Особенности проектирования машин и аппаратов пищевых производств

В пищевой промышленности на крупных предприятиях работают механизированные и автоматизированные поточные линии, где обслуживающий персонал численно ограничен и не выполняет каких-либо тяжелых физических операций. Это поточные линии по производству хлебобулочных и кондитерских изделий, фасованных продуктов из молока, творога и сметаны, полуфабрикатов и др.

На малых предприятиях, например пекарнях, работают, как правило, отдельные машины с большим числом ручных операций. Поэтому при проектировании технологического оборудования, планировании цехового пространства пекарен необходимо учитывать сущность производства и подбирать соответствующее ему оборудование.

Наиболее эффективное проектирование достигается, когда тщательному рассмотрению подвергаются не только технические и художественно-конструк-

торские особенности будущего «изделия-системы», но и взаимодействие человека с указанной системой.

Рассмотрим пример с тестомесительной машиной Т1-ХТ2-А («Стандарт») [1]. Кроме конструктивно-художественной проработки самой машины, проектировщик должен учитывать наличие у машины подкатной дежи массой 120 кг, а вместе с тестом до 300 кг, которую вручную перемещает (катает) оператор. Для максимального облегчения перекатывания дежи при эргономическом анализе следует рассмотреть возможность увеличения параметров роликов-колес, их крепления, а также возможность механизации перемещения дежи. Одновременно, учитывая массу дежи, пол в цехе должен быть выложен металлическими плитами или специальной, особо прочной, керамической плиткой.

Кроме того, при замесе теста, для вращения дежи в этой машине применен привод, который заглублен в пол и в нем необходимо проделать отверстие. Поэтому, при расположении тестомесильной машины на втором этапе, ее нельзя размещать над несущими потолочными балками, т.е. необходим оптимальный (не только по технологии) выбор места расположения машины.

При проектировании машин и аппаратов пищевых производств следует учитывать специфические требования, которые предъявляет технологический процесс и производственная среда пищевых предприятий. Запыленность мучной пылью на хлебозаводах и др., повышенная температура на рабочих местах у хлебопекарных печей, у сушилок (при сушке овощей, макарон и др.), повышенная влажность в цехе мойки овощей, соломурирования кунжута при производстве халвы и т.п.

При учете температурного режима обработки (транспортирования) следует учитывать и технику безопасности и сохранность продукта. Так при перекачке по трубам шоколадной глазури необходимо предусматривать водяную, а не паровую рубашку для подогрева массы, одновременно располагая трубопровод в труднодоступном месте, либо изолируя его

Пищевые продукты и полуфабрикаты весьма разнообразны по своему составу и коррозионному воздействию на детали и узлы технологического оборудования, и поэтому следует уделять особое внимание выбору конструкционных материалов. Выбор материала должен быть обусловлен временем непосредственного контакта с пищевой средой, ее температурой, давлением, абразивным воздействием некоторых пищевых продуктов, агрессивным воздействием моющих и дезинфицирующих растворов и т.п.

Сильным коррозионно-активными являются среды хлебопекарного производства, к которым относятся жидкие дрожжи, ржаное и пшеничное тесто, закваска и опара. Продуктами брожения теста и полуфабрикатов являются этиловый спирт, диоксид углерода, молочная, уксусная и другие кислоты.

Технологические среды винодельческого производства весьма агрессивны к железоуглеродистым сплавам. Агрессивность различных сортов вин обусловлена содержанием в них сахаров и спирта, которое значительно колеблется в зависимости от сорта вина.

Среды спиртового производства являются коррозионно-активными, так как водка, ликеры, спирт-ректификат, спирт-сырец, барда, бражка могут содержать сахара, органические кислоты, альдегиды и др.

К средам кондитерского производства относятся сахарные и карамельные сиропы с добавками лимонной и молочной кислот, патоки, фруктово-ягодные подварки, пищевые эссенции и красители, которые в ряде случаев вызывают коррозию металлов.

Детали машин и аппаратов, сели не подвергаются прямому воздействию пищевых сред, вызывающих коррозию, выполняют из углеродистой стали. Детали машин и аппаратов, требующие повышенной прочности и коррозионной устойчивости, подвергающиеся воздействию пищевых сред, а также действию высоких температур, изготовляют из легированных сталей.

