Проектирование технологических процессов перерабатывающих предприятий

1. ОБОСНОВАНИЕ И ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ. РАСЧЕТ ОБЪЕМОВ ВЫПУСКА ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ Проектирование технологических процессов перерабатывающих предприятий. Технологический регламент для проектирования технологического процесса, технологическая схема производственного процесса (общая и частная принципиальная технологическая схема). Операторная модель и машинно — аппаратурная схема технологического процесса. Обоснование и выбор технологических процессов первичной переработки сельскохозяйственной продукции. Обоснование ассортимента выпускаемой продукции и общие схемы производственного процесса предприятия. Расчет объемов выпуска готовой продукции, потребности основных и вспомогательных материалах, материальный баланс сырья и готовой продукции. Разработка графика технологических процессов предприятия.

Обоснование и выбор технологических процессов проектируемого предприятия по переработке молока. Обоснование ассортимента выпускаемой продукции и общие схемы производственного процесса предприятия. Продуктовый расчет технологического процесса, расчет объемов выпуска готовой продукции, потребности основных и вспомогательных материалах, материальный баланс сырья и готовой продукции. Разработка графика технологических процессов предприятия.

Обоснование и выбор технологических процессов первичной переработки зерна в крупу и муку. Обоснование ассортимента выпускаемой продукции и общие схемы производственного процесса предприятия. Производственная мощность и расчет выхода готовой продукции предприятия при переработке зерна в крупу и в муку. Разработка графика технологических процессов предприятия.

Обоснование и выбор технологических процессов переработки плодоовощной продукции в сок. Анализ сырьевой базы производства плодоовощных соков. Обоснование ассортимента выпускаемой продукции, технологическая схема производства получения яблочного сока и график поставки сырья. Расчет объемов выпуска готовой продукции, потребности основных и вспомогательных материалах, материальный баланс сырья и готовой продукции. Разработка графика технологических процессов предприятия.

1.1 ОБОСНОВАНИЕ И ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРОЕКТИРУЕМОГО ПРЕДПРИЯТИЯ ПО ПЕРЕРАБОТКЕ МОЛОКА. ОБОСНОВАНИЕ АССОРТИМЕНТА ВЫПУСКАЕМОЙ ПРОДУКЦИИ И ОБЩИЕ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА ПРЕДПРИЯТИЯ Технология приготовления молочных продуктов в целом весьма жестко регламентируется, но большинство технологических процессов в ходе своей реализации допускают и определенную вариативность. Получение одного и того же результата различными способами выработки продукции: использование различных технологических приемов обработки сырья на одном и том же оборудовании, разного оборудования при одной и той же технологии.

Целью обоснования и выбора технологических процессов проектируемого предприятия является повышение качества выпускаемой продукции и снижение производственных потерь. В некоторых случаях оптимальный выбор технологического процесса (например, температуры и времени сквашивания молока) диктуется более эффективным использованием времени смены, применяемого оборудования и т. д.

Выбор варианта технологического процесса завершается его описанием. Подробно описывают ту операцию технологического процесса, в основе которой лежат какие-либо физико-химические или биохимические процессы.

Описание технологического процесса дополняют технологической схемой в виде стрелок с рамками, где последовательно перечисляют все операции производственного процесса, операторной моделью или частной рабочей диаграммой производства продукта и машинно — аппаратурной схемой.

В частной рабочей диаграмме в последовательности выполнения операций указывают режимы обработки сырья, полуфабрикатов и готового продукта, количество добавок и т. д.

В частной рабочей диаграмме в последовательности выполнения операций указывают режимы обработки сырья, полуфабрикатов и готового продукта, количество добавок и т. д.

К молоку предъявляется ряд требований, регламентируемых ГОСТом 13 264−88. Молоко должно иметь определенные физические (температура, плотность и чистота), химические (содержание жира и белка) и биохимические (кислотность, бактериальная обсемененность и содержание соматических клеток) показатели. На предприятиях молочной промышленности различных типов существуют специфические виды технохимического и микробиологического контроля. Общими, подлежащими контролю при производстве почти всех молочных продуктов являются органолептические показатели, температура, кислотность и содержание жира. Определяется общее количество бактерий в сырье и продуктах и берется бродильная проба.

Операции технохимического и микробиологического контроля сырья в процессе его переработки, а также готовой продукции кратко описывают в пояснительной записке и показывают в виде условных обозначений на машинно-аппаратурных схемах. Общая схема технологических процессов молочного завода представлена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 — Общая схема технологических процессов молочного завода

1.2 ПРОДУКТОВЫЙ РАСЧЕТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА, РАСЧЕТ ОБЪЕМОВ ВЫПУСКА ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ, ПОТРЕБНОСТИ ОСНОВНЫХ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛАХ, МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС СЫРЬЯ И ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ технологический производственный продукция хранение Исходными данными для продуктового расчета предприятий по переработке молока являются: — показатели состава молока, сливок, вторичного сырья — на основе нормативных документов и специальной литературы;

— показатели состава выпускаемой продукции — плановые, по нормативным документам;

— нормируемые потери — все виды потерь по нормативным документам с учетом способа производства продукции и мощности предприятия.

Продуктовый расчет основан на нормируемом в молочной промышленности удельном расходе сырья при производстве отдельных видов продукции. Когда в продуктовом расчете требуется определить массу продукта, заданную массу исходного сырья и компонентов делят на их удельный расход. Если по заданной массе продуктов требуется рассчитать потребность во всех видах сырья, то удельный расход сырья умножают на массу каждого вида вырабатываемых продуктов.

При расчете по удельному расходу необходимо осуществлять пересчет продукции на молоко определенной жирности с помощью средних для отрасли коэффициентов. Пересчет молочной продукции на молоко жирностью 3,2% выполняется с помощью коэффициентов.

