М_мрж - масса муки ржаной, кг;

М_то - масса толокна овсяного, кг;

1000 - масса готового продукта, кг.

М_в=1000-775,0-15,0-15,0-4,0-6,0-6,0-6,0-6,0-6,0 = 161 кг.

В настоящее время спроектировать предприятие полностью безотходным пока не представляется возможным. Из-за недостаточного совершенства технологических процессов и оборудования, поточности производства, методов санитарной обработки оборудования имеются потери сырья (основного и вспомогательного), материалов и энергетических ресурсов. Размеры этих потерь достигают значительных величин.

Таблица 4.2 - Технологические потери при производстве молочной каши

Технологические операции	Норма потерь, %	Норма потерь на 1 т продукта, кг/т
Хранение и подготовка сырья	0,4	4
Смешивание компонентов	1,5	15
Деаэрация	0,2	2
Гомогенизация	0,6	6
Стерилизация	0,3	3
Фасовка	1,0	10
Итого	4	40

В таблице 4.2 представлены нормы потерь на технологических операциях производства каши.

Фасовка готовой продукции

На комбинате детского питания потери на стадии фасовки каши составляют 10 кг/т. На данную стадию должно поступить:

1000 + 10 = 1010 кг.

Стерилизация смеси

Потери на стадии стерилизации на комбинате детского питания составляют 3 кг/т. На данную стадию должно поступить:

1010 + 1010·3/1000 = 1013,03 кг.

Гомогенизация смеси

Потери на стадии гомогенизации смеси составляют 6 кг/т. На данную стадию должно поступить:

1013,03 + 1013,03·6/1000 = 1019,11 кг.

Деаэрация смеси

На стадии деаэрации смеси потери на комбинате детского питания составляют 2 кг. На данную стадию должно поступить:

1019,11 + 1019,11·2/1000 = 1021,15 кг.

Смешение компонентов согласно рецептуре.

Потери на данной стадии составляют 15 кг/т. На данную стадию должно поступить:

1021,15 + 1021,15·15/1000 = 1036,48 кг.

Это количество потерь распределяется по отдельным компонентам в соответствии с рецептурой:

Хранение и подготовка сырья

Потери на данной стадии составляют 4 кг/т. На данную стадию должно поступить:

1036,48 + 1036,48·4,0/1000 = 1040,6 кг.

Это количество потерь распределяется по отдельным компонентам в соответствии с рецептурой:

Таблица 4.3 - Заводская рецептура молочной каши 5 злаков «Сами с Усами» (с учетом потерь)

Ингредиент	Рецептура (кг на 1000 кг) с учетом потерь
Молоко нормализованное 2,5 %	806,6
Фруктоза	15,6
Крахмал картофельный	15,6
Инулин	4,16
Мука пшеничная	6,2
Мука рисовая	6,2
Мука гречневая	6,2
Мука ржаная	6,2
Толокно овсяное	6,2
Вода	167,6
Итого	1040,6

В таблице 4.3 представлена заводская рецептура молочной каши 5 злаков «Сами с Усами» с учетом потерь.

4.3 Расчет проектной рецептуры

По заданию, производительность цеха жидких каш должна составлять 15 т/сут. Завод работает в периодическом режиме в 2 смены по 12 ч. Следовательно, в одну смену должны выпускать 7,5 т готового продукта. Проектная рецептура на 15000 кг готового продукта с учетом потерь представлена в таблице 4.4.

Суточные заводские нормы расхода сырья рассчитываем по формуле:

М _сут = Р_с • m_с/ 1000, (4.7)

где Р_с - суточная производительность цеха, Р_с = 15000 кг/сут;

m_с - расход сырья по рецептуре с учетом потерь на 1000 кг готового продукта (по данным материального баланса).



Таблица 4.4 - Проектная рецептура молочной каши пять злаков (с учетом потерь)

Ингредиент	Рецептура (кг на 15000 кг) с учетом потерь
Молоко нормализованное 2,5 %	12100
Фруктоза	234
Крахмал картофельный	234
Инулин	62,4
Мука пшеничная	93
Мука рисовая	93
Мука гречневая	93
Мука ржаная	93
Толокно овсяное	93
Вода	2514
Итого	15547

Таким образом, для выработки 15 тонн молочной каши из пяти злаков в сутки необходимо: 12100 кг молока нормализованного (2,5 %), 234 кг фруктозы, 234 кг крахмала картофельного, 62,4 кг инулина, 93 кг муки пшеничной, 93 кг муки рисовой, 93 кг муки гречневой, 93 кг муки ржаной, 93 кг толокна овсяного и 2514 кг воды.

Годовые заводские нормы расхода сырья можно определить:

М _год = М _сут • Т_эфф, (4.8)

где Т_эфф. - количество рабочих дней в году, Т_эфф = 313 сут.



4.4 Расчет единиц оборудования

Расчет количества реакторов для смешивания компонентов

Объем реактора составляет 1000 л. Определим количество реакторов для смешивания компонентов [51]:

, (4.9)

где Р_ч - часовая производительность цеха по перерабатываемому продукту, кг/ч; Р_ч = 625 кг/ч;

ф - время пребывания продукта в смесителе непрерывного действия; ф = 1 ч;

н_г - геометрический объем аппарата, м³;

с_см - плотность смеси загружаемых компонентов, кг/м³;

K_з - коэффициент заполнения реактора (< 1);

К_исп - коэффициент использования аппарата, учитывающий простои, не учтенные при расчете эффективного фонда времени работы, примем равным 0,9.

Требуется один аппарат марки МЗС-210 для смешения компонентов.

Расчет количества дозаторов для сыпучих компонентов объемом

N = V_c / (V_r·K), (4.10)

где V_c - объем сырья, л;

V_r - объем оборудования, л;

K - коэффициент запаса, принимаем равным 0,9.

Объем муки пшеничной будет равен отношению массы муки к ее плотности: 46,5/640=0,073 м³.

Определим количество дозаторов для муки пшеничной по формуле (4.10):

N_р = 0,073 / (0,2Ч0,9) = 0,4.

Требуется один дозатор марки ДМ для муки пшеничной.

Объем муки рисовой будет равен отношению массы муки к ее плотности: 46,5/910 = 0,05 м³.

Определим количество дозаторов для муки рисовой по формуле (4.10):

N_д = 0,05 / (0,2Ч0,9) = 0,3.

Требуется один дозатор марки ДМ для муки рисовой.

Объем муки гречневой будет равен отношению массы муки к ее плотности: 46,5/800 = 0,06 м³.

Определим количество дозаторов для муки гречневой по формуле (4.10):

N_д = 0,06/(0,2Ч0,9) = 0,3.

Требуется один дозатор марки ДМ для муки гречневой.

Объем муки ржаной будет равен отношению массы муки к ее плотности: 46,5/500 = 0,09 м³.

Определим количество дозаторов для муки ржаной по формуле (4.10):

N_д = 0,09 / (0,2Ч0,9) = 0,5

Требуется один дозатор марки ДМ для муки ржаной.

Объем толокна овсяного будет равен отношению массы толокна к его плотности: 46,5/560 = 0,08 м³.

Определим количество дозаторов для толокна овсяного по формуле (4.10):

N_д = 0,08 / (0,2Ч0,9) = 0,5.

Требуется один дозатор марки ДМ для толокна овсяного.

Объем крахмала картофельного будет равен отношению массы крахмала к его плотности: 117/1648 = 0,07 м³.