В зависимости от конкретных условий в машинах и аппаратах пищевой промышленности могут применяться определенные металлические сплавы, некоторые виды пластмасс, стекло и керамические материалы. Например, весьма широко применяются нержавеющие стали. Подробные рекомендации по применению различных материалов можно найти в справочной литературе, учитывающей специфику оборудования для пищевых производств [3]. Например, для изготовления сосудов и трубопроводов для агрессивных пищевых сред используется нержавеющая сталь Х18Н9Т, для деталей, контактирующих с молочной сывороткой и молоком – бронза оловянная, для ситомашин, просеивающих муку – капрон и др.

Использование различных материалов рассмотрим на примере их применения в трубопроводах пищевых производств [1].

На предприятиях пищевой промышленности по трубопроводам транспортируют полуфабрикаты и пищевые продукты, требующие особой чистоты. Металлические трубопроводы окисляются, в результате чего нарушаются технологические процессы, изменяется вкус, цвет, стерильность и качество готовой продукции.

Без ухудшения качества по стальным трубопроводам перемещают сыпучие продукты с помощью сжатого воздуха (аэрозольтранспорт и пневмотранспорт). Этим способом на хлебозаводах транспортируется мука, на кондитерских фабриках – мука, какао-порошок, реже сахарный песок и т.п.; на пивоваренных – солод и т.п. Расширяется производство трубопроводов из пластмассы: непластифицированного поливинилхлорида (ПВХ); полиэтилена низкой и высокой плотности (ПЭНП и ПЭВП), полибутилена (ПБ) и др.

Трубы из полимерных материалов по сравнению с металлическими имеют ряд преимуществ:

▪ не подвержены электрохимической коррозии;

▪ легче металлических в 6-14 раз;

▪ можно изготавливать трубы любой длины (способ шнековой экструзии);

▪ простота транспортировки и монтажа (трубы малых и средних диаметров из полиолефинов можно поставлять потребителям в бухтах);

▪ вероятность разрушения пластмассового трубопровода при замерзании в нем воды мала;

▪ на внутренней поверхности пластмассовых труб даже при наличии в транспортируемой среде значительного количества минеральных веществ практически отсутствуют отложения.

К недостаткам труб из пластических масс следует отнести:

▪ незначительную упругость, переходящую в ползучесть при небольшом повышении температуры4

▪ снижение предела прочности под влиянием тепловых и постоянно действующих механических нагрузок;

▪ горючесть многих пластмасс, с выделением ядовитых газов.

В пищевой промышленности применяют стеклянные трубопроводы.

Основными преимуществами стеклянных труб являются:

▪ прозрачность труб, позволяющая наблюдать за технологическими процессами;

▪ высокая химическая стойкость по отношению к пищевым продуктам, щелочам, неорганическим кислотам;

▪ легкость промывки трубопроводов, более низкий коэффициент трения по сравнению с металлом;

▪ срок службы стеклянных трубопроводов в 15-20 раз превосходит срок металлических;

▪ стеклянные трубы дешевле металлических.

К недостаткам стеклянных трубопроводов следует отнести хрупкость и относительно низкое сопротивление их на изгиб.

Особенно большое распространение стеклянные трубопроводы получили на предприятиях мясо-молочной, консервной, винодельческой, ликеро-водочной, пивоваренной, кондитерской и других отраслей пищевой промышленности.

Применение стеклянных трубопроводов в производствах по переработки молока позволило ликвидировать трудоемкую операцию ежедневной промывки трубопроводов с его разборкой и последующей сборкой. Эта операция была обязательной, так как применяемые ранее металлические трубопроводы не отвечали требованиям санитарии. Стеклянные трубопроводы промывают механизированным способом путем прокачивания по ним промывных и дезинфицирующих растворов, поэтому при проектировании предприятий по переработке молока в проектах часто предусматривают только стеклянные трубопроводы.

Предприятия по переработке винограда для перекачивания соков и спиртных напитков широко применяют стеклянные трубопроводы, которые обеспечивают требуемую чистоту изготовляемых продуктов и взаимный контроль за ходом технологического процесса. При производстве консервов по таким трубопроводам транспортируют соки, соусы, растворы уксуса и т.п., что сохраняет их вкусовые и питательные качества. Стекло способствует сохранению витаминов при консервировании овощей и фруктов.