Разработка системы упаковочного производства по розливу пива и моделирование технологического процесса

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургский Государственный Технологический Университет Растительных Полимеров Кафедра технологии целлюлозы и композиционных материалов КУРСОВАЯ РАБОТА

" Разработка системы упаковочного производства по розливу пива и моделирование технологического процесса"

Выполнила:

студентка 144 группы Проверила:

доцент каф. ТЦКМ Коваленко М.В.

Санкт-Петербург

Введение

Целью курсовой работы является разработка технологии упаковочного производства по разливу пива. Весь процесс разработки технологии упаковки и розлива в нее пива включает в себя следующие основные операции и составляющие этого производства (рис.1).

Рис. 1. Разработка технологической схемы упаковки разлива пива

1. Подбор материала для упаковки пива

1.1 Состав пива Пиво — натуральный алкогольный напиток, содержащий большое количество соединений. Соединения образуются в процессе ферментации пивного напитка, поступающие в него из растительного сырья. [3]

Основные компоненты пивного напитка:

Вода — 91−93%

Углеводы — 1,5−4,5%

Этиловый спирт — 3−7%

Азотосодержащие вещества — 0,2−0,65%

" Углеводы пивного напитка примерно на 80% состоят из декстринов. Декстрины — это олигосахариды, содержащие несколько молекул простых сахаров. 10−15% общего количества углеводов, это, так называемые простые сахара — глюкоза, фруктоза, сахароза. Сложные сахара, к которым причисляют полисахариды, составляют 2−8% углеводов пивного напитка." [3]

При брожении образуются высшие спирты — пропиловый, бутиловый, амиловый; эфиры — этилформиат, бутилацетат. Эти вещества влияют на вкус и запах пива. Содержание высших спиртов составляет 50−100 мг/л.

Этанол, поступающий в организм с пивом, не оказывает дегидратирующего эффекта благодаря высокому содержанию воды в пивном напитке. Механизмы токсического действия этилового спирта и других компонентов пива взаимосвязаны. При этом этанол способен модифицировать или усиливать токсическое действие ряда минорных соединений и наоборот.

Азотсодержащие вещества пива представлены в основном полипептидами и аминокислотами. Большая часть их поступает в напиток из солода. Лишь 20−30% аминокислот являются продуктами жизнедеятельности дрожжей. В пиве представлены все основные аминокислоты. Однако, их пищевая ценность из-за малого количества незначительна.

По ГОСТу Российской Федерации, пиво — слабоалкогольный, насыщенный двуокисью углерода пенистый напиток, получаемый путем сбраживания охмеленного солодового сусла пивными дрожжами. [3]

Пиво является игристым, освежающим напитком с характерным хмелевым ароматом и приятным горьковатым вкусом. Оно утоляет жажду, повышает общий тонус организма, способствует более правильному обмену веществ, т.к. содержит витамины В1, В2, B6, Н, PP. Пиво содержит приблизительно 90% воды, 5% углеводов, 4,5 объемных (или 3,6 весовых) % спирта и небольшие количества углекислого газа, белков и минеральных солей.

" Пивной напиток делится по типу брожения на три группы: низовое, верховое и самопроизвольное. Более 90% потребляемого напитка относиться к первой категории 80% несброженного экстракта пива состоит из углеводов, включающих в себя декстрины, мальтозу, пентозаны, 8−10% составляют азотосодержащие соединения, так же 3−4% минеральных веществ, процент которых обусловлен солевым составом воды. Кроме этого органические кислоты, такие как яблочная, винная, уксусная, молочная и некоторые другие, горькие и полифенольные вещества хмеля, красящие вещества солода и хмеля так же входят в состав экстракта. Насыщенность и богатство аромата характеризуются присутствием эфирных масел хмеля, диацетилом, сернистыми соединениями и содержанием некоторых побочных продуктов брожения.

Присутствие витаминного комплекса в пиве в цифрах: 1 дм³ пива содержит тиамина (В1) порядка 20−60 мкг, рибофлавина (В2) около 200−1000 мкг, биотина (Н) — 2,5−10 мкг, пиридоксин (В6) не менее 400−900 мкг, а так же никотиновой (РР) и пантотеновой (В5) кислоты соответственно 500−1000 и 400−800 мкг.

Физические свойства пива, как и любой жидкости, характеризуются плотностью, относительно плотности воды. За 1.000 плотности принимается ее значение для дистиллированной воды. Важными показателями для пива является уровень плотности перед началом брожения и после его окончания.

Начальная плотность за рубежом называется Original Gravity (ОG) или Starting Gravity (SG). В пивоварении ее значение обычно колеблется для более легких сортов от 1.020 до 1.040. Для более крепких сортов плотность начального сусла составляет от 1.055 до 1.160. Измеряемая плотность после окончания брожения называется конечной плотностью и за рубежом обозначается как Final Gravity (FG) или Terminal Gravity (TG). Такой подход к измерению плотности пива характерен для Англии. В некоторых европейских странах принято измерять плотность в градусах Плато (Рlаtо). По этому методу переход из английской системы производится путем отбрасывания старшей единицы и деления оставшегося показателя на четыре.

Спирт и содержание начального экстракта сусла имеют между собой зависимость, установленную Баллингом в 1865 г. В большей части стран крепость алкогольных напитков измеряют только в объемных процентах содержания алкоголя (abv — alcohol by volume) при температуре 20 С.

Для измерения плотности, относительной плотности и концентрации веществ в растворах различных жидкостей применяется так называемый ареометр. Диапазон измерения используемых ареометров колеблется от 600 до 1840 кг/м3." [6]

Какая информация должна присутствовать на упаковке? По ГОСТам России должны быть указаны следующие сведения: — наименование и тип пива; наименование и местонахождение изготовителя; товарный знак изготовителя (при наличии); величина экстрактивности начального сусла в процентах (кроме безалкогольного пива и специального пива со вкусовыми и ароматическими добавками); минимальная величина объемной доли этилового спирта («алк. не менее… % об.» или «спирт не менее … % об.»); дата розлива; состав основного сырья, использованного при изготовлении пива; пищевые добавки, ароматизаторы, биологически активные добавки к пище, ингредиенты продуктов нетрадиционного состава; срок годности; условия хранения; объем; пищевая ценность; обозначение документа, в соответствии с которым изготовлен и может быть идентифицирован продукт; информация о подтверждении соответствия. [4]

Следующая стадия — упаковка.

1.2 Обзор возможных материалов для упаковки пива Упаковка обеспечивает сохранность продукта при хранении, перевозке и использовании. Поскольку это продукт жидкий, газообразный, содержит определенное количество спирта, кислотности и стойкости, имеет особенность при более низкой температуре — мутнеть, а при высокой — осаждаться, то ему нужна упаковка, предохраняющая продукт от грязи, пыли, патогенных микроорганизмов. Кроме того упаковка предохраняет пивную продукцию от контакта с кислородом воздуха, который оксидирует пиво, оно мутнеет. Упаковка несет на себе всю необходимую информацию для потребителя, а ее дизайн достаточно сильно влияет на реализацию продукции. Все эти функции упаковки, вместе взятые и каждая по отдельности, очень важны, но для пивной продукции, наиболее важными является защита от воздействий света и низких температур. [1]

Рассмотрим эту функцию для пива. Сам по себе материал, из которого изготавливается упаковка, должен быть химически нейтрален к продукту; не вносить в него химические или одорирующие вещества, например, катионы металлов; не пропускать кислород из воздуха. Разрешение на применение того или иного материала после проверки дает Госкомсанэпиднадзор России и их перечень приводится в специальных справочных изделиях. Самой безопасной емкостью для содержания пива считается кег (металлическая ёмкость, используемая для хранения и транспортировки пива и других алкогольных или безалкогольных напитков, газированных или нет, обычно под давлением.) на втором месте расположилась стеклянная тара. Как правило, содержась в таре из этих материалов, пиво оставляет свой первоначальный вкус и не приобретает специфического запаха и привкуса, кроме того, в нем сохраняются полезные вещества. [8]

Что касается пластиковой тары (ПЭТ), то здесь мнения специалистов далеко неоднозначные. Безусловно, хранить пиво в пластике удобно, но при высоких температурах он чаще всего начинает растворяться, и вредные вещества попадают в ароматный напиток, придавая ему неприятный вкус. Кстати, это не только неприятно, но и небезопасно, ведь расплавленный пластик вполне может спровоцировать серьезное отравление.

Стеклянная бутылка более дорогая, вследствие чего напиток в стеклянной таре дороже. Среди преимуществ стекла выделяется лучшее хранение напитка, из-за чего считается, что напиток из стеклянной бутылки вкуснее.

Более подробно остановимся на металлической упаковке. Для изготовления пивных банок применяют белую жесть и алюминий. Оба материала относительно недорогие, нетоксичны, хорошо перерабатываются, достаточно прочны и при соответствующей обработке позволяют улучшить эксплуатационные свойства.

В пивной промышленности используют низкоуглеродистую сталь, поставляемую в виде черной жести, которую превращают в белую жесть. Ее и используют для изготовления банок и днищ для них. [8]

Белая жесть Белую жесть получают методом гальванизации черной жести тонким слоем олова. Олово наносится с обеих сторон в виде покрытия, толщина которого зависит от свойств фасуемого пищевого продукта и условий окружающей среды, причем толщина слоя олова снаружи и изнутри может различаться. Этот слой олова обеспечивает стали достаточную защиту против коррозии и может контактировать со многими пищевыми продуктами. Тем не менее для большинства напитков на внутреннюю поверхность наносят дополнительное органическое покрытие, служащее своего рода барьером между собственно металлом и напитком, который предотвращает возможное изменение свойств продукта в результате контакта с металлом. Это покрытие характеризуется хорошей электропроводностью, облегчающей последующий процесс сварки. Будучи довольно мягким металлом, в процессе утонения стенок банок из двух деталей жесть играет роль твердой смазки. Применяют также стальные банки с поверхностью, хромированной гальваническим способом (ECCS). Эта хромированная поверхность для обеспечения необходимой коррозионной стойкости должна быть покрыта специальным органическим покрытием, которое также обеспечивает прекрасные адгезионные свойства относительно жидких покрытий или ламинатов. Такие банки обычно немного дешевле, чем банки с оловянным покрытием, однако из-за матовой поверхности даже после покрытия прозрачным лаком они не дают такой же «блестящий» внешний вид, как у банок с оловянным покрытием. Как правило, банки ECCS не подлежат сварке без предварительного удаления слоя хрома или оксида хрома. [2]

Алюминий Алюминий для производства легких металлических контейнеров используют как в относительно чистом виде, так и с добавками марганца и магния, которые повышают его прочность. Этот материал нельзя сваривать на оборудовании для сборки банок и можно использоваться лишь для производства бесшовных консервных банок из двух деталей. Для защиты содержимого внутреннюю поверхность алюминиевой банки всегда покрывают лаком органического происхождения. [2]

Производство банок Металлические банки для напитков могут состоять из двух или трех деталей. В последнем случае это цилиндрический корпус, раскатанный из плоского листа металла, с продольным швом (обычно сварным) и два днища, которыми закрывается корпус с двух сторон. Такое производство очень гибкое и позволяет производить банки практически любых типоразмеров. Особенно удобно оно для изготовления банок различного типа на одном предприятии, так как для этого требуется лишь несложная переналадка оборудования. Возможность выбора размеров металлических банок позволяет широко использовать в рекламных акциях особые банки (типа «15% продукта — бесплатно!»).

Банки из двух деталей изготавливают путем вытяжки металлического диска в бесшовный цилиндр, к которому с одной стороны крепится днище. В результате получаются так называемые «цельнотянутые банки», изготовленные по методу многоэтапной вытяжки (DRD, Draw and Redraw). Первый этап такой вытяжки представляет собой процесс изменения формы листа металла без изменения его толщины, а последующие этапы — это операции по преобразованию полученной заготовки в банку с меньшим диаметром и, соответственно, большей высоты (также без изменения толщины стенок). [2]

В процессе вытяжки с утонением стенок банки из двух деталей проходят через усиленное протяжное кольцо. Технология DWI представляет собой экономичный способ изготовления банок, высота которых больше диаметра, особенно при производстве банок постоянных типоразмеров.

Все банки из двух деталей подвергают испытаниям на просвет, позволяющим отбраковывать банки с проколами и трещинами. В ходе этих испытаний контролируется светопропускание банок при сильном внешнем освещении. Преимуществом банок из двух деталей является то, что из-за наличия лишь одного днища сокращается количество критических контрольных точек.

Банки, изготовляемые по методу DWI (вытяжки с утонением) производят как из жести, так и из алюминия. При производстве банок для напитков на их внешнюю поверхность наносят прозрачную или пигментированную основу для нанесения впоследствии печатных красок. Слой основы высушивают в сушильной печи, а на следующем этапе с помощью быстродействующего печатного оборудования на внешнюю сторону корпуса наносят восьмицветную печать плюс лак. На кромки каждой банки наносят особо прочный лак, который обеспечивает дополнительную защиту против истирания и коррозии в ходе транспортировки, что особенно важно для пищевых продуктов, которые хранят в холодильниках в условиях высокой влажности. Затем банки подаются во вторую сушильную печь, где высушиваются печатная краска и лак. Внутреннюю поверхность банок покрывают лаком и окончательно высушивают.

Как известно пиво — это очень агрессивный для металла продукт. Высокая кислотность и содержание углекислого газа способно очень быстро разрушить металлическую поверхность банки и пиво просто вытечет наружу, поэтому при изготавления упаковки используют защитные покрытия. [2]

Олово Металлические банки изготавливают, главным образом, из стали и покрывают тонким слоем олова изнутри и снаружи. Такое покрытие является обязательным элементом конструкции банки, играя большую роль в определении срока годности расфасованного продукта. Важнейшей функцией этого покрытия является защита стальной основы банки. Без слоя олова присутствующее в составе стали железо вступит во взаимодействие с пищевым продуктом, что вызовет обесцвечивание последнего и приведет к появлению побочных привкусов, а также к вспучиванию банки вплоть до образования отверстий, то есть нарушения герметичности банки. Вторая роль олова связана с тем, что оно создает восстановительную среду, и весь кислород, присутствующий в банке в момент ее укупорки, быстро поглощается. Благодаря этому минимизируется окисление продукта и предотвращается его обесцвечивание и ухудшение вкуса и аромата. Олово выделяется с поверхности банок из белой жести благодаря его способности действовать наподобие расходуемого анода. Окисление олова проходит относительно медленно из-за высокого водородного потенциала его поверхности, защищающего сталь от коррозии, что и объясняет тот факт, что очень тонкий слой олова обеспечивает хорошую защиту от коррозии. [2]