Определим количество дозаторов для крахмала картофельного по формуле (4.10):

N_д = 0,07 / (0,2Ч0,9) = 0,4.

Требуется один дозатор марки ДМ для крахмала картофельного.

Объем фруктозы будет равен отношению массы фруктозы к ее плотности: 117/1695 = 0,07 м³.

Определим количество дозаторов для фруктозы по формуле (4.10):

N_д = 0,07 / (0,2Ч0,9) = 0,4.

Требуется один дозатор марки ДМ для фруктозы.

Объем инулина будет равен отношению массы инулина к его плотности: 31,2/1600 = 0,02 м³.

Определим количество дозаторов для инулина по формуле (4.10):

N_д = 0,02 / (0,2Ч0,9) = 0,1.

Требуется один дозатор марки ДМ для инулина.

Расчет количества пластинчатых стерилизационно-охладительных установок

Количество оборудования рассчитываем:

N= G / P, (4.11)

где G - расход сырья, кг/час (л/ч);

Р - часовая производительность оборудования, кг/час (л/ч).

Найдем объемный расход сырья. Если часовая массовая производительность равна 625 кг/ч, то, разделив ее на плотность каши (с = 1,06 кг/л), получим:

G = 625/1,06 = 590 л/ч.

N_ст = 590/5000 = 0,12.

Для производства необходимо установить одну стерилизационно-охладительную установку А1-ОПК-5 на линии.

Расчет количества смесителей для смешивания сухих компонентов

Количество оборудования рассчитывается по формуле (4.11):

N_см = 590/1500 = 0,4.

Для производства необходимо установить один смеситель СМУ-300 для сухих компонентов на линии.

Расчет количества гомогенизаторов

Разделив часовую потребность в сырье на часовую производительность оборудования, получим необходимое количество оборудования:

N_г = 590/900 = 0,7.

Для производства каши необходимо установить один гомогенизатор BERTOLI HA 31004 на линии.

Расчет количества деаэраторов

Количество оборудования рассчитывается по формуле (4.11):

N_да = 590/3000 = 0,2.

Необходима одна деаэрационная установка П8-ОДУ-А3.

Расчет количества винтовых насосов

оборудования рассчитывается по формуле (4.11):

N_в.нас = 590/2200 = 0,3.

Для производства каши необходимо установить один винтовой насос марки Nova Rotors MN 022-1на линии.

Расчет количества роторных насосов

Количество оборудования рассчитывается по формуле (4.11):

N_р.нас = 590/4000 = 0,1.

Для производства каши необходимо установить один роторный насос марки ОНР 3/10К-0,55/6 на линии.

Расчет количества фасовочных аппаратов

Одна порция готового продукта равна 0,2 л. Определим количество упаковок каши, выпускаемых по 0,2 л, при производительности линии 590 л/час:

n_уп = 590/0,2 = 2950 уп./ч.

Количество оборудования рассчитывается по формуле (4.11):

N_ф.апп = 2950/7500 = 0,4.

Следовательно, для производства необходим один фасовочный аппарат марки ТВА-19.

4.5 Расчет гомогенизатора BERTOLI HA 31004

Продуктивность гомогенизатора BERTOLI HA 31004, м³/с, определяют [52]:

, (4.12)

где D - диаметр плунжера (D = 0,03 м);

ход плунжера (0,05 м);

мин^-1;

количество плунжеров ( 3);

.

м³/с.

Мощность электродвигателя:

, (4.13)

где ? КПД гомогенизатора ();

Р - перепад давления, Р = 15 МПа.

кВт.

Толщина тарелки клапана, м:

, (4.14)

где дополнительное напряжение для клапана ( МПа).

Диаметр клапана () находится по формуле, м:

, (4.15)

где площадь сечения хвостовика, м² (м²);

? дополнительная скорость жидкости в сусле, м/с ( м/с).

м,

м.

Повышение температуры продукта при гомогенизации осуществляется за счет превращения части механической энергии в теплоту:

, (4.16)

где с - теплоемкость каши, (с = 3390 Дж/(кг·К));

с - плотность каши, (с = 1060 кг/м³).

°С.

Эффективность гомогенизации в зависимости от давления (3ч20 МПа):

, (4.17)

 мкм.

Диаметр проходного сечения, м:

, (4.18)

где давление всасывания ( МПа);

отношение массы жидкости к массе воды ().

м.

Принимаем стандартный диаметр проходного сечения для гомогенизатора BERTOLI HA 31004 равным 0,06 м.

4.6 Тепловой расчет аппарата МЗС-210

В основе теплового расчета аппарата лежит уравнение теплового баланса, расчет которого проводится с целью и определения необходимого расхода теплоносителя с последующим проведением необходимой поверхности теплопередачи. Рассмотрим реактор для смешивания компонентов. Аппарат снабжен рубашкой, теплоноситель - вода [53].

Если пренебречь потерями теплоты в окружающую среду, уравнение будет выражено:

Q₁ = Q₂, (4.19)

где Q₁ - количество теплоты, отданное горячим теплоносителем, Дж/с;

Q₂ - количество теплоты, сообщенное веществу, Дж/с.

Тогда уравнение теплового баланса (3.21) примет вид:

Q = G_т ·C_т · (t _н^т - t _к^т) = G_к·C_к· ( t^к_к - t^к_н), (4.20)

где G_т - массовый расход теплоносителя (горячей воды);

С_т - теплоемкость теплоносителя, С_т = 4,18 кДж/(кг•К);

t_н^т и t_к^т - начальная и конечная температуры теплоносителя (воды) соответственно, t_н^т = 80 °C , t _к^т = 55 °С;

G_к - массовый расход продукта (каши), G_к = 625 кг/ч;

С_к - теплоемкость вещества (каши), С_к = 3,39 кДж/(кг•К);

t^к_н, t^к_к - начальная и конечная температуры каши соответственно, t^к_н = 25 °С, t^к_к = 50 °С;

Q - тепловая нагрузка реактора, кДж/ч.

Рассчитаем тепловую нагрузку аппарата:

Q = G_к · C_к ·( t^к_к - t^к_н)·1,05 (4.21)

Q = 625· 3,39 · (50-25)·1,05 = 55617,2 кДж/ч.

Переводим тепловую нагрузку в ватты: 55617,2 / 3,6 = 15449,2 Вт

Определим массовыйрасход горячего теплоносителя:

G_т = (4.22)

Определение теплофизических характеристик горячей воды и каши. Расчет режимов движения.

Средняя температура для потока каши:

t_ср^к = (t^к_н + t^к_к) / 2 = (25+50) / 2 = 37,5 ^°C (4.23)

По справочным данным найдем теплофизические свойства каши при средней расчетной температуре 37,5 °С [54]:

- теплопроводность л = 0,564 Вт/(м ·К);

- динамический коэффициент вязкости µ = 1,8·10^-3 Па·с;

- плотность с = 1060 кг/м³;

- теплоемкость С = 3390 Дж/(кг·К);

- критерий Прандтля Pr = 7,29.

Режим движения каши:

(4.24)

где W - скорость движения потока каши в реакторе и потока горячей воды в рубашке, принимаем 0,4 м/с;

d_экв = 0,006 м - эквивалентный диаметр канала.

Средняя температура для потока горячей воды:

t_ср^т = (t_н^т + t_к^т) / 2 = (80 + 55) / 2 = 68 ^°C.

