Репозиторій ЧДТУ
Репозиторій ЧДТУ зберігає і дозволяє легкий і відкритий доступ до всіх видів цифрового контенту, включаючи текст, зображення, анімовані зображення, MPEG і набори даних
Дізнатися більше
Будь ласка, використовуйте цей ідентифікатор, щоб цитувати або посилатися на цей матеріал:
https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/7148| Назва: | Підвищення ефективності процесу варіння ікри кабачкової шляхом вдосконалення обладнання |
| Автори: | Хандюк , Микола Васильович Рудь, Олександр Васильович |
| Ключові слова: | ікра кабачкова та баклажанна;вакуум випарна установка;конденсат;процес варіння |
| Дата публікації: | 14-гру-2022 |
| Короткий огляд (реферат): | Мета магістерської кваліфікаційної роботи полягає в підвищенні ефективності процесу варіння ікри кабачкової та баклажанної фасувального відділення шляхом вдосконалення обладнання. Методи досліджень. Дослідження виконані методами теоретичних досліджень. Об’єкт роботи. Процес відведення конденсату з вакуум-випарної установки ВНИИКОП. Предмет роботи. Вирішення науково-практичних завдань спрямованих на обґрунтуванні технологічного процесу варіння ікри кабачкової та баклажанної. Практичне значення одержаних результатів полягає у впровадженні схеми відводу конденсату з парової сорочки вакуум-випарного апарату ВНИИКОП в лінії виробництва ікри овочевої на Черкаському виробничому підрозділі ТОВ “Віджи Продакшн”, що входить до складу групи компаній “Верес”. Наукова новизна одержаних результатів полягає в обґрунтуванні процесу відведення конденсату з вакуум-випарної установки ВНИИКОП. |
| URI (Уніфікований ідентифікатор ресурсу): | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/7148 |
| Розташовується у зібраннях: | 133 Галузеве машинобудування (Обладнання переробних і харчових виробництв) |
Файли цього матеріалу:
| Файл | Опис | Розмір | Формат | |
|---|---|---|---|---|
| КРМ Рудь.pdf Restricted Access | Магістерська випускна робота (МКР) складається з реферату, переліку умовних позначень, вступу, трьох розділів, висновків, списку використаних джерел і додатків. МКР виконана на 95 сторінках, включає 166 формул, 14 рисунків, 15 таблиць, 8 літературних джерел та 7 додатків. | 2.95 MB | Adobe PDF | Переглянути/Відкрити Запит копії |
Усі матеріали в архіві електронних ресурсів захищено авторським правом, усі права збережено.
Extracted text
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
(повне найменування вищого навчального закладу)
Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування
(повна назва факультету)
Кафедра проектування харчових виробництв та верстатів нового покоління
(повна назва кафедри)
МАГІСТЕРСЬКА КВАЛІФІКАЦІЙНА РОБОТА
магістр
(освітньо-кваліфікаційний рівень)
на тему: “Підвищення ефективності процесу варіння ікри кабачкової шляхом
вдосконалення обладнання”
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
Виконав: студент 2 курсу, групи мЗПВ-66
спеціальності 133 – Галузеве машинобудування
(шифр і назва спеціальності)
Обладнання переробних і харчових виробництв
(спеціалізація)
Олександр Рудь
(прізвище та ініціали)
Керівник Микола Хандюк
(прізвище та ініціали)
Рецензент Валентин Пода
(прізвище та ініціали)
Черкаси 2022
2
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування
(повна назва факультету)
Кафедра проектування харчових виробництв та верстатів нового покоління
(повна назва кафедри)
Освітньо-кваліфікаційний рівень магістр
Спеціальность 133 “Галузеве машинобудування”
Спеціалізація “Обладнання переробних і харчових виробництв”
(шифр і назва напряму підготовки, спеціальності)
ЗАТВЕРДЖУЮ
завідувач кафедри __________
“03” вересня 2022 року
ЗАВДАННЯ
на магістерську кваліфікаційну роботу студенту
Рудь Олександру Васильовичу
(прізвище, ім’я, по батькові)
1. Тема магістерської роботи: “Вдосконалення процесу варіння ікри кабачкової та
схеми відводу конденсату випарного апарату ВНИИКОП”
Керівник магістерської роботи: Хандюк Микола Васильович, ст. викладач
(прізвище, ім’я, по батькові, науковий ступінь, вчене звання)
Затверджені наказом Черкаського державного технологічного університету від
“___”____________2022 року №_____
2. Строк подання студентом магістерської роботи 05.12.2022 р.
3. Вихідні дані до магістерської роботи: технологічні інструкції; робочі інструкції;
патенти; конструкторська документація, наукова та довідкова література
4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, які потрібно
розробити):
Реферат; перелік умовних позначень та скорочень, вступ;
Аналітичний огляд;
Розрахункова частина (розрахунок випарного апарату і конденсатовідвідника);
Розробка технологічного процесу виготовлення деталі;
Загальні висновки, список використаних джерел, додатки
5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень)
Вступ;
Лінія виробництва ікри овочевої
План варильно-фасувального відділення;
Технічна пропозиція;
Науково-дослідна робота;
Складальне креслення випарного апарату ВНИИКОП;
Технологічна схема;
Складальне креслення конденсатовідвідника;
Плакат методи обробки поверхні;
Плакат методи обробки деталі;
Висновок.
3
РЕФЕРАТ
Магістерська випускна робота (МКР) складається з реферату, переліку
умовних позначень, вступу, трьох розділів, висновків, списку використаних джерел і
додатків. МКР виконана на 95 сторінках, включає 166 формул, 14 рисунків, 15
таблиць, 8 літературних джерел та 7 додатків.
Мета магістерської кваліфікаційної роботи полягає в підвищенні
ефективності процесу варіння ікри кабачкової та баклажанної фасувального
відділення шляхом вдосконалення обладнання.
Методи досліджень. Дослідження виконані методами теоретичних
досліджень.
Об’єкт роботи. Процес відведення конденсату з вакуум-випарної установки
ВНИИКОП.
Предмет роботи. Вирішення науково-практичних завдань спрямованих на
обґрунтуванні технологічного процесу варіння ікри кабачкової та баклажанної.
Практичне значення одержаних результатів полягає у впровадженні схеми
відводу конденсату з парової сорочки вакуум-випарного апарату ВНИИКОП в лінії
виробництва ікри овочевої на Черкаському виробничому підрозділі ТОВ “Віджи
Продакшн”, що входить до складу групи компаній “Верес”.
Наукова новизна одержаних результатів полягає в обґрунтуванні процесу
відведення конденсату з вакуум-випарної установки ВНИИКОП.
Ключові слова: ікра кабачкова та баклажанна; вакуум випарна установка;
конденсат; процес варіння; конденсатовідвідник; дослідження; технічна
документація; продуктивність.
4
РЕФЕРАТ Анг.
РЕФЕРАТ
Магістерська випускна робота (МКР) складається з реферату, переліку
умовних позначень, вступу, трьох розділів, висновків, списку використаних джерел і
додатків. МКР виконана на 95 сторінках, включає 166 формул, 14 рисунків, 15
таблиць, 8 літературних джерел та 7 додатків.
Мета магістерської кваліфікаційної роботи полягає в дослідженні процесу
варіння ікри кабачкової та баклажанної фасувального відділення, та схеми відводу
конденсату випарного апарату ВНИИКОП.
Методи досліджень. Дослідження виконані методами фізичного
експерименту та теоретичних досліджень. Експеримент здійснювався на дільниці
фасувального відділення виробництва ікри кабачкової та баклажанної.
Об’єкт роботи. Процес відведення конденсату з вакуум-випарної установки
ВНИИКОП.
Предмет роботи. Вирішення науково-практичних завдань спрямованих на
обґрунтуванні технологічного процесу варіння ікри кабачкової та баклажанної.
Практичне значення одержаних результатів полягає у впровадженні схеми
відводу конденсату з парової сорочки вакуум-випарного апарату ВНИИКОП в лінії
виробництва ікри овочевої на Черкаському виробничому підрозділі ТОВ “Віджи
Продакшн”, що входить до складу групи компаній “Верес”.
Наукова новизна одержаних результатів полягає в науковому обґрунтуванні
процесу відведення конденсату з вакуум-випарної установки ВНИИКОП.
Ключові слова: ікра кабачкова та баклажанна; вакуум випарна установка;
конденсат; процес варіння; конденсатовідвідник; дослідження; технічна
документація; продуктивність.
5
ЗМІСТ
Перелік умовних позначень і скорочень………………………………………………..7
Вступ………………………………………………………………………….…………...8
РОЗДІЛ 1. Аналітичний розділ...…………………………………….…………………12
1.1 Маркетингове обґрунтування проекту………………..…………………………..12
1.2 Процес випарювання та конденсації у вакуум-випарній установці…………….14
1.2.1 Сутність процесу випарювання в консервному виробництві………….......14
1.2.2 Сутність процесу конденсації в консервному виробництві …………...…..19
1.3 Класифікація устаткування…………………...………………………...……….....20
1.3.1 Класифікація випарних апаратів….……………………………………...…..20
1.3.2 Класифікація конденсатовідвідників…………………...……………………22
1.4 Опис потоково механізованої лінії виробництва овочевої ікри………………...27
1.4.1 Узагальнена машинно-апаратурна схема лінії……………………………...27
1.3.2 План фасувального відділення лінії виробництва овочевої ікри……...…...32
1.5 Технічні вимоги та умови на сировину, напівфабрикати і готову продукцію....32
1.6 Робоча технологічна інструкція…………………………………………......…….36
1.6.1 Приймання та зберігання сировини…………………………….…….……...36
1.6.2 Підготовка сировини та матеріалів………………………………………......39
1.6.3 Теплова обробка сировини…………………………………………………...41
1.6.4 Подрібнення та протирання сировини…………………………….………...42
1.6.5 Змішування компонентів та варка…………………………………………...43
1.6.6 Фасування та укупорювання………………………………………………....44
1.6.7 Стерилізація…………………………………………………………………...45
1.6.8 Миття та полетування………………………………………………………...46
1.6.9 Зберігання……………………………………………………………………...46
1.7. Вакуум-випарний апарат ВНИИКОП…………………………..………..…….....46
1.8 Технічна пропозиція…………………………………………………………….….49
1.9 Дослідження процесу уварювання сировини……………….……….…………...51
Висновки до розділу 1…………………………………………………………..……...53
6
РОЗДІЛ 2. Розрахункова частина………………………………………………...…..54
2.1. Технологічний розрахунок вакуум-випарного апарату…….…….………............54
2.2. Розрахунок основних параметрів вакуум-випарного апарату…..………...…......59
2.2.1. Кінематичний розрахунок…………………….……………………....……..59
2.2.2. Розрахунок конденсатовідвідників……………………………………….....68
2.2.3. Тепловий розрахунок………………………………………………………...70
Висновки до розділу 2……………………………………………………..………........76
РОЗДІЛ 3. Розробка технологічного процесу виготовлення деталі……………..77
3.1. Формування службового призначення……………………….……………............77
3.2. Аналіз технологічності конструкції деталі………………………….…………….77
3.3. Вибір методів і кількості ступенів обробки поверхонь (МОП)………….………78
3.4. Вибір варіантів маршрутів обробки деталі…………………………………..…....88
3.5. Розробка станів технологічного процесу виготовлення деталі………………….88
3.6. Технологічний процес ремонту деталі………………………………….…………89
Висновки до розділу 3……………………………………………………..……….........92
Загальні висновки……………………………………………………………………......93
Список використаних джерел………………………………………………………......95
Додатки…………………………………………….……………………………….….....96
Патент №1………………………………………………………………………………..96
Патент №2………………………………………………………………………………101
Патент №3………………………………………………………………………………105
Патент №4………………………………………………………………………………109
Специфікації…………………………………………………………………………….112
7
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ І СКОРОЧЕНЬ
АТ – акціонерне товариство
ГК – група компаній
ТОВ – товариство з обмеженою відповідальністю
ТУ – технічні умови
ДСТУ – Державний стандарт України
ГОСТ – Государственный стандарт
ВНИИКОП – Всесоюзный научно-исследовательский институт консервной и
овощесушильной промышленности
РМЦ – ремонтно-механічний цех
МКР – магістерська кваліфікаційна робота
МОП – методи обробки поверхні
МОД – метод обробки деталі
ЧВП – Черкаський виробничий підрозділ
ВА – випарний апарат
СР – сухі речовини
БВУ – багатокорпусна випарна установка
ЗАТ – закрите акціонарне товариство
ТМ – торгова марка
ЧДТУ – Черкаський державний технологічний університет
ГК – група компаній
ККД – коефіцієнт корисної дії
МФК – Міжнародна фінансова корпорація
8
ВСТУП
Магістерська випускна робота виконана з метою дослідження процесу варіння
ікри кабачкової та баклажанної фасувального відділення, та схеми відводу
конденсату вакуум-випарного апарату ВНИИКОП.
Останніми роками спостерігається значне технічне переозброєння
підприємств консервної промисловості: упроваджуються високопродуктивні
механізовані і автоматизовані технологічні лінії в основне виробництво, росте
рівень механізації допоміжного виробництва, вводяться в дію нові великі заводи,
реконструюються ті, що існують. Основними видами устаткування на сучасному
консервному заводі є технологічне і транспортне.
До технологічного устаткування відносяться машини, установки і апарати, в
яких оброблювану сировину або напівфабрикати зазнають структурно-механічні,
физико-хімічні і біологічні зміни, а також машини, що здійснюють упаковку
виробів. До транспортної групи відносяться установки і машини, що переміщають
сировину, напівфабрикати і готову продукцію, наприклад пневмотранспорт,
транспортери, підйомники, насоси і т.д. Все технологічне і транспортне
устаткування можна об'єднати в єдиний механізований комплекс, що виконує
певний технологічний процес, якщо навіть він складається з окремих машин, не
зв'язаних між собою.
За призначенням сучасне технологічне і транспортне устаткування можна
розділити на наступні групи.
1.Устаткування для доставки і переміщення сировини, допоміжних продуктів,
напівфабрикатів і готової продукції.
2.Устаткування для підготовки сировини до консервації.
3.Устаткування для попередньої підготовки продуктів до термічної обробки і
герметичної тари (наповнювачі, закочувальні машини і стерилізатори).
4.Устаткування для консервації харчових продуктів без використання
герметичної тари.
5.Устаткування для виготовлення тари.
6.Устаткування для оформлення готової продукції.
9
Технологічне устаткування консервного виробництва можна класифікувати по
ряду ознак: характеру дії на оброблюваний продукт; структурі робочого циклу;
ступені механізації і автоматизації операцій, ступені поєднання у виробничому
потоці. Крім цих узагальнюючих ознак кожному виду устаткування властиві
специфічні властивості і особливості.
По характеру дії на оброблюваний продукт розрізняють:
- машини, в яких здійснюється механічна дія на харчові продукти або
матеріали. У них продукти або матеріали не змінюють своїх властивостей, а лише
можуть змінювати свою форму, розміри або інші механічні параметри;
- апарати, в яких здійснюються такі дії на сировину і продукт, при яких
змінюються їх фізичні або хімічні властивості, або агрегатний стан (фізико-хімічні,
біохімічні, теплові, електричні дії).
По структурі робочого циклу розрізняють машини і апарати періодичної і
безперервної дії. У машинах і апаратах періодичної дії оброблювана сировина або
матеріал піддається дії протягом певного часу, і готова сировина або виріб
виводиться з них після закінчення цього часу. Потім процес поновлюється,
повторюючись циклічно. Режим роботи робочих органів таких об'єктів за час циклу
безперервно міняється.
По ступеню механізації операцій розрізняють машини неавтоматичного
робочого циклу; машини напівавтоматичного робочого циклу; машини з повністю
автоматизованим циклом.
У машинах неавтоматичного робочого циклу допоміжні (завантаження,
вивантаження, переміщення, контроль) і деякі технологічні операції здійснюються
при безпосередній дії людини на предмет праці. У таких машинах механізми і
знаряддя лише полегшують працю людини, але не усувають її.
У напівавтоматичних машинах всі основні технологічні операції і процеси
виконуються машиною, ручними залишаються деякі транспортні, контрольні і інші
допоміжні операції.
У автоматичних машинах технологічні операції і процеси, всі допоміжні
операції і процеси, включаючи транспортні і контрольні, виконуються машиною.
10
За принципом поєднання у виробничому потоці розрізняють окремі (приватні)
машини, агрегатні або комплексні машини, комбіновані машини, автоматичну
систему машин. Розвиток виробництва характеризується переходом від машин, що
здійснюють окремі (приватні) операції, до автоматичної системи машин і
безперервного виробничого потоку.
Робочі органи діляться на оброблювальні і утримуючі (захоплення, затиски і
ін.) Утримуючі органи можуть фіксувати оброблюваний виріб в нерухомому стані
при відносному переміщенні оброблювального робочого органу. У інших випадках
оброблювальний орган нерухомий, а оброблюваний об'єкт переміщається разом з
утримуючим органом.
Наша робота є частиною процесу покращення роботи технологічного
обладнання підприємства. Об’єктом модернізації є вакуум-випарний апарат
ВНИИКОП для варіння ікри овочевої.
Актуальність роботи. Актуальність роботи полягає в науковому
обґрунтуванні процесу варіння ікри овочевої в лінії по її виробництву.
Мета дослідження. Підвищення ефективності порцесу варіння ікри
кабачкової та баклажанної фасувального відділення шляхом вдосконалення
обладнання.
Задачі дослідження. Виконати: аналітичний огляд технології виробництва
консервів ікра кабачкова та баклажанна; розрахунок технологічних,
конструктивних, кінематичних та теплових параметрів вакуум-випарного апарату
ВНИИКОП; виконати розробку технічної пропозиції та частково технічну
документацію для модернізації апарату;
Об’єкт роботи. Процес відведення конденсату з вакуум-випарної установки.
Предмет роботи. Вирішення науково-практичних завдань спрямованих на
обґрунтуванні технологічного процесу варіння ікри кабачкової та баклажанної.
Методи досліджень. Дослідження виконані методами теоретичних
досліджень.
Результати дослідження. В роботі: вирішено комплекс науково-практичних
завдань спрямованих на обґрунтування процесу варіння та відведення конденсату з
11
вакуум-випарної установки ВНИИКОП.
Наукова новизна одержаних результатів полягає в науковому обґрунтуванні
покращення якості відведення конденсату вакуум-випарної установки ВНИИКОП
варильного відділення виробництва ікри кабачкової та баклажанної.
Апробація результатів кваліфікаційної роботи:
Практичне значення одержаних результатів полягає у рекомендації до
впровадження схеми відводу конденсату з парової сорочки вакуум-випарного
апарату ВНИИКОП в лінії виробництва ікри овочевої на Черкаському ВП ТОВ
“Віджи Продакшн”, що входить до складу ГК “Верес”.
12
РОЗДІЛ 1
АНАЛІТИЧНИЙ ОГЛЯД
1.1 Маркетингове обґрунтування проекту
Сучасний розвиток агробізнесу характеризується значним пожвавленням,
посиленням конкуренції між товаровиробниками. Це змушує їх надавати більшого
значення стратегічному маркетинговому управлінню, дослідженню та аналізу
ринку. Переробні підприємства більше уваги приділяють власній політиці
ціноутворення, просуванню та маркетингу в цілому, а також ефективним стратегіям
конкурентів. Саме тому вивчення досвіду реалізації успішних маркетингових
стратегій підприємствами, що вже мають значний рівень розвитку, буде корисним
для інших учасників ринку, що збираються досягти аналогічних висот.
Лідерами української консервної промисловості традиційно називають ГК
„Верес“ і ЗАТ „Чумак“. У 2001 році на вітчизняному консервному ринку з’явився
ще один гравець – ЗАТ „Ніжинський консервний комбінат“. З приходом нового
власника – компанії „Фоззі“ – була активніше розгорнута діяльність завдяки
забезпеченню стабільного збуту продукції. Необхідно зазначити, що самі
передовики галузі сприйняли Ніжинський консервний як достойного конкурента.
Але, по великому рахунку, ні один із названих виробників не є лідером по всіх
товарних групах плодоовочевих консерв, тому порівнювати „гігантів“ один з одним
(а іноді – і з більш дрібними фірмами) некоректно. „Чумак“ – лідер по томатних
консервах, „Верес“ – по грибах, „Ніжинський консервний“ – по огірках, АТ
„Волинь-Холдинг“ – крупний виробник кетчупів. Білоцерківський, Кам’янець-
Подільський, Бродовський, Бережанський, Богуславський консервні заводи
спеціалізуються на виробництві консервованого зеленого горошку.
Вивчаючи особливості переробки і маркетингу сільськогосподарської
продукції, аналітики Міжнародної фінансової корпорації (МФК) 2005р.
досліджували різні ринки. 20% респондентів МФК були представниками
овочепереробних підприємств. На думку цих представників, найкрупнішими
брендами на ринку по виготовленню плодоовочевих консервів можна вважати ТМ
13
„Верес“, ТМ „Чумак“, ТМ „Гайсин“. Більше двох третин опитаних виробників
найбільш наболілою вважають проблему зношення основних фондів підприємств.
Більше трьох четвертих респондентів вважають, що потреба підприємств галузі у
залученні інвестицій сьогодні дуже висока.
Структура пріоритетних напрямків розвитку підприємств консервної
промисловості зображені на рис. 1.1.
