукции:
линия непрерывного производства наливного маргарина с оборудованием для изготовления упаковочной тары из поливинилхлорида производительностью 5 т/ч,
линия выработки маргарин и кулинарных жиров в пачках по 250 г производительностью 2, 5 т/ч,
линия получения маргарина и кулинарных жиров в круп фасовке производительностью - 2, 5 т/ч,
линия выработки маргарина в крупноблочной фасовке производительностью 5 т/ч,
линия изготовления фасованного в пачки по 250 г маргарина производительностью 5 т/ч.
Вопросы для самоконтроля
1. Что лежит в основе технологии?
2. По каким признакам выделяются технологические операции?
3. На каких принципах осуществляется упорядочение операций?
4. Как формируется поток качественных состояний?
5. Что такое рабочий процесс технологии?
6. Что такое рабочий орган?
7. Что такое техническая операция?
8. Каковы две основные группы операций? В чем их различие?
9. Какие виды операций относятся к операциям преобразования свойств?
10. Какие виды операций относятся к операциям сохранения свойств?
11. Что такое технологический процесс?
12. Как строится схема технологического процесса?
13. Назовите виды операций в структуре технологического процесса.
14. Чем вызвано применение операций транспортирования? К какой группе они относятся?
15. Как оценить систему, учитывая сложность и количество основных элементов?
16. Как оценить сложность связей через сложность элементов?
17. Как выполняется независимая оценка сложности связей?
18. Как оценить сложность системы с учетом сложности элементов и связей?
19. Что такое техническое средство?
20. Что понимается под машинно-аппаратным решением технологического процесса?
21. Каковы преимущества и недостатки агрегатов?
22. Каковы преимущества и недостатки универсальных машин и аппаратов?
23. Как достигается многофункционнальность производства?
24. Как учитывается не использование части связей при оценке многофункционального производства?
Поиск по сайту: