летию со дня основания Московского государственного университета пищевых производств и Воронежской государственной технологической академии посвящается

К нашему Читателю!

Вы взяли в руки учебник. Его объем Вас удивляет и пугает: возможно ли усвоить весь этот материал? Мы хотим Вас успокоить: заучивать не придется ничего. Наша задача - познакомить Вас с результатами работы многих поколений инженеров и развить Ваше техническое творчество.

В детстве, открывая новую книгу, Вы часто заглядывали на ее последние страницы. Вас интересовал финал, развязка. Ну что же, так поступает любознательный человек, который хочет быстрее достичь цели. Кстати, такой подход соответствует одному из принципов системного исследования сложного объекта: начать с конца, четко определить цель работы.

Посмотрите завершающую, третью, часть этого учебника. В ней две главы. Одна посвящена вопросам рациональной эксплуатации машин и аппаратов, а другая - замыслам ученых и инженеров, т.е. созданию новых технологий и новой техники. Следовательно, работая с книгой, Вы должны подойти к решению вопросов эффективного обслуживания и ремонта известного оборудования и к разработке новых конструкций, что полностью соответствует выбранной Вами инженерной специальности. Для этого, в частности, необходимо овладеть суммой знаний о современных поточных производствах пищевых продуктов (см. ч. I) и о технических решениях задач, связанных с пооперационным преобразованием исходного сырья в готовый продукт (см. ч. II).

Обращаем Ваше внимание на то, что во второй части приведены сведения об инженерных решениях близких задач в совершенно разных отраслях пищевой промышленности, что исподволь заставит Вас анализировать, сравнивать, выбирать лучшие варианты, а возможно, и предложить свое решение.

Прежде чем приступить к изучению изложенного материала, тщательно проанализируйте архитектонику учебника, его оглавление. Оно само представляет систему знаний, так как определяет соответствующие ниши машинно-аппаратурным схемам производств, технологическим процессам и конструкциям машин и аппаратов, что значительно облегчает восприятие учебного материала (см. рис.).

Система знаний в учебнике

В книге задействована идея опережающего образования. Мы хотим, чтобы Вы, познакомившись с элементами научного обеспечения процессов, разобравшись в устройстве известных конструкций, могли использовать инженерные расчеты для создания нового оборудования.

Вместе с этим массив технических знаний поможет Вам применять прогрессивные методы эксплуатации существующего оборудования.

Таким образом, учебник решает двуединую задачу: дает возможность хорошо усвоить известное и, ясно осознав цель, подойти к созданию нового.

В заключение хотелось бы сказать, что, работая над книгой, авторы всегда помнили слова нашего выдающегося физика Льва Андреевича Арцимовича, которые стали крылатыми: "Студент - это не сосуд, который надо заполнить знаниями, а факел, который нужно зажечь". Насколько нам это удалось, судить Вам.

А теперь откройте следующую страницу, прочитайте "Предисловие", "Введение" и - за работу.

Вы - наша смена, мы надеемся на Вас и желаем Вам успехов!

Авторы

13:: 14:: Содержание

ПРЕДИСЛОВИЕ

Цель книги - дать панораму современного состояния и перспективу технического обеспечения технологий пищевых продуктов. Содержание учебника базируется на примате технологии перед техникой, поскольку свойства сырья и способы его преобразования в конечный продукт обуславливают конструкторские решения рабочих органов машин и аппаратов.

Следуя основному принципу системного подхода - от общего к частному, авторы сознательно перед изложением научных основ технологических процессов и подробным описанием конструкций отдельных машин и аппаратов пищевых производств дают систематизированное изложение компоновочных решений технологических линий. Такая архитектоника учебника дает возможность студенту уяснить частные функции различного оборудования через функцию линии в целом.

Книга состоит из трех частей.

В первой части машины и аппараты рассмотрены как элементы технологических комплексов.

Во второй части дано описание машин и аппаратов как преобразователей исходного сельскохозяйственного сырья в пищевые продукты. Здесь каждая группа оборудования сопровождается изложением теоретических и экспериментальных знаний о сущности технологического процесса и инженерными расчетами основных технических характеристик.

В третьей части раскрываются особенности эффективной эксплуатации и проблемы развития машин и аппаратов, работающих в составе линий.

Благодаря проблемному изложению материала учебника у студента должны формироваться навыки научно-технического мышления, творческого применения полученных знаний в будущей инженерной деятельности. Этому в значительной мере будет способствовать то, что каждая глава завершается резюме, в котором сконцентрирована сущность рассмотренного материала. Кроме того, в конце каждой главы приведены контрольные вопросы, которые позволят преподавателю организовать практические занятия, а студенту - самостоятельную работу. Содержание первой части может быть использовано для домашних заданий, а второй - в курсовых проектах. Последнее обусловлено тем, что общие виды машин и аппаратов даны преимущественно в двух проекциях с разрезами. Поэтому студент сможет не только уяснить конструкцию, но и попытаться ее усовершенствовать.

Компоновка учебного материала по главам корреспондируется с графиком учебного процесса, а его объем и содержание полностью соответствуют курсу "Технологическое оборудование".

Учебник предназначен для студентов-механиков вузов пищевого профиля. Он может быть использован также студентами других инженерных специальностей, связанных с исследованием, проектированием, конструированием, созданием и эксплуатацией технологических комплексов пищевых производств.

Авторы надеются, что книга заинтересует научных работников, проектировщиков, конструкторов, технологов-машиностроителей и инженерно-технических работников пищевых предприятий. Кроме этих специалистов, она будет полезна слушателям ИПК и ФПК пищевых и перерабатывающих отраслей агропромышленного комплекса.

Материал этой книги на протяжении ряда лет обсуждался со многими коллегами профильных кафедр вузов России.

Авторы выражают признательность профессорам Е.П. Кошевому и Л.К. Николаеву за внимательное рецензирование рукописи учебника.

15:: 16:: Содержание

ВВЕДЕНИЕ

Одной из основных задач, стоящей перед пищевой промышленностью и пищевым машиностроением, является создание высокоэффективного технологического оборудования, которое на основе использования прогрессивной технологии значительно повышает производительность труда, сокращает негативное воздействие на окружающую среду и способствует экономии исходного сырья, топливно-энергетических и материальных ресурсов.

Анализ современного состояния и тенденций развития пищевых и перерабатывающих отраслей АПК России свидетельствует о том, что технический уровень производств нельзя признать удовлетворительным. Лишь 19 % активной части производственных фондов предприятий соответствуют мировому уровню, около 25 % подлежат модернизации, а 42 % - замене.

Потребность в важнейших видах оборудования для предприятий удовлетворяется в последние годы только на 60...70 %. Это является следствием того, что перерабатывающая промышленность была вынуждена в течение длительного времени закупать оборудование за рубежом. В результате этого на предприятиях почти треть (27 %) всего парка технологического оборудования составляет импортная техника.

Производительность труда на российских предприятиях, перерабатывающих сельскохозяйственное сырье, в 2...3 раза ниже, чем на аналогичных предприятиях развитых стран; более 50 % трудоемких операций на отечественных предприятиях выполняют вручную. Лишь 8 % действующего оборудования работает в режиме автоматических линий.

Более 1/3 парка машин и оборудования отработало уже два и более амортизационных срока. Степень износа основных средств составляет 70 %.

Недостаточные темпы обновления активной части основных производственных фондов привели к тому, что удельный вес изношенного оборудования, находящегося в эксплуатации свыше 10 лет, составил в целом по пищевой промышленности 35 %, а в сахарной, масло-жировой, табачной, дрожжевой и кондитерской промышленности- 40...70 %. Обновление парка оборудования в настоящее время не превышает 3...4 % вместо необходимых 8... 10 % в год.

Общий уровень механизации производства пищевых и перерабатывающих отраслей АПК не превышает 44 %.

Эти цифры свидетельствуют о том, какое огромное значение для развития пищевой промышленности России имеет плодотворная деятельность инженеров-механиков.

В этой деятельности важно не идти вслед, не копировать известное оборудование, а изыскивать свои пути, разрабатывать пионерские конструкторские решения машин и аппаратов.

Научно-технический прогресс в агропромышленном комплексе - сложный динамический процесс. Он связан с формированием новых знаний и идей, технологическим освоением научных открытий, изобретений и результатов исследований и разработок, внедрением нововведений в виде прорывных, критически важных технологий, прогрессивной техники, новых видов сырья, полуфабрикатов, добавок, продуктов питания и непродовольственных товаров, выбором оптимальных форм организации производства и труда, а также с другими немаловажными видами научно-технической деятельности, составляющими в совокупности инновационный процесс.

Авторы рассматривают материал этого учебника как систематизированный массив прототипов техники пищевых производств завтрашнего дня.

Не умаляя роль мини-производств и малых предприятий в удовлетворении потребностей населения в продуктах питания, необходимо отметить, что будущее - за автоматизированными и автоматическими поточными линиями в составе крупных пищевых и перерабатывающих предприятий.

Известно, что автоматизация производства представляет собой комплексную конструкторско-технологическую задачу создания новой техники. Главное направление в решении этой задачи - не замена функций человека при обслуживании существующих машин и агрегатов, а разработка таких технологических процессов, которые были бы вообще невозможны при непосредственном участии человека. Поэтому в соответствии с требованиями автоматизации предусматривается переход от многостадийных процессов с системой транспортирования продуктов от одного аппарата к другому к одностадийным, от малопроизводительного оборудования к высокопроизводительному, от периодических процессов к непрерывным.

Вот почему перспективные решения по автоматизации производственных процессов должны базироваться на решении неординарных технических задач инженерами-механиками, что в свою очередь требует прогрессивных разработок инженеров-технологов.

Архитектоника учебника носит системный и проблемный характер. От краткого описания технологических свойств сырья, полуфабрикатов и готовой продукции авторы переходят к изложению принципов организации машинных технологий и далее к рассмотрению научных основ процессов, конкретных конструкций машин и аппаратов и их расчетам как современных прообразов оборудования линий будущего.

Такой методологический подход к изложению учебного материала обусловлен тем, что на данном этапе развития пищевых и перерабатывающих отраслей не только происходит усложнение научной и инженерной деятельности, но и ее объект становится принципиально иным. Этот объект - технологическая линия в целом, включая и окружающую среду.

Именно эта мысль пронизывает все разделы учебника, который написан в русле методологии опережающего образования.

17:: 18:: Содержание

ЧАСТЬ I

МАШИНЫ и АППАРАТЫ -
СОСТАВНЫЕ ЧАСТИ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
КОМПЛЕКСОВ

В этой части учебника машины и аппараты рассматриваются как компоненты технологических комплексов, из которых в свою очередь состоит та или иная технологическая линия. Совокупность множества разнородных процессов в машинах и аппаратах линии в сущности есть технологическая система в виде технологического потока, имеющего свою пространственно-временную структуру. Системообразующим фактором такой системы является стабильность входных и выходных параметров процессов в машинах и аппаратах.

При изучении машинно-аппаратурных схем пищевых производств целесообразно не только уяснить порядок размещения оборудования в линии, но и условия эффективного функционирования соответствующего технологического потока.

19:: 20:: 21:: 22:: Содержание

Глава 1

ОРГАНИЗАЦИЯ МАШИННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

Технологические линии пищевых и перерабатывающих отраслей АПК предназначены для преобразования сельскохозяйственного сырья в пищевую продукцию. На вход любой линии подается исходное сырье, обладающее определенными свойствами, а с линии в результате ее функционирования сходит готовая продукция с другими, новыми показателями. Для пищевых технологий характерно исключительное многообразие свойств сырья, полуфабрикатов и готовых пищевых продуктов.

1.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПИЩЕВЫХ СРЕД

Условия переработки сельскохозяйственного сырья и получения продуктов питания, конструкции рабочих органов машин и аппаратов, оптимальные режимы их функционирования определяются совокупностью физико-химических и биохимических свойств пищевых сред. Можно выделить две группы свойств, общих для пищевых сред: показатели качества продуктов питания и показатели технологических свойств сырья и полуфабрикатов на всех стадиях технологического процесса.

Показатели качества продуктов питания. Эти показатели характеризуют потребительские свойства продуктов, основные из которых - пищевая ценность, доброкачественность и благоприятное воздействие на органы чувств человека.

Пищевая ценность определяется калорийностью и биологической полезностью продукта питания и зависит от содержания в нем полезных веществ: белков, жиров, углеводов, витаминов, микроэлементов и др.

Доброкачественность пищевой продукции - это безусловная безвредность ее при употреблении в пищу. Доброкачественность обеспечивается либо путем отбраковки негодной продукции, либо очисткой сырья и полуфабрикатов от посторонних примесей. Если по результатам лабораторных анализов установлено, что в сырье или продукции содержатся вредные вещества, например ядовитые химические соединения, болезнетворные микроорганизмы и т.п., то такое сырье или продукция подлежат отбраковке.

В любом пищевом производстве значительная часть технологических операций связана с отделением полезных веществ обрабатываемой среды от посторонних примесей, например неорганических частиц почвы, остатков скелетных структур растений и животных. Продукция признается годной, если содержание в ней посторонних примесей не превышает установленных норм.