Рис. 1.1 Пріоритетні напрямки розвитку переробних підприємств України
Оскільки аграрному виробництву притаманне таке явище як сезонність
виробничого процесу, то це не може не позначатися на діяльності переробних
аграрних підприємств. З іншого боку, для переробників фруктів та овочів існує
також сезонність попиту на продукцію. Отже, вони мають так спланувати свої дії,
щоб якнайменше відчути на собі (і своїх прибутках) вплив сезонності у постачанні
сировини та реалізації виробленої продукції. Аналіз досвіду боротьби з цими
явищами українських плодоовочевих переробних підприємств дозволить іншим
господарствам розробити свої заходи протидії сезонності.
Групі компаній „Верес” у боротьбі з сезонністю попиту у першу чергу
допомагає розвиток всесезонних напрямків, а точніше продукції соусної групи:
майонезів, гірчиці, соусів, кетчупів. Окрім того, виручає основний продукт „Вересу”
– гриби, виробництво та попит на які у меншій мірі залежить від сезонності, тому
виробляти їх можна цілий рік.
14
Загалом, спеціалісти стверджують, що „рятувальному” продукту повинна бути
притаманна деяка ексклюзивність, він повинен відповідати існуючій на
підприємстві асортиментній групі, позиціонуватися як позасезонний. І, звичайно,
необхідна наявність виробничих потужностей. Це дозволить, істотно не змінюючи
технологічну організацію виробничого процесу, значно подовжити сезон продажів.
Виходячи з аналізу стратегічних рішень досліджуваних підприємств,
факторами успіху можна назвати наступні:
Розвиток всесезонних напрямів та диверсифікація виробництва для
боротьби з сезонністю виробництва та реалізації продукції (продукція соусної
групи, гриби).
Вертикальна інтеграція у напрямку співпраці з фермерськими
господарствами або створення власної сировинної бази (група компаній „Верес”,
ЗАТ „Чумак”, ТОВ „Сиверфуд”); інтеграція зі збутовими компаніями та
роздрібними мережами (ТМ „Ніжин” ТОВ „Сиверфуд”).
Збільшення або перерозподіл маркетингового бюджету, зокрема на
просування продукції за допомогою реклами на телебаченні.
Враховуючи тенденції, що склалися на плодоовочевому ринку, ми можемо
спрогнозувати його подальший розвиток та насичення. Таким чином, у найближчій
перспективі галузь буде розвиватися інтенсивним шляхом, хоча площі під
плодоовочевими культурами і насадженнями також, на нашу думку, будуть зростати
переважно у професійних виробників.
1.2 Процес випарювання та конденсації у вакуум-випарних установках
1.2.1 Сутність процесу випарювання в консервному виробництві
Випарювання – процес концентрування розчинів нелетких речовин
випаровуванням розчинника в процесі кипіння. Внаслідок випарювання із розчину
видаляється розчинник, а нелеткі речовини залишаються в розчині в незмінній
кількості, але в концентрованому стані. Випарювання дає змогу одержати не лише
концентровані розчини, а й перенасичені, в яких відбувається кристалізація з метою
виділення нелетких речовин у твердому вигляді (наприклад, кристалічного цукру,
15
кухонної солі тощо). У ряді випадків випарюванням користуються, щоб одержати
чистий розчинник (дистилят).
Випарювання широко застосовують у багатьох галузях харчової
промисловості: цукровій, крохмале-патоковій, консервній, молочній, кондитерській,
пиво безалкогольній, фармацевтичній тощо.
Процес випарювання здійснюють у випарних апаратах, що складаються із
двох основних елементів: нагрівальної камери і сепараційного простору (парового
сепаратора). У нагрівальній камері теплота передається від теплоносія до киплячого
розчину, в паровому сепараторі – від киплячого розчину відділяється пара.
Спрощену схему випарного апарата показано на рис. 1.2, а, б.
На випарювання витрачається велика кількість теплоти. Як теплоносій
найчастіше використовують водяну пару, рідше димові гази.
У харчовій промисловості випарюванню найчастіше підлягають водні
розчини, тому випарений розчинник являє собою практично чисту водяну пару, що
має назву вторинної пари, яку доцільно використовувати повторно. Теплоносієм є,
як правило, водяна пара, яку називають нагрівною або первинною парою.
Рис. 1.2 Схеми випарного апарата з нагрівальними камерами:
а – оболонковою; б – трубчастою;
1 – паросепараційний простір; 2 – нагрівальна камера; Sп, Sк – витрати
відповідно початкового i кінцевого розчинів; хп , хк – концентрації сухих речовин
відповідно у початковому i кінцевому розчинах; D – нагрівна пара; W – вторинна
пара; К – конденсат нагрівної пари.
16
У процесі випарювання в міру концентрування змінюються фізичні
властивості розчину: зі збільшенням концентрації сухої речовини підвищуються
густина, в’язкість, температура кипіння розчину, знижується його теплоємність і
теплопровідність, що призводить до зниження коефіцієнта тепловіддачі й суттєво
впливає на температурний і гідродинамічний режими роботи апарата.
Концентрування розчину призводить до відкладання накипу (інкрустації поверхні
теплопередачі) і виділення кристалів розчинених речовин.
Випарювання можна проводити при різному тиску, що дає змогу змінювати
температуру кипіння розчину. Випарювання при пониженому тиску дає можливість
знижувати температуру кипіння розчину. При підвищеному тиску температура
кипіння зростає і з’являється можливість використовувати вторинну пару, але це
може призвести до термічного розкладання ряду органічних речовин і кінцевий
продукт може набути небажаного смаку, запаху або навіть змінити хімічний склад.
Щоб зберегти якість термонестійких продуктів (особливо концентрованих),
випарювання слід проводити при найнижчих температурах, що досягається
застосуванням розрідження. Для цього вторинну пару треба або відсмоктувати
вакуумним насосом, або подавати в конденсатор, де вона конденсується при тиску,
нижчому за атмосферний.
Випарювання можна здійснювати в окремих випарних апаратах (ВА)
(однокорпусні випарні установки) або в ряді послідовно з'єднаних випарних
апаратів – у багатокорпусних випарних установках (БВУ). За режимом проведення
процесу розрізняють періодичне i безперервне випарювання. Періодичне
випарювання здійснюють в окремих апаратах, безперервне – як в окремих, так i в
БВУ. При періодичному випарюванні початковий розчин спочатку доводять до
температури кипіння. Під час кипіння розчин концентрується до заданого вмісту
сухих речовин (СР).
Періодичне випарювання застосовують у малотоннажних виробництвах, коли
потрібно досягти високих концентрацій розчинів, а також тоді, коли випарювання
супроводжується іншими технологічними процесами, що відбуваються в цьому
самому апараті (наприклад, кристалізацією).
17
При безперервному випарюванні маємо усталений процес у чaci, тобто в
установку безперервно в постійній кількості надходять початковий розчин i нагрівна
пара, а з установки також безперервно i в постійній кількості відводяться
концентрований розчин (кінцевий продукт), вторинна пара i конденсат нагрівної
пари.
Для випарювання 1 кг води в окремому aпapaтi потрібно 1,03 – 1,1 кг нагрівної
пари. 3 такою витратою її можна погодитися лише тоді, коли випарювання в
однокорпусних апаратах зумовлене технологічними вимогами.
Економічність процесу випарювання можна підвищити, використовуючи
теплову енергію вторинної пари. Енергію вторинної пари можна використовувати в
БВУ i в однокорпусних установках з тепловим насосом.
До складу багатокорпусної випарної установки (рис. 1.3) входять кілька ВА,
з'єднаних послідовно за парою. Як нагрівну пару кожного наступного корпусу
використовують вторинну пару попереднього корпусу; первинною парою
обігрівається лише перший корпус. Щоб здійснився процес, температура кипіння
розчину в кожному наступному корпуci має бути нижчою за температуру вторинної
пари попереднього корпусу. Цю різницю температур створюють зниженням тиску в
кожному наступному корпyci відносно попереднього.
За кількістю послідовно з'єднаних корпусів БВУ бувають двох-, три-,
чотирикорпусні та більше. Корпуси установки нумерують від головного корпусу, в
який подають первинну нагрівну пару.
Найнижчий тиск має бути в останньому корпyci установки. Цей тиск може
бути вищим або нижчим за атмосферний. Створення розрідження в кінцевих ВА дає
змогу збільшити кількість корпусів БВУ завдяки збільшенню діапазону
температурного потенціалу (від температури нагрівної пари першого корпусу до
температури вторинної пари останнього корпусу).
Багаторазове використання теплоти нагрівної пари може бути здійснене також
завдяки застосуванню теплового насоса. Суть його полягає в тому, що утворена
вторинна пара (вся або її частина) стискається до тиску, який відповідає температурі
18
нагрівної пари, i знову подається на обігрівання того самого апарата, в якому вона
утворилася.
Рис. 1.3 Схема багатокорпусної випарної установки
Розрізняють теплові насоси двох видів:
1) термокомпресорний з використанням парового інжектора 1 (рис. 1.4, а);
2) механокомпресорний з використанням турбокомпресора 2 (рис. 1.4, б) або
будь-якого іншого механічного компресора (наприклад, поршневого).
Рис. 1.4 Схеми випарних установок з тепловими насосами:
i1, i2 – ентальпії вторинної i стиснутої пари, кДж/кг;
Dв , D0 – витрати вторинної i первинної пари підвищеного тиску.
Використовувати тепловий насос можна як в однокорпусних випарних
апаратах, так i в окремих корпусах БВУ. На рис. 1.4, а показано принципову схему
двокорпусної випарної установки з тепловим насосом (інжектором) у першому
корпусі.
19
1.2.2. Сутність процесу конденсації в консервному виробництві
Конденсацією називають процес перетворення пари (газу) в рідкий стан.
Зрідження пари відбувається під час її охолодження, а газу – стисненням з
наступним охолодженням. Процес конденсації широко застосовують у харчових
виробництвах, використовуючи теплоту конденсації пapiв у рекуперативних
теплообмінниках з паровим o6irpiвом, для зрідження аміаку i фреонів у
холодильних установках, спиртових пapiв i вуглекислого газу в спиртовому
виробництві, для створення розрідження у вакуумних установках тощо. Конденсація
може бути самостійним процесом, коли з пари чи газу отримують кінцевий або
проміжний продукт виробництва, i допоміжним, наприклад для створення
розрідження.
Апарати, в яких відбувається конденсація, називають конденсаторами. Як
охолодний агент у них використовують воду, рідше – повітря та інші холодоносії.
Далі розглянуто процес конденсації пapу.
Практично конденсація пари відбувається при стиканні її з поверхнею стінки,
яка їx розділяє, або безпосередньо з холодною водою. У першому випадку апарати
називають поверхневими конденсаторами, у другому – конденсаторами змішування.
1.3 Класифікація устаткування
Технологічні вимоги, що обумовлюють температуру кипіння при
випаровуванні, початковий і кінцевий відсоток сухих речовин, а також фізико-
хімічні властивості випарюваного продукту і економічні показники (витрата пари,
електроенергії, витрата робочої сили і ін.), що характеризують процес
випаровування, привели до різноманіття конструкцій випарних апаратів і схем їх
роботи, що видно з класифікації, що приводиться.
Класифікація випарних апаратів проведена залежно від:
а) тиск над продуктом;
б) числа корпусів;
в) вигляду і способу використання енергії;
г) конструкції нагрівача, камери.
20
1.3.1 Класифікація випарних апаратів
Ви п а р н і а п а р а т и
Ві д к р и т і а п а р а т и Ва к у у м - а п а р а т и
зм і й о в и к о в а дв о т іл ь н а ба г а т о -
на г р і в а л ь н а ко м п р е с і й н і
на г р і в а л ь н а од н о к о р п у с н і
ко р п у с н і
ка м е р а ка м е р а
з д в о т іл ь н о ю з т р у б ч а т о ю з т р у б ч а т о ю
на г р і в а л ь н о ю вм о н т о в а н о ю з п а р а с т р у й - з х о л о д и л ь -
ви н о с н о ю
на г р і в а т е л ь - ни м т е п л о - ни м к о м -
ка м е р о ю на г р і в а л ь -
но ю к а м е р о ю ви м н а с о с о м пр е с о р о м
но ю к а м е р о ю
Рис. 1.5 Класифікація випарних апаратів
Відкриті випарні апарати, що працюють при атмосферному тиску над
продуктом, знаходять обмежене застосування через високу температуру кипіння.
Проте завдяки своїй простоті пристрою, малій вартості, нескладному і зручному
обслуговуванню і, часто високим теплотехнічним якостям (високі коефіцієнти
теплопередачі) ці апарати нерідко використовуються на заводах. До відкритих
випарних апаратів відносяться випарні чани різних розмірів, що мають, як
правило змієвикову нагрівальну камеру, і двутільні казани.
Випаровування, або концентрацію, харчових продуктів проводять переважно
під вакуумом, при температурах кипіння нижче 100° С у вакуум-апаратах. Для
економії пари, води і електроенергії застосовують багатокорпусні випарні
установки, в яких легко здійснити і безперервність процесу випарки. Такі
установки зазвичай утворені з окремих корпусів – вакуум-апаратів.
Випарні апарати виготовляють з міді, латуні, і неіржавіючої сталі. Деталі, не
дотичні з продуктом (зовнішні чаші, опори, фланці, підшипники, вали мішалок і
21
т. п.), роблять із сталі. У ряді випадків для оберігання металевих стінок апаратів
від корозії при зіткненні з продуктом їх покривають оловом, хромом або емаллю.
Найбільш стійкою до дії кислот, що містяться в харчових продуктах, є емаль,
якою покривають сталеві стінки апаратів. Емальовані поверхні забезпечують
найбільш гігієнічні умови при переробці продуктів.
Нагрівальні камери випарних апаратів виготовляють з міді, латуні або
нержавіючої сталі. Ці матеріали володіють високою механічною міцністю і добре
протистоять корозії. Для створення герметичних ущільнень в місцях з'єднань
деталей апаратів застосовують азбестовий картон, гуму, пароніт.
Для отримання продукту високої якості, який мав би натуральний колір,
смак, аромат і в якому збереглася б вітамінність, концентрацію проводять у
вакуум-випарних апаратах при температурах кипіння нижче 100°С і тиску,
меншому атмосферного. Найбільш простими є однокорпусні вакуум-випарні
апарати. Для створення первинного вакууму і підтримки його під час роботи
апарату використовуються конденсатор і вакуум.
Випаровування під вакуумом не тільки сприяє збереженню натуральних
властивостей продукту, але і дозволяє при нижчому тиску гріючої пари
підтримувати такий же температурний перепад, як у разі випаровування при
атмосферному тиску. Проте при випаровуванні під вакуумом потрібне складніше
устаткування; крім того, експлуатаційні витрати (витрата води, електроенергії),
вартість ремонту і обслуговування вищі.
1.3.2 Класифікація конденсатовідвідників
Пристрої, які забезпечують відділення і відведення конденсату з найнижчої
точки парового простору кожної секції нагрівальної камери і виключають вихід
нагрівної пари, називаються конденсатовідвідниками.
По принципу дії їх розділяють на:
- з гідравлічним затвором (сифони);
- з гідравлічним опором (підпорні шайби);
- з механічним затвором(поплавкові).
22
Гідравлічні затвори
При невеликих тисках нагрівної пари конденсат легко і надійно відводять
гідравлічними затворами. Один затвор (U-подібна трубка) висотою 1 м врівноважує
тиск 10 кПа. Таким чином при збитковому тиску 0,2 МПа потрібно поставити 20
затворів висотою 1 м кожний. Якщо батарея затворів не дуже громіздка, то їй можна
віддати перевагу, так як в даному пристрої відсутні рухомі частини.
Підпорні шайби
Робота підпорних шайб заснована на штучному створенні гідравлічного опору
проходу пара. Шайба являє собою стальний диск товщиною 3 – 6 мм, в центрі якого
находиться отвір. Діаметр отвору повинен бути таким, щоб через нього могла
пройти певна кількість конденсату при певній різниці писків.
На рис. 1.6 зображено підпорні шайби.
Рис. 1.6 Підпорні шайби
Підпорні шайби надійно працюють при рівномірному утворенні конденсату,
постійному перепаді тиску і відсутності в конденсаті твердих домішок (накипу або
23
іржі). При перемінному режимі роботи апарата, коли значно змінюється витрата
пара, підпорна шайба не пропускає всього конденсату або пропускає разом з ним
деяку кількість пару.
При тиску пара до шайби 0,3 – 0,5МПа втрати пара 1 -2,5% від загальної
витрати; при тиску 0,7 – 1 МПа втрати збільшуються до 5% і більше. Тому підпорні
шайби рекомендовано ставити коли тиск в нагрівній камері не перевищує 0,5 МПа.
Діаметр отворів можна вибирати по таблицях в залежності від тиску і кількості
конденсату що утворюється. Діаметр отворів рекомендовано вибирати від 2 мм до 5
мм. При діаметрі менше 3 мм потрібно встановити сітку (фільтр) для запобігання
забивання отвору накипом і іржею.
Підпорні шайби встановлюють між фланцями (рис. 1.6, а), або монтують їх
(рис. 1.6, б) в корпусі вентиля.
Поплавкові конденсатовідвідники
В консервній промисловості використовують конденсатовідвідники
безперервної дії (з закритим поплавком) і періодичної дії (з відкритим поплавком).
Конденсатовідвідники з закритим поплавком
Головним робочим органом конденсатовідвідника з закритим поплавком (рис.
1.7) є металевий пустотілий поплавок найчастіше в вигляді шару. Поплавок з
допомогою шарнірної системи зв’язаний з клапаном чи золотником, який регулює
вихід конденсату з вихідного отвору пристрою.
В конденсатовідвідник (рис. 1.7, а) конденсат потрапляє через верхній штуцер
і заповнює внутрішню частину пристрою. Поплавок 2, спливаючи, діє на важіль,
який піднімає клапан 1, і виводить конденсат. Конденсат відводиться під дією
внутрішнього збиткового тиску пара. При звільненні прибору від конденсату
поплавок опускається і закриває клапанам вихідний отвір.
В конденсатовідвіднику (рис. 1.7, б) вихідний отвір закривається золотником
1, який здійснює зворотно-поступальний рух. При нижньому положенні поплавка 3
отвір 2 для виходу конденсату закритий золотником. При переході поплавка в
верхнє положення золотник відкриває вихідний отвір, і конденсат під впливом
збиткового тиску всередині пристрою виводиться в конденсаторопровід.
24
Для видалення повітря і других газів що не конденсувались на кришці корпуса
встановлено продувний кран. При закінченні роботи апарата з допомогою ричага 4 з
конденсатовідвідника видаляють конденсат, який залишився.
Недоліком цього пристрою для відведення конденсату є: порушення
герметичності поплавка; утворення накипу на шарнірах, що призводить до
уповільнення та згодом припинення руху важелів.
Рис. 1.7 Конденсатовідвідники з закритим клапаном
25
Конденсатовідвідники з відкритим поплавком
В конденсатовідвідниках з відкритим поплавком типу “Автомат” зображених
на рис. 1.8, а при верхньому положенні поплавка 1 клапан для випускання
конденсату 3 закритий, а при нижньому – відкритий. Клапан глухо кріпиться до
поплавка і при своєму русі регулюється направляючими.
При роботі конденсат потрапляє в штуцер 2 і заповняє простір між корпусом і
поплавком. При підвищенні рівня конденсату поплавок піднімається і притискує
клапан 3 до сідла. Починається перший етап роботи пристрою – заповнення його
конденсатом. Після заповнення кругового простору конденсат переливається
всередину поплавка. Коли рівень конденсату досягає приблизно половини висоти
поплавка, останній опускається на дно відкриваючи клапан 3 для видалення
конденсату. З цього моменту починається другий етап – під впливом збиткового
тиску пара конденсат виходить з поплавка через штуцер 4 в трубу для відводу
конденсату і потім в збірник для конденсату. Після розвантаження частини
конденсату поплавок спливає і закриває клапан 3. Цикли постійно повторюються
при роботі теплового апарата.
При обслуговуванні апаратів з великою продуктивністю використовують
конденсатовідвідники з двома клапанами, який зображено на рис. 1.8, б.
Рис. 1.8 Конденсатовідвідники з відкритим поплавком
26
Двійний клапан для відводу конденсату складається з малого, допоміжного,
клапана 1 і великого, головного, 5. Допоміжний клапан має незначну площу
перерізу, тому тиск на нього при високому тиску пара можливо зрівноважити
поплавками з незначною масою і об’ємом. В зв’язку з цим допоміжний клапан буде
обладнати достатньою чутливістю і порівняно легко відривається від сідла. При
цьому по обидві сторони допоміжного клапана встановлюється тиск, рівний тиску
пара. На рисунку показано поршень 4 і об’єм 3 над ним.
Тиск на головний клапан, діє в протилежних напрямках, взаємно
врівноважуючись. Головний клапан опускається і відкриває отвір 2 для виходу
конденсату в вихідний штуцер. При наступному підійманні поплавка допоміжний
клапан заволікає за собою головний клапан і прижимає його до гнізда, закриваючи
вихід конденсату.
Конденсатовідвідники з примусовим виштовхуванням конденсату
Для видалення конденсату в атмосферу з парової камери, яка працює під
тиском пара, меншим за атмосферний, використовують конденсатовідвідники, які
працюють по принципу примусового витіснення конденсату.
Такий конденсатовідник (рис.1.9) має чавунний корпус 2, по вісі якого
розміщений циліндричний поплавок 1. Він піднімається і опускається з допомогою
шарнірів 3 з збереженням свого напрямку. На шарнірі 5, на одній з ним вісі,
знаходиться деталь 4, яка при русі шарніра може по черзі опускати і піднімати
клапани вентилів 6 і 11. Вентиль 6 з’єднує корпус конденсатовідвідника з паровою
камерою апарата; вентиль з клапаном 11 – з паровим трубопроводом. Важіль 7
закінчується головкою 8, по жолобу якого може котитися ролик 9, який
прижимається до головки пружиною 10.
При незначному об’ємі конденсату поплавок знаходиться в нижньому
положенні. При цьому шарнір 5 і зв’язаний з ним деталь 4 піддержують клапан
вентиля 6 в піднятому стані. Тому конденсат може стікати з парової камери через
клапан 12. При більш високому рівні конденсату тиск на поплавок знизу переборює
опір пружини 10. Поплавок при цьому швидко спливає, причому головка 8 шарніра
5 і деталь 4 повертаються навколо своєї вісі. При їх повороті вивільняється клапан
27
вентиля, який з’єднує корпус конденсатовідвідника з паровою камерою апарата.
Вентиль закривається і піднімає клапан 11.
Рис. 1.9 Конденсатовідвідник з примусовим виштовхуванням конденсату
Під тиском пара конденсат витискається через клапан 13 в збірник. Рівень
конденсату в конденсатовідвіднику знижується. При досягненні конденсатом свого
начального рівня поплавок швидко переходить в нижче положення і знову
перекриває обидва вентиля. Починається наступний цикл роботи.
В результаті досліджень і аналізу роботи процесу апарату можна зробити
висновок, що найефективнішим в консервній промисловості є поплавкові
конденсатовідники з закритим поплавком.
1.4 Опис потоково-механізованої лінії виробництва овочевої ікри
1.4.1 Узагальнена машинно-апаратурна схема лінії
Потоково-механізована лінія виробництва овочевої ікри зображена на рис.
1.10. Лінія призначена для виробництва овочевої ікри і працює наступним чином:
– Приймання:
Кабачки свіжі в технічній стадії дозрівання з недозрілими зернятами, з тугою
28
м'якоттю, їх неогрубілою шкіркою на завод приходять навалом. Морква, цибуля – в
сітках зберігається в сировинному відділенні на піддонах.
Сіль, спеції в мішках, ефірне масло кропу – в каністрах по 10 кг. Олія
рослинна – в цистернах спеціального призначення.
Контроль: ваги типу А-25(Б) (від 500 кг до 25т); ваги від 100 кг до 2 т.
– Зберігання:
Допустимі терміни зберігання в годинах до переробки кабачки – 36, морква,
цибуля ріпчаста – 72. Сіль, спеції зберігають в сухих, чистих складах, на піддонах
(вологість повітря не більше 75%). Ємність для зберігання кабачків до переробки.
Контроль: психрометр ВИТ.
29
Лінія виробництва ікри А9-КЛГ
1 2 3 4 5 6 8 17 18 20 21
7 9 11 12 13 14 22 23
10 15 16 19
1. Приймання сировини. 12. Вентиляторна машина для миття зелені ВК-МБВ1.
2. Машина для миття кабачків барабанно-щіточна ВК-БЩМ. 13. Машина для очищення цибулі від кожури ВК-КЧК.
3. Вологовідділювач. 14.Станція приготування тари.
4. Роликовий інспекційний транспортер. 15. Автомат дозувально-наповнюючий БЧ-КДК-22.
5. Машина для нарізання кабачків К6-ФВПЗ-200. 16. Змішувач.
6. Машина для бланшування ВК-КБА. 17. Завантажувальний шнек.
7. Шнековий транспортер. 18. Збірник-підігрівач для ікри.
8. Машина для подрібнення (вовчок) К6-ФВПЗ-200. ВК-КНМ 19. Насос для перекачування ікри.
9. Місткість для перемішування ВК-РП-01.10. 20. Наповнювач.
ЧДТУ.133022.002.МКР
10. Насос для дозування. 21. Автомат для закручування БЧ-К3К-89А. Лит. Масса Масштаб
Изм.Лист № докум. Подп. Дата Лінія виробництва ікри
Разраб. Рулдь 1:1
11. Машина для обробки коренеплодів. 22. Транспортер. Пров. Хандюк А9-КЛГ
Т.контр. Лист Листов 1
23. Навантажувач автоклавних корзин банками. Н.контр. Хандюк мЗПВ- 66
Утв. Осипенко
Копировал Формат A1
Инв. № подл. Подп. и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подп. и дата Справ. № Перв. примен.
ЧДТУ.133022.002.МКР
30
Рис. 1.10 – Узагальнена потоково-механізована лінія виробництва овочевої ікри
– Сортування:
Операцію проводять на столах з нержавіючої сталі, відбраковують
недоброякісні, запліснявілі, гнилі, пошкоджені шкідниками. Цибулю – відрізають
хвостики та корінці, підготовлюють до механічної очистки.
Обладнання: вручну ножами
– Мийка овочів:
Сировину миють в холодній чистій воді у двох послідовно встановлених
машинах (кабачки, морква)
Обладнання: барабанна мийна машина, марка А9–КМ2.
– Очищення:
Цибулю, моркву очищають, дочищають, інспектують, завантажують в
пластмасові ящики для подальшої різки. Кабачки інспектують перед різкою,
вилучають некондиційні і після різки також інспектують. Кабачки ріжуть на кружки
товщиною 15–50 мм.
Сировину, яка зберігалась в ящиках перед нарізанням ополіскують в ваннах з
нержавіючої сталі (морква цибуля) нарізають кружальцями товщиною 3 – 5 мм, на
шинкувальній машині з серповидними дисковими ножами, мілку моркву та цибулю
можна обжарювати в цілому вигляді.
Обладнання: стрічковий транспортер; машина для нарізки кабачків марки РЗ-
КИЖ; машина для шинкування марки МШ–10000.
– Обсмажування:
Обсмажування кабачків проводять в механізованій паромасляній печі при t =
110 – 130 0С. Температуру в печі контролює пристрій, що реєструє (самописець).
Цибулю, моркву обсмажують в ручній паромасляній печі, після чого відводиться
час для стікання олії (температура обсмажування 100 – 120 0С).
Обладнання: паромасляна піч, нестандартне обладнання.
– Фасування:
Після підігріву кабачкову ікру передають на фасування в наповнювач
31
карусельного типу, де банки заповнюють до повного об'єму, вагу контролюють
вибірково, Н = 520г ± 3%.
Обладнання: наповнювач карусельного типу ДНЗ-1-125.
Контроль: ваги типу РН–10Ц13М; ваги електронні „Маса-К” – ПВ – 15.
– Підготовка тари:
Банки поступають на завод в полетах тільки нові. На технологічній лінії
проводять підготовку тари до фасування. Миють гарячою водою не нижче 60 0С, на
протязі 30 секунд, обробляють гострим паром, після чого банки потрапляють на
світловий екран, де відбраковують дефекти та заводський брак.
Обладнання: Установка для миття тари нестандартного типу; транспортер.
Контроль: світловий екран.
– Уварювання:
Уварювання проводять у вакуум-апаратах при температурі 60 – 70 0С, при
вакуумі 620 – 670 мм рт. ст. Уварюють масу до розчинних сухих речовин по
рефрактометру 12,5%. Після чого підігрівають до температури 80 ± 2 0С і передають
на фасування. Температура фасування має бути не менше 70 0С.
Обладнання: вакуум-випарний апарат типу МЗС–320.
– Дозування:
Подрібнену масу кабачків, моркви, цибулі, підготовлених допоміжних
матеріалів згідно рецептури додають в проміжний збірник – змішувач, після
ретельного перемішування компонентів передають на варку.
Обладнання: ємність-збірник калібрований; насос марка НВ-10(20).
Контроль: ваги електронні „Маса К" –ПВ-15; (цукор, сіль, т-паста, спеції).
– Підготовка допоміжних матеріалів:
Цукор, сіль-екстра – через просіювач; молоті прянощі пропускають через сито
з діаметром отворів 1 мм., та магнітний уловлювач. Томатну пасту асептичного
консервування оглядають, ємності ополіскують, відкривають, беруть лабораторну
пробу (на кислотність та сухі речовини).
Обладнання: нестандартного типу.
– Подрібнення:
32
Кабачки після обсмажування та стікання олії подрібнюють.
Обладнання: дробарка марки ДІ – 7,5.
– Протирання:
Кабачки після подрібнення подають на протирання. Протирання проводять на
двоступеневій машині для протирання: 1 – діаметр сита 3 мм.; 2 – діаметр сита 1,5
мм. Моркву, цибулю протирають – діаметр сита 2 мм.
Обладнання: машина для протирання марки АД – КИМ, ПІ – 7 – 1.
– Наповнення, укупорка та миття:
Після наповнення та контролю ваги. банки подають на укупорку, миття банок
від залишку продукту. Контроль тиску 1,5 – 2,0 атм. Подають воду з підготовленими
параметрами: – жорсткість – 0,1 –0,3 Моль/м.
Обладнання: паро-вакуумна укупорювальна машина, марки SLW-560.
Манометри: основний 0 –16 bar NAHE; допоміжний 0 – 4, bar KL 1,6;
допоміжний 0 – 4, bar GEWAL.
– Контроль укупорки:
При вкладанні банок в автоклавні корзини, візуально проводять контроль
укупорки, відбраковують негерметичні банки. Укупорені банки до стерилізації
зберігають 30 хвилин, не більше.
– Стерилізація:
Стерилізацію проводять у вертикальних або горизонтальних автоклавах. Після
стерилізації банки охолоджують до температури води в автоклаві (40 ± 2) 0С.
Обладнання: автоклав вертикальний Б4-КАВ-4, горизонтальний автоклав.
– Контроль банок після стерилізації, мийка, сушка, палетування:
Після стерилізації банки піддають контролю, відбраковують биті, якщо такі є,
негерметичні, некондиційні по вазі. Після контролю направляють на мийну машину,
ополіскують сушать пакетують. На кожен палет заповнюється виробничий паспорт.
Обов'язково палету присвоюють номер. Палетувальний паспорт заповнює особа
відповідальна за палетування та здачу консервів на склад.
Обладнання: мийна машина нестандартного типу.
– Вистойка:
33
Палети з консервного цеху передають на склад, де проходить вистойка і
зберігання. Вимоги до складських приміщень: чисті сухі з хорошою вентиляцією,
вологість повітря не більше75% температура не більше 25 0С.
Вистойка – 15 днів згідно вимог на виготовлення консервів овочевих в скляній
та жерстяній тарі.
– Етикетування, пакування:
Після вистойки проводять відбраковку банок:
банки з признаками бомбажу;
банки з признаками мікробіологічного псування (помутніння, наявність
плісняви);
некондиційні банки (деформовані в результаті механічних пошкоджень, з
признаками корозії жерсті).
Після бракування банки подають на етикетування, пакування. Етиковані банки
формують в блоки по 12 штук, пакують в термоусажувальну плівку, складають на
дерев'яний піддон. На кожен піддон складають консерви одного найменування і
дати виробництва. Оформлюють пакувальний лист, де вказують: назву консервів,
завод виробник, зміну пакування.
1.4.2 План фасувального відділення лінії виробництва овочевої ікри
Керуючись узагальненою машинно-апаратурною схемою лінії виробництва
овочевої ікри на ЧВП ТОВ “Пономар”, що входить до складу ГК “Верес”,
спроектовано та побудований цех по виробництву ікри кабачкової, баклажанної та
гарбузової.
Цех має відділення приймально-підготовче та фасувально-пакувальне.
При проектуванні узагальнена машинно-апаратурна схема лінії виробництва
овочевої ікри з метою покращення автоматизації та механізації виробничих процесів
та збільшення продуктивності була розбита на дільниці. Дільниці складаються з
окремих ліній: лінія по виготовленню напівфабрикату з цибулі; лінія по
виготовленню напівфабрикату з моркви; три лінії по виготовленню напівфабрикату
з баклажанів, кабачків та гарбузів
План приймально-підготовчого відділення показано в графічній частині МВР
34
на кресленні ЧДТУ 133022. 003. МКР. Специфікація приведена в додатках
пояснювальної записки.
1.5 Технічні вимоги та умови на сировину, напівфабрикати і готову
продукцію
Овочеві консерви закусочного типу являють собою багатокомпонентний
готовий до споживання продукт, який не потребує додаткової кулінарної обробки.
Вони відрізняються високою поживністю та гарними смаковими якостями.
Розрізняють наступні види овочевих закусочних консервів:
а) овочі (перець, баклажани, томати, капусти), фаршировані сумішшю
обсмажених коренеплодів і цибулі і залиті томатним соусом (іноді частина
коренеплодів замінюють рисом);
б) нарізані кільцями та обсмажені баклажани або кабачки, консервовані з
фаршем або без фаршу в томатному соусі;
в) овочі, нарізані шматочками (баклажани, кабачки, томати), смужками
(перець); консерви виготовляють як із окремих видів овочів, так і із суміші; продукт
виготовляється з фаршем, а із перцю також без фаршу; овочі заливають томатним
соусом або натертими томатами;
г) овочева ікра із баклажанів, кабачків або патисонів.
Технологія виробництва і основні параметри продукції. Для виробництва
даного виду продукції потрібний великий перелік різних видів сировини і
напівфабрикатів. Слід відмітити, що асортимент даної лінії складається з одного
виду продукції але навіть для нього необхідний такий перелік сировини, який
приведений в таблиці 1.1.
Для того, щоб вироблена продукція відповідала стандартам встановленим
технологією виробництва вона повинна мати наступні показники:
а) органолептичні показники характеризують зовнішній вигляд продукції і
сприяють візуальному визначенню її якості;
б) фізико-хімічні показники характеризують вміст різних речовин в продукті;
в) наявність забруднювачів в продукції, що випускається (оскільки в даний час
це одна з основних вимог до будь-якого виду продукту і необхідно прагнути до
35
найбільш низького рівня їх вмісту у продукті).
Можна відзначити, що дані показники в значній мірі залежить від джерел
отримуваної нами сировини. Можна стверджувати, що при нинішньому
інтенсивному рівні обробки сільськогосподарської продукції під час вирощування і
збору рівень забруднюючих речовин високий.
Технічні вимоги до сировини і матеріалів Таблиця 1.1.
Найменування сировини Параметри
кабачки свіжі по ДСТ України 318
цибуля ріпчаста свіжа по ГОСТ 1723
морква столова свіжа по ГОСТ 1721
петрушка-зелень молода свіжа по РСТ УССР 302
селера молода свіжа по РСТ УССР 303
кріп свіжий по РСТ УССР 304
зелень консервована куховарською сіллю напівфабрикат по ТУ 10.244.016
зелень петрушки, селери, кропу швидкозаморожені по ОСТУ III-7
цибуля ріпчата сушена по ГОСТ 7587
морква столова сушена по ГОСТ 7588
СО2 екстракти прянощів по ТУ 10.048549-026
масло соняшникове рафіноване по ГОСТ 1129
масло бавовняне рафіноване по ГОСТ 1128
масло соєве рафіноване по ГОСТ 7825
перець чорний мелений по ГОСТ 29050
коріандр по ГОСТ 29055
перець запашний по ГОСТ 29045
перець червоний мелений по ГОСТ 29053
сіль кухонна харчова по ГОСТ 13830
паста томатна по ГОСТ 3343
мука пшенична хлібопекарська по ГОСТ 26574
напівфабрикати овочеві по ТУ 46.12 України
Органолептичні показники характеризують зовнішній вигляд продукції і
сприяють візуальному визначенню її якості та приведені в таблиці 1.2.
Органолептичні показники продукції Таблиця 1.2.
Показник Параметри
Зовнішній Однорідна, рівномірно подрібнена маса з видимими включеннями
36
вигляд і зелені і прянощів, без насіння перезрілих кабачків, грубих включень
консистенція плодоніжки і без видимого відділення рідини
Властивий ікрі, виготовленій з суміші овочів, що бланшують і
Смак і запах обсмажують. Не допускається присмак згірклого масла і наявність
стороннього присмаку та запаху
Однорідний по всій масі, від жовтого до світло-коричневого, з
Колір кабачків сорту “Цукині”, з темно зеленими вкрапленнями.
Допускається незначне потемніння верхнього шару продукту
Фізико-хімічні показники приведені в таблиці 1.3.
Фізико-хімічні показники Таблиця 1.3.
Речовина Вміст
Масова частка сухих речовин в % 16
Масова частка жиру в % 1,2 – 1,6
Масова частка кислот, що титрують в % 0,5
Масова частка мінеральних домішок в % 0,005
Домішки рослинного походження не допускаються
Сторонні домішки не допускаються
Наявність допустимих норм забруднювачів в продукції, що випускається,
приведені в таблиці 1.4.
Допустимі норми забруднювачів міліграм/кг Таблиця 1.4.
Токсичні елементи Алюмінієва і скляна тара Жерстяна тара
Свинець 0,5 1,0
Кадмій 0,03 0,05
Ртуть 0,02 0,02
Мідь 5,0 5,0
Цинк 10,0 10,0
Миш'як 0,2 0,2
Олово – 200
Афлатоксин В1 0,005 0,005
Патулак 0,05 0,05
Вищеописані параметри вироблюваної продукції є обов'язковими для
дотримання. Основне призначення цих даних – забезпечення контролю якості
продукції і допомога при організації основного технологічного процесу і підбору
устаткування.
37
Технологічний процес починається з паралельних процесів обробки сировини
які потім об'єднуються після проходження основної машини конвеєра. У даному
виробництві використовуються різноманітні технологічні операції при переробці
різної сировини.
Перелік і послідовність виконання технологічних операцій що проводяться в
процесі виробництва даного виду продукції (ікри баклажанної та кабачкової)
приведено в таблиці 1.5.
Перелік та послідовність виконання технологічних операцій Таблиця 1.5.
Операція Вид сировини
Сортування Овочі
Калібрування Морква, цибуля ріпчата
Сухе очищення Морква
Відмочування Морква
Миття Кабачки
Миття Морква
Миття Цибуля
Миття Зелень
Обполіскування Овочі
Очищення Морква
Очищення Цибуля
Очищення Кабачки
Різання Кабачки
Різання Морква
Різання Цибуля ріпчата
Різання Зелень
Дроблення Кабачки
Обсмажування Цибуля ріпчата, морква
Прожарення і пасерування Мука, соняшникова олія
Бланширування Кабачки
Протирання Кабачки, цибуля, морква
Уварювання Кабачкова маса
Просіювання Сіль, цукор, прянощі, мука
Змішування і підігрів Всі компоненти
Фасування Ікра
Укупорювання Скляні банки
Стерилізація Ікра
1.6 Робоча технологічна інструкція
38
Дана робоча технологічна інструкція використовується при виробництві
консервів: ікра із кабачків “Екстра”; ікра із баклажанів “Екстра”; ікра із баклажанів
“Ніжна”; ікра овочева.
1.6.1 Приймання та зберігання сировини
Сировина та матеріали, повинні супроводжуватися якісними посвідченнями
постачальника чи бути дозволеними до використання МОЗ України. Якість
сировини повинна відповідати вимогам діючих нормативних документів.
Сировина та матеріали зарубіжного виробництва, повинні бути дозволені до
використання МОЗ України.
Кабачки свіжі згідно ДСТУ 318-91 технічної стадії зрілості, з
недорозвинутим насінням, твердою м'якоттю, не грубою шкіркою, молоді, здорові,
цілі на завод надходять навалом.
Розвантаження кабачків для запобігання їх пошкодженню проводять у ємності
з водою. В одну ємність завантажують не більше 6000 кг кабачків. Воду відразу
після завантаження кабачків зливають, кабачки зберігають у ємності не більше 36
годин. Ємності після вивантаження повністю вичищають від залишків кабачків,
рослинних домішок, бруду, проводять їх миття та дезінфекцію.
Гарбузи продовольчі свіжі за ДСТУ 3190-95. з м'якоттю жовтого або
оранжевого кольору поступають на завод навалом. Розвантаження гарбузів для
запобігання їх пошкодженню проводять вручну на сировинний майданчик,
зберігають не більше 72 годин.
Баклажани свіжі за ДСТУ 2660-94 поступають в технічній стадії дозрівання з
блискучою шкіркою, фіолетового кольору різних відтінків, з недозрілим насінням.
Плоди повинні бути свіжі, чисті, здорові з пружною м'якоттю. Баклажани свіжі
поступають на завод в сітках. Потім сітки складають на піддони і так зберігають до
переробки. Допустимі терміни зберігання баклажан до переробки 36 годин.
Цибуля ріпчаста свіжа за ДСТУ 3234-95 поступає зріла, здорова, ціла з
підсушеною шийкою, довжиною не більше 50 мм. Розмір найбільшого поперечного
діаметру не менше 30 мм. Допустимий термін зберігання цибулі на сировинному
майданчику складає 72 години, при використанні складів з примусовим
39
охолодженням, можливе збільшення термінів зберігання сировини при зниженій
температурі, за умови збереження її якісних показників.
Перець солодкий за ДСТУ 2659-94 плоди продовгуватої форми, товстостінні,
різного кольору (жовтий, зелений, червоний), без коричневих прожилок, ліній на
жовтому і зеленому, однорідні по ступеню зрілості. На смак солодкий з м'якою
гостротою. Розмір плодів не менше 4 см. Перець солодкий надходить на завод і
зберігається в сітках. Відразу після приймання перець солодкий складають у сітках
на піддони, висотою не більше 4 рядів, скріплюють стрейч-плівкою для міцності та
встановлюють у охолоджувальний склад так, щоб був доступ до всіх піддонів,
температуру в складі підгримують якомога нижчу, але не нижчу 0 °С. У випадку
коли в охолоджувальному складі недостатньо місця, або перець солодкий поступить
на переробку менше ніж через 8 годин зберігання проводять на сировинних
майданчиках. Максимальний термін зберігання перцю солодкого на сировинному
майданчику 18 годин, в охолоджуваному складі термін зберігання може бути
збільшений, за умови збереження його якісних показників.