Высокое содержание олова в пищевом продукте служит причиной раздражения пищеварительного тракта, и у некоторых людей может приводить к кратковременным желудочным расстройствам с такими симптомами, как тошнота, рвота, диарея, колики, озноб и головная боль. Пищевое отравление может в некоторых случаях наблюдаться при концентрации олова в продукте выше 200 мг/кг (ПДК) с увеличением риска отравления при концентрациях выше 250 мг/кг. Никаких долговременных последствий для здоровья потребителей при длительном употреблении консервированных продуктов, расфасованных в обычные банки из белой жести, не выявлено.

Окисление олова наблюдается на протяжении всего срока годности консервированного продукта, в связи с чем необходимо предпринимать меры по снижению скорости его окисления. Факторами, ускоряющими окисление, являются нагревание, присутствие кислорода и нитратов, некоторых химических консервантов и красителей. Одним из эффективных методов снижения скорости окисления олова в консервных банках с нелакированными участками является достижение высокой степени разрежения.

Из банок из черной и белой жести происходит миграция железа, хотя ее скорость и ограничена такими физическими параметрами, как площадь внутренней поверхности, контактирующая с продуктом через слой олова или лака. Любая полуда жестяных банок имеет микроскопические поры, через которые окисляется сталь под ней. Обычно такие банки характеризуются низкой скорость распространения коррозии, однако" некоторых случаях может наблюдаться точечная коррозия, приводящая к образованию в слое жести глубоких изъязвлений и в результате к перфорированию упаковки и порче продукта[2]

Сильная коррозия железа может наблюдаться лишь в конце процесса окисления олова, когда обнажаются довольно большие участки низлежащей жести. На них начинают действовать соединения, содержащиеся в пиве, способные окислять железо с высвобождением водорода, в результате чего банки могут вздуться.

Миграция ионов олова и железа Увеличение содержания железа в конце срока годности может привести к изменениям вкусоароматических свойств и цвета продукта. Даже при сравнительно слабом окислении железо может стать причиной появления в продуктах металлического привкуса (например, у некоторых сортов светлого пива в ванках). Именно из-за повышенной чувствительности к железу в жестяные DWI-банки не фасуют пиво, розлив возможен только в алюминиевые DWI-банки. Поглощаемое продуктом желеезо иногда приводит к обесцвечиванию или появлению мути у пива и для предотвращения этого применяют особые вещества, образующие с железом хелатные комплексы.

Все алюминиевые банки для защиты продукта от контакта с металлом покрывают лаком, в связи с чем содержание алюминия в консервированных пищевых продуктах очень мало, но иногда и такое небольшое содержание алюминия неблагоприятно сказывается на качестве некоторых особо чувствительных к нему продуктов, в частности пива, вызывая образование в нем мути.

Наличие лакового или эмалированного покрытия существенно снижают миграцию олова в продукт, и поэтому такие покрытия получают все большее распространение — даже для консервирования тех пищевых продуктов, которые традиционно фасовали в обычные жестяные банки без покрытия.

Некоторые производители консервов предпочитают банки с покрытием на основе виниловых смол, обладающих тем преимуществом, что не имеют вкуса и запаха и поэтому подходит для розлива некоторых напитков. Белые виниловые покрытия зачастую используют в тех случаях, когда существует риск контакта металла с продуктом, а также в маркетинговых целях, так как белый цвет олицетворяет чистоту и гигиеничность. Покрытия на основе органических природных полимеров также не имеет вкуса и запаха и применяются иногда в банках с напитками.

Коррозия банок Помимо постепенной миграции олова и железа с внутренней поверхности банок в течение срока годности пищевых продуктов, дефекты консервных банок могут быть обусловлены внутренней коррозией после механических повреждений или вследствие производственного брака.

Механические повреждения банок, например, вмятины, могут привести к образованию трещин во внутреннем защитном покрытии, вследствие чего продукт начинает контактировать с металлом под покрытием. В результате в этом месте может начаться точечная коррозия, интенсивность которой зависит от типа расфасованного продукта и материала банки.

Формование рифлей на корпусе банок, а также бороздок на днищах иногда может привести к растрескиванию внутреннего покрытия в соответствующих зонах или его отслаиванию от металла. Этот дефект также может привести к началу коррозии металла под воздействием пищевого продукта. Причинами таких дефектов зачастую бывают недостаточная гибкость покрытия, обусловленная либо неверным подбором его толщины, либо неправильно проведенным отверждением. Кроме того, аналогичный дефект может быть следствием отпрессовывания на банках необходимой маркировки. [2]

В редких случаях причиной внутренней коррозии банок может стать неожиданно агрессивная реакция между содержимым и материалом банки, приведшая к отслоению покрытия от металлической основы. Такие реакции возникают вследствие очень сложных взаимодействий, и зачастую единственно правильным решением в этом случае будет отказаться от использования данного вида покрытия.

