Материал: Сировиготовлювач

Сировиготовлювач

Вступ

Молочна промисловість України - високо розвинута галузь агропромислового комплексу, на її підприємствах виробляється біля 17 % загального обсягу товарної продукції харчової промисловості, зосереджено 9,9 % вартості основних виробничих фондів і 10 % чисельності промислово виробничого персоналу.

Підприємства галузі на території України розташовані переважно в районах зосередження міського населення, а також в деяких областях, де ряд виробництв прив'язані до сировинних зон. Повне оновлення матеріально технічної бази молочної промисловості - одне з найважливіших умов переводу галузі на інтенсивний шлях розвитку.

Останнім часом виросла тенденція до універсалізації підприємств - на міських молочних заводах впроваджується виробництво масла, казеїну, сиру твердого, сухих молочних продуктів. Основними причинами, які стримують підвищення рівня споживання, є такі:

недостатні ресурси молока в сільськогосподарських господарствах;

висока собівартість виробництва молока та його переробки на молочні продукти;

недостатня концентрація процесів виробництва;

недостатня закупівля молока в приватному секторі;

недостатнє споживання продукції з незбираного молока, сирів жирних, морозива, продукції із знежиреного молока;

низька купівельна спроможність основної маси населення;

високі ставки ПДВ на молочну продукцію;

низький рівень державної підтримки сільськогосподарського товаровиробника.

Із метою стабілізації ситуації в тваринництві й молочній підгалузі та поступового виведення їх з кризового стану потрібно вирішити такі питання:

зменшити ставки ПДВ на молочну продукцію;

створити оптово-закупівельну організацію для закупівлі лишків молочних продуктів у період масової заготівлі молока за мінімальними цінами;

створити державну агенцію реструктуризації та модернізації переробної промисловості та сільського господарства;

перейти до світової практики системи сезонних закупівельних цін на молоко і продукції в сезон масового виробництва з метою покриття витрат на зберігання для реалізації у міжсезонний період;

врегулювати оподаткування підприємств молочної промисловості у разі придбання імпортного устаткування;

сприяти збільшенню обсягів закупівлі молока у приватному секторі та підвищення якості молочної сировини переробним підприємством.

Важливе значення для ефективної роботи підприємств молочної промисловості має раціональне використання трудових ресурсів. Економія трудових витрат в значній мірі залежить від механізації і автоматизації виробництва. На підприємствах молочної промисловості частина ручної роботи в даний час ще висока. Особливо це відноситься до завантажувально-розвантажувальних робіт.

Важливу роль в покращенні використання основних промислово-виробничих фондів відіграють удосконалення технології та обладнання, тому що на даний час вони не відповідають сучасним вимогам на ряді переробних підприємств молочної промисловості.

1. Порівняльний аналіз технічних рішень поставленої задачі

.1 Будова і робота сировиготовлювачів

Розглянемо сировиготовлювач із пресуючою ванною конструкції ВНІМІ (рис. 1.1).

Рисунок 1.1 - Сировиготовлювач із пресуючою ванною конструкції ВНІМІ 1 - робоча ванна; 2 - гидроциліндр; 3 - пресуюча ванна; 4 - патрубок; 5 - відбірник сироватки; 6 - люк; 7 - кран; 8 - візок.

Сировиготовлювач з пресуючою ванною (рис. 1.1) являє собою здвоєний агрегат ванни для утворення білкового згустку (дві ванни ємністю по 2000 л) і ванни, що пресує. У ванні для утворення згустку здійснюється сквашування молока і розрізання згустку. Пресуюча ванна має перфоровану поверхню з надягнутої на неї фільтруючою основою для пресування згустку.