Морква столова свіжа за ГОСТ 1721. Коренеплоди повинні бути свіжі,
здорові без тріщин і механічних пошкоджень оранжевою і оранжево-червоного
кольору. Не допускається у виробництво морква з жорсткою волокнистою
серцевиною. Допустимий термін зберігання моркви на сировинному майданчику
складає 72 години, при використанні складів з примусовим охолодженням, можливе
збільшення термінів зберігання моркви при зниженій температурі, за умови
збереження її якісних показників.
На кожну партію овочів виписується паспорт в якому вказують
постачальника, вагу, дату і час завантаження, дані реєструються в “Журналі
надходження сировини в цех” (Ф-7.5/2-01).
Олія рослинна дезодорована (соняшникова, кукурудзяна) не нижче 1-го
сорту за ДСТУ 4492 надходить на підприємство в автоцистернах. Олія зливається і
закачується в цистерни для зберігання. На 1 т олії додається 140 гр. антиоксиданту.
Сіль поварена, харчова, затарена, виварена не нижче 1-го ґатунку за ДСТУ
3583 надходить на виробництво в мішках, складається на піддони і зберігається в
40
сухих, чистих складських приміщеннях.
Цукор білий за ДСТУ 4623 або іноземного виробництва надходить на
виробництво в мішках складається на піддони і зберігається в сухих, чистих
складських приміщеннях.
Паста томатна надходить па завод в металевих бочках з п/е вкладишами,
асептичного зберігання, масою нетто 200 кг на піддонах і зберігаються в сухих
складських приміщеннях.
Спеції надходять в мішках.
Ефірне масло кропу – в каністрах по 10 кг. Зберігаються на стелажах, в сухих,
чистих складських приміщеннях. Всі спеції повинні відповідати ДСТУ.
Контроль за зберіганням спецій в цеху здійснює технолог. Дані про всі
компоненти, що поступають необхідні для виготовлення продукції в цеху
реєструються в “Журналі поступаючих компонентів” (Ф-7.5/2-02).
1.6.2 Підготовка сировини та матеріалів
Кабачки
Для подачі кабачків на переробку ємність з кабачками заповнюють водою і
кабачки по гідрожолобу подаються на елеватор, який завантажує кабачки у
барабанно-щіткову мийну машину. Оператор, що обслуговує барабанно-щіткову
мийну машину слідкує за її завантаженістю для забезпечення якісного миття,
слідкує за подачею і своєчасною заміною води. На виході з мийної машини кабачки
споліскуються чистою водою під душувальним пристроем 1 раз у 4 години з
барабанно-щіткової мийної машини зливають воду, видаляють бруд і вимивають. В
цей час працюють на барабанно-щітковій машині, що стоїть паралельно до першої.
Після миття кабачки проходять першу інспекцію, гнилі кабачки видаляють
або обрізають підгнивше місце, якщо це можливо, брудні – домивають вручну.
Також разом з інспекцією проводять обрізку хвостиків.
Після першої інспекції відбирають кабачки розміром більшим 10 – 15 см і
розрізають їх поздовж на повздовжній різці (обладнання не стандартного типу).
Далі кабачки поступають у різку кабачків, де проходять різку на кружки
(напівкружки) товщиною 1,5 – 2 см.
41
Нарізані кабачки інспектують на інспекційному транспортері. Під час
інспекції видаляють кружки (напівкружки) кабачків з гниллю, чорнотою та рослинні
домішки. Підготовлені кабачки поступають на обжарювання в механізовану
паромасляну піч.
Баклажани
Для подачі на переробку баклажани висипають з сіток в гідрожолоб, по якому
баклажани подаються на скребковий транспортер, який завантажує баклажани
в барабанно-щіткову машину. Оператор, що обслуговує барабанно-щіткові мийні
машини слідкує за їх завантаженістю для забезпечення якісного миття, регулює
подачу та проводить своєчасну заміну води в них. На виході з мийної машини
баклажани споліскуються чистою водою під душем. 1 раз у 4 години з барабанної
мийної машини зливають воду, видаляють бруд і вимивають.
Після миття баклажани проходять першу інспекцію – гнилі баклажани
видаляють або обрізають підгнивше місце, якщо це можливо, брудні – домивають
вручну. Також разом з інспекцією проводять обрізку хвостиків та плодоніжок.
Далі баклажани поступають у різку для баклажанів де проходить різку на
кружки (нанівкружки) товщиною 1,5 – 2 см.
Нарізані баклажани інспектують на інспекційному транспортері. Під час
інспекції видаляють кружки (напівкружки) баклажан з гниллю, чорнотою та
рослинні домішки. Підготовлені баклажани поступають на обжарювання в
механізовану паромасляну піч.
Гарбузи
Сировину, яка зберігалася на сировинній площадці миють і ополіскують у
ваннах з нержавіючої сталі.
Гарбузи вручну розрізають на сегменти товщиною від 60 до 80 мм, вилучають
насіння, ополіскують і передають на різку. Різку сегментів гарбузів проводять на
різці кабачків на пластинки товщиною 1,5 – 2 см.
Нарізані гарбузи інспектують на інспекційному транспортері. Під час
інспекції видаляють пластинки гарбузів з гниллю, чорнотою та рослинні домішки.
42
Підготовлені гарбузи поступають на обжарювання в механізовану паромасляну піч.
Цибуля
Цибулю ріпчасту свіжу очищують на машині для чищення цибулі РЗКЧК,
потім проводять інспекцію разом з обрізанням хвостиків та денця.
Розмір цибулини по найбільшому поперечному діаметру: в/с близько 6 – 8 см;
1с близько 4 – 6 см; 2с близько 3 – 4см.
43
Очищену цибулю миють у ванні з чистою водою та споліскують у наступній
ванні з чистою водою або в ящику проточною водою з шлангу. Очищену вимиту
цибулю нарізають на шинкувальній машині МШ – 10000 кружальцями товщиною 3
– 5 мм. Зберігання нарізаної цибулі більше 30 хв не допускається. Підготовлена
цибуля поступає на обжарювання в механізовану паромасляну піч.
Морква
Моркву з сіток вивантажують у барабанну мийну машину, де проводиться її
миття. Оператор, який обслуговує барабанну мийну машину слідкує за її
завантаженням, за якістю миття, регулює подачу і слідкує за своєчасною заміною
води. Потім проводять очищення моркви на очисній машині не стандартного типу
та проводять доочищення вручну. Далі морква подається на миття у вентиляторну
мийну машину КУМ (КУВ), або ж її миють вручну у ванні з нержавіючої сталі.
Очищену моркву нарізають на шинкувальній машині кружальцями (пластинками)
товщиною 3 – 5 мм. Зберігання нарізаної мокви більше 30 хв не допускається.
Підготовлена морква поступає на обжарювання в механізовану паромасляну піч.
Перець солодкий
Перець інспектують, видаляють гнилі, м'яті, розрізають, видаляють
плодоніжку разом із насінником та пошкоджені місця або проводять видалення
насінневого гнізда на машині. Насіння, яке залишилося видаляють вручну, потім
ополіскують перець в холодній проточній воді або на барабанній мийній машині,
додатково інспектують на транспортері і направляють на подрібнення.
Сіль, цукор, спеції
Сіль і прянощі просівають крізь сито з діаметром: для прянощів – 1 мм, для
солі – 2 мм.
1.6.3 Теплова обробка сировини
Обжарювання сировини в механізованій паромасляній печі
Обжарювання сировини (кабачки, гарбузи, баклажани, морква та цибуля)
проводять в механізованій паромасляній печі. Перед початком роботи піч
заправляють олією. Рівень олії встановлюють по мітці. Перед початком роботи олію
прокалюють для видалення вологи 40 – 60 хв при температурі 115 – 130 °С.
44
Принцип роботи механізованої паро-масляної печі такий:
– олія із збірника насосом НВ – 10 подається у теплообмінники, де
нагрівається паром до 115 – 130 °С;
– підігріта в теплообмінниках олія по трубопроводі через форсунки потрапляє
в відділення для обжарювання механізованої паромасляної печі;
– підготовлена сировина (кабачки, гарбузи, баклажани) завантажується в
механізовану паромасляну піч через завантажувальний люк і переміщується
скребковим транспортером до вивантажувального лотка;
– олія при обжарюванні втрачає температуру і стікає через рівневі труби в
збірник, з якого насосами знову подається в теплообмінник на підігрів;
– час обжарювання сировини залежить від швидкості руху стрічки
скребкового транспортера та регулюється за допомогою мотор-редуктора.
Оператори лінії, що обслуговують механізовану паромасляну піч, слідкують
за рівномірністю подачі сировини на транспортер печі, встановлюють і регулюють
температуру обжарювання на рівні (105 – 115 °С). При падінні температури менше
105 °С подачу сировини зменшують або припиняють взагалі, після підняття
температури олії до необхідного рівня подачу сировини поновлюють. Час
обжарювання встановлюють експериментальним шляхом, змінювати його
дозволяється тільки за вказівкою завідувача лабораторією.
Якість олії при обжарюванні в механізованій паромасляній печі контролює
лабораторія з періодичністю 2 рази на добу, результати реєструються у “Журналі
контролю якості рослинної олії в печах для обжарювання овочів” (Ф-7.5/2-06). У
випадку, якщо перекисне число перевищує 10, або по органолептичній оцінці якість
олії не відповідає необхідній, за рішенням завідувача лабораторії проводять повну її
заміну.
1.6.4 Подрібнення та протирання сировини
Обжарена в механізованій паромасляній печі сировина (кабачки, гарбузи,
баклажани, морква та цибуля) шнековим транспортером подається на подрібнення у
молоткову дробарку. Подрібнена маса після дробарки потрапляє у двобарабанну
машину для протирання. На першому барабані машини для протирання
45
встановлюється сито з розміром отворів 3 мм, на другому не більше 1,5 мм.
Оператор лінії слідкує за рівномірною подачею сировини на подрібнення і
протирання, слідкує за справною роботою дробарки та машини для протирання.
Дробарка і машина для протирання розбирається та вимивається один раз на добу на
початку 1 зміни. Якість протирання контролює технолог з періодичністю 4 рази за
зміну та реєструє дані в “Журналі контролю якості протирання обжареної
сировини” Ф-7.5/2-07
Протерта маса збирається у збірнику що знаходиться під машиною для
протирання і звідти насосом ВН – 10 подається на змішувач. В змішувачах протерта
кабачкова (овочева, баклажанна) маса змішується з протертою масою моркви та
цибулі, а потім насосом перекачується на апарати для варіння.
Подрібнення та протирання овочів обжарених в механізованій паромасляній
печі проводять окремо від основної сировини (кабачки, гарбузи, баклажани).
Обжарені овочі (зважування здійснюють перед обжарюванням в розрахунку на одну
тону) вручну завантажують в дискову дробарку Д – 75 та подають в машину для
протирання з розміром отворів у барабанах 2 мм. Оператор лінії слідкує за
рівномірною подачею сировини на подрібнення та протирання, слідкує за справною
роботою дробарки та машини для протирання. Дробарка та машина для протирання
розбирається та вимивається один раз на добу на початку 1 зміни. Якість
протирання контролює технолог з періодичністю 4 рази за зміну і реєструє дані в
“Журнал контролю якості протирання обжареної сировини” Ф-7.5/2-07
Протерта маса збирається у збірнику що знаходиться під машиною для
протирання і звідти насосом подається на змішувач, де змішується з протертою
масою основної сировини (кабачки, гарбузи, баклажани) і потім із змішувачів
подається у вакуумні апарати на уварювання.
Для ікри із баклажанів “Екстра” всі підготовлені овочі (баклажани обсмажені,
морква, цибуля обсмажена, перець сирий) подрібнюють на вовчку К7-ФВ11-200 з
решіткою 10 – 12 мм, протирання не проводять.
1.6.5 Змішування компонентів та варка
Протерту масу овочів (кабачків, моркви, цибулі), підготовлених допоміжних
46
матеріалів згідно рецептури додають в проміжний збірник для змішування, після
ретельного перемішування компонентів передають на варку. Закладка компонентів
реєструється в “Журналі рецептурної закладки”.
Уварювання проводять у вакуум-випарних апаратах типу МЗС-320 при
температурі 60 – 70 оС. і тиску пара в паровій сорочці 1 – 1,7 атм., розрідження в
вакуум-випарному апараті 0.5 – 0.7 атм. Тривалість варки складає від 40 до 50 хв.
Для запобігання попадання копденсату в продукт рекомендується перекривати кран
на вакуум-проводі з вакуумного насоса перед кожним його вимкненням. Готову
варку перевіряють на вміст сухих речовин в продукті. Готовність кожної варки
визначається за масовою часткою розчинених сухих речовин у ній по
рефрактометру до 25%, якщо варка не готова – доварюють, якщо готова –
підігрівають до температури 70 ± 2 °С і передають у збірник на фасування.
1.6.6 Фасування та укупорювання
Для фасування ікри із кабачків “Екстра”, ікри із баклажанів “Екстра”, ікри із
баклажанів “Ніжна” та ікри овочевої використовується нова скляна тара за ГОСТ
5717, або інша за діючою нормативною документацією, або іноземного
виробництва, дозволена до використання МОЗ України, об'ємом до 0.5 куб. дм. яка
герметично закупорюється контактними кришками типу “Твіст-офф”.
Санітарну обробку тари проводять у відповідності з “Інструкцією по
санітарній підготовці тари і кришок, які використовуються для фасування
консервної продукції”. Полети з банкою подають на деполітайзер. Банка з
деполітайзера транспортером подається на миття (шприцювання) гарячою водою на
протязі 30 секунд в мийній машині тунельного типу (температура води повинна
становити не менше 60°С). Після миття банка подається на ошпарювач Н1-КОБ, де
відбувається обробка банки гострою парою на протязі 30 секунд. Підготовлені
банки подаються на фасування.
В скляні банки всі види ікри фасують на автоматичних наповнювачах типу
ДНЗ-125 або “Надія” Н1-АРГІ. Температура фасування ікри повинна становити не
менше 70°С Перед укупорюванням перевіряють чистоту горловини банки (при
необхідності видаляють залишки продукту). Перед початком фасування і
47
періодично під час роботи (не рідше 1 разу на годину) технолог і мікробіолог
контролюють масу нетто і співвідношення складових частин в банці. Дані
записують в “Журнал герметичності тари” К-6 – технолог, та в “Журнал зауважень”
(довільна форма) – мікробіолог.
Недоливи та переповнення банок не допускаються, відстань між продуктом та
краєм вінчика банки повинна бути не менше 4 мм.
Наповнену тару негайно герметично укупорюють на паровакуумній
укупорювальній машині контактними кришками типу “Твіст-офф”, санітарна
обробка яких проходить безпосередньо в машині. Тиск пару при роботі на
паровакуумній укупорювальній машині повинен бути не менше 5 бар.
Контроль якості укупорювання проводять один раз в дві години і після
кожного регулювання паровакуумної укупорювальної машини. Контроль здійснює
технолог зміни спільно із слюсарем-налагоджувальником. Дані записуються в
“Журналі герметичності гари” К6.
У випадку виявлення негерметичності банок встановлюють причини і
приймають заходи для її усунення. Закатані банки відразу направляють на
стерилізацію.
1.6.7 Стерилізація
Укупорені банки складаються в сітки. Кожен ряд банок перекладається
прокладками для запобігання пошкодження емалевого покриття кришок. На кожній
сітці апаратником стерилізації заповнюється паспорт, у якому вказується назва
консервів, кількість банок, початок та кінець закладання банок у сітку, дата, номер
зміни, прізвище майстра. Сітки передаються на стерилізацію. Апаратник
стерилізації консервів додає у паспорт дані про початок та кінець стерилізації,
номер автоклавної варки, прізвище лаборанта та своє прізвище, всі занесені дані
перевіряються технологом зміни. Зберігання закатаних банок (від початку
закладання банок у сітку) до стерилізації більше 30 хв не допускається. У разі
порушення режиму стерилізації (непередбачені обставини) зразки продукції
відбираються мікробіологом у лабораторію з вказаною причиною відбору.
Процес стерилізації фіксується в “Журналі стерилізації консервів” К-8.
48
Стерилізація проводиться згідно формули стерилізації, яка надається лабораторією.
Температура в автоклаві підтримується ступенем відкриття парового вентиля, тиск
зливним вентилем. Охолодження води в автоклаві ведуть до температури 40 °С, далі
поступово знижують тиск до нуля. Після стерилізації в кожну сітку вкладають
виробничий паспорт та подають на миття в відділення полетування.
1.6.8 Миття та полетування
Банки після стерилізації миють на мийних машинах для миття банок з
ГОтовою продукцією або вручну з застосуванням миючого засобу, ополіскують
чистою водою, обсушують за допомогою потоку повітря або витирають вручну.
Після миття проводять сортування, при якому відбирають негерметично закриті
банки, недоливи, банки з пошкодженим покриттям кришок, з сторонніми
включеннями та інше. Некондиційні герметично закриті банки повертають на
переробку, банки, що втратили герметичність відправляються для утилізації на
бомбажну дільницю про що робиться запис в “Журналі облікх склобою та
первинного бомбажу” (Ф-7.5/2-03), в якому реєструють склобій та первинний
бомбаж з кожної автоклавної варки, кожної корзини. Чисті, сухі, відсортовані банки
формуються в полети згідно “Інструкції по формуванню та обмотуванню полет з
неетикованою продукцією на заводах Черкаського регіону”. Полети нумеруються,
на них наклеюються полетувальні паспорти з однієї сторони, а на 2 сторони
виписують і наклеюють копії полетувального паспорту для зручності ідентифікації
при зберіганні в складі, дані заносяться в “Журналі готової продукції” (Ф-7.5/2-04) і
продукція по накладній здається в склад готової продукції. Технологи відповідають
за ідентифікацію продукції в процесі переробки.
1.6.9 Зберігання
Консерви ікра із кабачків “Екстра”, ікра із баклажанів “Екстра”, ікра із
баклажанів “Ніжна” та ікра зберігають на дерев'яних піддонах висотою не більше 2
ярусів при температурі від 0 до 25 °С та відносній вологості повітря не більше 75%.
1.7 Вакуум-випарний апарат ВНИИКОП
Апарат використовується як збірник-підігрівач, змішувач, вакуум-випарний
апарат при приготуванні томатного пюре і пасти, різних соусів для овочевих і
49
рибних консервів, повидла, варення, розсолів для приготування маринадів, а також
овочевих і фруктових соків.
Випарний апарат (рис.1.11) складається з наступних основних частин:
корпусу з паровою сорочкою, кришки, приводу, мішалки, пастки і
електроустаткування.
Рис. 1.11 Двотільний випарний апарат ВНИИКОП
50
Технічна характеристика Таблиця 1.6
Робочий об'єм апарату, л 1000
Об'єм парової камери, л 25,9
Вакуум, мм рт. Cm 540—580
Поверхня нагріву, м2 3,66
Коефіцієнт теплопередачі, ккал\м2 ч-град:
при концентрації томатної маси від
15 до 30% сухих речовин 1200 – 1250
при концентрації фруктового пюре з
цукром від 11 до 65% сухих речовин 1000 – 1300
маси від 15 до 30% сухих речовин 118
при концентрації фруктового пюре від 11
до 65% сухих речовин 94 – 130
Робочий тиск в паровій камері, атм 4
Число оборотів мішалки в хвилину 57
Електродвигун:
потужність, кВт 2,7
число оборотів в хвилину 1420
Габаритні розміри, мм:
довжина 1750
ширина 1380
висота 3200
Вага, кг 1700
Корпус 4 є місткістю, яка разом з привареною до неї паровою сорочкою
утворює парову камеру.
Па сферичній кришці 2 змонтований привід, який складається з
електродвигуна 5 і редуктора 6.
51
Перемішування продукту здійснюється мішалкою 3, яка є вертикальним
валом з укріпленими на ньому лопатями.
До сферичної кришки апарату кріпиться пастка 1 для уловлювання
найкрупніших частинок продукту, що відносяться вторинною парою з апарату.
Нагрів продукту в апараті здійснюється через парову камеру, яка
обладнується запобіжним клапаном і манометром. В нижній частині днища апарату
знаходиться патрубок для відведення конденсату.
Апарат має три вікна для огляду внутрішньої порожнини і нагляду за робочим
процесом. Розвантаження апарату здійснюється через спусковий патрубок з
пробковим краном. Апарат забезпечений краном для відбору проб.
Всі частини апарату, дотичні з продуктом, виготовлені з неіржавіючої сталі.
Електроустаткування апарату включає електродвигун А42-4, магнітний пускач
П-222М і кнопку магнітного пускача КМ.3-2.
1.8 Технічна пропозиція
В магістерській кваліфікаційній роботі розглянуто вакуум-випарний апарат
МЗС-320. Апарат використовується як збірник-підігрівач, змішувач, вакуум-
випарний апарат при приготуванні томатного пюре і пасти, різних соусів для
овочевих і рибних консервів, повидла, варення, розсолів для приготування
маринадів, а також овочевих і фруктових соків.
Вданій роботі ми розглянули роботу вакуум-випарний апарат МЗС-320 в лінії
виробництва кабачкової та баклажанної ікри. В технічній пропозиції розглянуто
процес відведення конденсату, від чого залежить нормальна робота апарату.
Нагрів продукту в апараті здійснюється через парову камеру, яка
обладнується запобіжним клапаном і манометром. В нижній частині днища апарату
знаходиться патрубок для відведення конденсату.