Результаты продуктового расчета, выполненного на максимальную сменную выработку продукции, оформляют в виде таблицы. В качестве примера в таблице 1.1 приведены результаты продуктового расчета мини-завода по переработке 10 т молока в смену.

Как видно из этой таблицы, баланс по жиру сырья, а также выработанных и оставшихся продуктов выдержан, т. е. А = Б + В. В некоторых случаях такой баланс может быть рассчитан и по другим компонентам молока и молочных продуктов (белку, СОМО и т. д.).

Таблица 1.1 — Сводные данные продуктового расчета

В общем случае мощность предприятия по переработке молока определяется исходя либо из сырьевых ресурсов района, где предполагается его разместить, либо из численности населения и физиологических норм потребления вырабатываемых данным предприятием продуктов. При этом выбор критерия расчета в первую очередь определяется типом перерабатывающего предприятия.

При обосновании сменной мощности предприятий, производящих цельномолочную продукцию, можно воспользоваться следующей формулой:

где П — проектная мощность предприятия, кг за смену;

N — норма потребления цельномолочных продуктов одним человеком в год, в пересчете на молоко, кг (для учебных целей можно принять равной 400 кг);

А — расчетная численность населения, чел; п, — число рабочих смен предприятия в год (для гормолзаводов, молочноконсервных, маслодельных и сыродельных заводов соответственно равно 600, 650, 300 и 500). Сменную мощность других типов перерабатывающих предприятий (маслозаводы, сырзаводы, молочно-консервные заводы) рассчитывают исходя из объемов сырья, поступающего на завод:

где М — сырьевые ресурсы районов, прилегающих к перерабатывающему предприятию, т/ в год;

С — сезонность закупок сырья, %;

пг — число смен работы предприятия в месяц.

При проектировании мини-заводов по переработке молока следует учитывать неравномерную загрузку их технологического оборудования, вызванную сезонными колебаниями поступления сырья. В расчетах можно принимать максимальное поступление молока в августе (12% годового), а минимальное — в январе (7%).

Этапом экономического обоснования является выбор ассортимента выпускаемой продукции и обоснование общей схемы технологических процессов перерабатывающего предприятия.

Критерием выбора ассортимента выпускаемых молочных продуктов могут быть задание на проектирование, стремление к более полному использованию всех составных частей сырья, его качество, конкурентоспособность производимых продуктов на рынках сбыта или результаты экономико-математического моделирования процесса производства и переработки сельскохозяйственной продукции.

Ассортимент вырабатываемых продуктов зависит не только от количества и качества сырья, но и от прибыли, получаемой в результате переработки последнего.

Схема технологических процессов проектируемого предприятия определяется видами вырабатываемых молочных продуктов и должна обеспечивать рациональное использование не только сырья, но и полуфабрикатов, а также побочных продуктов производства. При этом она должна соответствовать производственной направленности перерабатывающего предприятия и учитывать возможность расширения или замены ассортимента выпускаемой продукции на ближайшую перспективу. Вместе с тем мощность проектируемой перерабатывающей линии и общая схема технологических операций определяются не только объемом имеющегося сырья, но и производительностью существующего оборудования. Федеральным регистром технологий малотоннажной переработки сельскохозяйственной продукции предусмотрены предпочтительные параметрические ряды технологического оборудования, применяемого на предприятиях различной мощности. Применительно к переработке молока данные по этим предприятиям приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 — Предприятия малотоннажной переработки молока

*- альтернативное распределение сырья по ассортименту вырабатываемых продуктов (например, для группы Б возможна выработка или молока пастеризованного, или кисломолочных напитков);

**- зависит от вида вырабатываемых продуктов Между типом перерабатывающего предприятия и ассортиментом вырабатываемой продукции прослеживается определенная связь, но определяющая роль при обосновании вида вырабатываемой продукции должна принадлежать качеству сырья, получаемому в сельскохозяйственном предприятии, для которого проектируется перерабатывающее производство.

Также мощность проектируемой технологической линии и общая схема технологических операции определяется не только объемом имеющегося сырья, но и производительностью существующего оборудования.

1.3 РАЗРАБОТКА ГРАФИКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРЕДПРИЯТИЯ ПО РЕРАБОТКЕ МОЛОКА Построения графика технологических процессов мини-завода по переработке 10 т молока показан на схеме 1.3. Ассортимент выпускаемой продукции для упрощения описания методики построения графика принят минимальным. Для выработки питьевого молока, творога жирного и сметаны затрачивается соответственно 3,1, 3,8 и 3,1 т молока жирностью 3,6%.

Рисунок 1.3 — График технологических процессов предприятия

График строить начинаем с приемки молока, длительность которой зависит от способа его доставки на завод и оборудования для перекачивания молока в резервуар. После на графике показывают последовательно процессы каждого производства.

Технологические операции подогрева и очистки молока являются общими при производстве всех вырабатываемых продуктов, и поэтому их объединяют. Эти операции можно осуществить с помощью трубчатого подогревателя и сепаратора-молокоочистителя.

Нормализация сырья для производства питьевого молока, а также его сепарирование при выработке сметаны осуществляются с помощью сепаратора-сливкоотделителя, оборудованного приспособлением для нормализации молока в потоке.

Операции заквашивания и сквашивания сливок, охлаждения и созревания сметаны, а также заквашивания и сквашивания молока при выработке творога переходят из одной смены в другую. Все указанные операции осуществляются в период между второй и первой сменами, т. е. в ночное время. Продолжительность этих технологических операций составляет соответственно 12, 24 и 9 часов. В последнем случае увеличение времени заквашивания и сквашивания молока до 9 часов (вместо рекомендуемых 6−7 ч) достигается за счет более низкой температуры сырья в технологическом процессе и меньшего количества закваски, вносимой в молоко. Все это позволяет не усложнять производственный процесс предприятия организацией дополнительной рабочей смены.

Можно увидеть как положительные, так и отрицательные стороны производственного процесса данного перерабатывающего предприятия. К числу отрицательных можно отнести то, что после очистки молоко не охлаждается и поэтому не подлежит хранению перед последующей переработкой. Учитывая, что при сепарировании и нормализации молоко подвергается очистке, а затем еще раз очищается на пастеризационно-охладительной установке, можно усомниться в целесообразности предварительной очистки сырья.

Улучшить организацию технологических процессов мини-завода можно и за счет применения более производительной установки для тепловой обработки молока, что позволит не только уплотнить технологические процессы пастеризации и охлаждения молока, но и обрабатывать обезжиренное молоко с целью его дальнейшей переработки.

На стадии проектирования графика технологических процессов перерабатывающего предприятия всегда имеется несколько его вариантов. При этом следует стремиться к варианту, при котором современная технология производства продуктов обеспечивает высокие технико-экономические показатели производства в целом.

Построение графика технологических процессов более крупных молочных заводов осуществляется по методике, изложенной выше. Однако при производстве отдельных молочных продуктов построение графика имеет некоторые особенности.

При построении графика технологических процессов сыродельного цеха следует учитывать продолжительность технологических операций и выработки сыра непосредственно в ванне, чтобы выявить возможность оборачиваемости сыродельных ванн в течение смены. Строят несколько вариантов графиков использования сыродельных ванн различной емкости и определяют оптимальный, при котором это оборудование используется наиболее эффективно.

1.4 ОБОСНОВАНИЕ И ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПЕРВИЧНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ЗЕРНА В КРУПУ И МУКУ. ОБОСНОВАНИЕ АССОРТИМЕНТА ВЫПОЛНЯЕМОЙ ПРОДУКЦИИ И ОБЩИЕ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА ПРЕДПРИЯТИЯ Показателями эффективности мукомольного производства являются выход и качество готовой продукции, величина удельных эксплуатационных затрат. Поэтому для повышения эффективности технологических процессов мукомольных заводов следует применять рациональные технологические схемы, а режимы подготовки сырья, измельчения, сортирования продуктов и удельные нагрузки на оборудование необходимо поддерживать на оптимальном уровне.

Технологические регламенты предприятий большой и малой производительности практически одинаковы, так как требования к готовой продукции идентичны. Общие рекомендации по выбору этих режимов содержаться в правилах организации и ведения технологического процесса.

Разработаны общие принципиальные положения и приемы, рекомендуемые при построении технологических процессов подготовки зерна к помолу. Можно выделить 4 этапа: на первом проводят формирование помольных партий, на втором — предварительную очистку зерна, на третьемобработку поверхности зерна, на четвертом — гидротермическую обработку зерна.

Рекомендуемые сортовые помолы пшеницы и ассортимент готовой продукции и отходов приведены в таблице 1.4

Таблица 1.4 — Рекомендуемые виды сортовых помолов пшеницы (для зерна базисных кондиций)

Рекомендуемые сортовые помолы пшеницы и ассортимент готовой продукции и отходов могут быть получены по различным технологическим схемам. Эффективность производства муки более чем на 50% организацией и ведением технологических операций в подготовительных отделениях.

Наличие операций и их последовательность на мукомольных производствах существенно зависят от перерабатываемой культуры, мощности предприятия и вида технологического процесса.

Наиболее просто построен технологический процесс подготовки зерна к помолу в обойную муку, а сложнее всего — процесс подготовки пшеницы к сортовому помолу с выработкой муки высшего и первого сортов.

По типам помолы подразделяют на простые и сложные. Простые помолы характеризуются менее развитой технологической схемой, состоят из одного технологического этапа, связанного с простым измельчением и просеиванием продуктов помола. К ним относят все помолы пшеницы и ржи в обойную муку.

К сложным помолам относят помолы пшеницы и ржи в сортовую муку. Отличительной особенностью технологического процесса служит наличие и развитость ситовеечного процесса, а также наличие шлифовочного процесса. При переработке ржи ситовеечный и шлифовочный процессы отсутствуют, так как анатомические особенности зерна не позволяют получать чистый эндосперм в виде крупки. Технологическая схема подготовки зерна к помолу показана на рисунке 1.5.

1 — скальператор; 2, 5 — бункеры над сепараторами; 3, 6 — сепаратор; 4, 7, 8 — автоматические весы; I — исходная зерновая смесь; II — крупные примеси; III — мелкие примеси; IV — легкие примеси; V — очищенное зерно; VI — крупная фракция; VII — мелкая фракция зерна; VIII — грубые примеси Рисунок 1.5- Технологическая схема подготовки зерна к помолу Наиболее сложно построен технологический процесс помола пшеницы в сортовую муку. Сортовые помолы пшеницы занимают ведущее место в мукомольной промышленности и основаны на одинаковых принципах. Сортовые помолы включает следующие этапы: Первичное измельчение зерна, дополнительное сортирование крупок и дунстов в ситовеечных машинах, подготовка промежуточных продуктов в вальцовых станках, окончательное измельчение промежуточных продуктов, формирование сортов, контроль муки и ее витаминизация.

Технологические схемы подготовки зерна к сортовому помолу должны включать воздушно-ситовый сепаратор, камнеотделитель, триер-куколеотборник, обоечную машину, а также увлажнительную машину и закрома для отволаживания.

Схемы размола зерна в зависимости от числа станков могут иметь при трех станках три драные и три размольные системы, при двух — три драные и одну размольную, при одном — одну драную и одну размольную. Режимы работы драных систем должны обеспечивать извлечение продуктов до 40−80%, размольных — 60−80%.

В состав зерноочистительного оборудования мельницы входят комбинированная зерноочистительная машина, выполняющая роль сепаратора, триера-куколеотборника и наждачной обоечной машины, пневмосепаратор. В линии предусмотрены увлажнение зерна и его последующая выдержка в закромах.

В агрегате применены серийно выпускаемые малогабаритные вальцовые станки и специально изготовленный шестиприемный рассев.

Выбор технологической схемы переработки зерна в крупу определяется его структурно-механическими и технологическими свойствами. Целесообразно выбирать технологические процессы, позволяющие производить крупу из нескольких культур по комбинированной схеме.

По комбинированной схеме возможна переработка гречихи и проса, так как схемы шелушения включают вальцедековые станки, а также ячменя, пшеницы, гороха и кукурузы, для которых необходимо использование шелушильно-шлифовальных машин (ЗШН).

В зависимости от способа производства крупы ее подразделяют на недробленую (из целого ядра), дробленую и дробленую шлифованную.

В шелушильном отделении осуществляются следующие операции:

сортирование зерна на фракции перед шелушением;

шелушение зерна;

сортирование продуктов шелушения;

дробление (резание) ядра;

шлифование и полирование ядра;

— сортирование и контроль крупы и побочных продуктов.

Особенности анатомического строения и технологических свойств различного крупяного зерна обусловливают необходимость применения разных методов шелушения и соответствующих им шелушильных машин.

1.5 ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ МОЩНОСТЬ И РАСЧЕТ ВЫХОДА ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ ПРЕДПРИЯТИЯ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ ЗЕРНА В КРУПУ И МУКУ Переработка зерна в муку осуществляется на крупных промышленных предприятиях, производительность которых достигает почти 5 т/час, и малыми мельницами, параметрический ряд мощностей которых составляет 0,25, 0,5 и 1,0 т/ч. Большие предприятия работают на крупных потребителей, а малые — приближены к местам производства зерна и его использования.

Запасы зерна мукомольных заводов должны обеспечивать не менее трех месяцев работы предприятия, а хранилища готовой продукции проектируемого предприятия — хранение десятисуточной выработки муки и четырехсуточного запаса отрубей.

Устанавливают круглосуточный трехсменный режим работы мукомольного завода при 300 рабочих днях в году. В каждом месяце предусматривают три декадные остановки по 16 часов каждая для текущего ремонта оборудования. Работу отделения готовой продукции и выбор планируют в 1−2 смены.

Потребность в муке устанавливают с учетом роста численности населения и норм ее годового потребления, нужд хлебопекарных, макаронных, других конкурирующих предприятий и возможного вывоза ее за пределы области.

Производительность проектируемого мукомольного завода Q (т/сут) определяют по формуле:

где Кх — годовая потребность в муке, т;

В] - предполагаемый вывоз муки из района производства в течение года, т;

К2 — годовая выработка муки в районе строительства мукомольного завода, т; М — выход муки, %;

п — число рабочих дней в году.

Мощность проектируемого производства определяется также и производительностью существующего оборудования. Федеральным регистром технологий малотоннажной переработки сельскохозяйственной продукции предусмотрены параметрические ряды технологического оборудования, применяемого на предприятиях разной мощности. Для мельниц принят следующий параметрический ряд производительности технологических линий: группа, А — до 1000 кг/ч; группа Б — до 500 кг/ч; группа В — до 250 кг/ч.

Тип и мощность крупяного предприятия определяют на основе технико-экономического обоснования объекта с учетом параметрических рядов на основное оборудование, а также перспектив развития отрасли и основных направлений совершенствования производства.

Запасы сырья для крупяных заводов необходимо принимать в объеме заготовок, но не менее чем для трехмесячной работы предприятия. В соответствии с нормами технологического проектирования крупяные заводы должны быть рассчитаны (кроме рисовых) на поочередную переработку не менее двух видов крупяных культур по взаимозаменяемой схеме.

Для хранения готовой продукции необходимо предусмотреть склад, обеспечивающий хранение крупы в таре в размере пятисуточной производительности. Возможно увеличение сроков хранения до 14 суток при соответственном увеличении размеров склада.

Вместимость бункеров для хранения лузги, гранулированной мучки должна обеспечивать работу завода в течение 1−2 суток, а для хранения отходов вместимость бункеров рассчитывают на 3−5-суточную выработку.

Производительность крупяного завода Q (т/сут) определяют по формуле где К — запас зерна крупяной культуры, подлежащей переработке, т;

К1 — количество зерна, перерабатываемого имеющимися однородными предприятиями в течение года, т;

п — число рабочих дней в году (300 суток).

1.6 РАСЧЕТ ВЫХОДА ПРОДУКЦИИ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ ЗЕРНА В КРУПУ Качество зерна существенно влияет на общий выход крупы, соотношение сортов и видов, выход побочных продуктов производства. Для расчета используют следующие содержание чистого ядра и лузги, содержание трудноотделимых примесей, испорченных и шелушенных зерен, влажность.

Для расчета выхода продукции необходимо знать базисные показатели зерна. Для пленчатых культур (проса, гречихи и овса) за базисные показатели принимаются содержание чистого ядра и лузги. Кроме базисных и фактических показателей качества зерна, для расчета выхода готовой продукции необходимо знать и базисные значения выхода, нормируемые Правилами организации и ведения технологического процесса на крупяных предприятиях.

Содержание чистого ядра и лузги в зерне овса вычисляют по формулам:

технологический переработка мука зерно Содержание чистого ядра (Я%) в зерне проса, гречихи:

Содержание лузги (Л%) :

где М — мелкие зерна, %;

Ксодержание зерен пшеницы, ржи и ячменя, отнесенных к основному зерну, %;

А — содержание нормального зерна

С — сорная примесь,%

Б — зерновая примесь.%

О — шелушенные зерна,%

П — пленчатость,%

Фактическое значение усушки или увлажнения (У %) для всех крупяных культур:

где — средневзвешенная влажность зерна в приемном бункере, %

— средневзвешенная влажность продуктов переработки, %

1.7 РАСЧЕТ ВЫХОДА ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ ПШЕНИЦЫ В СОРТОВУЮ МУКУ Для расчета норм выхода муки, манной крупы и отрубей нужно знать базисное и фактическое качество зерна, базисный выход.

Базисным называют выход продукции при определенном типе помола в процессе переработки зерна базисного качества. По влажности — 14,5%, содержание сорной примеси 1%, содержание зерновой примеси — 1%, натура — 700 г/л.

Расчетный выход — это количество продукции (%, кг), установленное расчетным путем с применением норм скидок или надбавок к величинам базисного выхода в зависимости от фактического качества перерабатываемого зерна.

На выход готовой продукции влияют: влажность зерна, стекловидность, зольность, натура зерна, содержание сорной и зерновой примесей. Нормы скидок (надбавок) по каждому показателю качества приведены в приложении.

Поправки к выходам считают отдельно для каждого показателя. Затем все изменения выходов по различным показателям качества суммируют для каждого продукта и прибавляют с учетом знака к базисной норме выхода. В результате получают расчетный выход муки, отрубей, отходов.

Сумма отклонений по одному показателю качества, взятая по всем продуктам, всегда равна нулю. Сумма скидок всегда равна сумме надбавок. Сумма расчетных выходов продукции всегда равна 100%. Рассчитывать поправки принято с точностью до 0,01%.

Кроме расчетного выхода, рассчитывают фактический выход продукции. Необходимо иметь данные о фактической выработке продукции, ее средневзвешенной влажности и количестве переработанного зерна.

1.8 ОБОСНОВАНИЕ И ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕРАБОТКИ ПЛОДООВОЩНОЙ ПРОДУКЦИИ В СОК. АНАЛИЗ СЫРЬЕВОЙ БАЗЫ ПРОИЗВОДСТВА ПЛОДООВОЩНЫХ СОКОВ. ОБОСНОВАНИЕ АССОРТИМЕНТА ВЫПУСКАЕМОЙ ПРОДУКЦИИ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА ПОЛУЧЕНИЯ ЯБЛОЧНОГО СОКА И ГРАФИК ПОСТАВКИ СЫРЬЯ Существует несколько традиционных схем получения сока.

Яблоки на переработку доставляют насыпью грузовиком или трактором с прицепом. Яблоки засыпают в частично вкопанные резервуары с наклонными. Эти резервуары предназначены для кратковременного хранения в течение 1−2 суток. Из приемных резервуаров яблоки по подземным каналам с помощью воды подаются на переработку. Их на выходе принимает шнековый транспортер и дозирует в приемный ковш элеватора. Вода, применяемая для транспортировки, выливается через решетчатое дно транспортера, отводя грубые примеси. В процессе транспортировки яблоки первично очищаются, но этого не достаточно для качественной очистки. Мойка продолжается на вертикальном шнековом транспортере, где смонтированы сопла для душа. На вращающейся моечной машине происходит вторичная мойка плодов. Следущая фаза переработки яблок является дробление и прессование, то есть получение сока. Яблоки дробятся в мельнице-дробилке. Молотые яблоки через насос подаются на прессование и экстракцию. Затем смесь прессуется на другом прессе. Полученный сок пропускают через сепаратор, где отделяются крупные частицы плодов и примеси, и поступает в промежуточную емкость. Очищенный сок направляется на араматоуловитель, где выпаривается 10−12% сока.

Осветление проводят желатином. Процесс осветления продолжается 2 часа. Затем сок проходит через фильтры.

Плоды и овощи имеют большое значение в питании человека, но в свежем виде они хранятся непродолжительно. Увеличить сроки хранения можно консервацией или заготовлением соков.

Яблоки перерабатывают в период созревания. Способность к эффективной переработке частично зависит от помологического сорта перерабатываемых плодов и их товарного качества.

Технологический процесс переработки свежеубранных плодов продолжается непрерывно в течение 70−90 рабочих дней в году. Сезон переработки может продолжаться при обеспечении соответствующих условий хранения сырья — температуры, газового состава и влажности. Но и в этом случае существуют ограничения, так как качество ухудшается, а стоимость хранящегося таким образом сырья возрастает.

При планировании заготовки плодов и овощей необходимо учитывать, что большая их часть определенное время будет храниться в искусственных или естественных условиях. В процессе хранения качество сырья как объекта переработки будет изменяться.

Для снижения потерь плодов при хранении и сохранения их качества используют ряд технологических приемов:

1. Выбор для закладки на хранение сортов, потенциальный индекс поражаемости которых болезнями хранения наименьший. Этот прием снижения потерь выполняется при уборке и закладке на хранение.

2. Уборка в оптимальные сроки. Каждый сорт должен быть убран в оптимальные сроки, причем последние зависят не только от сорта, но и от условий выращивания. Для определения сроков созревания необходимо отслеживать созревание урожая и оперативно планировать сроки уборки каждого сорта.

3. Закладывать следует качественные плоды лучших товарных сортов.

4. В случае необходимости использовать специальные меры обработки против развития физиологических и (или) грибковых заболеваний.

5. При закладке на хранение следует в одну и ту же камеру закладывать сорта, режимы хранения которых однотипны по температуре, влажности, газовому составу, продолжительности хранения и потенциальной лежкоспособности.

6. При хранении необходимо выдерживать оптимальные режимы по температуре, влажности и газовому составу атмосферы в камере хранения.

Для планирования сроков уборки и номенклатуры сортов для последующей переработки и хранения следует учитывать их динамику созревания. Это объективный показатель, отслеживаемый при получении урожая с каждого участка, где выращивают тот или иной помологический сорт в конкретных условиях.

Оценка качества сырья при планировании нового производства по переработке можно осуществлять по индексу пригодности, включающему показатели качества сырья при хранении и выход готового продукта после переработки.

1.9 ГРАФИК ПОСТАВКИ СЫРЬЯ И ВЫПУСКА ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ Для того чтобы осуществить непрерывный выпуск готовой продукции в течение максимального времени, сырье начинают перерабатывать с момента начала уборки, причем часть его идет непосредственно на переработку, а часть — на хранение. Затем, после окончания уборки, приступают к переработке сырья, заложенного на хранение. При переработке сырья выпускают первоначально полуфабрикат, пригодный к длительному хранению, а из него затем готовый продукт. Таким образом, можно обеспечить загрузку предприятия по переработке плодоовощного сырья в течение до 7−11 месяцев в году.

В августе, сентябре, октябре и ноябре поставляют на предприятие около 40 тонн сырья, а в декабре, январе, феврале, марте, апреле, мае, июне выпускают около 20 тонн продукции.

При проектировании линии в соответствии с массой поступающего продукта подбирают оборудование для каждого участка. Производительность участка в час с учетом времени работы:

Р — производительность участка, т в час;

M — количество перерабатываемого сырья в год, т;

NW — длительность переработки сырья в сезон, мес.;

ND — число рабочих дней в месяц;

NC — число смен в один рабочий день;

T — время работы одной смены, ч.

2. ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЧАСТИ. РАСЧЕТ И ПОДБОР ОБОРУДОВАНИЯ Расчет поточных технологических линий перерабатывающих предприятий. Установление режима работы предприятия. Расчет номинальных и действительных годовых фондов времени рабочих и оборудования. Определение количества производственных, вспомогательных и других категорий работающих на предприятии. Методы расчета числа работающих мест. Основные требования к технологическому оборудованию. Оборудование непрерывного, циклического действия и определение их количества. Составление графика работы и ведомости оборудования. Выбор подъемно — транспортного оборудования для перерабатывающих предприятий. Энергетический баланс производства.

Расчет поточных технологических линий по переработке молока. Циклы потока и линии. Расчет промежуточных емкостей линий. Методика расчета производительности оборудования с промежуточными емкостями. Подбор и расчет технологического оборудования при переработке молока и ведомость оборудования. Составление графика работы оборудования.

Расчет поточных технологических линий по переработке зерна в крупу и в муку. Циклы потока и линии. Подбор и расчет технологического оборудования при переработке зерна в крупу и в муку. Составление ведомости оборудования и графика работы оборудования.

Расчет поточных технологических линий по переработке плодоовощной продукции в сок. Расчет производительности линии. Подбор и расчет технологического оборудования для производства яблочного сока и ведомость оборудования. Составление графика работы оборудования.

2.1 РАСЧЕТ ПОТОЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЛИНИЙ ПО ПЕРЕРАБОТКЕ МОЛОКА. ЦИКЛЫ ПОТОКА И ЛИНИИ Технологическая линия — это комплекс взаимосвязанного и работающего согласованно с заданным ритмом оборудования, предназначенного для обработки сырья, вспомогательных материалов и образования сред, единой конечной целью работы которого является получение готового продукта или полуфабриката.

Машинные процессы бывают механизированными, автоматизированными и автоматическими. Автоматическими считаются такие производства, в которых машины и аппараты выполняют все действия по основным и вспомогательным операциям. Автоматизированными считаются производства, допускающие применение ручного труда на вспомогательных операциях — перемещающих, контрольно-регулирующих.

Различают три вида циклов машин: кинематический; технологический; рабочий.

Кинематический цикл — промежуток времени, по истечении которого положение рабочих органов машины повторяется. Технологический цикл — промежуток времени, по истечении которого машина выполнит все действия, необходимые для обработки объекта (изделия) или их партии.

Кинематические и технологические циклы определяются конструкцией машины и регламентом технологического процесса. Их изменение в процессе работы ограничено.

Рабочий цикл — промежуток времени от начала обработки одного объекта до начала обработки другого такого же. Он понимается значительно шире, чем кинематический цикл, поскольку учитывает при последовательной работе рабочих и машины, как время действия машины, так и время действия рабочих:

где Тц — время рабочего цикла;

tm — время работы машины;

tp — время работы рабочего.

Ритмом потока называется промежуток времени между выпуском двух следующих одно за другим изделий (порций). Единый для всех рабочих мест ритм определяет единую производительность и гарантирует достижение конечного результата. Ритм потока:

где Тсм — продолжительность смены;

Трег — регламентированные перерывы;

Q — производственное задание за смену.

Ритмом рабочего места r потока называется промежуток времени от окончания частичной обработки объекта на данном рабочем месте до окончания частичной обработки другого такого же объекта.

Ритм потока R может совпадать или не совпадать с ритмом отдельного рабочего места r.

Если ритм потока больше ритма рабочего места R > r, то рабочий будет простаивать в ожидании следующего объекта обработки. Если ритм потока меньше ритма рабочего места, R < r, то рабочий не будет успевать обработать объект в полной мере за отведенное ритмом потока время — рабочее место станет узким местом, которое затормозит работу всех последующих рабочих мест и в итоге предопределит производительность всей линии. В этом случае это рабочее место можно рассматривать как участок с низким коэффициентом готовности.

Равенство коэффициентов готовности R = r потока и каждого рабочего места является наилучшим соотношением и, следовательно, той целью, к которой необходимо стремиться при организации труда на линии и каждом рабочем месте.

2.2 РАСЧЕТ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ЕМКОСТЕЙ ЛИНИИ Чем больше промежуточные запасы, чем больше объем емкостей, тем больше возможная производительность линии. С точки зрения затрат на содержание запасов чем меньше объем емкостей, тем экономичнее.

Объемы промежуточных емкостей определяют объемы страхового запаса продукта — от нуля при полном ее опорожнении до максимального значения — при переполнении.

Для определения необходимой емкости рассмотрим модель производства, состоящего из двух последовательно включенных участков, разделенных промежуточной емкостью (рисунок 2.2).

Рисунок 2.2 — Производство, состоящее из двух участков, разделенных емкостью Подобная модель широко распространена и имеет следующие особенности:

— случайные по длительности отказы оборудования, компенсируемые страховым запасом промежуточной емкости, ограничены во времени и влияют только на работу соседних участков;

— в качестве отдельного участка производства (линии) могут быть отдельные установки или комплекс параллельно работающего однотипного оборудования, или поставщики сырья, транспортные устройства, подающие или отводящие продукты;

— емкостью может служить как отдельный резервуар (склад, хранилище, холодильник и т. п.), так и ряд параллельно работающих емкостей, в том числе и транспортные средства — авторефрижераторы, вагоны, трюмы и т. д.

Цель расчета емкости — определить необходимый страховой запас полуфабриката (промежуточного продукта, сырья), т. е. объем емкости, минимизирующий потери в системе от случайных отказов в работе участков 1 и 2.

Если принять, что производство работает в стационарном режиме, когда интенсивность выработки продукта первым участком х, и интенсивность его потребления вторым участком тг одинаковы: х, = тг, а сами участки имеют постоянную функцию преобразования между входом и выходом где аi — коэффициент преобразования, т. е. выход продукта на единицу входного продукта i-го участка.

Средние потери в единицу времени от отказов первого участка зависят от текущего запаса в емкости в момент наступления отказа и слагаются из следующих составляющих:

1 Уменьшение производительности производства при полной выработке запаса в емкости:

где х2 — производительность в нормальном режиме;

— текущее время;

с — потери от недопоставки потребителям единицы продукта

m — количество полуфабриката, потребляемого в единицу времени вторым участком, i =2;

Q — текущий запас полуфабриката в емкости;

Q/m2 — время опорожнения запаса в емкости вторым участком, i = 2, при отказе первого участка, i = 1;

— среднее время останова второго участка при отказе первого участка.

2 Пусковой режим второго участка из-за его останова:

где с2 — затраты на останов и пуск второго участка;

3 Отказ второго участка, зависящие от текущего запаса в емкости, имеющегося в момент наступления отказа:

где (В-Q)/х1 — время заполнения свободного объема емкости при останове второго участка;

В — полный объем емкости.

Сумма средних потерь на производстве в единицу времени из-за отказов первого и второго участков:

Оптимальный страховой запас Qо определяют приравниванием к нулю производной После дифференцирования этого выражения получается равенство:

где — закон распределения длительности отказов для 1-го участка, i = 1.

Окончательная формула для расчета оптимального запаса в емкости:

Поддержание такого запаса в любой емкости минимизирует потери на производстве от всевозможных отказов оборудования, транспортных средств, поставок сырья.

При выборе объема промежуточной емкости целесообразно руководствоваться правилом, или по массе, где — объемная плотность продукта.

2.3 МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ОБОРУДОВАНИЯ С ПРОМЕЖУТОЧНЫМИ ЕМКОСТЯМИ При проектировании производства необходимо оценить производительность оборудования в составе линии и максимальную производительность всей линии. Возможная производительность или диапазоны нагрузки отдельного оборудования задаются его технологическими картами и паспортными данными.

Текущая максимальная производительность производства по одному продукту на ряде участков линии, разделенных емкостями, определяется следующим алгоритмом:

По общей технологической схеме производства выделяются участки, отделенные один от другого емкостями и не содержащие внутри себя емкостей.

Для каждого участка по всем емкостям вычисляется время их опустошения и заполнения.

Время опустошения емкости на входе участка:

где Id (t) — существующий в момент уровень запаса в емкости на входе участка;

сd+ - производительность участка, состоящего из N элементов.

Время заполнения емкости на выходе участка:

где Вh — объем емкости;

Ih (t) — существующий в момент 1 уровень запаса в емкости на выходе участка;

Сd- - производительность участка, состоящего из N элементов, питающих емкость.

3 Если время заполнения и (или) опустошения на участке или на группе участков больше времени оперативного управления (), то данный участок независим от случайностей работы на соседних смежных участках: отказов оборудования, нехватки сырья и т. п. Работа участка в момент отказа будет осуществляться за счет продукта из входной емкости или на выходную емкость.

2.4 РАСЧЕТ И ПОДБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ Правильный выбор технологического оборудования обеспечивает необходимые условия для планомерной и четкой работы всего предприятия.

При выборе основного технологического оборудования учитывают:

соответствие технико-экономических показателей оборудования уровню современных технологий;

выравненность машин и аппаратов, составляющих технологические линии, по производительности;

предпочтительность применения машин, не требующих дополнительного монтажа нестандартного оборудования и вспомогательных общезаводских систем.

Подбор оборудования должен производиться в строгом соответствии с результатами продуктового расчета и выбранными технологическими режимами, с учетом продолжительности его работы в течение смены, суток или производственного цикла.

Оборудование непрерывного действия для переработки молока подбирают по производительности. Число машин или аппаратов для этой цели:

где n — расчетное число машин или аппаратов;

Мсм — количество перерабатываемого сырья в смену, кг;

q — производительность машины или аппарата, кг/ч;

Tсм — продолжительность смены, ч;

ксм — коэффициент использования времени смены.

Коэффициент, учитывающий использование времени смены, зависит от вида оборудования и в общем случае может быть принят равным 0,8−0,9.

Полученное число машин или аппаратов округляется в большую сторону, а затем определяется время их работы и степень загрузки в течение рабочей смены.