Алюминиевый сплав, который используется в производстве легковскрываемых крышек металлических банок для напитков, специально разработан для придания им особых механических свойств. Этот сплав, однако, подвержен коррозии под воздействием условий окружающей среды, а именно влаги. В присутствии остаточных солей, особенно хлоридов и других галогенидов, коррозия протекает значительно быстрее. Больше всего подвержена такой коррозии область насечек на крышках из-за характерных для нее остаточных напряжений. В отсутствие влаги коррозии не наблюдается, так что после укупорки банок и перед их складированием крышки банок следует тщательно промыть водой и высушить. В ходе хранения влажность необходимо контролировать, применяя соответствующую вентиляцию и другие способы регулирования влажности.

Любое внешнее повреждение консервной банки может сократить срок годности расфасованного в нее продукта, причем особенно важно избежать коррозии внешней поверхности. Так как ржавчина развивается при наличии металла, кислорода и влаги, то избежать ее появления можно, исключив один из вышеуказанных факторов. Единственным легко регулируемым внешним для банки фактором является влага.

1.3 Критерии выбора упаковки Рассмотрев все возможные виды упаковки для пива, необходимо выбрать материал, который наиболее приемлем для упаковки. Для этого выделим основные критерии, по которым возможно выбрать материал, из которого будет производиться банка:

1) Химическая инертность по отношению к пиву;

2) Низкая себестоимость;

3) Обеспечение герметичности после укупорки;

4) Обеспечение сохранности пива от окисления;

5) Коррозионная стойкость;

6) Быстрота охлаждения;

7) Защита от кислорода и солнечного света;

8) Легкая утилизация;

9) Легкая масса.

1.4 Выбор упаковки алюминиевый тара упаковка цех Оценим вышеперечисленные материалы по каждому критерию. Для этого проставим материалам оценки по пятибалльной шкале.

По результатам проведенного исследования видно, что наиболее походящей является алюминиевая банка с покрытием. Алюминиевая банка считается самой рециклируемой упаковкой в мире: она может перерабатываться неограниченное количество раз без снижения качества вновь произведенных банок.

2. Подбор технического оборудования для произвоства алюминиевых банок

2.1 Подбор оборудования для производства упаковки Процесс производства алюминиевой банки для пива включает следующие стадии:

· Прессование

· Формирования корпуса

· Мойка

· Сушка

· Печать

· Нанесение защитного покрытия Гидравлические прессы Yangli FOG-K-40/2000

Рис. 2 Пресс Yangli FOG-K-40/2000

FOG-К 40/2000 (рис.2) предназначен для выполнения операций гибки металлических листов вертикально опускающейся траверсой с гидравлическим приводом. Автоматическое позиционирование по двум осям устанавливается с помощью контроллера CNC и обеспечивает высокую производительность. Традиционно применяемая для этого вида оборудования сварная рама, прошедшая термическую обработку, механическая синхронизация работы гидроцилиндров и моторизованная система перемещения задних упоров, оснащенная винтовыми шариковыми парами, позволяют добиться высокого качества угла гибки. Закаленные и хорошо отшлифованные инструменты стандартного типа, либо выполненные по специальному заказу, дают широкий диапазон видов получаемых изделий.

Гидравлический гибочный пресс РВВ400/4100

Рис. 3 Пресс РВВ400/4100

Прессы серии PBB (рис.3), оснащенные современными электронными и гидравлическими устройствами, обеспечивают высокоточную и скоростную гибку и штампование листового металла. Синхронизация работы гидроцилиндров обеспечивается электромагнитными клапанами, контролируемые системой ЧПУ. Прессы являются базовыми для создания высокомеханизированных и автоматизированных участков обработки листового металла с высоким качеством продукции, хорошей производительностью и удобством в работе. [5]

Особенности и преимущества:

· Рама изготовлена из специальной стали и собрана в коробчатую конструкцию что позволяет обеспечивать высокую жесткость с хорошими показателями точности станка при высокой скорости работы;

· Простое использование интерфейса, предполагает быструю и простою переналадку на новый производственный процесс.

· Все что должен знать оператор — это основные характеристики материала (длина, толщина, вид материала), необходимый профиль изгиба и инструмент которым пользуется;

· Позволяет использовать систему быстрой смены инструмента;

· Обеспечена современная система защиты рабочей зоны.

Критерии выбора оборудования:

Необходимо выбрать наиболее эффективное оборудование. Для этого выделим основные критерии:

1. Эксплуатационные расходы.

2. Стоимость оборудования.

3. Максимальная производительность.