При рассчитанной температуре 68 °С, пользуясь данными [55], имеем:

- теплопроводность л = 0,566 Вт/(м ·К);

- динамический коэффициент вязкости µ = 0,444·10^-3 Па·с;

- плотность с = 980,2 кг/м³;

- теплоемкость С = 4180 Дж/(кг·К);

- критерий Прандтля Pr = 2,78.

Режим движения для горячей воды:

Расчет коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи [56]. Коэффициенты теплоотдачи б₁ и б₂ рассчитываем:

 (4.25)

Коэффициент теплопередачи рассчитываем:

,(4.26)

где д_ст = 0,0035 м - толщина стенки (д_ст = 3,5 мм);

л_ст = 18 Вт/(м²·К) - теплопроводность материала стенки (сталь);

б₁ - коэффициент теплоотдачи от теплоносителя к стенке, Вт/(м²·К);

б₂ - коэффициент теплоотдачи от стенки к продукту, Вт/(м²·К);

Коэффициент теплоотдачи от теплоносителя к стенке:

Коэффициент теплоотдачи от стенки к продукту:

Коэффициент теплопередачи:

Расчет рабочей поверхности реактора.

Находим среднюю разность температур (Дt_ср):

Дt_ср =, (4.27)

где t_б - разница между начальной температурой теплоносителя (воды) и начальной температурой каши, °С; t_б = 80-25 = 55 °С;

t_м - разница между конечной температурой теплоносителя (воды) и конечной температурой каши, °С; t_м = 55-50 = 5 °С.

Дt_ср = = 20,8 °С

Определяем площадь поверхности теплообмена:

F = Q / (K· Дt_ср), (4.28)

F = 15449,2 /(1549·20,8) = 0,5 м²

Таким образом, требуемая площадь теплообмена составляет 0,5 м², что обеспечивается техническим характеристикам реактора МЗC-210 (4 м²), используемого по проекту (0,5 м² < 4 м²), т.е. для обеспечения заданной производительности потребуется использовать 1 аппарат.

4.7 Расчет деаэрационной установки П8-ОДУ-А3

Расчет деаэрационной установки П8-ОДУ-А3, применяемой для удаления газообразных веществ из жидкой молочной каши на ООО «Ивановской комбинат детского питания», сводится к определению объемной производительности вакуум-насоса и конечного давления в нем [57].

Масса образующегося вторичного пара при деаэрации продукта:

D = m·(a₁-a₂), (4.29)

где m - производительность участка по каше (m = 0,63 т/ч, при заданной производительности 15 т/сут);

а₁ - влажность каши до деаэрации (а₁ = 90 % или 900 кг/т);

а₂ - влажность каши после деаэрации (а₂ = 87 % или 870 кг/т).

D = 0,63·(900-870) = 18,9 кг/ч.

Масса воздуха, удаляемого из продукта:

d₁ = m·(L₁-L₂), (4.30)

где L₁ - содержание воздуха в каше до деаэрации (L₁ = 16 % или 160 кг/т);

L₂ - содержание воздуха в каше после деаэрации (L₂ = 2 % или 20 кг/т).

d₁ = 0,63·(160-20) = 88,2 кг/ч.

Создание вакуума в деаэраторе

Объем воздуха, удаляемого из аппарата:

V₁ = K(V/ф)·2,3lg (p₁/p₂), (4.31)

где К - коэффициент запаса (принимается К = 1,5);

V - объем аппарата, м³ (V = 1,2);

ф - продолжительность эвакуации воздуха из аппарата, (ф = 8 мин);

р₁ - начальное давление в аппарате, (р₁ = 95 кПа);

р₂ - остаточное давление в аппарате, (р₂ = 60 кПа).

V₁ = 1,5(1,2/8)·2,3lg (95/60) = 0,1 м³/мин,

или по массе:

d₂ = V₁·с = 0,1·1,03 = 0,103 кг/мин = 6,2 кг/ч, (4.32)

где с - плотность воздуха при остаточном давлении р₂.

Масса воздуха, растворенного в охлаждающей воде, принимается d₃ = 0,1 кг/ч.

Общее количество воздуха, поступающего в конденсатор смешения:

Уd = d₁ + d₂ + d₃ = 88,2 + 6,2 + 0,1 = 94,5 кг/ч. (4.33)

Влагосодержание отсасываемого из конденсатора смешения воздуха согласно данным завода-изготовителя составляет 12-14 %, принимается 13 %. Следовательно, воздухом уносится водяной пар в количестве:

D₁ = 0,13·94,5 = 12,3 кг/ч.

В конденсаторе конденсируется пар в количестве:

D₂ = D - D₁ = 18,9 - 12,3 = 6,6 кг/ч. (4.34)

Расход воды, кг/ч

на конденсацию водяного пара D₂ = 6,6 кг/ч

на охлаждение от t_н = 90 °С до t_к = 32 °С

воздуха Уd = 94,5 кг/ч

водяного пара D₁ = 12,3 кг/ч.

Расход охлаждающей воды:

W = , (4.35)

где 2600 - средняя энтальпия конденсирующегося перегретого пара, кДж/(кг·К);

с - удельная теплоемкость воздуха; с = 1 кДж/(кг·К);

с_п - удельная теплоемкость водяного пара; с_п = 1,97 кДж/(кг·К);

t_вн и t_вк - начальная и конечная температуры охлаждающей воды, равные соответственно 27 и 32 °С.

W =

Из конденсатора паровоздушная смесь в количестве 94,5 + 12,3 = 106,8 кг/ч отсасывается воздухоструйным эжектором и нагнетается во вторую ступень вакуум-насоса. Рабочим агентом эжектора является воздух давлением 128 кПа. Удельный расход рабочего воздуха принимается ориентировочно н = 0,3 кг/кг. Откуда часовой расход рабочего воздуха:

d₄ = н (Уd + D₁) = 0,3 (94,5+12,3) = 32 кг/ч. (4.36)

Количество воздуха, засасываемого второй ступенью водокольцевого вакуум-насоса:

d₅ = 94,5 + 32 = 126,5 кг/ч.

Количество пара, засасываемого второй ступенью вакуум-насоса, D₁ = 12,3 кг/ч.

Расчет объемной производительности вакуум-насоса

Исходные данные для расчета приведены ниже:

давление на стороне всасывания воздухоструйного эжектора p₁ = 60 кПа;

ступень сжатия в эжекторе к₁ = 4;

давление на стороне нагнетания эжектора р₂ = р₁· к₁ = 60·4 = 240 кПа.

Давление р₂ является начальным давлением на стороне всасывания двухступенчатого водокольцевого вакуум-насоса (вторая и третья ступень вакуумной системы).

Конечное давление второй ступени вакуумной системы при степени сжатия к₂ = 3 будет:

р₃ = р₂·к₂ = 240·3 = 720 кПа.

Конечное давление третьей ступени вакуумной системы при степени сжатия к₃ = 2 будет:

р₄ = р₃·к₃ = 720·2 = 1440 кПа.

Температура парогазовой смеси на входе в водокольцевой вакуум-насос t = 31,5 °С.

Объем парогазовой смеси, поступающий в вакуум-насос, по сухому воздуху:

V_в = d₅·R_вл.в·T/p₂, (4.37)

где R_вл.в - газовая постоянная для 1 кг влажного воздуха;

T - температура парогазовой смеси на входе в водокольцевой вакуум-насос в Кельвинах, Т = 273 + 31,5 = 304,5 К.

R_вл.в = , (4.38)

где d - влагосодержание паровоздушной смеси.

d = D₁/d₅ = 12,3 / 126,5 = 0,0972 кг водяного пара на 1 кг сухого воздуха.

V_в = 126,5·302,5·304,5/240000 = 49 м³/ч ? 0,82 м³/мин.

К установке принимаем двухступенчатый водокольцевой вакуум-насос номинальной производительностью 1 м³/мин с конечным давлением 1,5 МПа. Мощность электродвигателя 5 кВт.

Для образования внутри вакуум-насоса водяного кольца, по данным завода-изготовителя вакуум-насоса, используется вода с начальной температурой 27 °С. Расход воды - 1,2 м³/ч.

5. Специальная разработка

В настоящей квалификационной работе в качестве усовершенствования технологического процесса выбрано новое гомогенизирующее оборудование. Гомогенизатор BERTOLI серии Michelangelo HA 31004 произведен в Италии, отличается долгим сроком бесперебойной работы. Гомогенизатор работает в асептических условиях, предотвращая соприкосновение обрабатываемого продукта с микрофлорой воздуха. Высокоэффективный запатентованный клапан гомогенизации «Margherita» из стеллита и карбид-вольфрама позволяет проводить процесс при сниженном рабочем давлении (степень измельчения частиц с этим клапаном при 15 МПа близка степени измельчения со стандартным клапаном при 20 МПа). Снижение рабочего давления позволяет проводить процесс гомогенизации при меньшей мощности аппарата, а значит, уменьшить энергозатраты. В то же время гомогенизатор BERTOLI HA 31004 компактен, экономит производственную площадь цеха. Перечисленные факторы говорят о целесообразности применения этого аппарата при производстве детских молочных каш.

Гомогенизация - процесс раздробления (диспергирования) жировых шариков в молоке, увеличения дисперсности белковых частиц, равномерного распределения компонентов смеси в продукте, стабилизации системы при воздействии на молоко внешних усилий, вызванных перепадом давления. Цель гомогенизации - предотвращение самопроизвольного отстаивания жира при производстве и хранении молочных продуктов, получение однородного, тонкоизмельченного продукта без включений больше 0,8 мкм, сохранение однородной консистенции продукта без расслоения. Гомогенизация молочной эмульсии не только обеспечивает повышение дисперсности и седиментационной устойчивости жировой фазы, но и способствует улучшению вкусовых показателей продукта, повышению его усвояемости организмом и более полному использованию содержащихся в нем жира и витаминов [58].

Рассмотрим общий вид гомогенизатора BERTOLI, серия Michelangelo HA 31004 и его вид в разрезе (см. рисунок 5.1). По принципу действия аппарат представляет собой трехплунжерный насос высокого давления с двухступенчатой гомогенизирующей головкой. Гомогенизатор состоит из следующих основных узлов: кривошипно-шатунного механизма 3, плунжерного блока 4, гомогенизирующей 5 и, манометрической 6 головок, предохранительного клапана 7 и станины 1. Исходная молочная каша подается во всасывающий канал плунжерного блока. Привод осуществляется от электродвигателя 2 с помощью клиноременной передачи. Кривошипно-шатунный механизм преобразует вращательное движение, передаваемое клиноременной передачей от электродвигателя, в возвратно-поступательное движение плунжеров. Рассмотрим подробнее принцип работы плунжерного насоса и гомогенизирующей головки (см. рисунок 5.2). При ходе плунжера 2 влево, каша проходит через всасывающий клапан 3 в цилиндр, а при ходе плунжера

Рисунок 5.1 - Общий вид гомогенизатора BERTOLI HA 31004:

1 - станина; 2 - электродвигатель; 3 - кривошипно-шатунный механизм;

4 - плунжерный блок; 5 - гомогенизирующая головка; 6 - манометрическая головка; 7 - предохранительный клапан; 8 - отводная труба;

9 - щит управления; 10 - боковая крышка; 11 - опоры

вправо - проталкивается через клапан 4 в нагнетательную камеру 5, на которой установлена манометрическая головка 6 для контроля давления. Справа на плунжерном блоке расположена двухступенчатая гомогенизирующая головка. Продукт проходит по каналу на I ступень гомогенизации. Находясь под давлением, каша давит на клапан 7, прижимаемый к седлу 9 пружиной 11. Натяжение пружины регулируется винтом 13. Затем продукт поступает на II ступень гомогенизации и снова проходит через зазор между седлом 10 и клапаном 8, прижимаемым пружиной 12, которая регулируется винтом 14. Готовая гомогенизированная каша отводится через патрубок и направляется на стадию стерилизации.

Клапан и седло притерты друг к другу. В нерабочем положении клапан плотно прижат к седлу пружиной, а в рабочем, когда нагнетается жидкость, клапан приподнят давлением жидкости и находится в "плавающем" состоянии. Высота клапанной щели при работе гомогенизатора не превышает 0,1 мм, а скорость обрабатываемого продукта при движении его в щели обычно достигает 150ч200 м/с. При этом каша подвергается в зоне клапана сильному механическому воздействию, которое и приводит к раздроблению жировых шариков, т.е. к гомогенизации [59].

Характерным показателем режима гомогенизации, играющим большую роль при регулировке машины, является давление гомогенизации. Чем оно выше, тем эффективнее процесс диспергирования. Давление регулируют винтами, руководствуясь показаниями манометра. При завинчивании винта давления пружины на клапан увеличивается, следовательно, высота клапанной щели уменьшается. Это приводит к увеличению гидравлических сопротивлений при движении жидкости через клапан, т. е. к увеличению давления, необходимого для проталкивания данного количества жидкости. Способность плунжерного насоса создавать высокое давление ставит под угрозу сохранность деталей в случае, если канал засорится в седле клапана. Поэтому гомогенизатор снабжен предохранительным клапаном 7 (рисунок 5.1) и отводной трубой 9, через которую продукт выходит наружу, когда давление в машине выше установленного.

Рисунок 5.2 - Двухступенчатая гомогенизирующая головка:

1 - кривошипно-шатунный механизм; 2 - плунжер; 3, 4 - всасывающий и нагнетательный клапаны; 5 - нагнетательная камера; 6 - манометр;

7, 8 - гомогенизирующие клапаны I и II ступеней; 9, 10 - седла I и II ступеней;

11, 12 - пружины I и II ступеней; 13, 14 - регулировочные винты I и II ступеней

Рабочее давление в нагнетательной камере двухступенчатого гомогенизатора равно сумме обоих перепадов на двух ступенях. Применение двухступенчатой гомогенизации обусловлено преимущественно тем, что во многих эмульсиях после гомогенизации в первой ступени наблюдается на выходе обратное слипание диспергированных частиц и образование «гроздьев», которые ухудшают эффект диспергирования. Задача второй ступени состоит в раздроблении таких сравнительно неустойчивых образований. Для этого требуется уже ни столь значительное механическое воздействие, поэтому на первой ступени создается давление, равное 75% рабочего, на второй ступени устанавливается рабочее давление в нагнетательной камере [59].

Внутренняя полость кривошипно-шатунного механизма заполнена маслом для смазки трущихся деталей. На задней стенке корпуса аппарата располагаются маслоуказатель и сливная пробка. Масло в гомогенизаторе

охлаждается водой, которая поступает в змеевик охлаждающего устройства, уложенного на дне корпуса.