Пристрої, які забезпечують відділення і відведення конденсату з найнижчої
точки парового простору кожної секції нагрівальної камери і виключають вихід
нагрівної пари, називаються конденсатовідвідниками. Технічна пропозиція показана
на плакаті 006 графічної частини магістерської кваліфікаційної роботи.
На листі зображено:
52
існуючу на підприємстві схему конденсатовідвідника: пристрій підпорної
шайби;
варіанти конденсатовідвідників: конденсатовідвідники з відкритим поплавком
системи “Симплекс”, термостатичний конденсатовідвідник з сильфоном,
конденсатовідвідники системи “Рарід”, конденсатовідвідник з закритим поплавком
“Главаармаліта”.
На схемі конденсатовідвідника зображена підпорна шшайба 1 з вставним
ніпелем з отвором діаметром; дренажної труби 2; патрубка для відбору конденсату.
Недоліком даної схеми є мала продуктивність, а перевагою – простота конструкції.
Конденсатовідвідник з відкритим поплавком системи “Симплекс” складається
з поплавка 1; клапана 2; продувного вентиля 3; змінного вантажу для вимірювання
ваги поплавка 4; дренажної пробки 5; пробки 6; зворотного клапана 7; направляючої
трубки (гідравлічний затвор 8. Недоліком конденсатовідвідника з закритим
поплавком “Главаармаліта” є складність конструкції. Перевагою
конденсатовідвідника з відкритим поплавком системи “Симплекс” є легкість
обслуговування та відносно висока продуктивність.
Термостатичний конденсатовідвідник з сильфоном складається з сильфона 1;
клапана 2; випускного отвору 3. Недоліком термостатичного конденсатовідвідника з
сильфоном є те що внаслідок втомлюваності металу він швидко виходить з ладу.
Перевагою є точність регулювання випуску конденсату.
Конденсатовідвідник системи “Рарід” складається з поплавка1; подвійного
клапана 2; зворотного клапана 3; обвідного продувного вентиля 4; змінного вантажу
5. Недоліком конденсатовідвідника системи “Рарід” є складність конструкції.
Перевагою конденсатовідвідника є стійкість в роботі при любій вазі поплавка і зміні
тиску нагрівної водяної пари.
Конденсатовідвідник з закритим поплавком “Главаармаліта” складається з
поплавка1; ричага 2; вантажу 3; клапану 4; клапана для відведення повітря 5;
дренажної пробки 6. Недоліком конденсатовідвідника з закритим поплавком
“Главаармаліта” є складність конструкції, порушення герметичності поплавка,
утворення накипу на шарнірах, що призводить до уповільнення та згодом
53
припинення руху важелів. Перевагою конденсатовідвідника є стійкість в роботі при
зміні тиску нагрівної водяної пари.
Конденсатовідвідник, який пропонується встановити на випарний апарат
МЗС-320: конденсатовідвідник з закритим поплавком “Главаармаліта”. Схема
конденсатовідвідника зображена на рис. 1.12.
Рис. 1.12 Конденсатовідвідник з закритим клапаном
На плакаті 006 графічної частини магістерської кваліфікаційної роботи
зображено складальне креслення запропонованого конденсатовідвідника з закритим
поплавком.
Конденсатовідвідник з закритим поплавком складається з поплавка 1; ричага
2; важеля 3; клапана 4; кран для випускання несконденсованих газів 5; пробки 6;
регулюючого гвинта 7; корпусу 8; кришки 9; болтів 10; шайб 11; гайок 12.
1.9 Дослідження процесу уварювання сировини
В науково-дослідній роботі (НДР) розглянуто дослідження залежності маси
випареної вологи вакуум-випарного апарата від маси завантаженого напівфабрикату;
масової концентрації сировини та масової концентрації готового продукту
використовуючи формулу для визначення маси видаленої вологи (��, кг/год):
54
��
�� = ��(1 − ) (1.1)
��
Дані розрахунків теоретичного дослідження занесені в таблиці 1.6, 1.7 та 1.8.
З таблиць видно, що для уварювання маси завантаженого напівфабрикату �� =
1000 кг (продуктивність вакуум-випарного апарата) кількість випареної вологи �� =
700 кг/год; при масовій концентрації сировини �� = 4,5 % та масовій концентрації
готового продукту �� = 15 %.
Таблиця 1.6 Залежність маси випареної вологи від маси завантаженого
напівфабрикату
Маса завантаженого
№ п/п Маси випареної вологи, т/год
напівфабрикату, кг
1 800 560
2 850 595
3 900 630
4 950 665
5 1000 700
6 1050 735
7 1100 770
8 1150 805
Таблиця 1.7 Залежність маси випареної вологи від масової концентрації
сировини
Масова концентрації сухих речовин
№ п/п Маси випареної вологи, т/год
в сировині, %
1 0,340 721
2 0,395 714
3 0,450 707
4 0,500 700
5 0,550 693
6 0,600 686
7 0,655 679
8 0,710 672
55
Таблиця 1.8 Залежність маси випареної вологи від масової концентрації
готового продукту
Масова концентрації сухих речовин
№ п/п Маси випареної вологи, т/год
в готовому продукті, %
1 14,4 688
2 14,6 692
3 14,8 696
4 15,0 700
5 15,2 704
6 15,4 708
7 15,6 712
8 15,8 716
На основі досліджень були побудовані графіки зображені в графічній частині
магістерської кваліфікаційної роботи на плакаті ЧДТУ. 133022. 007. МКР. З графіків
видно, що при збільшенні маси завантаженого продукту, збільшення масової
концентрації сухих речовин в готового продукту та зменшення масової концентрації
сухих речовин в сировині потрібно випарювати більшу кількість вологи, а отже
затрачувати більше часу та енергії.
Висновки до розділу 1
В аналітичному розділі розглянуто:
- маркетингове обґрунтування проекту;
- процес випарювання та конденсації у вакуум-випарній установці;
- класифікація устаткування;
- опис потоково механізованої лінії виробництва овочевої ікри;
- технічні вимоги та умови на сировину, напівфабрикати і готову продукцію;
- робоча технологічна інструкція;
- конструкція вакуум-випарного апарату ВНИИКОП;
- технічну пропозицію;
- дослідження процесу уварювання сировини.
56
РОЗДІЛ 2
РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА
2.1 Технологічний розрахунок вакуум-випарного апарату
Вихідні дані для розрахунку приведено в таблиці 2.1.
Вихідні дані Таблиця 2.1.
Поз- Позиція елемента
Термін начен- Корпус Рубашка
ня Обичайка Днище Обичайка Днище
Розрахунковий тиск, Р 4,0 4,0 4,0 4,0
кгс/см2*
Робочий тиск, кгс/см2** Р атм атм вакуум вакуум
Розрахункова температура, t 200 200 200 200
0С*
Робоча температура, 0С** t 142,9 142,9 142,9 142,9
Внутрішній діаметр, мм* D 1100 1100 1200 1200
Товщина стінки по S0 6 8 6 8
паспорту, мм*
Мінімальна товщина стінки S 5,0 8,2 5,9 7,4
елементу по вимірам, мм**
Коефіцієнт міцності зварних φ 0,8 0,8 0,8 0,8
швів*
Прибавка до товщини С0 1 1 1 1
елемента на плюсовий
допуск, мм**
Матеріал елементу* - 12Х18Н10Т 12Х18Н10Т ВСт3 ВСт3
Відпрацьований ресурс, τ Сосуд виготовлено в 1990 році, даних про
років** попередню роботу немає.
* - паспортні дані
**- результати вимірювань
Механічні властивості металу по ГОСТ 14249 – 89 Таблиця 2.2
Елемент апарату t, 0С R 20
m , МПа R 20, МПа R t, МПа R t
e m e , МПа
Обичайка корпусу 200 - 276 - 240
Днище корпуса 200 - 276 - 240
Обичайка рубашки 200 460 250 505 224
Днище рубашки 200 460 250 505 224
57
Визначення товщини стінки обичайки корпусу під дією зовнішнього тиску
Товщина стінки обичайки корпусу, під дією зовнішнього тиску,
розраховується по формулі:
�� > ���� + ��
�� 1100
���� = 1,1 × �� × = 1,1 × 4 ∙ 105 × = 1,73 мм
(2 × ��) (2 × 1400 ∙ 105)
де �� – розрахунковий тиск, �� = 4 · 105 Па;
�� – внутрішній діаметр корпусу, �� = 1100 мм;
�� – допустиме напруження для Х18Н10Т, �� = 1400 · 105 Па (дані розрахунку
заводу-виробника)
Визначення товщини стінки днища корпусу, під зовнішнім тиском
Товщина стінки днища, під дією зовнішнього залишкового тиску,
розраховується по формулі:
�� > ���� + ��
(��х��) (4 · 105х1100)
���� = = = 1,6 мм
(2х��) (2х1400 · 105)
(��×��) (4∙105×1100)
���� = = = 1,6 мм)
(2×��) (2×1400∙105)
де �� – розрахунковий тиск, �� = 4 · 105 Па;
�� – радіус кривизни при вершині днища, R = 1100 мм;
�� – допустиме напруження для Х18Н10Т, �� = 1400 · 105 Па (дані розрахунку
заводу-виробника)
Визначення товщини стінки обичайки парової сорочки, під дією
внутрішнього тиску
Товщина стінки обичайки сорочки, під дією внутрішнього тиску,
розраховується по формулі:
58
�� > ���� + ��
�� (4 ∙ 105 × 1200)
���� = �� × = = 2,24 мм
(2 × �� × ��р − Р) (2 × 0,8 × 1340 ∙ 105 − 4)
де �� – робочий тиск, �� = 4 · 105 Па;
�� – внутрішній діаметр обичайки сорочки, �� = 1100 мм;
��р – коефіцієнт міцності повздовжнього зварного шва, ��р = 0,8 (дані
розрахунку заводу-виробника);
�� – допустима напруження для сталі ВСт3, �� = 1340 · 105 Па (дані
розрахунку заводу-виробника).
Розрахунок діаметра одиничного отвору, що не потребує зміцнення
Розрахунковий діаметр одиничного отвору що не потребує зміцнення
розраховується по формулі:
�� − �� 5,0
��0 = 2 ( − 0,8) √��р(�� − ��) = 2 ( − 0,8) √1100 × 5,0 = 222 мм
���� 2,24
де (S − c) = S – мінімальна товщина стінки елемента по результатам вимірювань;
��р – розрахунковий діаметр елемента сосуду, мм (для циліндричної обичайки
��р = ��в)
���� – розрахункова товщина стінки сосуду, мм.
Для обичайки парової сорочки:
(S − c) = �� = 5 мм;
��р = 1100 мм;
���� = 2,24 мм;
59
Визначення швидкості корозії
Швидкість корозії метала елемента апарату:
�� = ������{0,1, ��1};
де ��1 – розрахункова швидкість корозії метала.
По результатам огляду та аналізу технічного стану сосуду розрахункова
швидкість корозії метала становить:
- для обичайки корпусу сосуду:
��п + С − �������� + ℎя 6 − 5,0
��1 = = = 0,07 мм
��1 15
- для обичайки парової сорочки:
��п + С − �������� + ℎя 6 − 5,9 + 0,2
��1 = = = 0,02 мм
��1 15
- для днища парової сорочки:
��п + С − �������� + ℎя 8 − 7,4 + 0,2
��1 = = = 0,07 мм
��1 15
Мінімально допустимі товщини із умови швидкості корозії:
�� = ���� + 4��1
де ���� – розрахункова товщина елемента сосуду (дані заводу – виробника)
Для обичайки корпусу:
�� = 1,73 + 0,07 × 4 = 2,01 мм
60
Для днища корпусу:
�� = 1,6 + 0,1 × 4 = 2,0 мм
Для обичайки парової камери:
�� = 2,24 + 0,02 × 4 = 2,32 мм
Для днища парової камери:
�� = 2,24 + 0,07 × 4 = 2,52 мм
Визначення призначеного строку служби сосуду із розрахунку на статичну
міцність
Розрахунок на статичну міцність виконується на розрахункові параметри
(таблиця 2.2).
З умови міцності �� = [Р], де �� – розрахунковий тиск, а [Р] – допустимий тиск
для циліндричних обичайок і випуклих днищ по формулі:
2К (�� − �� · �� ) · �� · [��]��
1 1 2 · 1 · 5,9 · 0,8 · 1340 ∙ 105
[Р] = �� = 0,8 == 8,4 ∙ 105 Па
���� + (�� − �� · ��1)�� 1200 + 5,9 · 0,8
де �� – мінімальна товщина стінки елемента по результатам вимірювань;
�� – швидкість корозії;
���� – розрахунковий діаметр елемента сосуду, мм (для циліндричної обичайки
��р = ��в)
[��]�� – допустиме напруження при розрахунковій температурі;
�� – коефіцієнт міцності зварних швів;
�� – коефіцієнт пониження міцності в зоні отворів;
К1 – коефіцієнт, що залежить від форми елемента, для обичайок К1 = 1
Допустиме напруження рівне:
61
[��]�� = 134 МПа (дані розрахунку заводу-виробника)
Призначений строк служби приймається з умови:
[��] = ������{��н, ��р} [��] = 4 роки
2.2 Розрахунок основних параметрів вакуум – випарного апарату
2.2.1 Кінематичний розрахунок
Кінематична схема вакуум-випарного апарату зображена на рисунку 2.1.
Рис. 2.1 Кінематична схема:
1 – електродвигун; 2 – муфта; 3 – редуктор; 4 – муфта; 5 – верхній підшипник; 6
– лопать; 7 – нижній підшипник
62
Розрахунок потужності на кожному з валів кінематичної схеми
Вихідні дані:
Електродвигун АО2-32-4; 3 кВт, 1430 хв-1
Редуктор Ч-80; і = 31,5
Розрахунок потужності на валу І:
��1 = �� = 3 кВт,
де �� – вихідна потужність;
��1 – потужність на валу І.
Розрахунок потужності на валу ІІ:
��2 = �� · ��м = 3 · 0,99 = 2,97 кВт,
де ��2 – потужність на валу ІІ;
��м – ККД муфти, ��м = 0,99
Розрахунок потужності на валу ІІІ:
��3 = �� · ��м · ��ч = 3 · 0,99 · 0,7 = 2,08 кВт,
де: ��3 – потужність на валу ІІІ;
��ч – ККД черв’яка, ��ч = 0,7.
Розрахунок потужності на валу ІV:
��4 = �� · ��м · ��ч · ��п · ��п = 3 · 0,99 · 0,7 · 0,99 · 0,98 = 2,02 кВт,
1 2
де: ��4 – потужність на валу ІV;
��п – ККД підшипника 1, ��п = 0,99;
1 1
��п – ККД підшипника 2, ��
2 п = 0,98.
2
63
Розрахунок кількості обертів на валу І і ІІ:
�� = �� = �� = 1430 хв−1
1 2
де �� – частота обертання черв’яка;
��1 – частота обертання на валу І;
��1 – частота обертання на валу ІІ.
Розрахунок частоти обертання ІІІ і ІV валів:
��3 = ��4 = ��⁄�� = 1430⁄ −1
31,5 = 45,4 хв
де: ��3 – частота обертання на валу ІІІ;
��4 – частота обертання на валу ІV;
�� – частота обертання черв’яка;
�� – передаточне відношення
Розрахунок крутного моменту:
��
��кр = 9550 , �� · м
��в
Крутний момент на валу І:
3
��1 = 9550 = 20,04 �� · м
1430
Крутний момент на валу ІІ:
2,97
��1 = 9550 = 19,84 �� · м
1430
64
Крутний момент на валу ІІІ:
2,08
��3 = 9550 = 441,03 �� · м
45,04
Крутний момент на валу ІV
2,02
��4 = 9550 = 428,31 �� · м
45,04
Розрахунок черв'ячної передачі з архімедовим черв'яком одноступінчатого
редуктора загального призначення
Вихідні дані:
Потужність, що передавається ��2 = 2,97кВт;
Частота обертання черв'яка �� = 1420 хв−1;
Передаточне відношення �� = 31,5;
Навантаження – постійне;
Робота – нереверсивна, безперервна;
Термін служби передачі �� = 10000 год.
Примітка: максимальне навантаження, що короткочасно діє, при пуску в два
рази більше номінального
Вибір матеріалу черв'яка і черв'ячного колеса
1. По [9, табл. 3.30] вибираємо матеріал черв'яка і вінця черв'ячного колеса.
Приймаємо для черв'яка сталь 45 з гартуванням до твердості HRC 45 – 50 і
подальшим шліфуванням витків. Редуктор загального призначення, тому в цілях
економії дорогої олов'яної бронзи приймаємо матеріал вінця колеса Бр.АЖ 9 – 4
(відливання в пісок) з механічними властивостями:
��т = 200 МПа;
��в = 400 МПа.
65
2. Приймаємо число заходів черв'яка ��1 = 1 і ККД передачі �� = 0,7.
3. Крутний момент на валу колеса:
��1 ∙ �� ∙ ��2 2,673 ∙ 30,2 ∙ 0.7
��2 = 9550 ∙ 103 ∙ = 9550 ∙ 103 = 380 ∙ 103 Н ∙ мм
��1 1420
4. Орієнтовна швидкість ковзання [9, формула 3.91]:
3 �� 3
2 380 ∙ 103
�� = 0,0004 ∙ �� ∙ √ = 0,0004 ∙ 1420 ∙ √
с 1 = 4,11 м⁄
1000 1000 с
5. При даній швидкості по [9, табл. 3.35] необхідний ступінь точності 8-й.
6. Контактна напруга, що допускається [9, табл. 3.30]:
[��н] = 300 − 25���� = 300 − 25 · 4,11 = 197,25 МПа
7. Контактна напруга, що допускається, при розрахунку на дію максимального
навантаження [9, с. 85]:
[��нм] = 25��т = 2 · 200 = 400 МПа
8. Напруга вигину, що допускається, при базовому числі зміни напруги ������ =
106 для нереверсивного навантаження [9, табл. 3.31]:
[�� ]0
�� 0 = 102
9. Сумарне число циклів навантажень [9, формула 3.85]:
1420
�� 6
2 = ������ = 60 ∙ ��2��ч = 60 ∙ ∙ 1000 = 28,21 ∙ 10
30,2
66
10. Коефіцієнт довговічності [9, формула 3.93]:
9 �� 9 6
���� 10
К���� = √ = √ = 0,69
������ 28,21 ∙ 106
11. Напруга, що допускається, на вигин [9, формула 3.92]:
[����] = [����]0
0 ∙ К���� = 102 ∙ 0,69 = 70,38 МПа
12. Напруга, що допускається, на вигин при розрахунку на дію максимального
навантаження [9, с. 85]:
[������] = 0,8 ∙ ��Т = 0,8 ∙ 200 = 160 МПа)
13. Число зубів черв'ячного колеса [9, формула 3.78]:
��2 = ��1 ∙ �� = 1 ∙ 30,2 = 30,2
приймаємо ��2 = 30, тобто задовольняється умова [9, формула 3.79].
14. Коефіцієнт діаметру черв'яка [9, формула 3.82]:
�� = 0,25��2 = 0,25 · 30 = 7,5
приймаємо стандартне значенню �� = 8 [9, табл. 13].
15 Коефіцієнт, що враховує розподіл навантаження по ширині вінця [9, с. 83]:
������ = ���� = 1
16. Коефіцієнт, що враховує динамічне навантаження [9, формула 3.86]:
��н�� = 0,3 + 0,1 ∙ �� + 0,02 ∙ ���� = 0,3 + 0,1 ∙ 8 + 0,02 ∙ 4,11 = 1,182
67
17. Визначаємо міжосьову відстань передачі з умови контактної витривалості
[9, табл. 3.26], [9, формула 3.75]:
2
�� 3
2 170
���� = ( + 1) · √( �� ) · �� · �� · �� =
�� [�� ] 2 2 ���� ����
�� ��
30 3 170 2
( + 1) · √( ) · 380 · 103 · 1 · 1,182 = 136,5 мм
8 197,25
18. Модуль зачеплення:
2���� 2 · 136,5
�� = = = 7,2 мм
��2 + �� 30 + 8
приймаємо �� = 7,0 мм.
19. При стандартному модулі міжосьова відстань:
�� ∙ (��2 + ��) 7 ∙ (30 + 8)
���� = = = 133 мм
2 2
20. Ділильний кут підйому черв'яка [9, табл. 3.22]:
γ = 7007'30''
21. Ділильні діаметри:
ділильний діаметр черв'яка:
���� = �� · �� = 8 · 7 = 56 мм
1
ділильний діаметр черв'ячного колеса:
���� = �� · ��2 = 7 · 30 = 210 мм
2
68
22. Розрахункова швидкість ковзання [9, формула 3,74]:
�� · ���� · ��1 �� · 56 · 1420
�� = 1 = = 4,19 м
�� ⁄
60000 · cos �� 60000 · cos 70 · 7′ · 30′′ с
що більше раніше прийнятої орієнтовної швидкості �� м
�� = 4,7 ⁄с, тому необхідно
уточнити параметри передачі.
23. При швидкості ��с = 4,19 м⁄с допустиме контактне напруження [9, табл.
3.30]:
[��′
н] = 190 МПа
24. Ступінь точності передачі, що рекомендується, при ��с = 4,19 м⁄с [9, табл.
3.35] – сьома.