Працює сировиготовлювач у такий спосіб. Після утворення згустку у ванні його розрізають на кубики спеціальними ножами. Сироватку, що виділилася в процесі розрізання, відводять із ванни відбірником, що представляє собою перфорований циліндр із патрубком і фільтруючою тканиною. Після цього вмикають пресуючу ванну, яка опускаючись у ванну із сирним згустком, пресує його. Сироватка через перфоровані стінки й фільтруючий матеріал проникає у пресуючу ванну. Звідси сироватку відводять через патрубок, гнучкий шланг якого з'єднаний із самовсмоктувальним насосом. Після завершення пресування ванну, що пресує, повертають у вихідне положення, а відпресований сир через люк ванни для утворення згустку вивантажують у приймальний бункер транспортера для подальшої обробки.

Найважливішими параметрами обробки згустку є величина тиску на згусток пресуючої ванни і швидкість її опускання. Пресуюча ванна піднімається й опускається гідравлічним приводом. Сироробна ванна СВ-1000 з механічною мішалкою призначена для підігріву молока гарячою водою через стінку теплообмінної сорочки, згортання молока з подальшою механічною обробкою згустка і різання сирного пласта.

Рисунок 1.2 - Сироробна ванна СВ-1000: 1 - корпус; 2 - робоча ванна; 3 - несуча конструкція приводу; 4 - привід; 5 - мішалка; 6 - шиберний кран

Робоча ванна 2 (рис. 1.2) прямокутної форми із закруглюючими стінками торців і кутами зварної конструкції з листової нержавіючої сталі марки Х18Н9Т оточена сталевим корпусом з дерев'яною обшивкою та захисним кожухом. Простір між ванною і корпусом служить теплообмінною сорочкою для нагріву і охолоджування продукту.

На днищі сорочки розташований барботер з отворами діаметром 5 мм, приєднаний через штуцер, уваренний в корпус 1, і вентиль до парової магістралі.

У нижній частині стінки торця зовнішнього корпусу є патрубок з краном для зливу води з сорочки. Конденсат, що утворюється в сорочці, відводиться через переливним патрубок в середній частині стінки корпусу. Для запобігання днища ванни від прогинання при пресуванні сирного пласта передбачені дерев'яні опорні грати. Злив із ванни сирної маси, сироватки і мийної води проводять через штуцер з шиберним краном 6.

На несучій конструкції 3 із сталевого прокату встановлена каретка з приводним механізмом мішалки ліровидної конструкції. Привід 4 забезпечує обертання мішалки 5 навколо осі.

Розглянемо сировиготовлювач СПД-5 конструкції ЦКБ Мясомолмаша (рис. 1.3).

Рисунок 1.3 - Сировиготовлювач СПД-5

Сировиготовлювач СПД-5 конструкції ЦКБ Мясомолмаша складається з герметичної кришки 2, приводу 7, конструкції робочих інструментів і ежектора 10. Ежектор створює розрідження в казані і підтримує постійний тиск перед випускним краном, що необхідне для рівномірного розвантаження сировиготовлювача.

Стінки казана виготовлені з неіржавіючої сталі. В міжстінний простір підводиться вода і пара. Кришку 2 піднімають і опускають за допомогою ручного масляного насоса.

Привід 7 складається з електродвигуна і безступінчатого гідравлічного варіатора швидкостей. Він розміщується на плиті, прикріпленій до опор казана. Рух від електродвигуна через редуктор передається вертикальному валу 4, який проходить по трубі з неіржавіючої сталі, розташованої в центрі казана. На верхньому кінці валу знаходиться головка 1 для кріплення робочих інструментів.

Управління всіма вентилями, краном для відбору сироватки, вакуумом і варіатором швидкості здійснюється з майданчика для обслуговування 14.

1.2 Патентні розробки по даному виду обладнання

Проаналізуємо сучасний стан конструктивного вирішення проблем даного обладнання. На основі приведених трьох патентних розробок по даному обладнанню, з'ясуємо як усувалися недоліки сировиготовлювача.

Розглянемо перший патент на винахід [Державне патентне відомство - А 01 J 25/02, №1261592].