Станина 1 гомогенизатора представляет собой литую или сварную конструкцию из швеллеров, облитой листовой сталью. Внутри на двух кронштейнах шарнирно закреплена плита с размещенной на ней электрическим двигателем 2. Станина имеет четыре регулируемые по высоте опоры 12. Боковые окна станины закрываются съемными крышками 11.

На рисунке 5.3 наглядно представлено, как проходит диспергирование продукта, проходящего через двухступенчатую гомогенизирующую головку.

Рисунок 5.3 - Процесс диспергирования жировых шариков молока

Таким образом, модернизируя технологическую линию, заменяем гомогенизатор К5-ОГА-1,2 на BERTOLI HA 31004. Представленное нововведение целесообразно по следующим причинам: данный аппарат работает в асептических условиях, что хорошо сказывается на качестве готового продукта. Предлагаемый аппарат работает при меньшем рабочем давлении, но эффективность гомогенизации остается прежней - в связи с применением запатентованного гомогенизирующего клапана «Margherita». Из-за работы оборудования при меньшем давлении разрушение витаминов и других полезных веществ в готовом продукте снижается. Гомогенизатор работает при меньшей мощности электродвигателя, чем у К5-ОГА-1,2, потребляет меньше электроэнергии, что свидетельствует об экономической эффективности использования специальной разработки. Дополнительно предлагаемый аппарат имеет меньшие габариты и массу.

6. Автоматизация технологических процессов

Для оптимального ведения технологического процесса необходима разработка системы автоматического контроля и управления всеми важнейшими параметрами, определяемыми регламентом производства. В данном разделе рассмотрена автоматизация стерилизационно-охладительной установки. Схема автоматизации выполнена с применением контроллера средней информационной мощности - микропроцессорный контроллер МФК 1500. Приняты следующие решения по автоматизации:

· выбраны электрические датчики с унифицированным токовым сигналом на входе преимущественно фирмы Метран;

· в качестве регулирующих органов выбраны клапаны фирмы РУСТ с пневмоприводом (в комплекте с электропневмопозиционером ЭПП - 300).

Вся информация о технологическом процессе поступает на видеотерминал оператора-технолога, который может вмешиваться в технологический процесс, изменяя задания контура регулирования.

Многофункциональный программируемый контроллер МФК 1500 предназначен [60]:

- для построения информационных систем объема от 100 до 1000 измерительных каналов в одном контроллере;

- для построения управляющих и информационных систем автоматизации технологических процессов среднего уровня сложности;

- для построения систем блокировок и противоаварийной защиты (ПАЗ).

Контроллер может использоваться как в системах автономного управления, так и в составе распределенных АСУ ТП. Конструкция контроллера основана на трех типоразмерах низкопрофильного шасси на 4, 8 и 16 посадочных мест для сменных модулей центрального процессора и УСО. Для использования в составе контроллера процессорных модулей контроллера МФК 1500 предусмотрено использование специального каркаса CR3015.

Контроллер относится к изделиям категории размещения 4.2 климатического исполнения УХЛ по ГОСТ 15150-69, с диапазоном рабочих температур от плюс 1 до плюс 60 °С. Если все составные части контроллера (модули, шасси и т.д.) имеют исполнение со знаком «*» в наименовании (исполнение с влагозащитным покрытием), то диапазон рабочих температур от минус 40 до плюс 60 °С. Контроллер устойчив к воздействию следующих климатических и механических факторов:

· рабочая температура:

- для исполнения со знаком «*» от минус 40 до плюс 60 °С;

- для обычного исполнения от плюс 1 до плюс 60 °С;

· относительная влажность окружающего воздуха от 5 до 95 % без конденсации влаги;

· атмосферное давление от 84,0 до 106,7 кПа;

· вибрация для частот от 5 до 9 Гц с амплитудой смещения 3,5 мм;

· вибрация для частот от 9 до 200 Гц.

Контроллер МФК 1500 имеет степень защиты IP20 и предназначен для установки на монтажную плоскость. Размещение контроллера в электротехнические или монтажные шкафы повышает уровень защищенности системы до IP54 или выше (ГОСТ 14254-96) в зависимости от применяемого шкафа. Конструкция контроллера предусматривает только горизонтальное размещение на монтажной плоскости. Для рассеивания выделяемой контроллером мощности, удобного доступа к разъемам и DIP-переключателям шасси необходимо оставлять расстояние не менее 80 мм между шасси и от шасси до стенок шкафа.

В таблице 6.1 представлен перечень параметров, подлежащих контролю и управлению.

Таблица 6.1 - Перечень параметров, подлежащих контролю и управлению

№	Наименов параметра, место отбора и измерения импульса	Заданное значение, отклонение от заданного значения	Отображение информации	Регул (блоки)	Наименование регулирующего воздействия, ,
			пока	сум	регис	син
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	Расход каши на стерилизацию	5000 ± 50 л/ч	+	-	-	+	+	Управление насосом подачи каши (частотный преобразова-тель)
2	Расход охлажденной стерилизованной каши на выходе из I секции	5000 ± 50 л/ч	+	+	+	-	-	-
3	Температура нагретой каши на выходе из III секции	90 ± 2 °С	+	-	-	+	+	Измерение подачи воды в III секцию стерилизатора, = 25 мм, = 0,2 МПа.
4	Температура старилизованной каши на выходе из IV секции	137 ± 2 °С	+	-	-	+	+	Измерение подачи насыщенного пара в IV секцию стерилизатора, = 25 мм, = 0,5ч0,6 МПа.
5	Температура охлажденной старилизованной каши на выходе из I секции	25 ± 2 °С	+	-	-	+	+	Измерение подачи воды в I секцию стерилизатора, = 25 мм, = 0,2 МПа.
6	Давление горячей воды	0,25ч0,35 МПа	+	-	-	+	-	-
7	Давление на паропроводе	0,5ч0,6 МПа	+	-	-	+	-	-
8	Давление холодной воды	0,25ч0,35 МПа	+	-	-	-	-	-

В таблице 6.2 представлены выбранные приборы и средства автоматизации для обеспечения регулирования параметров процесса.

Таблица 6.2 - Спецификация на приборы и средства автоматизации

Номер позиции по схеме	Наименование и краткая характеристика прибора	Тип прибора	Кол-во	Примечание
Многофункциональный микропроцессорный контроллер МФК 1500 работающий совместно с ПЭВМ
1а, 2а	Расходомер переменного перепада давления, 0 - 200 /ч	Метран - 350	2
3а, 4а, 5а	Термометр сопротивления платиновый, -200 ч 500 °С	ТСП Метран - 250	3
6а, 7а, 8а	Датчик давления, верхний предел измерения 1МПа, токовый сигнал на выходе 4 ч 20 мА, класс точности 1	Метран - 55 ДИ	3
1б, 3б, 4б, 5б	Клапан регулирующе-отсечной с пневмоприводом (в комплекте с электропневмопозиционером ЭПП - 300), dу = 50 мм, Ру = 1,0 МПа	РУСТ 410-1	4

Опишем четвертый контур (см. Приложение 2). Температура стерилизованной каши на выходе из IV секции стерилизационно-охладительной установки измеряется термометром сопротивления платиновым ТСП Метран - 250 (поз. 4а). Информация с датчика поступает на аналоговый ввод контроллера и видеотерминал оператора-технолога. Оператор-технолог отслеживает температуру стерилизованной каши и при выходе ее за регламентные значения принимает управляющие воздействия. Контроллер «МФК» 1500 вырабатывает управляющее воздействие согласно ПИ закону регулирования. Регулирующее воздействие снимается с аналогового вывода контроллера и поступает на пневмопривод, работающий в комплекте с электропневмопозиционером ЭПП - 300 и клапаном регулирующе-отсечным РУСТ 410-1 (поз. 4б). Клапан, меняя подачу насыщенного пара, стабилизирует температуру стерилизованного продукта на уровне 137 ± 2 °С.