4. Компактность оборудования.

Выбор оборудования Для выбора оборудования гибочного пресса установке по каждому из вышеперечисленных критериев ставим оценку по пятибалльной шкале:

1. Оборудование не пригодно.

2. Применение данного оборудования не желательно.

3. Применение данного оборудования возможно.

4. Оборудование подходит для производства.

5. Оборудование максимально соответствует поставленной задаче.

По результатам проведенного исследования выбираем Гидравлический гибочный пресс PBB 400/4100.

Машина для мойки тары Eko-Pil PMO 500T

PMPSCH 500T (рис.4) — полностью автоматизированная туннельная моечная машина, имеющая модульную конструкцию. Она обеспечивает отмывку, полоскание, сушку и охлаждение деталей сложной формы. Установка дополнительных устройств гарантирует пользователю очень высокую эффективность и способствует экономному использованию электроэнергии. [5]

Рис. 4 Машина для мойки Eko-Pil PMO 500T

Eko-Pil PMO 300T

Туннельная мойка PMPSCH 300T — это одна из самых молодых моделей моечного оборудования Eko-Pil, являющаяся прочной основой для дальнейшей разработки автоматизированных моечных машин. [5]

Рис.5Машина для мойки тары

Eko-Pil PMO 300T

Критерии выбора оборудования:

Необходимо выбрать наиболее эффективное оборудование. Для этого выделим основные критерии:

1. Эксплуатационные расходы.

2. Стоимость оборудования.

3. Максимальная производительность.

4. Компактность оборудования.

Выбор оборудования Для выбора оборудования для мойки тары установке по каждому из вышеперечисленных критериев ставим оценку по пятибалльной шкале:

1. Оборудование не пригодно.

2. Применение данного оборудования не желательно.

3. Применение данного оборудования возможно.

4. Оборудование подходит для производства.

5. Оборудование максимально соответствует поставленной задаче.

По результатам проведенного исследования выбираем машина для мойки банок Eko-Pil PMPSCH 500T.

Печатная машина

Рис. 5 Печатная машина Ротационное печатное устройство (рис.5), имеющее цилиндрическую форму рабочего органа. Ротационная машина предназначена для печати на бутылках в больших объёмах и имеет высокую скорость печати. Чаще всего ротационное построение применяется при конструировании оборудования офсетной печати. [5]

Критерии выбора оборудования Рассмотрев несколько вариантов печатных машин для алюминиевых банок, необходимо выбрать наиболее эффективное оборудование. Для этого выделим основные критерии:

1. Эксплуатационные расходы.

2. Стоимость оборудования.

3. Максимальная производительность.

4. Компактность оборудования.

Выбор оборудования Для выбора оборудования каждой печатной машине по каждому из вышеперечисленных критериев ставим оценку по пятибалльной шкале:

1. Оборудование не пригодно.

2. Применение данного оборудования не желательно.

3. Применение данного оборудования возможно.

4. Оборудование подходит для производства.

5. Оборудование максимально соответствует поставленной задаче.

По результатам проведенного исследования выбираем ротационную печатную машину ASY-800.

Гальваническая линия ЛНГЭ

Рис. 6 Гальваническая линия ЛНГЭ Гальваническая линия (рис.6) предназначена для получения однослойных и многослойных гальванических покрытий из меди, никеля, олово-висмута и других металлов в полуавтоматическом режиме. Блочно-модульная конструкция позволяет легко компоновать гальваническую линию из ванн, применяемых на различных операциях (электрохимическая обработка, химическая обработка, струйная промывка, сушка и т. д.) при выполнении технологического процесса. Линия приспособлена к оснащению дополнительным сервисным оборудованием, которое автоматически поддерживает на заданном уровне параметры технологических сред, температуру, величину постоянного и импульсного токов, количество электричества, а также оборудованием, обеспечивающим возврат промывных вод для повторного использования. [5]

Гальваническая линия NIITOP

Рис. 7 Гальваническая линия NIITOP

Новая современная линия гальванопластики NIITOP (рис.7) имеет многопроцессорность, высокую надежность, хорошую ремонтопригодность.

Критерии выбора оборудования Рассмотрев несколько вариантов машин для нанесения защитного покрытиия, необходимо выбрать наиболее эффективное оборудование. Для этого выделим основные критерии:

1. Эксплуатационные расходы.

2. Стоимость оборудования.

3. Максимальная производительность.

4. Компактность оборудования.

Выбор оборудования Для выбора оборудования каждой машине для нанесения покрытия по каждому из вышеперечисленных критериев ставим оценку по пятибалльной шкале:

1. Оборудование не пригодно.

2. Применение данного оборудования не желательно.

3. Применение данного оборудования возможно.

4. Оборудование подходит для производства.

5. Оборудование максимально соответствует поставленной задаче.

По результатам проведенного исследования выбираем Гальваническая линия NIITOP .