Таблица 1.1. Классификация пищевых сред по реологическим свойствам и текстурным признакам

Пищевая среда (сырье, полуфабрикат, продукт)	Дисперсная система	Типичные реологические свойства	Типичные текстурные признаки
Вода, спирт, масло растительное	Чистая жидкость	Ньютоновская вязкость	Водянистый, жидкий
Расплавленные жиры (какао-масло)	Чистый расплав	Преимущественно ньютоновская вязкость	Жидкий, густой, маслянистый
Солевые и сахарные растворы, экстракты, пиво, напитки	Истинный раствор	То же	Жидкий, густой, слизистый
Белковые растворы, мутные фруктовые и ягодные соки	Коллоидный раствор	Ньютоновская вязкость, возможны вязкоупругость, тиксотропия	Жидкий, густой, слизистый
Суспензии (какао, фруктовые и овощные соки, супы), эмульсии (молоко, сливки, майонез)	Жидкообразная	Ньютоновская и неньютоновская вязкость, тиксотропия, вязкоупругость	Жидкий, густой, кремообразный, тягучий, клейкий
Фруктовое пюре (яблочный мусс, ореховый мусс), творог, фарш	Пастообразная	Неньютоновская вязкость, тиксотропия, реопексия, вязкоупругость	Густой, клейкий, кашеобразный, резинообразный, слизистый, тягучий
Масло животное, пенная масса, желе, тесто, йогурт, паштет, картофельное пюре	Связанная мягкая	Пластичная вязкость, обратимая и необратимая тиксотропия, упругость, вязкоупругость	Мягкий, мажущийся, скользкий, кремообразный, пастообразный, клейкий, эластичный
Мягкий хлеб, вареная колбаса, вареный картофель	Связанная полутвердая	Упругость, пластичная вязкость, вязкоупругость	Мягкий, крепкий, резинообразный, вязкий
Свежие яблоки, груши, картофель, огурцы, мясо, хлебобулочные изделия длительного хранения, шоколад, конфеты	Прочная	Упругость, пластичная вязкость, вязкоупругость	Мягкий, прочный, хрупкий, ломкий, вязкий
Карамель, зерно, ядра орехов, макаронные изделия, морковь	Твердая	Упругость, твердость, высокая текучесть и прочность, хрупкость	Крепкий, твердый, хрупкий, ломкий, стекловидный

Во время потребления пищевой продукт оказывает воздействие на основные внешние чувства человека: зрение, обоняние, осязание, слух, а также может вызывать боль.

Эстетика пищевых продуктов - это красота формы и цвета изделий, а также их художественная отделка. При визуальном восприятии жидких пищевых продуктов особое внимание обращается на их цвет и прозрачность, а продукция в виде твердых тел характеризуется геометрическими размерами, формой, блеском, эстетичностью внешнего вида и др.

Вкусовые качества продуктов питания определяются органолептическими свойствами: сладостью, свежестью, запахом, консистенцией и др. При потреблении пищевой продукт вызывает у человека следующие ощущения: мягкость и твердость, нежность и прочность, шероховатость и зернистость, сочность и хруст и т. п. Комплекс этих ощущений и обусловливает предпочтение потребителем данного пищевого продукта или отказ от него.

Показатели технологических свойств сырья и полуфабрикатов. При функционировании линии осуществляется последовательное выполнение технологических операций, направленных на преобразование потребительских свойств исходного сырья в потребительские свойства готовой продукции. Однако в процессе преобразования этих потребительских свойств на первый план выступают показатели технологических свойств сырья и полуфабрикатов, которые определяют условия проведения каждой конкретной технологической операции. Такими показателями прежде всего являются структурно-механические и теплофизические характеристики этих пищевых сред.

Пищевые среды (включая сырье, полуфабрикаты и продукт) в зависимости от состава, дисперсного строения и структуры обладают различными реологическими свойствами и текстурными отличительными признаками (табл. 1.1).

Образование и изменение структур пищевых сред, обусловленное технологическими процессами, приводит к формированию высококонцентрированных дисперсных систем, обладающих наиболее сложными реологическими свойствами (табл. 1.2 и 1.3).

Таблица 1.2. Типы дисперсных систем пищевых сред

Пищевая среда (сырье, полуфабрикат, продукт)	Дисперсионная среда	Дисперсная фаза	Дисперсная система
Экстракт кофе при распылительной сушке Мука при пневмотранспортировке	Газ	Жидкость Твёрдое тело	Жидкий аэрозоль Твердый аэрозоль
Белковая пена Молоко,майонез Какао-масса Фруктовый сок Мороженое, безе, сухари	Жидкость	Газ Жидкость Твёрдое тело Газ	Пена Эмульсия Золь Суспензия Твёрдая пена, пористое твёрдое тело
Масло, маргарин, овощи, фрукты Макаронные изделия, шоколад	Твердое тело	Жидкость Твердое тело	Твёрдая эмульсия Пористое твердое тело, заполненное жидкостью Твердая суспензия

Таблица 1.3. Сложные дисперсные системы пищевых сред

Пищевая среда (сырье, полуфабрикат, продукт)	Дисперсная фаза	Дисперсионная среда
Шоколад	Кристаллы сахара, твердые частицы какао, пузырьки воздуха	Кристаллическая форма какао-масла
Мороженое	Пузырьки воздуха, капельки жира, белковые макромолекулы	Кристаллическая водянистая фаза
Овощи, фрукты, картофель, зерно, масличные семена	Капельки жидкости, пузырьки воздуха, крахмальные зерна	Целлюлоза, белковая оболочка
Мякиш хлеба	Пузырьки воздуха, частично кристаллические молекулы крахмала, частицы отрубей	Крахмальный и белковый гель
Мясо	Капельки жидкостей, кости, капельки жира	Белковые макромолекулы

Реологические свойства, текстура и теплофизические характеристики пищевых сред определяют закономерности взаимосвязи и взаимозависимости между совокупностью воздействий (механических, гидромеханических, термических, биохимических, коллоидно-химических и др.) рабочих органов машин и аппаратов, составляющих линию, и реакциями на эти воздействия сырья, полуфабрикатов и готовых изделий. Именно эти закономерности определяют параметры технологических процессов и конструкцию рабочих органов машин и аппаратов.

22:: 23:: 24:: Содержание

1.2. КЛАССИФИКАЦИЯ МАШИН И АППАРАТОВ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ

Классификация оборудования может быть проведена по различным признакам.

При формировании групп оборудования различных линий основным объединяющим признаком является общность функций, выполняемых в процессе переработки сырья или полуфабрикатов. По этому признаку можно выделить три укрупненные группы оборудования: для подготовительных операций, для основных операций переработки и обработки продукта и для выполнения отделочных и финишных операций.

По характеру воздействия на обрабатываемый продукт можно выделить оборудование для механической, тепловой или электрофизической обработки продуктов, а также группы оборудования для ведения массообменных, химических и биологических процессов.

Исходя из функционально-технологического принципа целесообразна следующая систематизация оборудования, входящего в состав линий пищевых производств и преобразующего технологический поток.