7. Охрана труда

7.1 Анализ степени опасности технологического процесса

Производственные процессы, связанные с производством молочной каши, характеризуются присутствием целого ряда вредных (физических, химических) и травмоопасных факторов производственной среды и трудового процесса. Создание безопасных и комфортных условий труда требует разработки соответствующих санитарно-гигиенических, организационных и технических мероприятий.

В таблице 7.1 приведены сведения для оценки степени опасности технологических процессов, реализуемых в проектируемом производстве [61].

Таблица 7.1 - Оценка степени опасности технологического процесса

Наименование цеха, участка	Наименование оборудования, тип, марка	Кол-во, шт	Производительность, ед.прод./ед.вем.	Технологические параметры (t,Р)	Перечень токсичных, взрывопожароопасных веществ	Количество людей, обслуживающих оборудование	Вредные и опасные факторы
1	2	3	4	5	6	7	8
Цех жидких каш	Дозатор ДМ	8	-	t = 25±2 °C	Крахмал, мука 5 видов, фруктоза, инулин	30	Вибрация, эл. ток, пыль
	Смеситель СМУ-300	1	1500 л/ч	Частота вращения 60 об/мин;электродвигатель 7,5 кВт			Шум, эл. ток, статическое электричество, взрывопожарооп вещество, повышенная температура
	Насос винтовой Nova Rotors MN 022-1	1	2,2 м3/ч	Давление 0,2 МПа; частота вращения 600 об/мин; электродвигатель 37 кВт			Эл. ток, шум, вибрация
	Реактор МЗС-210	2	-	Электродвиг 2,8 кВт;t=50 °С; частота вращения 60 об/мин			Эл. ток, повышенная температура стенок оборуд
	Насос роторный ОНР 3/10К-0,55/6	3	4,0 м3/ч	Давление 0,8 МПа; частота вращения 960 об/мин			Эл. ток, шум, вибрация
	Стерилизац-охладит установка А1-ОПК-5	1	5000 л/ч	t = 22-137 °С; давление пара 0,5 МПа; электродвигатель 13 кВт			Шум, вибрация, эл. ток, высокая температурная, нагрузка на стенки оборудования
	Деаэратор П8-ОДУ-А3	1	3000 л/ч	t = 55-80 °С; давление 0,04-0,06 МПа; электродвигатель 4 кВт			Шум, вибрация, эл. ток, повышенная температура
	Гомогениз BERTOLI HA 31004	1	1200 л/ч	t = 45-85 °С; давление 15 МПа; электродвигатель 5,5 кВт			Шум, вибрация, эл. ток, повышенная температура
	Асептич упаков автомат ТВА-19	1	7500 упак./ч	t = 25±2 °С; электродвигатель 15 кВт			Шум, эл. ток, горючее вещество, движущиеся части оборудования

7.2 Обеспечение санитарно-гигиенических и экологических требований к качеству окружающей среды

1 Микроклиматические условия

Для обеспечения необходимых микроклиматических условий в помещении производственного цеха необходимо предусмотреть ряд мер. Рабочее место оператора должно находиться в зоне с изолированным кондиционированием рабочего места. В производственной зоне проектируется эффективная система вентиляции. Необходимо предусмотреть теплоизоляцию наружных стенок оборудования (стерилизационно-охладительная установка, гомогенизатор, смеситель, деаэратор и реактор).

На предприятии выполняются работы, относящиеся к IIб категории. К категории IIб относят работы, связанные с ходьбой, перемещением и переноской тяжестей свыше 1 до 10 кг и сопровождающиеся умеренным физическим напряжением. Санитарно - гигиенические нормы параметров микроклимата представлены в таблице 7.2 [62].

Таблица 7.2 - Санитарно-гигиенические нормы параметров микроклимата

Наименов. уч-ка

Категория тяжести работ

Период года

Холодный

Тёплый

Микроклиматические параметры

оптимальные

допустимые

оптимальные

допустимые

t, єC

ц, %

щ, м/с

t, єC

ц, %

щ, м/с

t, єC

ц, %

щ, м/с

t, єC

ц, %

щ, м/с

Цех жидких каш

IIб

17-19

40-60

0,2

15-21

15 - 75

0,2-0,4

20-22

40-60

0,3

16-27

15 - 75

0,2-0,5

Цех жидких каш относится к производственным помещениям с незначительными избытками тепла. Для таких помещений рекомендуется отопление в холодный период года, общеобменная приточно-вытяжная вентиляция, тамбур-шлюзы у входных дверей.

Нагретые поверхности основного оборудования, паропроводы снабжены теплоизоляцией.

2 Оценка уровня загрязнения воздушной среды вредными веществами

В цехе жидких каш выделяется мучная пыль, крахмал и синтетические моющие средства для промывки оборудования, поступление которых в воздух рабочей зоны в больших количествах может вызвать нежелательные последствия в виде острых и хронических отравлений. Приоритетным путем поступления токсичных веществ в организм человека является ингаляционный. С целью минимизации вероятности возникновения таких последствий необходимо провести оценку степени опасности используемых и получаемых в данном производстве веществ (таблица 7.3) [63, 64, 65].

Таблица 7.3 - Показатели, характеризующие степень опасности веществ и материалов.

Наименование участка	Выделяемые вещества, причины их выделения	Агрегатное состояние	Характеристика токсического действия на организм человека	Класс опасности	Предельно допустимые концентрации, мг/м3	Расход веществ, кг/час	Кол-во выделяемых в-в, г/с
					ПДКрз	ПДКмр
Цех жидких каш	Мучная пыль (в момент загрузки)	Аэрозоль	Механическое раздражение слизистых оболочек, вызывает астму и конъюнктивит	3	4	0,5	19,4	0,2
	Крахмал картофельный (в момент загрузки)		Механическое раздражение слизистых оболочек, вызывает астму	3	4	0,5	9,8	0,1
	Фруктоза (в момент загрузки)		Механическое раздражение слизистых оболочек, вызывает астму	3	4	0,5	9,8	0,1
	Инулин (в момент загрузки)		Механическое раздражение слизистых оболочек, вызывает астму	3	4	0,5	2,6	0,03
	Раствор щелочи (при мытье технологич оборудования)	Жидкость	Едкое и коррозионно-активное вещество. При попадании на кожу, слизистые оболочки, глаза образуются серьезные химические ожоги. После ожогов остаются рубцы	2	0,5	-	0,04	-
	Раствор азотной кислоты (при мытье технологич оборудования)		При попадании на кожу вызывает ожоги. Вдыхание паров приводит к отравлению	3	5	0,4	0,02	-

С целью снижения концентраций вредных веществ в воздухе, уменьшения общей и профессиональной заболеваемости осуществляются следующие мероприятия:

· совершенствование технологического процесса, максимальная автоматизация и герметизация оборудования;

· применение общеобменной приточно-вытяжной вентиляции;

· применение средств индивидуальной защиты (фильтрующие противогазы с маркойкоробки А для моющих средств, с маркой В для мучной пыли);

· проведение обучения работающих безопасным способам труда и инструктажей по технике безопасности;

· осуществление лечебно-профилактических мероприятий.