В основу винаходу поставлена задача удосконалення апарата для виробництва сирного зерна, в якому шляхом схрещення циліндрів, у крайній мірі однієї пари вставок, і встановлення додаткового ріжуче-вимішувального механізму забезпечується підвищення надійності роботи апарата і ефективності виробітку сирного зерна і за рахунок цього досягається зниження втрат білка, підвищується якість виробленого продукта, знижуються потреби тепло- і електроенергії.

Поставлена задача вирішується тим, що в апараті для виробітку сирного зерна, який має вертикальну ємність у формі двох схрещених циліндрів і ріжуче-вимішувальний механізм із лопатями, закріпленими на приводних валах, співвісних відносно циліндра, згідно винаходу, циліндри схрещенні, по крайній мірі, однією парою вставок, які мають радіус кривизни, рівним радіусу циліндрів, вставки розміщенні діаметрально протилежно від загальної вісі, паралельної вісям циліндрів, при чому по цій вісі встановлений додатковий вал із закріпленою на ньому додатковою лопаттю.

За рахунок встановлення додаткової лопаті, збільшується площа, ометена робочими органами мішалки, а також збільшується доля участків перекритих зон обертаючих лопатей, а отже, і швидкість вихідного потоку сироватки, а це, в свою чергу, дозволяє зменшити частоту обертання мішалок, тим самим покращити якість виробленого сирного зерна і підвищити надійність роботи апарата.

Розглянемо другий патент на винахід [Державне патентне відомство - А 01 J 25/02, №1830652].

В основу винаходу поставлена задача удосконалення сировиготовлювача, в якому шляхом зміни конструкції вставок для схрещення циліндрів і розміщення вісей обертання лопатей на однаковій відстані забезпечується спрощення конструкції, підвищення надійності роботи сировиготовлювача і ефективності теплообміну, і за рахунок цього досягається підвищення якості готової продукції та зниження вартості обладнання.

Поставлена задача вирішується тим, що в сировиготовлювачі, який має вертикальну ємність у формі двох циліндрів, схрещених парою діаметрально-протилежних вставок, і ріжуче вимішувальний механізм із трьома лопатями, вісі обертання яких співпадають із вісями циліндрів і центральною віссю сировиготовлювача, згідно винаходу вставки виконані у вигляді паралельних вертикальних плоских пластин, а вісі обертання лопатей розміщенні одне від одного на однаковій відстані, рівній 0,5…1 радіуса циліндрів, утворюючих вертикальну ємність.

Виконання вставок між циліндричними ємностями сировиготовлювача у вигяді діаметрально-протилежних паралельних вертикальних плоских пластин дозволяє спростити конструкцію, інтенсифікувати процес теплообміну і за рахунок цього зменшити частоту обертання лопатей і підвищити надійність роботи.

Запропонований сировиготовлювач у порівнянні з відомими апаратами для вироблення сирного зерна дозволяє спростити конструкцію, підвищити надійність роботи й інтенсифікувати процес теплообміну обладнання, що призводить до зниження його вартості й підвищення якості виробленого продукту. Висока степінь уніфікації конструкційних елементів дозволяє виготовлювати апарати різних типорозмірів і оснащувати сироробну галузь ефективним і надійним в роботі обладнанням.

Розглянемо третій патент на винахід [Державне патентне відомство -А 01 J 25/02, №1159524].

В основу винаходу поставлена задача удосконалення сировиготовлювача для вироблення сирного зерна, в якому шляхом зміни взаєморозміщення циліндричних ємностей забезпечують оптимальні умови для різання і вимішування сирного згустку й цим самим підвищують ефективність його оброблення.