Оборудование для ведения механических и гидромеханических процессов:

• - мойки сырья (зерна, сахарной свеклы, плодов и овощей, туш животных) и тары;

• - очистки и сепарирования зерна (скальператоры и камнеотборники, воздушно-ситовые сепараторы и просеиватели, триеры, падди-машины, воздушные и магнитные сепараторы и т.п.);
• - инспекции, калибрования и сортирования плодов и овощей (инспекционные транспортеры, калибровочные и сортировочные машины и т.п.);
• - очистки растительного и животного сырья от наружного покрова (обоечные и щеточные машины, машины для шелушения и шлифования зерновых культур, бичерушки, гребнеотделители, машины для очистки картофеля и корнеплодов, машины для отделения шелухи и плодоножек, протирочные машины, машины для снятия шкур с животных и для снятия оперения с птиц и т.п.);
• - измельчения пищевого сырья (вальцовые станки, дробилки, мельницы, резательные машины и свеклорезки, плющильные машины, мясорубки, волчки и куттеры, гомогенизаторы и т.п.);
• - сортирования и обогащения сыпучих продуктов, измельчения пищевого сырья (рассева и ситовеечные машины, вымольные машины и виброцентрофугалы, энтолейторы и деташеры, дробильно-сортировочные машины и т.п.);
• - разделения жидкообразных неоднородных пищевых сред (отстойники, центрифуги, сепараторы, фильтры и фильтрующие устройства, мембранные модули и аппараты, маслоизготовители и маслообразователи, прессы и т.п.);
• - смешивания пищевых сред (мешалки для жидких пищевых сред, месильные машины для высоковязких пищевых сред, машины и аппараты для образования пенообразных масс, смесители для сыпучих пищевых сред и т.п.);
• - формования пищевых сред (экструдеры, машины для формования штампованием, отливкой, отсадкой и прессованием, машины для нарезания пластов и заготовок из полуфабрикатов и т.п.).

Оборудование для ведения тепло- и массообменных процессов:

• - темперирования и повышения концентрации пищевых сред (аппараты для темперирования и повышения концентрации пищевых сред, выпарные аппараты и установки, развариватели крахмалосодержащего сырья фруктов и овощей, заторные и сусловарочные аппараты, ошпариватели и бланширователи для фруктов и овощей, автоклавы, пастеризаторы и стерилизаторы и т.п.);
• - сушки пищевого сырья (шахтные и рециркуляционные зерносушилки, вращающиеся барабанные сушильные агрегаты, паровые конвейерные сушилки, сушильные установки с кипящим и фонтанирующим слоями, распылительные сушилки, сублимационные и вакуумные сушилки, СВЧ- и ТВЧ-сушилки и т.п.);
• - выпечки и обжарки (канальные печи с рециркуляцией продуктов сгорания, печи с пароводяным, паровым и комбинированным обогревом, печи со сжиганием газа в пекарной камере и с электрообогревом, жаровни и обжарочные аппараты, оборудование для шпарки и опаливания, аппараты для варки и запекания, СВЧ-установки и т.п.);
• - охлаждения и замораживания пищевых сред (охладители-дозаторы и желатинезаторы, камеры охлаждения и морозильные аппараты, фризеры и льдогенераторы, устройства для замораживания в азоте);
• - ведения процессов диффузии и экстракции (ленточные, колонные и шнековые экстракторы, установки для получения диффузионного сока, аппараты для экстракции настоек, морсов, бульонов и желатина и т.п.);

• - ректификации спирта (брагоперегонные и ректификационные установки, брагоректификационные установки непрерывного действия, установки для получения абсолютного спирта).

Оборудование для ведения биотехнологических процессов:

• - солодоращения и получения ферментных препаратов (солодорастильные установки, дрожжевые и дрожжерастильные аппараты, ферментаторы и биореакторы и т.п.);
• - спиртового брожения (аппараты для брожения и дображивания пива, оборудование для сбраживания сусла в производстве спирта и вина, для брожения квасного сусла, агрегаты для брожения опары и теста);
• - созревания молока, сливок и сыра (сливкосозревательные ванны и танки, оборудование для свертывания молока и обработки сгустка, для поселки и мойки сыра и т.п.);
• - посола мяса и рыбы (смесители для посола мяса, комплексы оборудования для приготовления мясного фарша, оборудование для посола рыбы и т.п.);
• - созревания мяса (машины для массирования мяса, унифицированные напольные тележки, механизированные стеллажи и т.п.);
• - копчения мяса и рыбы (автокоптилки и коптильные установки, универсальные и автоматизированные термокамеры, термоагрегаты и дымогенераторы и т.п.).

Оборудование для упаковывания пищевой продукции:

• - оборудование для дозирования пищевых продуктов и изделий;
• - машины для завертывания штучных изделий (карамели, конфет и ириса с двусторонней перекруткой концов этикетки; карамели и конфет с заделкой концов этикетки "в уголок"; шоколадных плиток в конверт и др.);
• - машины для группового завертывания изделий (для предварительной укладки таблеток, кусков сахара, печенья, вафель в пачки и завертки их в этикетку, подвертку, целлофан или полиэтиленовую пленку);
• - оборудование для фасования сыпучих продуктов и штучных изделий (муки, какао-порошка, сахара-песка, сушек, пряников, печенья, карамели, замороженных овощей, плодов и фруктов, пищевых концентратов и других изделий с последующей их упаковкой в коробки, этикетки, целлофан или полиэтиленовую пленку);
• - машины для фасования жидких и пастообразных продуктов, плодоовощных и мясных консервов (молока и молочных продуктов; винно-водочных и пивобезалкогольных напитков, соков, паст, консервов и других продуктов в стеклянные или пластмассовые банки и бутылки, бумажные пакеты, пластмассовую пленку и др.);
• - машины для герметизации тары с пищевыми продуктами (укупорочные машины для герметизации стеклянных банок; закаточные машины для герметизации жестяных, алюминиевых и стеклянных банок; укупорочные машины для бутылок обкаточные ударно-забивного и ударно-обжимного действия).

Таким образом, оборудование пищевых производств чрезвычайно разнообразно по назначению и конструкторским решениям технологических задач. Необходимо подчеркнуть, что все это разнообразие машин и аппаратов определяется, с одной стороны, многообразием технологических свойств сельскохозяйственного сырья растительного и животного происхождения, а с другой - многообразием потребительских свойств готовых продуктов.

25:: 26:: 27:: 28:: 29:: 30:: 31:: 32:: 33:: Содержание

1.3. ЛИНИЯ КАК ОБЪЕКТ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Пищевые технологии представляют собой системы знаний о способах воздействия различными орудиями труда на сырье, материалы и полуфабрикаты. Для получения каждого вида продуктов питания применяют свою совокупность методов обработки сырья, материалов или полуфабрикатов. Основу пищевых технологий составляют специфические технологические операции как совокупности типовых процессов.

Технологическая операция. Часть большого производственного процесса, выполняющая действия по изменению и последующей фиксации состояния обрабатываемой среды, называется технологической операцией.

Типовые процессы. В пищевых технологиях можно выделить тринадцать типовых процессов обработки сред: соединение без сохранения поверхности раздела (смешивание сред); соединение с сохранением поверхности раздела (образование слоя); разделение на фракции; измельчение; сложный процесс преобразования (комплекс физических, химических и микробиологических процессов); дозирование; формообразование; ориентирование (в частности, предметов); термостатирование (поддержание постоянной температуры); нагревание; охлаждение; изменение агрегатного состояния; хранение.

Каждый из перечисленных типовых процессов может быть частью или целым технологической операции, границы которой, как правило, совпадают с границами конкретной машины или аппарата. Объединение как минимум двух технологических операций обеспечивает образование технологической подсистемы, соответствующей определенному комплексу технологического оборудования (агрегату, установке) или набору оборудования в границах производственного участка.