25. Коефіцієнт динамічного навантаження [9, формула 3.86] при �� = 4,19 м
с ⁄с і
восьмій ступені точності:
������ = 0,3 + 0,1�� + 0,02��с = 0,3 + 0,1 · 8 + 0,02 · 4,19 = 1,184
26. Приведений кут тертя при роботі бронзового колеса в парі із сталевим
черв'яком при νс = 4,19 м⁄с φ' = 1020'
27. ККД передачі [9, формула 3.73]:
tan �� tan 70 · 7′ · 30′′ 0,12499
��′ = (0,95 · 0,96) = = 0,96 = 0,81
tan(�� + ��) tan 80 · 27′ · 30′′ 0,14865
28. Фактичний крутний момент на валу черв'ячного колеса [9, формула 3.81]:
�� ′
′ 1 · �� · ��
��2(��′
2) = 9550 · 103 · =
��1
2,673 · 2 · 0,81
= 9550 · 103 = 439,75 · 103 �� · м
1420
69
29. По уточнених параметрах [��Н], �� ′
����, ��2 необхідно обчислити міжосьову
відстань ���� [9, табл. 3.26], [9, формула 3.75] або фактичне контактне напруження ��Н
[9, табл. 3.26], [9, формула 3.76]. В даному випадку, оскільки замість розрахункової
міжосьової відстані ���� = 242,5 мм прийнято ���� = 250 мм (що враховує можливість
передачі черв'ячним колесом більшого крутного моменту), доцільно перевірити
контактне напруження:
�� 3
2
170 + 1
��
�� = · √( ) · ��′ ′
�� �� · �� · ��
2 �� 2 � ���� =
��
��
30 3
170 + 1
= · √(10 ) · 439,75 · 103 · 1,0 · 1,184 = 170,6 < [����] = 190 МПа
30 133
8
30. Перевіряємо контактну міцність зуба колеса при дії максимального
навантаження [9, формула 3.96]:
����
��нм = �� 2
н ∙ √ ′ = 170,2 ∙ √2 = 241 МПа < [��нм] = 400 МПа
��2
31. Перевіряємо витривалість зубів черв'ячного колеса на вигин. Заздалегідь
знаходимо еквівалентне число зубів колеса [9, формула 3.87]:
��2 30
��э = = = 30
������3�� 0,99323
Коефіцієнт форми зуба колеса [9, табл. 3,28]:
���� = 1,76
70
Напруження згину [9, табл..3,26], [9, формула 3,77]:
2��2 ∙ ��������
���� = ∙ ���� ∙ ������ ∙ ��
1.2 ∙ �� ���� =
2 ∙ ��1 ∙ ��
2 ∙ 439,75 ∙ 103 ∙ 0,9932
= ∙ 1,76 ∙ 1,0 ∙ 1,184 = 18 МПа < [��
1,2 ∙ 210 ∙ 56 ∙ 7 ��] = 70,38 МПа
де ������ = ������;
������ = ������ = 1,184.
32. Перевіряємо міцність зуба на вигин при дії максимального навантаження [9,
формула 3.97]:
����2
����М = ���� ∙ ′ = 18 ∙ 2 = 36 МПа < [��
�� ��М] = 160 МПа
2
33. Приймаємо параметри передачі:
��1 = 1;
��2 = 30;
��1 = 56 мм;
��2 = 210 мм;
���� = 133 мм
2.2.2 Розрахунок конденсатовідвідника
Для вакуум-випарного апарату ВНИИКОП найбільш раціональним слід
вважати конденсатовідвідник з відкритим поплавком.
Продуктивність такого конденсатовідвідника залежить від площі перерізу
випускного клапана і різниці між тиском пари до і після конденсатовідвідника.
Потрібно визначити діаметр клапанного отвору конденсатовідвідника,
встановленого після випарного апарату.
71
Для розрахунку задаємося вихідними даними користуючись паспортними
даними.
Вихідні дані:
Витрата конденсату �� = 0,25 кг
1 ⁄с (900 кг⁄год);
Тиск до конденсатовідвідника ��1 = 1 ����⁄ (10 кг
2 ⁄ 2);
м см
Тиск після конденсатовідвідника �� = 0,4 ����
3 ⁄ 2 (4 кг⁄ 2);
м см
Приймаємо коефіцієнт швидкості �� = 0,82;
Коефіцієнт витрати �� = 0,88;
Коефіцієнт заповнення клапанного перерізу �� = 0,7.
1. Втрати тиску в клапанному отворі:
∆�� = (1 − ��2)(��1 − ��3) = (1 − 0,822)(1 − 0,4) = 0,19 МН/м2
2. Тиск в клапанному отворі:
��2 = ��1 − ∆�� = 1 − 0,19 = 0,81 МН/м2
3. Кількість вторинної пари, що утворилася:
��1 − ��2 181,3 − 171,9
�� = ��1 = 900 ∙ = 17,3 кг/год
��2 489,4
Теплоутримання конденсату до і після конденсатовідвідника:
��1 = 760 кДж/кг (181,3 ккал/кг);
��2 = 718 кДж/кг (171,9 ккал/кг)
Теплота пароутворення і щільність при тиску пари ��2 = 8,1 кг/см2:
72
��2 = 2053 кДж/кг (4894 ккал/кг);
��2 = 4,13 кг/м3.
4. Площа клапанного отвору:
�� ��1 − ��
�� = + =
0,72�� ∙ √��2��2 50���� ∙ √��1−��3
17,3 900 − 17,3
= + = 18,46 мм2
0,72 ∙ 0,7 ∙ 0,88 ∙ √8,1 ∙ 4,13 50 ∙ 0,7 ∙ 0,88 ∙ √10 − 4
5. Діаметр клапанного отвору:
4�� 4 ∙ 18,46
�� = √ = √ = 4,9 мм
�� 3,14
Випускний клапан з діаметром �� може забезпечити нормальну роботу
теплового апарату в тому випадку, якщо поплавок матиме такі розміри і таку вагу,
при яких клапанний отвір своєчасно відкриватиметься і закриватиметься.
2.2.3 Тепловий розрахунок
Визначаємо парову продуктивність вакуум-випарного апарату. Апарат працює
безперервно, уварюючи кабачкову (баклажанну) масу від �� = 4,5 % до �� = 15 %
сухих речовин.
Початкова температура продукту, що завантажується ��1 = 70 0C.
Розрідження в апараті �� = 89326 ��/м2 (670 мм. рт. ст. ).
Температура оточуючого повітря ��п = 25 0C.
Тиск гріючого пару ��п = 0,1 ����/м2 (1 кг/см2) і степінь його сухості �� =
0,98.
Коефіцієнт теплопередачі �� = 1116,5 Вт/(м2 · град).
73
Зовнішня поверхня сепаратора ���� = 20 м2.
Зовнішня поверхня каталізатора �� = 18 м2
к .
Поверхня нагріву апарата �� = 60 м2.
1. Тиск в апараті:
760 − �� 760 − 670
�� = = = 0,122 кг/см2 (12,2 кН/м2)
735,6 735,6
При тиску �� = 12,2 кН/м2 (0,122 кг/см2) температура кипіня води �� = 49,4
0C.
Температура кипіння маси:
��2 = �� + ∆��д = 49,4 + 1,6 = 51˚C
де: ∆��д – температурна депресія, яка при концентрації 15% складає 1,6 ˚C.
�� – температура кипіння маси в апараті.
2. Витрата тепла на нагрів завантаженої маси:
��1 = ����(��2 − ��1) = 1000 ∙ 4,0(51 − 70) = −76,1G кДж/с
де �� – маса продукту що завантажується в кг;
�� – теплоємність продукту в Дж/(кг∙˚C), для 4,5 %-ної маси �� = 4,0
Так як температура завантаженої маси (70˚C) вище температури її кипіння, то
в середині апарата виділяється тепло, що використовується на випарювання вологи,
і перша частина витрати тепла ��1 при розрахунках має знак мінус.
3. Кількість випареної води:
�� 4,5
�� = �� (1 − ) = �� (1 − ) = 0,7�� кг/с, (кг/год)
�� 15
4. Витрата тепла на випарювання води:
74
��2 = ���� = 0,7�� ∙ 2382 = 1667�� кДж/с
де W – маса випареної вологи в кг;
�� – маса продукту що завантажується в кг;
r – теплота випаровування в Дж/кг.
При тиску вторинних парів �� = 12,2 кН/м2(0,122 кг/см2) теплота
пароутворення �� = 2382 кДж/кг (569,3 ккал/кг).
5. Втрати тепла в навколишнє середовище з поверхні апарата:
��′
3 = �� ′
0��вип(�� ′
ст − ��п) = 11,6 ∙ 20(51 − 25) = 6047 Дж/с = 6,047 кДж/с
де ��′
3 – втрати тепла в навколишнє середовище з поверхні апарата, кДж/с
�� ′
0– сумарний коефіцієнт тепловіддачі в Вт/(м2∙˚С);
��вип – поверхня випромінювання в м2;
�� – час процесу в с.;
�� ′
ст – температура поверхні стінки випромінювання в ˚С;
��п – температура повітря в ˚С.
Сумарний коефіцієнт тепловіддачі:
�� ′
0 = 9,77 + 0,07(�� ′
ст − ��в) = 11,6 Вт/(м2∙˚С)
Температуру поверхні стінки вважаємо рівній температурі кипіння маси: �� ′
ст =
51˚C. Кількість тепла, що передається від пари до продукту:
�� = ��1 + ��2 + ��′
3 = −76,1 · �� + 1667 · �� + 6,047 = 1591 · �� + 6,047 кДж/с
6. Продуктивність апарата визначаємо із загального рівняння теплопередачі:
�� = ����∆��
75
Різниця між температурами кипіння сировини і пару:
∆�� = ��п − ��2 = 99,1 − 51 = 48,1˚C
Напишемо рівняння балансу:
1591�� + 6,047 = 60 ∙ 1116,5 ∙ 48,1
звідки:
�� = 2,02 кг/сек (7272 кг/год) 4,5%-ної маси
7. Витрата гріючого пару:
��заг 3208
��п = = = 1,45 кг/с;
��п − ��к 2626 − 415
2787940
��п = = 5274 кг/год)
627,7 − 99,1
де ��п – ентальпія гріючого пару, Дж/кг;
��к – ентальпія конденсату, Дж/кг.
8. Загальна витрата тепла:
��заг = ��1 + ��2 + ��′
3 + ��″
3
де ��1 = −76,1 ∙ 2,02 = −152,2 кДж/с;.
��1 = −18,2 ∙ 7272 = −132550 ккал/год);
��2 = 1667�� = 1667 ∙ 2,02 = 3334 кДж/с;
��2 = 398,5 · 7272 = 2897890 ккал/год;
��′
3 = 6,0 кДж/с, (5200 ккал/год) – втрати тепла поверхнею апарата;
��″
3 – втрати тепла в оточуюче середовище поверхнею калоризатора.
76
9. Втрати тепла в оточуюче середовище поверхнею калоризатора:
��″
3 = ��″ ″
0��к(��ст − ��в) = 0,015 ∙ 18(99,1 − 25) = 20 кДж/с
(��″
3 = 12,9 ∙ 18(99,1 − 25) = 17200) ккал/год.
10. Сумарний коефіцієнт тепловіддачі:
��″
0 = 9,77 + 0,07(��″
ст − ��в) = 9,77 + 0,07(99,1 − 25) = 15 Вт/(м2 ∙ ˚C)
[��″
0 = 8,4 + 0,06(��″ 2
ст − ��в) = 8,4 + 0,06(99,1 − 25) = 12,9 ккал/(м · год ∙ ˚C)
Температуру поверхні стінки калоризатора приймаємо рівною температурі
пару: ��″
ст = 99,1˚C:
��заг = −152,2 + 3334 + 6 + 20 = 3203 кДж/с
��заг = −132350 + 2897890 + 5200 + 17200 = 2787910 ккал/год
По таблицям водяного пару знаходимо, що при ��п = 0,1 ����/м2 (1 кг/см2)
тепловий склад рідини ��к = 415 кДж/кг (99,1 ккал/кг);
Тепловий склад вологого пару:��п = 2626кДж/кг, (��п = 627,7ккал/кг)
2.2.4 Розрахунок вакуум-випарного апарату ВНИИКОП після модернізації
1. Витрата тепла на нагрів завантаженої маси:
��1 = −152,2 кДж/с
2. Витрата тепла на випарювання води:
��2 = 3334 кДж/с
77
3. Втрати тепла в навколишнє середовище з поверхні апарата після
теплоізоляції:
��′
3 = �� ′
0�� ′
вип(��ст − ��в) = 1,0082 ∙ 20(51 − 25) = 524 Дж/с = 0,524 кДж/с
Сумарний коефіцієнт тепловіддачі:
�� ′
0 = 0,977 + ��корунд(�� ′
ст − ��в) = 0,977 + 0,0012(51 − 25) = 1,0082 Вт/(м2∙˚С)
де ��-коефіцієнт теплопровідності матеріалу, Вт/м∙℃, ��корунд ≈ 0,0012 Вт/м ∙ ℃
3. Втрати тепла в оточуюче середовище поверхнею калоризатора після
теплоізоляції:
��″ = ��″
3 0��к(��″
ст − ��в) = 1,065 ∙ 18(99,1 − 25) = 1420 Дж/с = 1,420 кДж/с
Сумарний коефіцієнт тепловіддачі:
��″
0 = 0,977 + �� ″
корунд(��ст − ��в) = 0,977 + 0,0012(99,1 − 25) = 1,065 Вт/(м2 ˚C)
4. Витрата гріючого пару з урахуванням теплоізоляції:
��заг 3184
��п = = = 1,44 кг/с = 5184 кг/год;
��п − ��к 2626 − 415
�� ′ ″
заг = ��1 + ��2 + ��3 + ��3 = −152,2 + 3334 + 0,524 + 1,420 = 3184 кДж/с
5. Загальна витрата пару з урахуванням теплоізоляції та конденсатовідводу:
Dзаг = Dп − D = 5184 − 17.3 = 5166,7 кг/год
де: D – витрата несконденсованого пару
78
6. Зведена таблиця теплового розрахунку базового і модернізованого
обладнання приведена в таблиці 2.3.
Зведена таблиця теплового розрахунку Таблиця 2.3.
Позначення Базовий Модернізований
Витрати тепла
кДж/с кДж/с
На нагрів завантаженої маси ��1 −152,2 −152,2
На випарювання води ��2 3334 3334
В навколишнє середовище з поверхні
��′
3 6,0 0,524
апарата
В оточуюче середовище поверхнею
��″
3 20 1,420
калоризатора
Висновки до розділу 2
В розділі проведено розрахунки вакуум-випарного апарату ВНИИКОП:
– Технологічний розрахунок вакуум-випарного апарату.
– Розрахунок основних параметрів вакуум-випарного апарату:
– кінематичний розрахунок;
– розрахунок конденсатовідвідника;
– тепловий розрахунок
Розрахунки виконані на основі використання літературних джерел.
79
РОЗДІЛ 3
РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ ВИГОТОВЛЕННЯ ДЕТАЛІ
3.1. Формулювання службового призначення
Муфта – призначена для передачі крутного моменту від ротора
електродвигуна на вал мішалки. Також муфта виконує запобіжну функцію машини
від перевантаження, зменшує вібрації в процесі роботи.
Матеріал муфти – сталь 45 ГОСТ 1050-89.
Основна конструкторська база – Ø35H8.
Допоміжні конструкторські бази – Ø40H8.
3.2. Аналіз технологічності конструкції деталі
Визначимо кількість поверхонь, які відповідають певному квалітету та
занесемо в таблицю 3.1.
Визначення кількості поверхонь даного квалітету Таблиця 3.1
Квалітет 8 9 11 14
Кількість розмірів 2 1 6 3
До основних параметрів технологічності належать:
– коефіцієнт точності, який визначається за формулою:
1 1
���� = 1 − = 1 − = 0,8
��ср 5,11
де ��ср – середній квалітет точності поверхонь деталей.
Середній квалітет точності поверхонь деталей визначається за формулою:
∑��
��=1(���� · ��) 8 · 2 + 9 · 1 + 11 · 6 + 14 · 3
��ср = = = 5,11
�� 26
80
Визначення кількості поверхонь даної шорсткості Таблиця 3.2
Шорсткість Ra2,0 Ra3,2 Ra5,0 Ra6,3
Кількість поверхонь 2 1 2 7
– коефіцієнт шорсткості, який визначається за формулою:
1 1
��ш = = = 0,42 мкм
Бсер 2,36
де Бсер – середнє значення шорсткості поверхонь даної деталі.
Середнє значення шорсткості поверхонь даної деталі визначається за
формулою:
∑��
��=1(Б�� · ��) 2,0 · 2 + 3,2 · 1 + 5,0 · 2 + 6,3 · 7
Бсер = = = 2,36 мкм.
�� 26
– коефіцієнт використання матеріалу:
��д 0,235
��вм = = = 0,78
��з 0,3
де ��д – маса деталі, ��д = 0,235 кг;
��з – маса заготовки, ��з = 0,3 кг.
Виходячи з значень ��ср = 5,11; Бсер = 2,36 мкм; ��вм = 0,78 – деталь
технологічна.
3.3 Вибір методів і кількості ступенів обробки поверхонь (МОП)
Розробимо маршрутну схему поетапної механічної обробки поверхонь деталі.
Результати представляємо у вигляді таблиці 3.3.
Визначення числа ступенів обробки на основі розрахунків загального
81
уточнення:
��
��з ��з ��1 ����−1
�� = = х х … х = ��1х��2х … ����х … ��
�� �� �� �� �� = ∑ ����
д 1 2 ��
��=1
де �� – число ступенів обробки;
��з – допуск параметра, що розглядається відповідно до заготовки;
��д – допуск параметра, що розглядається відповідно до, деталі;
���� – допуск параметра, що розглядається відповідно до і-ого ступеня обробки.
Рис. 3.1 Ескіз деталі з номерами поверхонь.
Маршрутна схема поетапної механічної обробки поверхонь деталі
представлена в таблиці 3.3.
Для першого ступеня чорнової обробки досяжними є величина уточнення �� <
6; для проміжних ступенів напівчистової обробки �� = 3 − 4; для ступенів чистової
обробки з допусками точності IT5 – IT7 �� = 2.
Поверхня 1, розмір Ø40 H8(+0.039), допуск на розмір заготовки ��з = 0,62 мм.
Визначимо розрахункове уточнення за формулою:
��з 0,62
���� = = = 15,89
��д 0,039
82
Число ступенів обробки розраховую за формулою:
log ���� log 15,89
�� = = = 2,6 ≈ 3
0,46 0,46
Маршрутна схема поетапної механічної обробки поверхонь деталі Таблиця 3.3
Етапи обробки Номери поверхонь Квалітети
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Заготівельний етап 17
16
15
14
Чорнова обробка 13
12
11
Напівчистова обробка 10
9
Чистова обробка 8
7
Тонка обробка 6
Варіанти МОП:
- розточування чорнове (IT12) ��1 = 0,25 мм;
- розточування напівчистове (IT9) ��2 = 0,062 мм;
- розточування чистове (IT7) ��3 = 0,039 мм.
��з 0,62
��1 = = = 2,48
��1 0,25
�� 0,25
��2 = 1 = = 4,03
��2 0,062
83
��2 0,062
��3 = = = 1,59
��3 0,039
��1 · ��2 · ��3 = 2,48·4,03·1,59 = 15,89 ≥ ���� = 15,89
Варіанти МОП:
- свердління (IT12) ��1 = 0,25 мм;
- зенкерування (IT9) ��2 = 0,062 мм;
- розверстування напівчистове (IT7) ��3 = 0,025 мм.
��з 0,62
��1 = = = 2,48
��1 0,25
��1 0,25
��2 = = = 4,03
��2 0,062
��2 0,062
��3 = = = 2,48
��3 0,025
��1 · ��2 · ��3 = 2,48·4,03·2, 48 = 24,79 ≥ ���� = 15,89
Поверхня 2, розмір Ø35Н8(+0,039), допуск на розмір заготовки ��з = 0,62 мм.
Визначимо розрахункове уточнення за формулою:
��з 0,62
���� = = = 15,89
��д 0,039
Число ступенів обробки розраховую за формулою:
log ���� log 15,89
�� = = = 2,6 ≈ 3
0,46 0,46
84
Варіанти МОП:
- Розточування чорнове (IT11) ��1 = 0,062 мм;
- Розточування напівчистове (IT9) ��2 = 0,039 мм;
- Розточування чистове (IT7) ��3 = 0,025 мм.
��з 0,62
��1 = = = 10
��1 0,062
��1 0,62
��2 = = = 1,59
��2 0,039
��2 0,039
��3 = = = 1,56
��3 0,025
��1 · ��2 · ��3 = 10·1, 59·1, 56 = 24,8 ≥ ���� = 15,89
Варіанти МОП:
- свердління (IT12) ��1 = 0,25 мм;
- зенкерування (IT9) ��2 = 0,062 мм;
- розточування напівчистове (IT7) ��3 = 0,025 мм.
��з 0,62
��1 = = = 2,48
��1 0,25
��1 0,25
��2 = = = 4,03
��2 0,062
��2 0,062
��3 = = = 2,48
��3 0,025
��1 · ��2 · ��3 = 2,48 · 4,03 · 2,48 = 24,79 ≥ ���� = 15,89
85
Поверхня 3,4 розмір 110(-0,22), допуск на розмір заготовки ��з = 0,87 мм.
Визначимо розрахункове уточнення за формулою:
��з 0,87
���� = = = 3,95
��д 0,22
Число ступенів обробки розраховую за формулою:
log ���� log 3,95
�� = = = 1,29 ≈ 2
0,46 0,46
Варіанти МОП:
- фрезерування чорнове (IT12) ��1 = 0,35 мм;
- фрезерування напівчистове (IT10) ��2 = 0,14 мм.
��з 0,87
��1 = = = 2,49
��1 0,35
��1 0,35
��2 = = = 2,05
��2 0,14
��1 · ��2 = 2,49 · 2,5 = 6,2 ≥ ���� = 3,95
Варіанти МОП:
Точіння торцеве:
- чорнове (IT11) ��1 = 0,22 мм;
- напівчистове (IT10) ��2 = 0,14 мм.