Поставлена задача вирішується тим, що в апараті для виробітку сирного зерна, який має вертикальну ємність, утвореним, у меншій мірі, трьома схрещеними циліндричними ємностями і днищем, ріжуче-вимішувальний механізм із мішалками, встановленими в кожній із циліндричних ємностей із можливістю обертання навколо вісей, згідно винаходу циліндричні ємності схрещенні таким чином, що їх вісі розміщенні на одному округленні, центр якого співпадає із центральною віссю резервуара і рівновіддалені друг від друга, ріжуче-вимішувальний механізм має додаткову мішалку, вісь обертання якої співпадає із центральною віссю резервуара.

Виконання робочого резервуара апарата у вигляді схрещених циліндричних ємностей, вісі яких розміщенні на одному округленні на однаковій відстані одне від одного, центр цього округлення є центром центральної вісі резервуара, дозволяє у порівнянні з аналогом при одному і тому ж об'ємі на 10-15% збільшити площу поверхні резервуара, через який виконується теплопередача, що призводить при одній і тій кількості тепла до зменшення часу нагрівання сирного згустку.

Встановлення у резервуарі додаткової мішалки, вісь обертання якої співпадає із його центральною віссю, дозволяє збільшити величину участків взаємного перекриття зон, дія мішалок на 25-35% краща, що сприяє підвищенню ефективності оброблення сирного згустку.

2. Техніко-економічне, соціальне обґрунтування

Головна мета дипломного проекту полягає у необхідності розробки або модернізації даного обладнання з позицій економічної, соціальної та технічної доцільності. Головну увагу потрібно звернути на основних техніко-економічних намірах вибору конструкції машин і апаратів, що проектуються чи модернізуються.

Молочна промисловість є однієї зі стратегічно важливих галузей для харчової промисловості України. Вона поєднує в собі виробників із переробки молока та молочних продуктів. Кінцевими продуктами цього величезного агропромислового комплексу є молоко в асортименті, а також побічна продукція - кефір, сир, йогурт, ряжанка та ін. Головними задачами для галузі є: підвищення обсягів виробництва, зменшення кількості ручної праці, підвищення якості продукції та підвищення екологічності обладнання та технологій.

Стан екології на території України досить складний, в наш час екологічні проблеми практично не вирішуються. Тому вирішення екологічних проблем в харчовій промисловості є кроком для покращення екологічного стану. Задачею для конструкторів є створення обладнання яке б мало зменшені паро, газо- та енерговитрати, мінімальні викиди та скиди речовин, їх утилізація; використання екологічно чистих конструктивних матеріалів.

Основною задачею інженерів-конструкторів при проектуванні обладнання є забезпечення молочної промисловості сучасним обладнанням з високим технічним рівнем, високим ступенем автоматизації та можливістю його уніфікації, зменшення кількості ручної праці.

В проекті передбачена модернізація сировиготовлювача, в якому шляхом виконання пристрою для відбору сироватки у виді забірної та зливної труб , з'єднаних через золотниковий елемент, забезпечується підвищення надійності роботи апарата і зменшення втрат сирного зерна та за рахунок цього досягається підвищення якості сирного зерна, що виробляється, зниження витрат при експлуатації сировиготовлювача.

Виконання пристрою для відбору сироватки у вигляді забірної та зливної труб, з'єднаних через золотниковий елемент, дозволяє розмістити в одному пристрої вузли для відбору сироватки і вивантаження сирного зерна, що дає можливість використовувати один привід. Запропонована конструкція дозволяє проводити інтенсивний відбір сироватки самопливом, без застосування насосу. Таким чином відбувається збільшення надійності роботи сировиготовлювача, зниження енергозатрат і собівартості виробленої продукції.

Відбір сироватки через забірну трубу з поверхні забезпечує видалення найбільш очищеної від сирного зерна сироватки. Регулювання вертикального положення забірної труби дозволяє проводити відбір сироватки без зупинки мішалок, що зменшує втрати сирного зерна і підвищує надійність роботи сировиготовлювача за рахунок виключення технологічних операцій осадження сирного зерна і подальшого дроблення пласту.