Технологическая система. Объединив несколько подсистем, реализующих все стадии переработки сырья и выпуска готовой продукции, можно сформировать технологическую систему в целом. Такая система соответствует всей совокупности оборудования, входящего в состав технологической линии.

Формирование технологической системы новой линии связано с комплексным решением задач технического прогресса в данной области пищевой технологии, направленных на увеличение производительности труда и экономии материальных и энергетических ресурсов при одновременном повышении качества выпускаемой продукции.

Изучая вопросы организации технологических линий, целесообразно рассмотреть их классификацию по функциональным признакам, характеризующим строение и принцип действия этих линий.

Линии для производства пищевых продуктов путем разборки сельскохозяйственного сырья на компоненты. Такими линиями оснащены предприятия по обработке и переработке сырья: зерна, масличных семян (подсолнечника, хлопка и др.), сахарной свеклы, картофеля, плодов и овощей, винограда, а также скота, птицы, рыбы, молока и др.

Все виды животного и растительного сырья обладают сложной многокомпонентной структурой, а также содержат различные примеси, поэтому основными способами обработки и переработки являются очистка и разборка исходного сырья. В линиях для первичной переработки сырья технологический процесс направлен в основном на разделение пищевых сред. Номенклатура продукции является, как правило, многопредметной, зависит от числа полезных компонентов, содержащихся в сырье.

При этом если даже основная продукция линии однопредметная (сахар, масло), то побочные непищевые продукты обычно обладают полезными потребительскими свойствами (жом, жмых, патока и др.) и находят применение в сельскохозяйственном производстве или смежных отраслях пищевой промышленности.

Текстура продукции, выпускаемой на линиях для первичной переработки сырья, представляет собой твердые сыпучие среды, жидкости и жидкообразные массы или составные части туш животных. Если эта продукция предназначена для реализации через торговые организации, то ее упаковывают малыми дозами в мягкую или твердую тару (пакеты, коробки, банки, бутылки и т. п.); если направляется на дальнейшую переработку, то ею заполняют цистерны или контейнеры специального транспорта и крупногабаритную тару в виде мешков, бидонов, бочек, бутылей и т. п.

Линии для производства пищевых продуктов путем сборки из компонентов сельскохозяйственного сырья. Технологические линии вторичной переработки сырья предназначены для производства колбасных, хлебобулочных, макаронных и кондитерских изделий, пищеконцентратной, ликероводочной и пивобезалкогольной продукции, мясных и плодоовощных консервов, майонеза, парфюмерно-косметических изделий и др. На переработку сырье поступает в виде однородных (по составу, размерам, текстуре) пищевых сред: твердых сыпучих, жидких или жидкообразных.

В линиях для вторичной переработки сырья в ходе технологического процесса в основном выполняется сборка сырья, чтобы образовать многокомпонентные пищевые среды. Главные операции сборки - дозирование и смешивание рецептурных компонентов, а также их формование и упаковка.

Текстура продукции линий для вторичной переработки сырья представляет собой твердые сыпучие среды, жидкости и жидкообразные массы, а также твердые штучные изделия. При производстве последних ведущую роль играют процессы формообразования этих изделий. Номенклатура продукции таких линий в течение технологического цикла обычно однопредметная. Только в конструкциях некоторых линий предусмотрена возможность одновременного выпуска изделий, разнородных по составу и внешнему виду. Например, в линиях производства конфет "Ассорти" одновременно вырабатывают набор конфет с различными начинками и формой.

Линии вторичной переработки сырья, как правило, универсальны и после соответствующей переналадки на них можно изготовлять широкий ассортимент изделий, различающихся между собой по составу и форме.

Продукция, выпускаемая на линиях вторичной переработки сырья, в основном предназначена для реализации населению. Поэтому значительное место в составе линии занимает оборудование для выполнения финишных операций дозирования и упаковки жидких, сыпучих, пастообразных или штучных продуктов.

Линии для производства пищевых продуктов путем комбинированной переработки сельскохозяйственного сырья. Некоторые технологические линии предназначены для комбинированной переработки сырья. Например, в линии производства шоколада какао-бобы подвергаются первичной переработке с отделением посторонних примесей и наружной оболочки - какаовеллы и получением какао тертого и какао-масла. В качестве остальных рецептурных компонентов используют сахар-песок, молоко и др. На последующих стадиях технологического

процесса выполняют операции соединения и формования с образованием многокомпонентной продукции - шоколадных изделий. Аналогично при производстве халвы первичной переработке подвергаются масличные семена подсолнечника или кунжута, применяют также вторичное сырье: сахар-песок, патоку, пенообразователи и др.

Системы машин в перерабатывающих отраслях АПК. В агропромышленном комплексе разработано около 30 систем машин для следующих перерабатывающих отраслей: молочной, первичной переработки скота, производства колбасных изделий, птицеперерабатывающей, масложировой, сахарной, кондитерской, консервной, картофелеперерабатывающей, крахмалопаточной, чайной, винодельческой, пивобезалкогольной, спиртовой и ликероводочной, эфиромасличной, дрожжевой, хлебопекарной, макаронной, мельнично-элеваторной, рыбоперерабатывающей, табачной, тарной, соляной, парфюмерно-косметической, холодильной для мясной и молочной отраслей.

В каждой системе машин технологические линии распределены по конкретным отраслевым подвидам выпускаемой продукции. Например, в системе машин для масложировой промышленности технологические линии разделены на следующие группы: для производства растительного масла, гидротации и рафинации масел и жиров, переэтерификации жиров, для выпуска маргариновой продукции, майонеза, получения заменителей какао-масла, производства жирных кислот, мыла, растительных белков.

В каждой из этих групп линии разделены по номенклатуре выпускаемой продукции и производительности. Например, различают следующие виды линий для выработки маргариновой продукции: линия непрерывного производства наливного маргарина с оборудованием для изготовления упаковочной тары из поливинилхлорида производительностью 5 т/ч, линия выработки маргарина и кулинарных жиров в пачках по 250 г производительностью 2,5 т/ч, линия получения маргарина и кулинарных жиров в крупноблочной фасовке производительностью 2,5 т/ч, линия выработки маргарина в крупноблочной фасовке производительностью 5 т/ч, линия изготовления фасованного в пачки по 250 г маргарина производительностью 5 т/ч.

Таким образом, в зависимости от целей и задач инженерной деятельности используют различные классификационные признаки, в частности классификацию линий по видам выпускаемых изделий и производительности, которая и положена в основу отраслевых систем машин.

На основании функционального анализа различных технологических операций, выполняемых с целью преобразования потребительских свойств исходного сырья сначала в свойства определенных полуфабрикатов, а затем в потребительские свойства готовой продукции, в составе любой линии можно выделить три основных комплекса оборудования, начиная с конца линии:

А -для изготовления готовой продукции из окончательного полуфабриката;

В - для получения окончательного полуфабриката из промежуточных полуфабрикатов;

С -для образования промежуточных полуфабрикатов из исходного сырья.

Такое группирование оборудования линии обусловлено различием и особенностями функциональных задач машин и аппаратов, входящих в состав соответствующей группы.

Отличительные особенности комплексов А, В и С. При функционировании комплекса А нормативные значения потребительских свойств готовой продукции получаются в результате преобразования окончательного полуфабриката, имеющего определенные технологические свойства. Отличительная особенность окончательного полуфабриката - это то, что его состав и строение соответствуют только одному конкретному наименованию готовой продукции. Поэтому каждому комплексу А в составе линии должен предшествовать комплекс В, обеспечивающий получение окончательного полуфабриката из промежуточных полуфабрикатов.

Комплекс В - наиболее ответственная (центральная) подсистема любой технологической линии. При всем многообразии свойств промежуточных полуфабрикатов с помощью оборудования комплекса В должен образоваться окончательный полуфабрикат, строение и состав которого не подлежат в дальнейшем пересмотру или корректировке. Если показатели свойств окончательного полуфабриката изменяются в пределах более допустимых, то получают либо дефектную продукцию, либо продукцию другого наименования. В обоих случаях цель функционирования линии не будет достигнута.

Комплекс С предназначен для подготовки исходного сырья к переработке, а также для такого преобразования потребительских свойств сырья, чтобы обеспечить эффективное извлечение полезных веществ и оптимальные условия для получения требуемого состава и строения промежуточных полуфабрикатов.

Важная задача функционирования линии первичной переработки сырья - рациональное использование всех полезных веществ, содержащихся в нем, а не только тех из них, которые предусмотрены рецептурой на основную продукцию. Оборудование линии должно быть таким, чтобы на нем можно было осуществлять безотходную технологию, при которой отходы производства, содержащие полезные вещества, подвергались дополнительной обработке с целью сохранения их полезных свойств, обеспечения возможности транспортирования и использования.

Например, в свеклосахарном производстве жом можно применять в качестве вторичного сырья для изготовления пектина и пектинового клея, а также непосредственно скармливать скоту; из жомовой воды получают кальциевые соли; меласса может быть вторичным сырьем для получения глицерина, дрожжей, лимонной кислоты, спирта, молочной кислоты, ацетона, бутанола, масляной кислоты; фильтрационный осадок можно направлять в сельское хозяйство как удобрение.

Другой пример рациональной переработки животного сырья - создание комплексов оборудования, обеспечивающих безотходную технологию переработки крупного рогатого скота и свиней путем комплексной переработки крови, кости и жира для пищевых целей, получения животных кормов из отходов, обработки и консервирования кожевенного и шубно-мехового сырья и др.

В состав линий следует включать также группу оборудования для утилизации и обезвреживания отходов производства, не имеющих полезного применения. Экологическая безопасность - одно из обязательных условий современного производства.

Число комплексов в составе линии и конкретные задачи их функционирования зависят от способа преобразования исходного сырья и вида выпускаемой продукции. При переработке сырья методом разборки в состав линии вводят обычно один комплекс С, а число комплексов А и В равно числу видов выпускаемой готовой продукции, включая вторичное сырье, направляемое на другие предприятия. В линиях,

предназначенных для выпуска готовой продукции методом сборки исходного сырья, как правило, имеется по одному комплексу А и В, а число комплексов С зависит от числа промежуточных полуфабрикатов, из которых необходимо собрать окончательный полуфабрикат.

Функционально-технологические задачи комплекса С. В технологических линиях переработки первичного сырья методом разборки наибольшее число задач решают с помощью оборудования, входящего в состав комплекса С. Начальный этап технологического процесса связан с необходимостью очистки исходного сырья от внешних примесей: загрязнений наружной поверхности сырья, семян сорняков, пыли, песка, камней и др.

Если загрязнения соединены с наружной поверхностью сырья достаточно прочно, то сырье должно подвергаться предварительной мойке в водных растворах в сочетании с механическим, гидродинамическим и тепловым воздействием. Когда примеси не имеют прочной связи с наружной поверхностью сырья, то необходима его очистка в воздушной или водной среде путем использования различия физических свойств сырья и его примесей: геометрических размеров, плотности, шероховатости поверхности, электромагнитных характеристик и др.

Полезные вещества, содержащиеся в первичном сырье, образуются в результате жизнедеятельности растительных и животных организмов в условиях сельскохозяйственного производства или естественной природной среды (лесные растения, дикие животные, рыба и др.). Наряду с этим имеются пищевые производства, в которых полезные вещества создаются в искусственных условиях. В частности, полезные вещества получают в процессе жизнедеятельности микроорганизмов, например при брожении. Поэтому в состав линии бродильных производств включают группы оборудования, в котором обеспечивается жизнедеятельность следующих микроорганизмов: дрожжей в линиях выработки пива, вина, кваса, этилового спирта, хлебопекарных и кормовых дрожжей; бактерий в линиях получения молочной, уксусной и масляной кислот; плесневых грибов в линиях изготовления лимонной, глюконовой, итаконовой, фумаровой кислот, ферментов, витаминов и антибиотиков.

При переработке сельскохозяйственного сырья методом разборки полезные вещества обычно находятся во внутриклеточном пространстве различных частей животных и растительных организмов, их плодов или семян, имеющих наружную защитную оболочку. Поэтому в число задач, решаемых с помощью оборудования комплекса С, входит разрушение внешней структуры сырья: его наружного покрова и оболочек с получением неоднородных грубоизмельченных смесей. Следующая группа задач связана с разрушением внутренней структуры сырья: его скелетных структур, клетчатки, оболочек растительных клеток, соединительных тканей животного сырья и др.

Внешнюю и внутреннюю структуры можно разрушать с помощью механических процессов резания, дробления и измельчения в сочетании с термической, гидравлической, химической или биохимической обработкой сырья.

Задачи извлечения полезных веществ из сырья связаны с разделением полезных веществ и внутренних примесей. К таким примесям относятся составные части первичного сырья, которые не содержат полезных веществ, предусмотренных рецептурой на готовую продукцию: наружная оболочка, скелетная структура, клетчатка, вода и др.

На разделение поступают неоднородные смеси твердых и жидких компонентов сырья: сыпучие вещества, эмульсии, суспензии, сложные гетерогенные структуры. Составные части этих смесей имеют различные физико-механические свойства, обусловленные фазовым состоянием, геометрическими размерами, плотностью, шероховатостью поверхности, температурами плавления и кипения, электромагнитными характеристиками и др. Благодаря этим различиям возникает возможность разделить неоднородные вещества на жидкие и твердые, газообразные и жидкие (или твердые), тяжелые и легкие, крупные и мелкие, длинные и короткие, легко- и тугоплавкие, магнитные и немагнитные материалы и т.д.

Характерная особенность оборудования, входящего в состав комплекса С, - это то, что в результате его функционирования преобразуется структура исходного сырья. При этом получают промежуточные полуфабрикаты, технологические свойства которых обеспечивают эффективное извлечение из сырья полезных веществ и удаление посторонних примесей.

При извлечении полезных веществ или удалении посторонних примесей можно широко использовать массообменные процессы, связанные с конвекцией, диффузией, осаждением, фильтрацией, экстракцией, ректификацией и др. Процессы можно интенсифицировать путем прессования, вакуумирования, центрифугирования, вибрации, нагревания, охлаждения и других воздействий на перерабатываемые продукты.

Если в естественных условиях составные части смесей не обладают различными физическими свойствами, то такие различия создают искусственно посредством дополнительного воздействия на смеси. Например, при очистке диффузионного сока сахарной свеклы органические кислоты удаляют при помощи известкового раствора и диоксида углерода.

На технологических линиях для выпуска готовой продукции методом сборки, как правило, перерабатывают вторичное сырье, т.е. компоненты сельхозяйственной продукции, полученные в результате функционирования линий для первичной переработки сырья. Во вторичном сырье внешние и внутренние примеси натурального сырья практически не содержатся. Но в число задач функционирования оборудования комплекса С входит очистка сырья и полуфабрикатов от технологических примесей.

Технологические примеси могут образовываться в результате хранения и транспортирования вторичного сырья, пригорания или разложения обрабатываемых рецептурных компонентов, случайного попадания в продукт инородных тел при обслуживании и ремонте оборудования, а также из-за его износа.

Задачи функционирования комплекса С - подготовка исходных компонентов путем их измельчения, сортирования, нагревания, охлаждения, плавления или растворения, а также предварительного смешивания в соответствии с рецептурой. На следующем этапе производства сборной продукции перед оборудованием комплекса С обычно стоят задачи более тонкого измельчения - диспергирования и равномерного распределения (гомогенизации) компонентов, образующих промежуточные полуфабрикаты. Для решения этих задач, в частности, жидкие смеси можно обрабатывать в эмульсаторах и гомогенизаторах, а для обработки смесей, содержащих твердые компоненты, можно применять куттера, валковые, дисковые, штифовые или шаровые мельницы и другие виды измельчающих устройств. Благодаря диспергированию и гомогенизации рецептурных смесей возникают новые полезные

свойства пищевой среды. Во-первых, улучшаются вкусовые достоинства пищевой продукции: полезные вещества приобретают дисперсную структуру более благоприятную для усвоения организмом человека, высвобождаются приятные ароматические вещества и, наоборот, удаляются их неблагоприятные составляющие. Во-вторых, для тонкоизмельченных смесей характерна большая площадь поверхности раздела фаз, от которой зависят последующие процессы формирования и фиксации структуры продукции.

Функционально-технологические задачи комплекса В. После извлечения и очистки полезных веществ задачи их дальнейшей переработки - получение окончательного полуфабриката в результате функционирования комплекса В. Промежуточные полуфабрикаты, поступающие в комплекс В, вначале должны подвергаться обработке с целью повышения концентрации полезных веществ путем выпаривания влаги, промывания водой или растворителями, ректификации и других воздействий. Следующая группа задач связана с окончательной очисткой полезных веществ: сепарированием, рафинированием, фильтрацией и др.

Особенностью задач, которые должны быть решены в процессе функционирования комплекса В, является то, что из полезных веществ, извлеченных из натурального первичного сырья, необходимо образовать новый искусственный состав и структуру готовой продукции.

При выработке жидкой продукции задача завершающих операций, выполняемых на оборудовании комплекса В, заключается в улучшении вкусовых достоинств, аромата, цветности, прозрачности и других свойств путем дображивания, созревания, выдержки и др.

При выпуске продукции в виде твердых частиц или тел завершающие операции комплекса В связаны с образованием пространственной структуры продукции с заданными геометрическими размерами, шероховатостью поверхности и другими характеристиками формы. Решение этих задач обычно реализуется в результате процессов кристаллизации, уплотнения (сбивания), обезвоживания, шлифования, обкатки и др.

При производстве продукции, содержащей в пространственной структуре пузырьки воздуха, задача оборудования комплекса В - насыщение промежуточного полуфабриката воздухом. Это может достигаться либо в результате механического процесса взбивания рецептурной смеси путем обработки месильной лопастью или нагнетания воздуха в объем смеси под давлением. Широко применяют также способы образования газовой фазы в результате жизнедеятельности дрожжей (брожение) либо химических рыхлителей, вводимых в объем смеси: двууглекислой соды, карбоната аммония и др.

Формирование пространственной структуры пищевых продуктов может быть связано с проведением химических реакций. Например, в результате обработки растительных масел водородом в присутствии катализаторов жидкая структура масла преобразуется в твердообразную структуру саломасса.

После диспергирования и гомогенизации рецептурных компонентов, входящих в состав промежуточных полуфабрикатов, а также формирования пространственной структуры этих полуфабрикатов получение окончательного полуфабриката - задача функционирования комплекса В. Сложность функционирования этого комплекса оборудования связана с необходимостью соединения разнородных по составу и строению промежуточных полуфабрикатов в единый окончательный полуфабрикат.

При этом различные технологические свойства промежуточных полуфабрикатов должны быть преобразованы в ограниченный комплекс технологических свойств окончательного полуфабриката, гарантирующий выпуск готовой продукции с нормативными показателями потребительских свойств.

Получение окончательного полуфабриката часто связано с формированием штучных пространственных тел заготовок продукции, в которых промежуточные полуфабрикаты должны соединяться между собой с определенной пространственной ориентацией и сохранением поверхности раздела. Таким образом, необходимо сформировать пространственные конструкции, отвечающие требованиям определенных массовых, геометрических и прочностных характеристик, а также соответствовать нормам эстетического восприятия формы и поверхности будущих готовых изделий.

В связи с этим в число задач функционирования оборудования комплекса В наряду с дозированием промежуточных полуфабрикатов входит соединение этих полуфабрикатов в сводную (рабочую) смесь, вымешивание и гомогенизация сводной смеси, создание условий для обеспечения однородности структурно-механических свойств сводной смеси (путем темперирования, отлежки, выдержки и т.п.), деление сводной смеси на дискретные порции или заготовки (путем резания, выдавливания, дозирования и др.), формование дискретных порций и заготовок (путем отливки, штампования, прессования, выдавливания, обкатки, прокатки, намазки и др.).

Функционально-технологические задачи комплекса А. Основные задачи функционирования комплекса A, входящего в состав линии для переработки первичного сырья методом разборки, связаны с доводкой показателей свойств, состава и строения окончательного полуфабриката до нормативных показателей свойств готовой продукции, а также с обработкой и защитой продукции, обеспечивающих ее сохранность при транспортировании, хранении и потреблении. К числу этих задач относится тепловая обработка продукции с целью подготовки ее к употреблению в пищу, а также для пастеризации, стерилизации.

Фиксацию пространственной структуры продуктов первичной переработки сырья можно осуществить кристаллизацией, студнеобразованием или обезвоживанием с одновременным температурным воздействием: нагреванием или охлаждением. Решение этих задач обеспечивается при функционировании оборудования для сушки, обжарки, замораживания и охлаждения сырья и полуфабрикатов. Другая группа задач связана с мойкой и тепловой обработкой тары.

Значительное место в составе комплекса А занимают группы оборудования для выполнения финишных операций: дозирования продуктов мелкими и крупными дозами, фасования жидкой продукции в бутыли, пакеты, бидоны или цистерны, твердой сыпучей продукции в пакеты, ящики, мешки или цистерны и др.

Основные задачи функционирования комплекса A, входящего в состав линии для выпуска продукции методом сборки исходного сырья, совпадают с задачами аналогичного комплекса, включенного в линию для переработки первичного сырья методом разборки. Однако задачи, связанные с сохранением и упаковыванием сборной продукции, очень разнообразны.

Сохранение пищевой продукции преимущественно обусловлено взаимосвязанными методами: защитой наружной поверхности продукта от воздействия внешней среды и консервированием внутренней структуры продукции. Сущность этих методов зависит от состава, строения и продолжительности установленного срока хранения продукта, а также от характера воздействий, нарушающих его сохранность.

Вредные воздействия окружающей среды на наружную поверхность продукта могут вызвать, например, его высыхание или увлажнение; разложение веществ под воздействием кислорода воздуха или света; попадание посторонних примесей в виде пыли, ароматических веществ, микроорганизмов и др.; механические повреждения изделий и другие дефекты.

Консервирование пищевых продуктов проводят с целью замедления или прекращения жизнедеятельности микроорганизмов, а также инактивации ферментов, содержащихся в этих продуктах. Задачи консервирования можно решать, используя четыре основные группы методов:

• - физические - тепловая обработка: пастеризация с нагревом до 100 °С, стерилизация с нагревом до 100 °С и выше, выпечка, обжарка и сушка, а также охлаждение и замораживание;
• - химические - введение в состав продукта химических консервантов: сахара, пищевой соли, этилового спирта, уксусной, сорбиновой или сернистой кислот;
• - микробиологические - молочно-кислое и спиртовое брожение, например, при производстве кисло-молочных продуктов, сыров, вина, пива, кваса, заквашенных и моченых овощей и плодов;
• - комбинированные - сочетание физических, химических и микробиологических способов, например, копчение и вяление мясной и рыбной продукции, квашение, вымачивание и сушка плодоовощной продукции с применением соли или сахара и др.

Выбор способа упаковки готовой продукции зависит от ее структурно-механических свойств. Твердые сыпучие или штучные продукты можно покрывать более прочной и стойкой к внешним воздействиям наружной оболочкой (съедобной или несъедобной): шоколадной или сахарной глазурью, хлебной корочкой, колбасной оболочкой и т.п. Затем такие изделия поштучно или группами можно заворачивать или фасовать в мягкие или жесткие тароупаковочные материалы, изготовленные из бумаги, картона или пластических масс.

Пищевые продукты, в составе которых имеется жидкая фаза, следует упаковывать в твердую или мягкую герметичную тару: стеклянные, жестяные, бумажные, пластмассовые бутылки, банки или пакеты. Причем продукты, подлежащие длительному хранению, после упаковки в жесткую стеклянную или жестяную тару необходимо подвергать длительной высокотемпературной обработке.

В заключение необходимо отметить, что при проектировании новой линии или модернизации существующей решающим фактором является прогрессивная технология. Поэтому линии, как правило, создают на основе заранее отработанных технологических процессов для каждого производственного комплекса.

33:: 34:: 35:: 36:: 37:: Содержание

1.4. ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ЛИНИИ

Основная мера функциональной полезности и эффективности линии - ее производительность, а гарантия достижения высокой эксплуатационной производительности - надежность конструкции линии.

Под производительностью технологической линии понимают способность ее перерабатывать или выпускать то или иное количество продукции за определенный промежуток времени. В продовольственном машиностроении различают три вида производительности: техническую П, теоретическую П_т и эксплуатационную П_э.

Техническая производительность. Она характеризует технические возможности линии, обусловленные технологическим процессом и конструкцией оборудования. При определении технической производительности принимают в расчет количество переработанной или выпущенной продукции, длительность непосредственной работы оборудования, а также дополнительные затраты сырья и рабочего времени, необходимые для успешного функционирования оборудования. Дополнительные затраты зависят от конструктивных особенностей оборудования, они предусмотрены технической документацией и учитывают наличие регламентированных возвратных отходов, дефектной продукции и потерь сырья, а также необходимость дополнительных затрат времени на выполнение вспомогательных операций и обслуживание оборудования.

Техническая производительность - главный технико-экономический показатель продовольственного оборудования. По значению этого показателя прежде всего решают вопрос, можно ли использовать конкретную конструкцию в составе проектируемой линии. При создании новой линии значение технической производительности устанавливает заказчик и она указывается в исходных требованиях и техническом задании. По значению этой производительности при проектировании линии необходимо рассчитать теоретическую производительность как линии в целом, так и ее составных частей.

Теоретическая производительность. Ее рассчитывают по количеству переработанной или выпущенной продукции за период непосредственной работы оборудования без учета дополнительных затрат сырья и рабочего времени. Теоретическая производительность - важнейшая характеристика любой конструкции. Именно по ней выполняют кинематический и тепловой расчеты, определяют скорости движения рабочих органов, деталей, хладо- и теплоносителей, вычисляют потребляемую мощность, нагрузки, рабочие объемы, габаритные размеры и многие другие параметры оборудования. Поэтому в процессе разработки линии важно проанализировать взаимосвязь между заданной технической производительностью и проектируемой, теоретической производительностью.

Эту взаимосвязь характеризуют коэффициентом использования К _и теоретической производительности:

П = П _т К _и.

Согласно вышеизложенным определениям, теоретическую и техническую производительность можно представить в виде следующих зависимостей:

П = М _н/ Т _н

П =(М _н -

n

Σ

i=1

М_i)/(Т_н +

m

Σ

j=1

Т_j),

где М _н - номинальное (заданное) количество продукции, подлежащее переработке или выпуску; Т _н - номинальная (заданная) продолжительность непосредственной

работы линии;

n

Σ

i=1

M_i = М ₁+ М ₂ +...+ М_n - сумма регламентированных потерь 1 -го, 2-го,..., n -го компонентов сырья и материалов, составляющих продукцию;

m

Σ

j=1

Т_j = Т ₁ + Т ₂ +...+ Т_m -сумма дополнительных затрат времени 1-го,2-го,..., m -го этапов технологического процесса, где выполняются дополнительные операции и обслуживание оборудования.

Каждое отдельное значение потерь и дополнительных затрат времени можно выразить в долях номинальных значений М _н и Т _н, тогда предыдущая формула приобретает вид:

П = М _н(1 -

n

Σ

i=1

μ _i)/ Т _н(1 +

m

Σ

j=1

τ _j),

где

n

Σ

i=1

μ _i = μ₁ + μ₂ + … + μ _n - сумма долей регламентированных потерь 1-го, 2-го,..., n -го компонентов сырья и материалов относительно величины М _н;

m

Σ

j=1

τ _j = τ₁ + τ₂ +... + τ _m -сумма долей дополнительных регламентированных зат