2.2 Выбор оборудования для наполнения банок пивом Машина для разлива в алюминиевые банки линейная Линия состоит из автоматических устройств розлива и укупорки (рис.8). Эта линия подходит для производства всех видов газированных напитков в алюминиевые банки. [5]

Рис. 8 Машина для разлива пива

Критерии выбора оборудования Рассмотрев возможные виды оборудования для разлива и закрывания крышкой, необходимо выбрать наиболее приемлемое оборудование. Для этого выделим основные критерии выбора:

1. Эксплуатационные расходы.

2. Стоимость оборудования.

3. Максимальная производительность.

4. Компактность оборудования.

Выбор оборудования С целью выбора оборудования разлива и закрывания крышкой по каждому критерию ставится оценка по пятибалльной шкале:

1. Оборудование не пригодно.

2. Применение данного оборудования не желательно.

3. Применение данного оборудования возможно.

4. Оборудование подходит для производства.

5. Оборудование максимально соответствует поставленной задаче.

По итогам проведенного исследования выбираем разлива и закрывания крышкой НК VVF 88D.

Маркировщик по металлу Серия Fast Line Plus (рис.9) — лазерная волоконная система, предназначенная для маркировки таких материалов как: металл, поглощающие пластики, окрашенные металлы, силикон. Маркираторы этой серии идеально подходят для маркировки металлических и электронных компонентов, автодеталей. [5]

Рис. 9 Маркировщик по металлу Технические характеристики

Конвейер пластинчатый (транспортер) Конвейер (транспортер) пластинчатый (рис.10) предназначен для горизонтального перемещения продукции (бутылок, банок, флаконов, канистр, пакетов или другой тары) в закрытых помещениях. Конвейер осуществляет связку различного оборудования линий розлива или используется при фасовке продукции химического, пищевого и иного производства. Тяговым элементом конвейера является пластинчатая цепь. [5]

Рис.10 Конвейер пластинчатый

Описание:

Возможно изготовление конвейера в 2,3,4 и более рядов цепи.

Конвейер может состоять из прямых и поворотных участков.

Регулировка ограждения с помощью кронштейнов, возможна как по ширине так и по высоте конвейера Опоры конвейера могут быть или сварные из металла, или в исполнении «евростандарт» (пластиковые треноги или двуноги) Регулировка скорости (частотный преобразователь или механический вариатор)

Технические характеристики:

Скорость, м/мин (1−60)

Грузоподъемность, кг/п.м. (1−30)

Габариты груза, (диаметр), мм (40−400) макс.

Длина конвейера, м (1,5−12)

Ширина цепи, мм (82,5 — 304,8)

Высота конвейера, мм (400−2500)

Возможное применение:

Применительно к условиям производства предусматривается регулирование скорости перемещения транспортерной цепи в пределах технических данных. С этой целью в приводе конвейера (конвейера) применяется вариатор или частотный преобразователь. При установке вариатора осуществляется механическое регулирование числа оборотов редуктора. Если используется частотный преобразователь (инвертор), то число оборотов электродвигателя регулируется за счет вариаций частоты питающего напряжения.

Накопительный стол для банок кмс-202

Накопитель банок (рис.11) кмс-202 служит для накопления с последующей разгрузкой консервных банок и бутылок и т. п. тары в технологических системах до 120 штук в минуту.

Накапливаемая тара (диаметры) — от 50 до 160 мм вместимость стола — от 40 до 220 шт. (в зависиомсти от диаметра) уровень стола — от 850 до 950 мм (регулируется, другой размер — по спецзаказу) номинальная частота вращения стола — 4,3 об/мин установленная мощность — 0,25 квт. [5]

Рис. 11 Накопительный Стол

3. Размещение оборудования цеха штампования, сушки, печати, розлива и упаковки пива в алюминиевые банки Помещение где будет происходить изготовление продукции, будет 100 м². Для этих целей найдено нежилое здание, где ранее располагалось промышленное производство. План размещение оборудования цеха штампования, сушки, печати, розлива и упаковки пива в алюминиевые банки имеет следующий вид:

Рис. 12 Схема оборудования цеха штампования, сушки, печати, розлива и упаковки пива в алюминиевые банки

1. Компрессор

2. Штамповальный пресс

3. Корпусообразующая машина

4. Моечная машина

5. Сушилка с обогревом горячим воздухом

6. Печатная ротационная система

7. Нанесение защитного покрытия

8. Наполнение и закрывание крышкой с язычком

9. Накопительный стол Описание технологического процесса:

В данном пункте проведем компоновку оборудования, выбранного во втором пункте, опишем производственную линию по штампованию, сушке, печати, розливу и упаковке пива в алюминиевые банки, производительностью 10 000 бутылок в час включают в себя:

· Гидравлический гибочный пресс PBB 400/4100

· машина для мойки банок Eko-Pil PMPSCH 500T

· ротационную печатную машину ASY-800

· Компрессор К22

· Гальваническая линия NIITOP

· разлива и закрывания крышкой НК VVF 88D

· маркировщик

· транспортер

· накопительный стол

· Гальваническая линия NIITOP

Ниже представлена Технологическая схема производства по моделированию производственного процесса.