��з 0,87
��1 = = = 3,95
��1 0,22
86
��1 0,22
��2 = = = 1,57
��2 0,14
��1 · ��2 = 3,95 · 1,57 = 6,2 ≥ ���� = 3,95
Поверхня 5, розмір 60(-0,19), допуск на розмір заготовки ��з = 0,74 мм.
Визначимо розрахункове уточнення за формулою:
��з 0,74
���� = = = 3,89
��д 0,46
Число ступенів обробки розраховую за формулою:
log ���� log 3,89
�� = = = 1,2 ≈ 1
0,46 0,46
Варіанти МОП:
- точіння на прохід (IT10) ��1 = 0,12 мм.
��з 0,74
��1 = = = 6,17
��1 0,12
��1 = 6,17 ≥ ���� = 3,89
Поверхня 6 розмір 50(-0,19), допуск на розмір заготовки ��з = 0,74 мм.
Визначмо розрахункове уточнення за формулою:
��з 0,74
���� = = = 3,89
��д 0,19
Число ступенів обробки розраховуємо за формулою:
87
log ���� log 3,89
�� = = = 1,2 ≈ 1
0,46 0,46
Варіанти МОП:
- точіння на прохід (IT10) ��1 = 0,12 мм.
��з 0,74
��1 = = = 6,17
��1 0,12
��1 = 6,17 ≥ ���� = 3,89
Поверхня 7 розмір �� =12Н9 (+0,043) допуск на розмір заготовки ��з = 0,74 мм.
Визначмо розрахункове уточнення за формулою:
��з 0,18
���� = = = 4,18
��д 0,43
Число ступенів обробки розраховуємо за формулою:
log ���� log 4,18
�� = = = 1,3 ≈ 1
0,46 0,46
Варіанти МОП:
- довбання (IT9) ��1 = 0,043 мм.
��з 0,18
��1 = = = 4,18
��1 0,043
��1 = 4,18 ≥ ���� = 4,18
88
Поверхня 8 розмір �� =10+0,15 допуск на розмір заготовки ��з = 0,36 мм.
Визначмо розрахункове уточнення за формулою:
��з 0,36
���� = = = 2,4
��д 0,15
Число ступенів обробки розраховуємо за формулою:
log ���� log 2,4
�� = = = 0,82 ≈ 1
0,46 0,46
Варіанти МОП:
- фрезерування (IT10) ��1 = 0,058 мм.
��з 0,36
��1 = = = 6,2
��1 0,058
��1 = 6,2 ≥ ���� = 2,4
- стругання (IT11) ��1 = 0,09 мм.
��з 0,36
��1 = = = 4
��1 0,09
��1 = 4 ≥ ���� = 2,4
Поверхня 9, розмір Ø12Н11(-0,110) допуск на розмір заготовки ��з = 0,7 мм.
Визначмо розрахункове уточнення за формулою:
��з 0,7
���� = = = 6,36
��д 0,11
89
Число ступенів обробки розраховуємо за формулою:
log ���� log 6,36
�� = = = 1,74 ≈ 2
0,46 0,46
Варіанти МОП:
- свердлити на прохід (IT12) ��1 = 0,18 мм;
- зенкерувати на прохід (IT10) ��2 = 0,07 мм.
��з 0,7
��1 = = = 3,89
��1 0,18
��1 0,18
��2 = = = 2,57
��2 0,7
��1 · ��2 = 3,89 · 2,57 = 10 ≥ ���� = 6,36
- свердлити на прохід (IT12) ��1 = 0,18 мм;
- розточити на прохід (IT9) ��2 = 0,043 мм.
��з 0,7
��1 = = = 3,89
��1 0,18
��1 0,18
��2 = = = 4,18
��2 0,043
��1 · ��2 = 3,89 · 4,18 = 16 ≥ ���� = 6,36
Всі вище розраховані дані показані на плакаті МОП графічної частини МКР
(ЧДТУ. 133022.008. МКР).
90
3.4 Вибір варіантів маршрутів обробки деталей
Маршрут обробки деталі перший варіант і другий варіант зображено на
плакаті МОД графічної частини МКР (ЧДТУ. 133022.009. МКР).
3.5 Розробка етапів технологічного процесу виготовлення деталі
Нормування в машинобудуванні – це встановлення технічно обґрунтованих
норм часу нормування технологічних процесів здійснюють для кожної операції.
Норма часу, незалежно від типу верстата і методу обробки, визначається за
формулою:
��шт = ��о + ��д + ��тех + ��орг + ��п
де ��шт – штучний час на виконання, однієї операції, хв.;
��о – основний (технологічний) час, хв.;
��д – допоміжний час, хв.;
��тех – час технічного обслуговування робочого місця, хв.;
��орг – час організаційного обслуговування робочого місця, хв.;
��п – час перерв у роботі, хв.
Час технічного обслуговування робочого місця розраховується за формулою:
��тех = 0,06 · (��о + ��д).
Час організаційного обслуговування робочого місця розраховується за
формулою:
��орг = 0,08 · (��о + ��д).
Час перерв у роботі розраховується за формулою:
��п = 0,025 · (��о + ��д).
91
Також при нормуванні операції визначають норму калькуляційного часу для
однієї деталі:
��п.з
��шт.к = ��шт + ,
��
де ��п.з – підготовчо-заключний час, що встановлюється за нормами, хв;
�� – кількість деталей в партії, шт.
Основний (технологічний) час розраховується за формулою:
��
��о =
���� · ��
де �� – довжина обробки.
3.6 Технологічний процес ремонту деталі
Зварювання металів – це процес, в результаті якого утворюється нероз'ємне
з'єднання шляхом встановлення міжатомного зв'язку між зварюваними частинами
при їх місцевому або загальному нагріванні, пластичній деформації або при
спільному впливі того й іншого. Сучасні технології дозволяють виробляти зварку
практично в будь-яких умовах: як у спеціально обладнаному цеху, так і на
відкритому повітрі, під водою і навіть у космосі. Для виконання зварних з'єднань
необхідне джерело енергії, ним може бути: електрична дуга, газ, що горить,
електронний промінь, лазерне випромінювання, ультразвук, тертя.
За основними фізичними ознаками виділяють три класи зварних з'єднань, в
залежності від використовуваної форми енергії: термічний клас – використовується
теплова енергія, термомеханічний клас – теплова енергія і тиск, механічний клас –
механічна енергія і тиск.
До термічного класу відносять такі види зварювання: електродугове,
газополум'яне, плазмове, лазерне, електронно-променеве, електрошлакове.
Самий перший в історії вид зварювання металів – ковальський, відноситься до
термомеханічної класу, також до цього класу відносять: контактний, дифузійний,
зварку високочастотними струмами і зварювання тертям.
92
Механічний клас включає зварку вибухом, ультразвукове і холодне
зварювання.
Зварювання використовують для усунення тріщин, пробоїн, відламів та інших
механічних пошкоджень деталей. До переваг зварювання можна віднести швидкість
виконання операцій, відносно нескладне технологічне обладнання та економічність
процесів. Проте зварювання має і ряд недоліків: змінювання структури основного
металу в зоні термічного впливу і поява місцевих напружень, що призводить до
жолоблення деталей, зниження втомленої міцності і навіть появи тріщин.
Самим широко поширеним способом зварювання металів є електродугове
зварювання. Електричне дугове зварювання – це процес з'єднання металевих
заготовок шляхом розплавлення їх кромок теплом електричної дуги з наступною
сумісною кристалізацією розплавленого металу. Для дугового зварювання
застосовують як постійний, так і змінний струм. Джерелами постійного струму
служать зварювальні генератори постійного струму і зварювальні випрямлячі. При
зварюванні змінним струмом використовують переважно зварювальні
трансформатори. Оскільки режим дугового зварювання характеризується частими
короткими замиканнями, то для обмеження струму короткого замикання джерела
струму у більшості випадків мають так звану спадну зовнішню характеристику.
Зовнішньою характеристикою називається залежність між напругою U на
затискувачах джерела струму і струмом навантаження I. Спадною ж
характеристикою називається такий характер цієї залежності, коли зі збільшенням
струму навантаження напруга на клемах джерела струму зменшується.
Для ручного дугового зварювання використовують електроди, що
розплавляються, і електроди, що не розплавляються. Найчастіше зварювання
проводять електродами, що розплавляються. Їх виготовляють із сталевого
зварювального дроту у вигляді стержнів діаметром від 1 до 12 мм (у більшості
випадків до 6 мм) і довжиною від 150 до 450 мм, на які нанесені покриття.
Електроди класифікують за такими ознаками: матеріалом, з якого вони виготовлені;
призначенням для зварювання відповідних сталей; товщиною покриття, нанесеного
на стержень; видом покриття; характером шлаку, який утворюється при
93
розплавленні покриття; технічними властивостями металу шва; просторовими
положеннями зварювання, родом та полярністю зварювального струму.
Ручна дугова зварка зручна при виконанні коротких і криволінійних швів,
наприклад, при виготовленні закладних деталей, і при роботі у важко доступних
місцях, наприклад, при виготовленні металоконструкцій на замовлення і їх монтажі.
Автоматичне зварювання під флюсом застосовують у серійному і масовому
виробництвах при необхідності влаштування довгих прямолінійних або кільцевих
швів, наприклад, при виготовленні підкранових балок.
Підготовка деталей до зварювання
У більшості випадків деталі, що надходять у ремонт, бувають дуже
забруднені, замастилені, покриті іржею чи фарбою, тому вони мають бути
попередньо очищені.
Тріщини (якщо дозволяє характер подальшої роботи деталі) заварюються
перед наплавлювальними роботами. Потім це місце ретельно зачищається і
обробляється. Перед зварюванням тріщини (з'єднань у стик тощо) необхідно точно
встановити розташування тріщини (стика), а потім виконати скіс кромок згідно з
ГОСТ 5264-80.
Кромки скошують механічним способом або газокисневим різанням. Дрібні
тріщини з невеликою глибиною усуваються і шліфуванням ручною переносною
машинкою чи місцевим вирубуванням. Неусунені тріщини, залишаючись під шаром
наплавленого металу, під час експлуатації розповсюджуються далі в основний і
наплавлений метал.
Раніше наплавлений метал, особливо якщо наплавлення було здійснено
електродами з іонізуючим покриттям (крейдовим), необхідно видалити механічним
способом.
Зношена чи пошкоджена нарізка перед наплавленням повністю видаляється. У
деталей з внутрішньою нарізкою отвори розточуються, якщо на наплавлюваній
частині треба зберегти пази, канавки, отвори, то їх ізолюють мідними, графітовими
чи вугільними вставками. Поверхні деталі, що не піддаються наплавленню,
ізолюються сухим чи мокрим азбестовим картоном.
94
При обмеженій чи поганій зварюваності деталі піддають відпалюванню при
температурі 350 – 400 °С і після зварювання піддають загартуванню і відпусканню.
Непровари і особливо кратери шкідливі при наплавлювальних роботах. В цих
місцях часто виникають тріщини, які потім розповсюджуються на основний метал.
Тому кратери і непровари необхідно виводити з межі робочої поверхні, що
наплавляється, використовуючи для цього приставні тимчасові планки, кільця,
втулки тощо. Виготовлення цих планок і кілець для виводу початку і кінця валика,
що наплавляється, також входить в роботу з підготовки деталей до наплавлення.
Висновки до розділу 3
В розділі показано розробку технологічного процесу виготовлення деталі.
Для розробки вибрана деталь муфта. Муфта призначений для передачі
крутного моменту від вихідного валу черв'ячного редуктора до валу мішалки, що
розміщені на одній осі без зміни швидкості обертання.
В розділі показано:
– формування службового призначення;
– аналіз технологічності конструкції деталі;
– вибір методів і кількості ступенів обробки поверхонь (МОП);
– вибір варіантів маршрутів обробки деталі (МОД);
– розробка етапів технологічного процесу виготовлення деталі;
– технологічний процес ремонту деталі.
Муфти є швидкозношувані деталі, тому розробка технологічного
виготовлення деталі є актуальною, так як її виготовлення потрібно виконувати в
ремонтно-механічних цехах (РМЦ) переробних заводів по виготовленню продуктів
харчування.
95
ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ
Важливе значення в консервній промисловості при виробництві якісної
кабачкової, баклажанної, гарбузової та овочевої ікри відіграє процес варіння в
вакуум-випарних апаратах ВНИИКОП.
В випускній МКР роботі вирішено комплекс науково-практичних завдань,
спрямованих на обґрунтування технологічного процесу варіння при виробництві
кабачкової, баклажанної, гарбузової та овочевої ікри.
Для покращення якості варіння сировини була запропонована модернізація
вакуум-випарного апарату. Таким чином поліпшиться якісь готової продукції. Тому
модернізація вакуум-випарного апарату сприяє покращенню процесу варіння в лінії
виробництва ікри.
В лінії використовується вакуум-випарний апарат ВНИИКОП. Для
модернізації запропоновано удосконалити схему відведення конденсату.
В аналітичному розділі розглянуто:
- маркетингове обґрунтування проекту;
- процес випарювання та конденсації у вакуум-випарній установці;
- класифікація устаткування;
- опис потоково механізованої лінії виробництва овочевої ікри;
- технічні вимоги та умови на сировину, напівфабрикати і готову продукцію;
- робоча технологічна інструкція;
- конструкція вакуум-випарного апарату МЗС-320;
- технічну пропозицію;
- дослідження процесу уварювання сировини.
В розрахунковому розділі проведено розрахунки вакуум-випарного апарату
ВНИИКОП:
– Технологічний розрахунок вакуум-випарного апарату.
– Розрахунок основних параметрів вакуум-випарного апарату:
Розрахунки виконані на основі використання літературних джерел.
Також показано розробку технологічного процесу виготовлення деталі.
Для розробки вибрана деталь муфта. Муфта призначений для передачі
96
крутного моменту від вихідного валу черв'ячного редуктора до валу мішалки, що
розміщені на одній осі без зміни швидкості обертання.
В розділі розробка технологічного процесу виготовлення деталі показано:
– формування службового призначення;
– аналіз технологічності конструкції деталі;
– вибір методів і кількості ступенів обробки поверхонь (МОП);
– вибір варіантів маршрутів обробки деталі (МОД);
– розробка етапів технологічного процесу виготовлення деталі;
– технологічний процес ремонту деталі.
Муфти є швидкозношувані деталі, тому розробка технологічного
виготовлення деталі є актуальною, так як її виготовлення потрібно виконувати в
механічно ремонтних цехах (РМЦ) переробних заводів по виготовленню продуктів
харчування.
Україна є енергозалежною державою і тому для її енергозабезпечення гостро
стоїть питання енергозбереження. Модернізація вакуум-випарного апарату
позитивно впливає, як на екологічну так і на економічну обстановку, оскільки при
його впровадженні значно скорочуються витрати природного газу, електроенергії,
вуглекислого газу, що в цілому сприяє екологізації виробництва і підвищення
соціального рівня життєзабезпечення населення України.
97
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Бондаренко С.Т. Розмірні розрахунки механоскладального виробництва. –
К. 1993. – 544с.
2. Ванін В.В., Бліок А.В., Гнітецька Г.О. Оформлення конструкторської
документації: Навч. Посіб. 3-вид. – К.: Каравела, 2004. – 160 с.
3. Боровик А.І. Технологічна оснастка механоскладального виробництва:
Підручник. – К.: Кондор, 2008. –726 с.
4. Боровик А.І. Монтаж, діагностика, ремонт технологічного обладнання.
Практикум, навчальний посібник. – Черкаси ЧДТУ, 2006 р. – 311 с.
5. Богомолов О.В., Гурський П.В., Богомолова В.П. Курсове та дипломне
проектування обладнання переробних і харчових підприємств: Навч. посібник для
студ. вищих навч. закл. – Х. : Еспада, 2005. – 429 с.
6. Закалов О.В., Закалов І.О, Технологічне обладнання харчових виробництв. –
Тернопіль, 2000. – 406 с.
7. Процеси і апарати харчових виробництв: Підручник / За ред. проф. І.Ф.
Манежика./ – К.: НУХТ, 2003. – 400 с.: іл.
8. Рвачов В.В., Гуртовий М.В. Технологічне обладнання харчових виробництв:
Механічне обладнання: Навч. пос. для студ. вищих навч. закл. – О.: Астропринт,
2005. – 348 с.
98
ДОДАТКИ
Патент № 1
Автори винаходу: Л.А. Біда і Н.Г. Семенкевіч.
Інститут ядерної енергетики АН БССР
Авторське свідоцтво СРСР 808766, кл, F 16 Т 1/14, 1979.
Авторське свідоцтво СРСР № 1053070, кл. F 16 Т 1/14, 1982.
Авторське свідоцтво СРСР № 1688093, кл. F 28 В 11/00, 14.06.89.
ПРИСТРІЙ ДЛЯ РЕГУЛЮВАННЯ РІВНЯ КОНДЕНСАТУ В
ПАРОРІДКИХ ПІДІГРІВАЧАХ
Винахід відноситься до енергетики і може бути використаний в енергетичних
установках, системах опалювання і масообмінних апаратах. Мета винаходу
підвищення надійності роботи пристрою і його швидкодії при зниженні рівня
конденсату. Для досягнення мети пристрій додатково забезпечений конденсатором
16 с встановленою усередині нього трубою 17, сполученою на вході через
регульований дросель 15 з трубопроводом 4 підведення охолоджувача, на виході - з
трубопроводом 5 відведення охолоджувача. Міжтрубний простір 18 конденсатора
16 повідомлено з трубопроводом 2 підведення пари в теплообмінник 1 до
регулятора тиску 12, а в нижній частині - із змійовиком 7 випаровувача 6. При
цьому змійовик 7 виконаний із змінним діаметром витків, що збільшується зверху
вниз,' і із змінним їх кроком, що зменшується в тому ж напрямі. 2 мул.
На фіг. 1 і 2 зображена принципова схема пристрою.
Пристрій містить теплообмінник 1 з трубопроводами підведення пари 2,
відведення конденсату 3, підведення і відведення охолоджувача 4 і 5, випарник 6,
сполучений з паровою і конденсатними зонами теплообмінника. У випарнику
розміщені змійовик 7 і перфорована обичайка 8. Змійовик 7 виконаний з діаметром
витків, що збільшується зверху вниз і кроком, що зменшується, в тому ж напрямі,
розміщений в перфорованій обичайці і забезпечений трубопроводом, що підводить,
9 і імпульсною трубою 10 з мембранним клапаном 1, встановленим на трубопроводі
відведення конденсату. На вході пари в теплообмінник встановлені регулятор тиску
12 і місцевий опір 13. Верхня порожнина обичайки 8 повідомлена за допомогою
99
трубопроводу 14 підвода пари в теплообмінник між регулятором тиску і місцевим
опором. Регульований дросель 15 встановлений на вході охолоджувача в
конденсатор 16 і регулює витрату охолоджувача через трубу 17, розміщену
усередині цього конденсатора. На виході труба 17 сполучена з трубопроводом 5
відведення охолоджувача з теплообмінника 1. Міжтрубний простір 18
конденсатора16 повідомлено за допомогою патрубка 19с тру-бопроводом|
підведення пари перед регулятором тиску 12, а в нижній частині - із змійовиком 7
випарника 6. Охолоджувач 20 сполучений із змійовиком 7, трубопроводом
відведення охолоджувача 5, мембранним клапаном 11 і нерегульованим дроселем
21, який на виході сполучений з конденсатовідводом 22. Конденсатор 16
забезпечений вентилем 23 для спускання газів, що не конденсуються (повітря).
На малюнку (фіг. 2) зображений пропонований пристрій в роботі. При подачі
в теплообмінник 1 гріючої пари і охолоджувача в нім утворюється конденсат, рівень
якого залежатиме від положення регулюючого органу клапана 11. Частина рідини,
що поступає в теплообмінник, через регульований дросель 15 відводиться в трубу
17 конденсатора 16. У міжтрубний простір конденсатора 16 через трубу 19 поступає
пара з трубопроводу 2. Встановлюючи певну витрату охолоджувача через дросель
15, одержують певну кількість конденсату в міжтрубному просторі конденсатора 16
і певний ступінь нагріву (або перегріву) цього конденсатора. Разом з цим, через
трубопровід 14 у внутрішню порожнину обичайки 8 випарника 6 поступає перегріта
пара з ; трубопроводу 2 і омиває ту частину змійовика 7, яка не затоплена
конденсатом гріючої пари, а потім, через перфорацію обичайки 8 поступає в
теплообмінник 1 (на малюнку фіг. 2 показано стрілками). За рахунок цього в
змійовику 7 утворюється парорідка суміш (на ділянці, омиваємою перегрітою
парою), яка поступає в охолоджувач 20, де конденсується і через дросель 21
відводиться в конденсатовідвідник 22. Встановлене за допомогою дроселя 15 на
конденсаторі 16 і збільшене в змійовику 7 (за рахунок його обдува перегрітою
парою) і на дроселі 21 опір врівноважується регулюючим механізмом регулятора 11
в теплообміннику 1 встановлюється заданий (потрібний) рівень конденсату. Таким
чином, регульований дросель 15 і конденсатор 16 спільно служать задатчиком рівня
100
конденсата в теплообміннику 1. При цьому на дроселі 15 має місце просте
регулювання "холодної" рідини, що поступає в конденсатор 16 (а не дроселювання
нагрітої рідини з одночасним при цьому її випаровуванням в дроселі як це має місце
у відомих рішеннях прототипів і аналога). Практично ніколи не наголошувалося
випадку забруднення (закупорки) вентилів регулювання витрати рідин для
охолоджування конденсаторів, оскільки. у цих випадках ніколи дроселювання
рідини не супроводжується її кипінням або випаровуванням.
Якщо, з якихось причин, рівень конденсату в теплообміннику 1 (а значить і у
випарнику 6), наприклад, почав знижуватися, тоді в перфорованій обичайці 8
звільнятиметься від конденсату додаткова кількість витків змійовика 7. При цьому,
діаметри витків і їх кількість зростатимуть у міру зниження рівня конденсату, що
викликатиме прискорене утворення додаткової кількості пари в змійовику 7, а
значить і забезпечувати велику швидкість (в порівнянні з швидкістю в прототипі і
аналогах) росту опору і, таким чином, велику швидкість регулювання рівня
конденсату в теплообміннику 1.
Якщо рівень конденсату в теплообміннику 1 з якихось причин почне
збільшуватися вище заданого, то в перфорованій обичайці 8 закриватиметься
конденсатом додаткова кількість витків змійовика 7, опір на змійовику 7 і дроселі 21
знизиться, а на клапан 11 поступить сигнал на збільшення відведення конденсату з
теплообмінника 1. При цьому, у міру під’йому рівня, пристрій працює аналогічно
тому, як в прототипі і аналогу, а крок витків змійовика 7 і їх діаметр підбираються
(по напряму вгору) такими, щоб швидкість регулювання була не нижча, ніж у
відомих рішеннях. Це задовольняє вимогам практики, оскільки аварійні ситуації
найчастіше виникають при швидкому зниженні рівня рідини в теплообміннику, а не
при його швидкому зростанні. І в граничних випадках, якщо, наприклад, рівень
конденсату в теплообміннику і знизиться до повного зникнення, - у випарнику 6
різко збільшиться поверхня змійовика 7 (за рахунок зростання його діаметру і
кількості витків по напряму зверху вниз), що обдувається перегрітою парою, що
викличе швидке зростання його опору і швидке (за рахунок цього) закриття
регулятора 11.
101
При створенні пропонованого пристрою геометричні параметри конденсатора
16, змійовика 7, обичайки 8 і приєднаних трубопроводів виконуються відомими
методами (розрахунком або досвідченим шляхом). При цьому, кількість пари, що
поступає в конденсатор 16 (а значить кількість рідини, що поступає в змійовик 7 з
міжтрубного простору 18 конденсатора 16),буде регулюватися витратою
охолоджувача через дросель 15 і геометричними розмірами (поверхнею конденсації)
труби 17. Під'єднування парової зони конденсатора 16 до трубопроводу 2 перед
регулятором тиску 12 дає можливість одержати гарантоване надходження
необхідної кількості пари в конденсатор 16 при різних його параметрах (тиску,
температурі і витраті).
Таким чином, пропоноване технічне рішення, за рахунок наявності в нім
істотних відмітних ознак в порівнянні з прототипом, дає можливість підвищити
надійність його роботи і швидкодію при зниженні рівня виключення дроселювання
забрудненого, підігрітого конденсату і різкої зміни поверхні теплообміну у
випарнику.
102
Гідністю пропонованого рішення є також те, що воно значно простіше в
обслуговуванні і експлуатації, оскільки немає необхідності частих ремонтно-
профілактичних робіт, пов'язаних з усуненням закупорок регульованого дроселя, що
особливо часто трапляється при використанні прототипу, наприклад, для
регулювання рівня рідини в різних випарниках.
Формула винаходу
Пристрій для регулювання рівня конденсату в парорідинних підігрівачах, що
мають теплообмінник з трубопроводами підведення пари, відведення конденсату,
підведення і відведення охолоджувача, випарник, сполучений з паровою і
конденсатними зонами теплообмінника, розміщений у випарнику змійовик,
ув'язнений в перфорованну обичайку і забезпечений підведеним трубопроводом, що
містить імпульсну трубу з мембранним клапаном, встановленим на трубопроводі
відведення конденсату, регулятор тиск і місцевий опір, встановлені послідовно по
ходу пари на трубопроводі підведення пари, причому верхня зона порожнини
обичайки повідомлена з трубопроводом підведення пари між регулятором тиску
ярем місцевим опором, і регульований дросель, що відрізняється тим, що, з метою
підвищення надійності роботи і його швидкодії при зниженні рівня конденсату,
воно додатково забезпечене конденсатором зі встановленою усередині нього
103
трубою, сполученою на вході через регульований дросель з трубопроводом
охолоджувача, що підводить, а на виході - з трубопроводом відведення
охолоджувача, міжтрубний простір конденсатора повідомлений з трубопроводом
підведення пари до регулятора тиску і в нижній частині - із змійовиком випарника, а
змійовик випарника виконаний із змінним діаметром витків, що збільшується зверху
вниз, і із змінних їх шагів, що зменшується в тому ж напрямі.
104
Патент № 2
Автори винаходу: І. Г Шекріладзе
Авторське свідоцтво СРСР № 995541, кл. F 01 До 21/04, 1981
ПРИСТРІЙ ДЛЯ ВИДАЛЕННЯ ГАЗІВ, ЩО НЕ КОНДЕНСУЮТЬСЯ, З
КОНДЕНСАТОРА
Винахід дозволяє підвищити надійність пристрою і збільшити його ресурс.
Перегородка 8 встановлена в абсорбері 7 з утворюванням в нім проміжного об’ма 6,
до якого підключений з’єднувальний трубопровід 5. Перегородка має те, що
перекривається клапаном 9 з приводом отвір. Привід виконаний у вигляді
.прямокутної рамки, до торців якої з внутрішньої сторони приєднано два рідинні
сільфони 12, шток 10 клапана сполучений з рамкою. Таке виконання забезпечує
надходження і поглинання в абсорбері газових продуктів розкладання робочого тіла,
що тільки не конденсуються, у міру їх утворювання, що виключає відключення якої-
небудь частини поверхні конденсації пари або накопичення газів, що не
конденсуються, в процесі роботи установки 1 ил.
Винахід відноситься до теплоэнергетики. зокрема до пристроїв для видалення
газів, що не конденсуються з конденсатора.
Мета винаходу - підвищення надійності і збільшення ресурсу.
На кресленні представлена схема пристрою для видалення неконденсуючихся
газів з конденсатора енергетичної установки.
Енергетична установка містить парогенератор 1, турбіну 2 з
электрогенератором, конденсатор 3, живильний насос 4. До конденсатору 3 через
трубопровід 5 і проміжний об’єм 6 приєднаний абсорбер 7. Між проміжним об’ємом
6 і абсорбером 7 розміщена перегородка 8 з клапаном 9, шток 10 якого приєднаний
до тязі 11, виконаною у вигляді прямокутної рамки, до торців якої з внутрішньою
сторони приєднані два сильфонних об’єма сільфону 12, які так самоприкріплені до
стінки трубопроводу.
Пристрій працює наступним чином.
В процесі роботи установки органічне робоче тіло випаровується в
парогенераторі 1 і поступає в турбіну 2 з електрогенератором, де розширюється і
105
виробляє електроенергію. Відпрацьована пара поступає в конденсатор 3. де
конденсується в умовах відносного низького тиску, віддаючи такою, що тепло
оточуючим середовищу, потім конденсат живильним насосом 4 подається в
парогенератор 1. Одночасно з процесом перетворення тепловій енергії в електричну
йде процес термічного розкладання органічного робочого тіла, в, результаті якого у
числі продуктів розкладання утворюються гази, що не конденсуються. Ці гази паром
відносяться в кінець конденсатора 3 поступово витісняють пару спочатку з
проміжного об'єму 6, а потім з трубопроводу 5. У сильфоннах 12 є різні рідкі
середовища, при цьому при однаковій темперетурі тиск насичення у верхньому
сільфоні вищий, ніж в нижньому. Тому в таких умовах силова дія прикріплених
внутрішніми кінцями до стінки трубопроводу 5 сильфонів 12 на тягу 11 напрямлено
вгору, і тяга 11 за допомогою штока 10 закриває клапан 9 при однакових
температурах сильфонів 12, що відповідає як відключеному стану установки, так і
робочому процесу без наявності не конденсуються газів, що накопичилися.
Абсорбер 7 відключений від установки, і абсорбент, що знаходиться в нім, зберігає
активність, оскільки пара робочого тіла не може проникнути в об'єм абсорбера 7.
В процесі поступового накопичення газів, що не конденсуються, коли межа
між парою і газом опиняється в трубопроводі 5 між сильфоном 12. верхній сільфон,
що знаходиться в газі, охолоджується навколишнім середовищем і виявляється
холоднішим, ніж нижній, який від охолодження захищений парою робочого тіла
установки. Рідкі середовища сильфонів 12 підібрані таким чином, що при
охолоджуванні верхнього сільфону тиск в нім стає менше тиску в нижньому. В
результаті сумарна силова дія сильфонів 12 на тягу 11 міняє напрям, і шток 10
відкриває клапан 9 в перегородці 8. Газ, що не конденсується, поступає в абсорбер 7
і починає поглинатися абсорбентом. Фронт між парою і газом рухається по
трубопроводу 5 вгору, і обидва сільфони 12 опиняються в парі робочого тіла, їх
температури знов вирівнюються, і тяга 11 закриває клапан 9, припиняючи
надходження газу в абсорбер 7. Розміри проміжного об'єму 6 підбираються таким
чином, що наявна в нім кількість газу, що не конденсується, виключає
проскакування пари робочого тіла в абсорбер 7 при відкритті клапана 9. Тим самим і
106
виключаючи насичення абсорбенту, що збільшує його ресурс.
Таким чином, дане технічне рішення забезпечує надходження і поглинання в
абсорбері тільки газових продуктів розкладання робочого тіла, що не
конденсуються, у міру їх утворення, що виключає відключення якої-небудь частини
поверхні конденсації пари при накопиченні газів, що не конденсуються в процесі
роботи установки.
Формула винаходу
Пристрій для видалення газів, що не конденсуються, з конденсатора, що
містить підключений до останнього через і сполучний трубопровід абсорбер, що
відрізняється тим, що, метою підвищення надійності і збільшення ресурсу, в
абсорбері додатково встановлена перегородка з утвореним в нім проміжного об'єму,
до якого підключений сполучний трубопровід, при цьому перегородка має те, що
перекривається клапаном з приводом отвір, причому привід виконаний у вигляді
прямокутної рамки і прикріплених до торців останній і їй з внутрішньої сторони
двох рідинних сильфонів, а шток клапана сполучений з рамкою.
107
Патент №3
Автори винаходу: В.Л.Мухачев, В.А.Сурнов, Г.В.Штубер і В.М.Голубчиков
Всесоюзний науково-дослідний і проектний-конструкторський інститут
атомного енергетичного машинобудування
Авторське свідоцтво СРСР№ 1062495, кл. F 28 В 9/10, 1983.
КОНДЕНСАТОР ПАРИ
Винахід відноситься до теплоенергетики і може бути використане в
конструкціях сепараторів-пароперегрівачів турбін, що працюють на насиченому або
слабоінертному парі. Метою винаходу є підвищення надійності роботи
конденсатора шляхом усунення термопульсацій в теплообмінних трубах.
Конденсатор містить конденсаційну камеру 1 з пучком 2 теплообмінних труб,
газовідвідною трубою (Т) 3, трубопроводом 4 підведення пари і трубопроводом 5
відведення конденсату, сполученими відповідно з пароприцмачем 6 і
конденсатозбірником (К) 7. До 7 має водяну порожнину 8 і парогазову ємність,
забезпечену патрубком 10 відвода парогазової суміші і повідомлену з Т 3.
Конденсатор забезпечений патрубком 11 підвода газу і вертикальною перегородкою
(П) 12. П 12 встановлена в До 7 між вихідним відкритим торцем Т 3 і патрубком 10 з
утворенням зазору з днищем До 7 в його водяній порожнині 8. Патрубок 11
підключений до парогазової порожнини 9 між П 12 і торцем Т 3. Конденсатор може
бути забезпечений патрубком 13 підвода газу в пароприймач 6. 1 з.п. ф-ли, 1 ил.
Винахід відноситься до теплоэнергетики і може бути використано в
конструкціях сепараторів-пароперегрівачів турбін, що працюють на насиченому або
слабоінертному парі.
Метою винаходу є підвищення надійності роботи конденсатора шляхом
усунення термопульсацій в теплообмінних трубах.
На кресленні схематично показаний конденсатор пари.
Конденсатор містить конденсаційну камеру 1 з пучком 2 теплообмінних
труб, газовідвідною трубою 3. трубопроводом 5 відвода конденсату. Трубопроводи
4 і 5 сполучені відповідно з пароприемником6 і конденсатозбірником 7.
Конденсатозбірник 7 має водяну порожнину 8 і парогазову порожнину 9,
108
забезпечену патрубком 10 відведення парогазової суміші і сумісною з газовідвідною
трубою 3. Конденсатор забезпечений патрубком 11 підвода газу і вертикальною
перегородкою 12. Перегородка 12 встановлена в конденсатозбірник 7 між вихідним
торцем газовідвідної труби 3 і патрубком 10 відведення парогазової суміші.
Перегородка 12 уста новлена з утворенням зазору з днищем конденсатозбірника 7 в
його водяний ємності 8. Патрубок 11 підвода газу підключений до парогазової
порожнини 9 між перегородкою 12 і вихідним торцем газовідвідною труби 3.
Конденсатор може бути забезпечений патрубком 13 підвода газу в паро приймач 6.
Пароприймач повідомлений з джерелом пару за допомогою патрубка 14. У нижній
частині конденсатозбірника 7 встановлений патрубок15 відведенні конденсат», який
переважно розташовується в зоні між вертикальною перегородкою 12 і патрубком
10 відведення парогазової суміші. Газовідвідна труба 3 може бути встановлена як
всередині трубопроводу 5 відведення конденсату, так і поза нею
.Конденсатор працює таким чином.
Гріюча пара поступає через патрубок 14 в пароприймач 6 і по трубопроводу 4
подається в міжтрубний простір конденсаційної камери 1. Ця пара конденсується і
віддає тепло парі, що нагрівається, рухомій усередині труб пучка 2. Конденсат
гріючої пари по трубопроводу 5 відводиться в простір між перегородкою 12 і
торцем газовідвідної труби 3 парогазової порожнини 9 конденсатозбірником 7. Гази,
що не конденсуються, відводяться по трубі 2 З в порожнину 9 між перегородкою 12
і відкритим торцем труби 3. Інертний газ підводиться через патрубок 11 і розбавляє
потік газів, що не конденсуються. Надлишок газів і пари, що здувається, витісняє
конденсат через зазор між перегородкою 12 і днищем конденсатозбірником 7 і
поступає в порожнину 9 за перегородкою 12, звідки відводиться через патрубок 10.
Конденсат віддаляється з конденсатозбірника 7 через 3 патрубок 15.
У перехідних режимах і режимах із змінним вологовмістом пари (останні є
характерними для роботи реальних сепараторів-пароперегрівателів), що
нагрівається, тиск усередині камери 1 може опинитися менше, ніж тиск в
конденсатозбірнику 7. При роботі декількох камер 1 на один конденсатозбірник
положення погіршується із-за гідравлічної розгортки. При цьому виникає рух газу
109
по газовідвідній трубі 3 в нижню частину конденсаційної камери 1. Цей газ екранує
теплопередаючу поверхню, вимикаючи її з роботи. ' Місткість між перегородкою 12
і торцем труби 3 виконує роль буферного об’єму, забезпечуючи необхідну витрату
газу, і виключає зворотний потік конденсату і чистої пари з конденсатозбірника 7 в
камеру 1. В результаті труби пучка 2 залишаються в нормальному тепловому
режимі, а пульсація температур їх нижніх ділянок не виникає.
При підводі інертного газу через патрубок 13 він рухається разом з гріючою
парою і разом з газами, що не конденсуються, скупчується в нижній частині камери
1. Гази, що не конденсуються, які можуть містити продукти радіолізу,
розбавляються інертним газом, причому виключається вірогідність утворення
гримучої суміші і її вибуху. Крім того, інертний газ, що підводиться разом з
гріючою парою, виконує функції, аналогічні функціям газу, що поступає через
трубу 3, в перехідних режимах або режимах із змінною вологістю пари.
Формула винаходу
1. Конденсатор пари, що містить конденсаційну камеру з пучком
теплообмінних труб, газовідвідною трубою, трубопроводом підведення пари,
сполученим з пароприймачем, і трубопроводом відведення конденсату, сполученим
з конденсатозбірником, що має водяна і парогазова порожнини, остання з яких
забезпечена патрубком відведення парогазової суміші і повідомлена з газовідвідною
трубою, відрізняється тим, що, з метою підвищення надійності шляхом усунення
термопульсацій в теплообмінних трубах, він забезпечений патрубком підведення
газу вертикальною перегородкою, встановленою в конденсатозбірнику між
вихідним торцем газовідвідної труби і патрубком відведення парогазової суміші з
утворенням зазору з днищем конденсатозбірника в його водяній порожнині,
причому патрубок підведення газу підключений до парогазовій порожнині
конденсатозбірника між вертикальною перегородкою і вихідним торцем
газоотвідвідної труби.
2. Конденсатор по п.1, що відрізняється тим, що він забезпечений
патрубком підведення газу в пароприймач.
110
111
Патент № 4
Автори винаходу: І.Г.Авалішвілі, А.Б. Бахтадзе, А.Г.Кудзієв, Ю.К.Ледяков і
І.Г.Шекріладзе
Авторське свідоцтво СРСР № 769237, кл. F 25 В 39/04, 1980.
КОНДЕНСАТОР
Винахід м.б. використано як верхній вузол звернення фаз
низькотемпературної розділової колони. Мета винаходу – спрощення конструкції
стабілізатора при підвищенні ефективності його роботи. Пристрій виконане у
вигляді електронагрівача 6, розміщеного в Г-подібній трубці 7, встановленою в.
трубопроводі 4 і кільцевій порожнині 2. Таке виконання дозволяє використовувати
для конденсації обидві поверхні кільцевої порожнини, а також уповільнити процес
дифузії пари в зону буферного газу, що сприяє припиненню нарощування твердої
фази. 1 ил.
Винахід відноситься до області теплообмінник апаратів з конденсацією
середовища, зокрема конденсаторів-стабілізаторів теплового режиму з буфером
газу, що не конденсується. Запропонований конденсатор може бути використаний
як верхній вузол звернення фаз низькотемпературної розділової колони.
Метою винаходу є спрощення конструкції стабілізатора при підвищенні
ефективності його роботи.
На кресленні схемний показаний конденсатор-стабілізатор теплового режиму.
Конденсатор містить вертикальний . корпус 1 з розміщеною в нім кільцевою
порожниною 2. У верхній частині кільцева порожнина 2 підключена до буферної,
місткості 3 за допомогою трубопроводу 4, а в нижній частині - до патрубка 5
підвода середовища, що конденсується. Конденсатор містить також пристрій для
виключення повного перекриття каналу твердою фазою, яке виконане у вигляді
електронагрівача 6, розміщеного в Г-подібній трубці 7, встановленою в
трубопроводі 4 і кільцевій порожнині 2.
Конденсатор працює таким чином.
Середовище, що конденсується, поступає через патрубок 5 в кільцеву
порожнину 2, де конденсується на обох стінках порожнини 2, а конденсат стікає
112
вниз у вигляді рідкої плівки. Охолоджуючим середовищем є рідкий хладагент
(зокрема, азот), залитий в корпус 1 і киплячий на зовнішній поверхні зовнішньої
стінки і на внутрішній поверхні внутрішньої стінки кільцевої порожнини 2.
Середовище, що конденсується, і буферний газ, що не конденсується, створюють в
кільцевій порожнині 2 межу розділу, переміщення якої вгору або вниз таким чином
міняє протяжність зони конденсації, що, при цьому тиск в конденсаторі і відповідно
температура середовища стабілізується в певних заданих межах.
Якщо температура хладагента нижча за температуру твердіння конденсуючого
середовища, то на поверхні порожнини 2 може початися процес виморожування з
поступовим накопиченням твердої фази середовища, що конденсується. Цей процес
в зоні конденсації обмежений, тоді як в зоні буферного газу він відбувається,
оскільки пара поступає в неї шляхом дифузії.
При тривалій роботі конденсатора тверда фаза конденсуючого середовища
могла б заповнити весь перетин. Проте із-за наявності трубки 7, що нагрівається
електронагрівачем 6, цього не відбувається і зв'язок між буферною місткістю 3 і
кільцевою порожниною 2 зберігається. Завдяки цьому конденсатор зберігає
здатність стабілізації робочої температури. Установка трубки 7 з електронагрівачем
6 в трубопровід 4 і кільцеву порожнину 2 уповільнює процес дифузії в зону
буферного газу, що сприяє припиненню нарощування твердої фази.
113
Запропоноване виконання пристрою для виключення повного перекриття
кільцевої порожнини 2 твердою фазою спрощує конструкцію конденсатора і
дозволяє використовувати для конденсації обидві поверхні кільцевої порожнини 2,
що підвищує ефективність роботи конденсатора.
Формула винаходу
Конденсатор, що містить вертикальний корпус з розміщеною в нім кільцевою
порожниною, підключеною у верхній частині за допомогою трубопроводу до
буферної місткості, а в нижній - до патрубка підведення середовища, що
конденсується, і пристрій для виключення повного перекриття порожнини твердою
фазою середовища, що конденсується, відрізняється тим, що, з метою спрощення
конструкції при підвищенні ефективності роботи, пристрій виконаний у вигляді
електронагрівача, розміщеного в Г-подібній трубці, встановленій в трубопроводі.