Время работы технологического оборудования:

где Тр — время работы оборудования, ч;

пф — фактическое (округленное) число машин или аппаратов одного типа.

Степень загрузки технологического оборудования в течение смены:

При окончательном выборе технологического оборудования следует стремиться к максимальной его загрузке (90−95%). В противном случае недостаточная степень загрузки оборудования в каждом конкретном случае должна быть обоснована.

Машины или аппараты периодического действия для переработки молока подбирают по пропускной способности:

где qпр — пропускная способность оборудования, кг/ч;

Vг — геометрический объем камеры оборудования, м3;

k3 — коэффициент загрузки рабочей камеры;

с — плотность перерабатываемого сырья, кг/м3;

Тр — продолжительность одного цикла сырья, мин.

Оборудование для приемки, хранения и перекачивания молока подбирается исходя из следующих соображений.

Молоко, поступающее на молокоперерабатывающее предприятие, взвешивают на весах, если оно принимается во флягах или неполных цистернах. Молоко, поступающее в полных автомобильных молочных цистернах, принимают по объему без взвешивания. Для взвешивания молока наиболее часто применяют стационарные циферблатные весы с подвесными резервуарами, платформенные циферблатные весы, товарные гиревые или шкальные весы. Суммарная производительность весов должна обеспечивать своевременное взвешивание поступающего на линию молока:

где nв — число весов;

Qмлпроизводительность молочной линии, кг/ч.

Qв — производительность весов, кг/ч.

Пропускную способность или производительность весов:

где Св — грузоподъемность весов, кг;

T — продолжительность одного цикла взвешивания, мин (обычно принимается 5 мин).

При интенсивности поступления молока на перерабатывающее предприятие 10 и более тонн, вместо весов применяют счетчики или расходомеры.

Технологический расчет оборудования для хранения молока, полуфабрикатов и промежуточных продуктов заключается в определении общей вместимости промежуточных емкостей и резервуаров, их марки и количества, а также времени наполнения и опорожнения. При этом их общая вместимость зависит от времени хранения поступающего на переработку молока и его количества.

Количество промежуточных емкостей рассчитывают в зависимости от времени задержки в них сырья или по количеству сырья, необходимого для бесперебойной работы последующего оборудования. В зависимости от вида перерабатывающего предприятия, емкость резервуаров для хранения сырого молока может приниматься от 60 до 100% суточного поступления молока.

Для хранения сырого молока проектируют резервуары емкостью 2500, 4000, 6300, 10 000 литров и более. Резервуары емкостью свыше 50 000 литров размещаются вне здания.

Необходимая рабочая вместимость резервуара определяется по его пропускной способности в течение смены. Пропускная способность резервуаров (емкостей) вычисляется по формуле где Qp — пропускная способность (производительность) резервуара в смену;

Vp — рабочий объем резервуара, м3;

фсм — продолжительность смены, ч;

фзап — время заполнения резервуара, ч;

фхр — продолжительность хранения молока, ч;

ф оп — время опорожнения резервуара, ч.

Время заполнения и опорожнения резервуаров зависит от способа осуществления этих операций (самотеком или с помощью насоса) и типа резервуара. Тип резервуара имеет значение, если операция опорожнения осуществляется самотеком. Время опорожнения резервуаров определяется по формуле где кр — коэффициент, учитывающий тип резервуара (кр= 1,5 для вертикальных резервуаров я кр= 2,0 для горизонтальных резервуаров);

f — площадь поперечного сечения сливного патрубка, м2;

м — коэффициент расхода жидкости, зависящий от ее вязкости (для молока и = 0,7−0,75);

q — ускорение свободного падения, м/с2;

Н — высота уровня молока в резервуаре, м.

При опорожнении или заполнении резервуаров с помощью насоса время выполнения этих операций одинаково:

где Q — производительность насоса, м3/ч.

Молочные насосы широко применяются не только для заполнения или опорожнения резервуаров, но и для перекачивания сырья или готового продукта при осуществлении многих технологических процессов. К оборудованию для механической обработки молока относятся центробежные очистители, сепараторы-сливкоотделители и гомогенизаторы. Эта группа оборудования подбирается по часовой производительности с учетом интенсивности обработки молока на проектируемой технологической линии.

Очистку молока можно осуществлять как в центробежных очистителях, так и с помощью сепараторов-сливкоотделителей, в которых сливкоотделительный барабан заменяют на очистительный.

При очистке молока в грязевом пространстве очистителя накапливается сепараторная слизь, которую необходимо периодически удалять, разбирая барабан сепаратора.

Длительность непрерывной работы очистителя молока (ч) без разборки:

где Vгр — объем грязевого пространства барабана очистителя, л;

рм — плотность молока, кг/м3.

р — содержание в молоке сепараторной слизи, % (р=0,03−0,05);

2.5 СОСТАВЛЕНИЕ ГРАФИКА РАБОТЫ ОБОРУДОВАНИЯ МОЛОЧНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ График работы машин и аппаратов проектируемого перерабатывающего предприятия составляют для уточнения и проверки правильности выбора основного технологического оборудования, установления очередности включения и продолжительности работы машин, а также для определения почасового расхода электроэнергии, пара, горячей и холодной воды. Основой для составления такого графика являются технологические процессы проектируемого предприятия. Каждой операции этих процессов должна соответствовать работа машин и аппаратов, количество и марка которых определены при расчете и подборе технологического оборудования.

График работы оборудования проектируемого предприятия выполняют в виде таблицы, имеющей до восьми граф. В этих графах с помощью условных знаков и линий отражают время работы оборудования при выполнении основных и подготовительно-заключительных операций. Обычно отдельно показывают наполнение и опорожнение резервуаров или других емкостей машин, их мойку, разборку и сборку.