Некоторые пояснения к схеме:

Лист попадается пресс, который выбивает из него кружки, служащие заготовками для производства банок. Этот штамповальный пресс производит две операции — он выбивает диск диаметром в 14 сантиметров, и придает ему чашевидную форму. Те отходы, которые остаются от листа, прессуют, и отправляют на алюминиевый завод для переработки и изготовления новых алюминиевых рулонов.

" Чашки же попадают в корпусообразующую машину. Она растягивает алюминий, образуя корпус банки. В машину подается смазка, чтобы алюминий не разрывался при растяжке. Смазка одновременно выступает также в роли охлаждающей жидкости, потому что алюминий при обработке нагревается. После того, как корпус сформирован, его края очищаются и выравниваются.

Затем банки, перевернутые вверх дном, полаются на конвейере є моечную машину. Работа этой моечной машины делится на шесть этапов. Первые два — мытье соляной кислотой, при температуре в 60° С. Последние четыре — мытье деионизированной водой — «нейтральной» водой, с нулевым водородным показателем, также при температуре 60° С. Из моечной машины банки поступают в сушилку с обогревом горячим воздухом. Теперь они блестят, потому что мытье соляной кислотой удалило тонкий поверхностный слой алюминия. Затем банки на конвейере проходят под валиком, который покрывает кольца на дне банок слоем лака. Это покрытие позволяет банкам легко скользить на конвейерах и торговых автоматах, а в ультрафиолетовых лучах светится голубым светом.

Теперь на банки можно нанести надписи. Нужные надписи наносятся с помощью ротационной печатной системы. Она может наносить по очереди до пяти красок. Затем наносится защитный слой лака. Даже при замедленной съемке видно, что это высоко скоростной процесс. Нормальная скорость — одна тысяча восемьсот банок в минуту. Затем банки проносятся через сушильную камеру, в которой краска моментально высыхает, а защитный лак затвердевает. После этого машина наносит лак на водяной основе на внутренней поверхности банки. Он образует барьер между напитком и алюминием, чтобы напиток не имел металлического привкуса. Он также препятствует коррозии алюминия изнутри, от воздействия кислых газированных напитков.

Затем банки проходят через специальную машину, которые формируют пяти сантиметровую горловину банки. Это делается постепенно. Процесс разбит на 11 этапов, чтобы не прорвался тонкий, как бумага, алюминий. Следующая машина образует загнутый верхний край банки, к которому будет позднее прикреплена верхняя крышка с отрывающимся язычком. Банки проходят через сложную видео-систему, фотографирующую внутреннюю поверхность каждой банки." [7]

Банки, имеющие любой дефект, вмятины или краску внутри, отправляются на переработку. От сюда готовые алюминиевые банки транспортером отправляют на машину по наполняют и закрывают крышкой с отрывающимся язычком. Затем маркируют и отправляют на склад готовой продукции.

Библиографический список

1. Коваленко М. В. Разработка системы упаковочного производства и моделирование технологического процесса / Коваленко М. В., Бучельникова Я. В. // СПбГТУРП — 2013. С. 51.

2. Коулз Р. Упаковка пищевых продуктов / Коулз Р., Кирван Д. // СПб — 2008. -С. 408.

3. ГОСТ Р 51 174−98 /Пиво. Общие технические условия// Режим доступа: http://nubo.ru/texts/gost98.html/, свободный. Загл. с экрана (8.04.2013)

4. ГОСТ Р 51 074−2003 / Продукты пищевые. Информация для потребителя. Общие требования// Общие технические условия// Режим доступа: http://gost.ruscable.ru/cgi-bin/catalog/catalog.cgi?i=2080&l/, свободный. Загл. с экрана (8.04.2013)

5. Вторичный рынок пищевого оборудования /жестябаночные линии и агрегаты// Режим доступа: http://roy.ru/zhest.php/ свободный. Загл. с экрана (8.04.2013)

6. Международный аналитический журнал «Пивное дело» Пивное дело / Пивная банка// /2003. часть 2. Режим доступа: http://www.pivnoe-delo.info/pivnoe-delo-12 003;tema-nomera-pivnaya-banka-chast-2/, свободный. Загл. с экрана (8.04.2013)

7. Моделист-конструктор /Алюминиевые банки// - 2012. Режим доступа: http://modelist-konstruktor.com/konvejer_mk/alyuminievye_banki/ свободный. Загл. с экрана (8.04.2013)

8. Студенческий клуб «Альтернатива» /Металлическая тара и упаковка// Режим доступа: http://www.cs-alternativa.ru/text/1858/ свободный. Загл. с экрана (8.04.2013)