Разработка технологической линии производства молочных напитков и сметаны из рекомбинированного сырья

4. Организация обеспечения производства различными видами энергии

4.1 Холодоснабжение

Основным назначением холода в пищевой промышленности, кроме использования его на технологические нужды, является создание условий, обеспечивающих сохранность и высокое качество продукции. При помощи холода создается искусственный климат в закрытых помещениях. При хранении молочной продукции необходимо соблюдение температурных режимов и наличие достаточной площади холодильных камер.

Расчет холодильных камер.

Площадь, F_к, холодильной камеры хранения готовой продукции определяют по нормам проектирования в соответствии с максимальным количеством при единовременном хранении готовой продукции и нормам загрузки складских помещений:

(1)

где G - масса продукта, вырабатываемого в сутки, кг;

С - срок хранения, сут;

У_к - норма укладочной массы, кг/м²;

К - коэффициент использования площади.

Данные расчета сведены в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 - Расчет площадей холодильных камер хранения цельномолочной продукции

Наименование продукции	Fк, м2	Площадь, строительные прямоугольники (6х12 м)
		расчетная	принимаемая
Восстановленные и рекомбинированные продукты	42,5	0,34	1

Для того чтобы подобрать компрессор нужной мощности, необходимо провести ряд расчетов.

Определим теплопритоки в камере хранения цельномолочной продукции с температурой воздуха внутри камеры t_к=2 °С.

Теплоприток камеры Q, кВт, рассчитаем по формуле:

(2)

где Q₁ - теплоприток через ограждающие конструкции помещения, кВт;

Q₂ - теплоприток от продуктов и при их холодильной обработке, кВт;

Q₃ - теплоприток от наружного воздуха при вентиляции помещения,

кВт;

Q₄ - теплоприток от различных источников при эксплуатации, кВт.

Определим Q₁, Вт, теплоприток через ограждающие конструкции помещения по формуле:

(3)

где К_д - действительный коэффициент теплопередачи ограждения,

определенной при расчете толщины изоляционного слоя, Вт/(м²·К), принимаем 0,23;

F - площадь поверхности охлаждения, м²;

t_н - температура наружных ограждений,°С, принимаем 34 °С;

t_в - температура воздуха внутри охлаждаемого помещения, °С.

Определим теплоприток от солнечной радиации Q?₁, Вт, по формуле:

(4)

где ?t_с - температура нагреваемой поверхности солнцем, °С, принимаем 7,2 °С.

Ограждающими конструкциями для холодильной камеры являются стены, пол, потолок. Все 4 стены внутренние. Расчет теплопритока Q₁ сводим в таблицу 4.2

Таблица 4.2 - Теплоприток через ограждающие конструкции помещения

Ограждение	Кд, Вт/(м2·К)	F, м2	?t, °С	Q?1, Вт	Q1, Вт
Стена внутренняя	0,28	57,6	15	0	241,92
Внутренние стены	0,28	115,2	0	0	0
Покрытие	0,22	72	15	114,05	237,6
Пол	0,21	72	19	0	287,28
Итого по камере, Вт	766,8

Рассчитаем теплоприток от продуктов и при холодильной обработке Q₂, Вт, по формуле:

(5)

где М_к - суточное поступление продукта в камеру, т/сут;

?i - разность удельных энтальпий, соответствующих начальной и

конечной температурам продукта, Дж/кг;

? - продолжительность холодильной обработки продукта, ч;

1000 - переводной коэффициент из тонн в килограммы;

3600 - переводной коэффициент из часов в секунды.

Рассчитаем теплоприток от тары холодильной обработки Q₂, Вт, по формуле:

(6)

где М_т - суточное поступление тары, т/сут, принимаем 10% от суточного поступления продукта;

С_т - удельная теплоемкость тары, Дж/(кг·К),

t₁ - температура тары при поступлении груза, °С, принимаем 20 °С;

t₂ - температура тары при выходе груза, °С, принимаем 2 °С.

Рассчитаем теплоприток от различных источников при эксплуатации Q₄, кВт, по формуле:

(7)

где q₁ - теплоприток от освещения, Вт;

q₂ - теплоприток от пребывания людей, Вт;

q₃ - теплоприток от работающих электродвигателей, Вт;

q₄ - теплоприток при открывании дверей, Вт.

Теплоприток от освещения q₁, Вт, находим по формуле:

(8)

где А - количество тепла, выделяемого в единицу времени на 1м²

площади, Вт/м²;

F - площадь холодильной камеры, м².

Теплоприток от пребывания людей q₂. Вт, находим по формуле:

(9)

где n - количество человек, находящихся в камере.

Теплоприток от работающих электродвигателей q₃, Вт, находим по формуле:

(10)

где N_э - мощность электродвигателя, кВт.

Теплоприток при открывании дверей q₄, Вт, находим по формуле:

(11)

где В-удельный приток тепла, Вт/м².

11420,15Вт

Непредвиденные потери 10%:

1142Вт

В результате получаем:

Q=12562,165Вт

Обоснование рабочего режима и подбор компрессора

Параметры наружного воздуха в городе Орск в летний период: t_н=34 °С, ?=53%.

По i-d диаграмме для влажного воздуха определим температуру мокрого термометра: t_м.т.=23 °С;

В камере хранения молочных консервов температура воздуха равна 2 °С.

Принимаем температуру кипения холодного агента t₀ на 10 °С ниже температуры воздуха в камере:

Температура воды, поступающей на конденсатор зависит от внешних условий, температура обратной воды t_в на 3-4 °С выше температуры мокрого термометра:

Температура воды в реках и озерах на 6-8 °С ниже температуры наружного воздуха. Тогда температура воды на выходе из конденсатора будет равна t=26 °С;

Найдем температуру конденсации t_к=37 °С.

Температуру переохлаждения жидкого холодильного агента принимаем на 5 °С выше температуры обратной воды:

Так как температурные режимы не совпадают со стандартными (t₀=-5 °С, t_к=30 °С, t_п=25 °С), то для подбора компрессора необходимо пересчитать рабочую холодопроизводительность в стандартную по формуле:

(12)

где q_?^cm, q_?^p - удельная объемная холодопроизводительность при

стандартном и рабочем режимах, кДж/м³;

?_cm, ?_p - коэффициенты подачи при стандартном и рабочем режиме

соответственно.

Принимаем q_?^p=2933 кДж/м³; q_?^cm=2214 кДж/м³; ?_p=0,67; ?_cm=0,75.

10614,9Вт

По расчетной производительности 10,6кВт подбираем компрессор по ГОСТ 6492-76 марки 2ФУБС9, холодопроизводительность 10,7кВт, потребляемая мощность 4,2кВт, диаметр цилиндра 67,5 мм, ход поршня 50 мм, теоретическая объемная подача 0,0114м³/с, частота вращения 16с^-1.

Расчет необходимого теплоснабжения приведен в приложении В.

4. Архитектурно-строительная часть

4.1 Генеральный план

Проектирование молочного комбината ведется в городе Орск Оренбургской области. Архитектурно-планировочные решения генерального плана предусмотрены в соответствии с санитарными и противопожарными требованиями.

Все здания и сооружения на генплане расположены с учетом розы ветров и скорости ветра. Строительство молочного комбината планируется в зоне благоприятного климата. Рельеф местности ровный и спокойный.

Площадь территории, занимаемой предприятием, составляет 5,58 га.

На территории молочного комбината имеется два въезда: основной и запасной. Все проезды асфальтированны.

Для обеспечения нормальных санитарно-гигиенических условий на территории имеются площадки, свободные от застройки и дорог. Вдоль ограды и в местах санитарных разрывов между зданиями посажены высокорастущие деревья и кустарники. Высота бетонного ограждения 2 м.

Коэффициент застройки рассчитывают по формуле:

(1)

где Р_з - площадь, занимаемая зданиями и крытыми сооружениями, м²;

Р_т - площадь территории предприятия, м².

Коэффициент застройки показывает долю территории, занятой зданиями и крытыми сооружениями.

Площадь озеленения (Р₃) принимают не менее 15 процентов от общей территории предприятия (коэффициент озеленения равен 0,3).

Площадь озеленения (при К_о= 0,3) составит:

Полученные данные сведены в табл. 5.1.

Таблица 5.1 - Технико-экономические показатели генерального плана

Площадь участка, м2	50580
Коэффициент застройки	0,40
Коэффициент озеленения	0,3

4.2 Расчет площадей помещений основного производства

При расчете производственных площадей принимаем сетку колонн 6?12 м, площадь строительного квадрата 72м^2.

Расчет основных производственных площадей осуществляется путем нахождения суммарной площади технологического оборудования и коэффициенту запаса площади (К), величина которого зависит от размеров технологического оборудования.