Для обеспечения безопасности предусмотрены мероприятия, представленные в таблице 7.4 [66, 67].

Таблица 7.4 - Мероприятия по обеспечению безопасности при работе с вредными веществами.

Наименование участка	Выделяемые вещества	Средства коллективной защиты	Методы контроля	Периодиь контроля(не реже)	СИЗ, спецодежда
Цех жидких каш	Мучная пыль	Эффективная работа общеобменной приточно-вытяжной и местной вытяжной вентиляции. Герметизация оборудования	Гравиметр	1 раз в квартал	Спецод (халатыголовнуборы, сменная обувь, фильтрреспир У-2К, противогаз марки «МЗС ВК»)
	Крахмал картофельный
	Фруктоза
	Инулин
	Щелочь		Титрометр методы; использ свойство кислотно-щелочных индикат изменять окраску в зависимости от рН.	1 раз в месяц
	Азотная кислота		Линейно-колористич определен	1 раз в квартал

В целях профилактики лаборатория предприятия проводит периодический мониторинг состояния воздуха в производственной зоне и делает оценку эффективности работы системы вентиляции.

3 Выбор и расчет системы вентиляции

Наиболее критический фактор, требующий организации вентиляционной системы - выделение в воздух рабочей зоны избытков тепла, мучной и крахмальной пыли.

Производительность вентиляционной системы для общеобменной вентиляции рассчитываем по кратности воздухообмена (К, ч^-1) - величине, показывающей, сколько раз в течение часа загрязненный воздух полностью сменится чистым. Объем воздуха, подлежащий удалению из помещения в течение часа по санитарно-гигиеническим требованиям (L_уд , м³/ч) находим по формуле:

L_уд ^ОВ = К · V_св , (7.1)

где V_св - свободный объем помещения, равный 80 % от геометрического объема, м³ (9•18•5,4•0,8 = 700 м³);

К - кратность воздухообмена, час^-1, принимаем К = 3 час^-1.

L_уд^ОВ = 3 · 700 = 2100 м³/ч.

Расчёт производительности местной вытяжной вентиляции, которая предусмотрена на момент загрузки муки, картофельного крахмала, фруктозы, инулина и установлена над дозатором ДМ (работает периодически, только в момент загрузки сырья):

Объем воздуха, удаляемого через систему местной вытяжной вентиляции, рассчитывается по формуле:

= 3600 · S · щ, (7.2)

где S - площадь открытых проемов местных отсосов, м²;

щ - средняя скорость движения воздуха в плоскости сечения местного отсоса (для твёрдых частиц щ = 1,5 ч 4), м/с.

= 3600 · 0,6 · 3 = 6 480 м³/час.

Таким образом, за час удаляется 2100 + 6480 = 8580 м³/ч.

Для данного производственного помещения предусматриваем нулевой воздушный вентиляционный баланс, при котором производительность приточной вентиляционной системы составит:

L_прит = L_удал= 8580 м³/ч.

Марка, производительность и тип исполнения вентиляторов, подобранных исходя из необходимой производительности вентиляции, приведены в таблицах 7.5 и 7.6. Необходимо предусмотреть резервные вентиляторы для вытяжной и приточной системы [68, 69].

Таблица 7.5 - Характеристика вытяжной вентиляционной системы

Наименование участка	Предлагаемая система вентиляции	Требуемый объем воздуха, м3/ч	Характеристика вентилятора	Дополнительное оборудование	Место размещения	Площадь, м2
			Марка	Тип исполнения	Производ, тыс.м3/ч	Кол-во
Цех жид каш	Общеобм	2100	ВЦ 14-46-2,5	взрывозащищ	1,1ч2,2	1 (рабочий) + 1 (резервный)	Электродв	Вент. камера	15
	Местная	6 480	ВЦ 14-46-4	взрывозащищ	5,2ч8,3	1		Над оборудов	-

Таблица 7.6 Характеристика приточной вентиляционной системы

Наименованиеучастка	Предлагаемая система вентиляции	Баланс воздуха	Характеристика вентилятора	Дополнительное оборудование	Место размещения	Площадь, м2
			Марка	Тип исполн	Произв, тыс.м3/ч	Кол-во
Цех жидк каш	Обще	Уравн	ВЦ 14-46-5	Обычн	6,0ч11,5	1 (рабочий) +1 (резервн)	Электродвигатель	Вент. камера	15

В цехе предусмотрено 1 приточная и 1 вытяжная венткамеры, в которых расположены по 1 рабочему и 1 запасному вентилятору.

7.3 Оценка взрывопожарной и пожарной опасности

Пожарная профилактика

Использование в технологическом процессе горючих веществ создаёт опасность взрывов и пожаров. Степень опасности зависит от природы горючих веществ, их количества, агрегатного состояния, особенностей проведения технологического процесса и т.д.

В проектируемом производственном отделении пожаровзрывоопасным веществом является мучная и крахмальная пыль, которая может поступить в воздух рабочей зоны при нарушении работы местной вентиляции в небольшом количестве при их загрузке в дозатор и смеситель, в большом количестве при нарушении работы местной вентиляции и в момент аварии.

Расчёт избыточного давления взрыва для пыли:

Р_изб = (G·H_т·Р₀·Z)/(V_своб·_в·c_p·T₀·K_н), (7.3)

где G - масса взрывопожарного вещества, кг;

Н_т - теплота сгорания пыли, Дж/кг;

Р₀ - начальное давление смеси, Р₀=101 кПа;

Z - коэффициент участия горючего вещества во взрыве, Z = 0,3 [70];

V_своб - свободный объем помещения, м³ (принимают равным 80 % от геометрического объема), V_своб = 6·9·5,4·0,8 = 234 м³;

_в - плотность воздуха до взрыва при начальной температуре Т₀, кг/м³;

с_р - теплоемкость воздуха, Дж/(кгК), принимаем равной 1,0110³ Дж/(кгК);

Т₀ - начальная температура воздуха, К;

К_н - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения, К_н = 3.

Рассчитаем величину избыточного давления взрыва для складского помещения, где хранится сырье для месячного производства молочной каши.

Для мучной пыли:

Р_изб.м = 39,4 кПа.

Для крахмальной пыли:

Р_изб.к = 19,8 кПа.

Для фруктозы:

Р_изб.м = 19,8 кПа.

Для инулина:

Р_изб.м = 5,3 кПа.

Р_общ = 39,4 + 19,8 + 19,8 + 5,3 = 84,3 кПа > 5 кПа, следовательно помещение относится к категории Б - взрывопожароопасная.

Для оценки степени пожароопасности производственного цеха, необходимо рассчитать удельную пожарную нагрузку, МДж/м²:

q = Q_общ / S,(7.4)

где Q_общ - общая пожарная нагрузка на участке, МДж;

S - площадь размещения пожарной нагрузки, S = 30 м².

Общую пожарную нагрузку рассчитываем по формуле:

Q_общ = УY · Q^Р_Н, (7.5)

где Y - количество горючего материала, кг;

Q^Р_Н - низшая теплота сгорания горючего материала (мука, крахмал, фруктоза, инулин), МДж/кг.

Q_общ = 232,5·16,8 + 117·16,8 + 117·16,8 + 31,2·16,8 = 8361,4 МДж/кг.

q = 8361,4 / 30 = 278,7 МДж/м².

Таким образом, присваиваем помещению пожароопасную категорию В3 (категория помещения В3 имеет удельную пожарную нагрузку на участке 181-1400 МДж/м²).