Расчет площади производственного цеха по выработке молочных напитков и сметаны из восстановленного и рекомбинированного сырья ведется по формуле (5.2):

Fц=К?Fоб, (2)

где Fц - площадь производственных цехов, м^2;

К - коэффициент запаса площади, который в нашем случае равен 3-5; принимаем К=4;

Fоб - площадь отдельных машин и аппаратов, м²

Переведем площадь в строительные квадраты:

Принимаем 7 строительных квадрата.

Площади отдельных цехов, в которых проектом не предусматривается размещение технологического оборудования, определим по удельным нормам площади (в м²/т).

Площади камер хранения определяются по нормам проектирования в соответствии с количеством единовременно хранимой продукции и установленной нормой нагрузки.

Определим площадь камеры хранения по формуле (5.3):

(3)

где F_к - площадь камеры хранения, м²;

G - количество продукции, выработанной за сутки, кг;

C - продолжительность хранения продукции, сутки;

m - укладочная масса продукта на 1 м² грузовой площади камер, кг/м².

K - коэффициент использования производственной площади как величина, обратная коэффициенту запаса площади, К=0,75.

Исходя из расчетов площадей, определяем рациональное размещение производственного цеха и вспомогательных помещений так, чтобы при компоновке помещения удовлетворяло следующему условию: соблюдение поточности движения сырья, полуфабрикатов, готовой продукции, тары и необходимых для производства материалов.

Результаты расчета площадей производственных помещений сведены в таблицу 5.2.

Таблица 5.2 - Сводная таблица площадей помещений

Наименование помещения	Площадь, строительные прямоугольники (6?12)
Приемная лаборатория	1,4
Приемно-моечная	4
Приемно-аппаратный цех	3
Цех молочных напитков и сметаны, также цельномолочной продукции	7
Цех по выработке масла	1,25
Цех по выработке сухого обезжиренного молока	2
Камера хранения молочных напитков и сметаны, также цельномолочной продукции	2,5
Камера хранения масла	1
Камера хранения сухого обезжиренного молока	1,7
Заквасочное отделение	1
Бактериологическая лаборатория (включая моечную, бокс, отделение чистых культур)	1
Творожный цех	1,5
Комната мастера	1
Отделение хранения моющих средств	0,5
Склад тары	0,5
Компрессорная	2
Экспедиция	0,5
Комната для дежурного электрика и слесаря	1
Ремонтная мастерская	1
Итого:	33,85

4.3 Конструктивные решения

Компоновка оборудования молочного производства учитывает размещение различных отделений или блоков с учетом специфики технологического процесса.

Здания молочного производства должны обеспечивать создание безопасной для производства среды, в частности:

- защищать технологическое оборудование от примесей и загрязнения микроорганизмами;

- обеспечивать безопасные и комфортные условия для работы персонала;

- быть рентабельными при минимальной стоимости обслуживания.

Для достижения этих целей здания должны быть достаточно просторными, с проходами между элементами здания и оборудованием, с достаточным пространством между отдельными единицами оборудования. Конструкция зданий должна обеспечивать размещение оборудования и коммуникаций на необходимом расстоянии от стен (для обеспечения свободного доступа для обслуживания и ремонта). Обслуживание, мойка, ремонт технологического оборудования не должны оказывать вредного воздействия на материалы здания.

Этажность

Производственный корпус представляет собой одноэтажное здание бесподвальное, высотой 6,3 метра. Здание каркасное, так как имеются колонны, сетка колонн 6 на 12 метров.

Фундамент

Фундаментом называется подземная часть здания, на которую опираются стены и колонны. Фундамент воспринимает нагрузки от здания и передает их на основание (грунт). Нижняя часть фундамента, непосредственно опирающаяся на грунт, называется подошвой фундамента. Фундамент сооружают из бетона и железобетона, который состоит из блоков заводского изготовления и из монолитного бетона или железобетона, приготовляемого на месте строительства.

Каркас

Каркас промышленного здания выполняется полносборный из железобетонных конструкций. В него входят фундамент, балки и плиты, образующие пространственную структуру. Наиболее важными элементами здания - поперечные рамы каркаса здания, которые включают фундамент, колонны, балки и плиты покрытия. Роль распорок по колоннам выполняют балки перекрытия.

Плиты покрытия изготавливают из предварительно напряженного железобетона. Для придания им дополнительной жесткости плиты выполняют ребристыми. Внутри ребер плит располагают отверстия для пропуска коммуникации и оборудования.

Стены

Стены являются важным конструктивным элементом каркаса и составляют 10 процентов от объема конструкций в одноэтажных зданиях. Во всех случаях стены служат для защиты помещений от атмосферных осадков, ветра, и проникновения с улицы шума. Проектируем наружные стены из крупных блоков. Материалом для изготовления крупных блоков является керамзитобетон. Кладку блоков ведут с перевязкой, а для обеспечения непродуваемости вертикальных швов в блоках предусматривают пазы, которые при сборке проконопачивают внутри и снаружи, а образовавшийся вертикальный канал заливают раствором.

Внутренние поверхности должны быть облицованы эластичным материалом, препятствующим пузыреобразованию и росту плесени, устойчивым к воздействию молока, кислот и химикатов, применяемых при безразборной мойке. По всем поверхностям стен производственного корпуса выполнена улучшенная штукатурка цементно-известковым раствором, а в помещении централизованной мойки, отделении приемки и розлива молочных напитков, производственных цехах - панели из глазурованной плитки на всю высоту.

Полы

Полы в конструктивном решении в первую очередь должны удовлетворять санитарно-гигиеническим, эксплутационным и декоративным требованиям для данного производства. При эксплуатации полы должны удовлетворять следующим требованиям: иметь высокую механическую стойкость, ровную и гладкую поверхность, быть бесшумными, долговечными. Материалы покрытия пола должны быть легко моющимися, выдерживать моющие растворы, включая кислоты, быть нескользкими.

На заводе в производственных цехах применяют кислотоупорную плитку на жидком стекле, что обеспечивает не только механическую прочность полов, но и увеличивает срок их эксплуатации. Уклон полов составляет 2 градуса к приемникам для стока воды.

В камерах хранения готовой продукции, складских помещениях проектируют бетонированные полы, а в лабораториях, административно-бытовых помещениях, комнатах мастеров проектируют линолеум.

Покрытие и кровля

Крыша - это верхнее ограждение здания. Верхняя оболочка крыши называется кровлей, водоизоляционный слой из рулонных и листовых материалов.

Крыша состоит из двух частей: несущей и ограждающей. Ограждающая часть включает кровлю, представляющую собой верхнюю водонепроницаемую оболочку, и основание под кровлю в виде обрешетки из деревянных брусков. Несущей частью крыши служат балки, которые воспринимают внешние нагрузки и передают их на стены и другие опоры.

Применяют плоские крыши без уклона. Они имеют водоизоляционный ковер из водостойкого рулонного толевого материала на дегтевых мастиках. Сверху водоизоляционный ковер посыпают слоем мелкого гравия до 2 см, который защищает кровлю от механических повреждений. С крыш зданий устраивают водоотвод.

Потолки - затирка швов плит цементно-известковым раствором, известковая побелка, в зависимости от помещений.

Перегородки

Перегородки - ограждающие конструкции внутри корпуса промышленного здания, предназначены для разделения крупных помещений на более мелкие и относятся к внутренним конструкциям. Они могут быть сборными из крупных панелей заводского изготовления и возводимыми на месте из мелких элементов, или монолитными.

На проектируемом предприятии планируем установить железобетонные перегородки, их крепят к колоннам сваркой.

Окна и двери

Окна и двери представляют собой проемы в стенах и перегородках, куда вставляют оконные и дверные блоки (сочетания коробок и заполнения).

Оконные проемы заполняют остекленными переплетами изготовленные из металла. Стальные переплеты окон промышленных зданий изготовляют из специальных прокатных профилей и крепят к стальным оконным коробкам из уголков. Стальные переплеты обладают большой прочностью. Оконные проемы проектируем шириной 3 м, высотой 4 м, с таким расчетом, чтобы их площадь составляла 1/3 площади пола помещения, и создавали необходимую освещенность внутри здания.

Двери состоят из дверных коробок, укрепленных в дверных проемах, и открывающихся дверных полотен, навешенных при помощи петель на коробки. Двери изготавливаются, как и окна из металла. Ширина и расположение дверей определяются с учетом обеспечения безопасности эвакуации. Около наружных дверей размещают тамбуры глубиной на 0,4-0,5 м более ширины двери. Эвакуационные двери должны открываться наружу, быть шириной не менее 0,8 м.

Водосточные желоба

Водосточные желоба следует размещать вне наружной обшивки стен и значительно продлевать часть крыши за стену до перехода в желоб (для сведения к минимуму проникновения загрязнений в результате изменения давления ветра на стену и крышу). Следует избегать использования внутренних водосточных желобов, поскольку при их засорении загрязнения могут попасть внутрь здания.

Размещено на Allbest.ru