Показатели, характеризующие взрывопожароопасные свойства веществ и материалов приведены в таблице 7.7 [71].

Таблица 7.7 Показатели взрывоопасности веществ и материалов

Наимен участка	Вещество, формула	Агрегатное состояние	Температура, °С	Концентрационный предел воспламенения (нижний) цн, г/м3
			вспышки	самовоспламенения
Цех жидких каш	Мука	аэрозоль	-	405	53
	Крахмал	аэрозоль	-	420	40,3
	Фруктоза	аэрозоль	-	520	60
	Инулин	аэрозоль	-

Талица 7.8 - Оценка степени взрывопожарной опасности проектных решений [72, 73].

Наимен участка	ГВ в помещении	Зоны взрыво- и пожаро- опасности по ПУЭ	Избыточное давление взрыва, кПа	Категория здания по взрывопожа-роопасности	Категория здания по молниезащите	Степень огнестойкости здания	Средства пожаротуше-ния
Цех жидких каш	Мука	П-IIа	-	В3	ЙЙ	III	Распыленная вода, огнетушитель ОУ-2.
	Крахмал
	Фруктоза
	Инулин
Склад сырья	Мука	В-IIа	39,4	Б	ЙЙ	III	Распыленная вода, огнетушитель ОУ-2.
	Крахмал		19,8
	Фруктоза		19,8
	Инулин		5,3

Для предотвращения поступления горючих веществ в воздух рабочей зоны необходимо:

1. Поддержание технологического режима работы оборудования в пределах, установленных технологическим регламентом.

2. Контроль за герметичностью оборудования (ЦКБА).

Также необходимо осуществлять контроль за исправностью работы вентиляционной системы.

В помещение также должны быть предусмотрены:

· исправные первичные средства пожаротушения;

· план эвакуации при пожаре.

Кроме того, должны регулярно проводиться инструктажи по пожарной безопасности.

7.4 Санитарно-гигиенические требования к выбору систем освещения

В проектируемом производственном цехе операторы выполняют работы, требующие зрительного напряжения (работы IVб разряда) [62]. В цехе по производству жидких каш проектируется совмещенное освещение.

Характеристика освещения в производственном помещении представлена в таблице 7.9. Расчет естественного освещения

В соответствии с санитарно-гигиеническими требованиями все постоянные рабочие места должны иметь естественное освещение. Площадь оконных проемов (S₀, м²) находят по формуле:

, (7.6)

где S_п - площадь производственного пола, м² (S_п = 162 м²);

е_н - нормированное значение коэффициента естественной освещенности, %;

К_з - коэффициент запаса, зависит от уровня запыленности воздуха в помещении и изменяется в пределах от 1,4 - для чистых помещений, до 2 - для запыленных;

з_о - световая характеристика окон, з_о = 9,5;

К_зд - коэффициент, учитывающий затемнение окон противостоящими зданиями, К_зд = 1;

ф_о - общий коэффициент светопропускания окон, ф_о = 0,5;

r₁ - коэффициент, учитывающий повышение естественного освещения за счет света внутренних поверхностей помещения, r₁ = 1,5.

Таблица 7.9 - Характеристика освещения

Наименование участка

Характеристика зрительной работы

Естественное и совмещенное освещение

Искусственное освещение

Описание работы

Положение рабочей поверхности

Разряд и подразряд

КЕО, %

Площадь световых проемов, м2

Система освещения

Нормируемая освещенность, Е, лк

Тип источника света

Тип светильника

Количество светильников

Особые условия

Естественное (боковое)

Совмещенное

Цех жидких каш

Подобные документы

• Проект цеха по производству сметаны, йогурта и творога

  Проектирование цеха по производству сметаны, йогурта и творога обезжиренного мощностью 80 тонн перерабатываемого молока в сутки. Обоснование технологических схем, расчеты по распределения сырья. Технохимический и микробиологический контроль производства.
  
  курсовая работа [452,2 K], добавлен 04.04.2012
  

• Проектирование технологической линии по производству гипсокартона

  Характеристика и номенклатура продукции. Состав сырьевой массы. Выбор и обоснование способа производства, технологическая схема. Программа выпуска продукции и сырья, контроль качества. Выбор и расчет количества основного технологического оборудования.
  
  курсовая работа [569,5 K], добавлен 07.12.2015
  

• Проект технологической линии по производству сарделек "Обеденных"

  Ассортимент, пищевая ценность и химический состав сарделек. Основные требования стандартов к готовой продукции к сырью. Технологическая схема и расчёт изготовления вареных колбас. Расчёт и подбор оборудования. Технохимический контроль производства.
  
  курсовая работа [63,3 K], добавлен 27.10.2013
  

• Завод по производству известково-шлакового вяжущего мощностью 700 тыс. т в Липецкой области

  Выбор и обоснование общей технологии производства продукции и видов основного оборудования. Выбор типов складов и расчет запасов сырья на складах. Предложения по автоматизации работы основного технологического оборудования. Контроль качества продукции.
  
  курсовая работа [121,9 K], добавлен 06.11.2022
  

• Разработка цеха по производству консервной продукции: напитка "Огуречный" и "Солянки овощной с соевыми бобами из свежей капусты" на предприятии мощностью 15 МУБ

  Сырье и материалы для производства консервной продукции, консервная тара. Нормы потерь и отходов сырья и материалов. Рецептура консервов, нормы расхода сырья и материалов. Выбор и расчет технологического оборудования. Безопасность пищевого сырья.
  
  курсовая работа [260,0 K], добавлен 09.05.2018
  

• Анализ типовой технологической линии производства кефира резервуарным способом с охлаждением

  Технология приготовления кефира: сырье, тепловая обработка и гомогенизация, заквашивание и сквашивание молока, перемешивание и охлаждение сгустка. Требования к готовому продукту. Технологическое оборудование. Расход сырья и выхода готового продукта.
  
  курсовая работа [1,0 M], добавлен 19.04.2011
  

• Проект цеха плавленых сыров мощностью 1 т готового продукта в смену

  Характеристика ассортимента продукции. Физико-химические и органолептические показатели сырья. Рецептура сыра плавленого колбасного копчёного. Технологические процесс производства. Технохимический и микробиологический контроль сырья и готовой продукции.
  
  курсовая работа [125,5 K], добавлен 25.11.2014
  

• Проект технологической линии по производству сыра "Адыгейский"

  Ассортимент и пищевая ценность сыра. Основные требования к сырью для ее производства. Выбор, обоснование и описание технологической схемы производства. Расчёт подбор и компоновка и размещение оборудования. Технохимический контроль изготовления продукции.
  
  курсовая работа [66,6 K], добавлен 27.10.2013
  

• Разработка стандарта и нормативной документации предприятия по производству безалкогольного напитка "Морс смородиновый"

  Разработка технологической линии по производству безалкогольного напитка "Морс смородиновый". Контроль производства, безопасность сырья и готовой продукции. Требования нормативной документации к сырью. Разработка проекта технических условий на напиток.
  
  курсовая работа [139,0 K], добавлен 07.01.2016
  

• Проект цеха по производству продуктов из свинины мощностью 7 т в смену

  Описание технологии производства продуктов из свинины. Требования к проектируемому производству, к основному и дополнительному сырью, к упаковке, к готовой продукции. Расчет технологического оборудования, потребности в рабочей силе, площади отделений.
  
  курсовая работа [207,0 K], добавлен 29.03.2014
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам