Антикоррозионная защита оборудования по производству кукурузных хлопьев

Антикоррозионная защита оборудования по производству кукурузных хлопьев

Реферат

Пояснительная записка: стр. , 16 рис., 12 табл., 50 ист. лит.

В дипломном проекте рассматривается модернизация цеха, а так же антикоррозионная защита оборудования по производству кукурузных хлопьев. Основными аспектами при выборе объекта модернизации или же единицы оборудования в целом, являлось сравнение параметров старого оборудования с новым или, если замена аппарата не производилась, тогда сравнение после незначительного усовершенствования. Кроме того, представлены прочностные и технологические расчеты на каждую единицу оборудования. В проекте также предусмотрен раздел охрана труда и автоматизации технологического процесса, что позволяет в свою очередь обеспечить нормальные условия труда и контролировать процесс, соответственно.

Кукурузные хлопья, обжарка, сироп, зерно, крупа, вкусовые добавки, ТЕхНОЛОГИЧЕСКАЯ СхЕМА.

Введение

1. Общая часть

.1 Характеристика предприятия

.1.1 Характеристика цехов

1.1.2 Характеристика молока

.2 Технологический процесс

.2.1 Принципиальная технологическая схема

.2.2 Описание аппаратурно-технологической линии изготовления молока

.2.3 Приемка, первичная обработка и хранение молока

.2.4 Танк В2-ОМГ-4 для хранения молока

.2.5 Сепараторы

.2.6 Пластинчатая пастеризационная установка А1-ОПК-5

.2.7 Гомогенизация

.2.8 Подогреватель трубчатый П8-ОАБ

.2.9 Автомат для фасовки молока АР1С

. Специальная часть

2.1 Антикоррозионная защита оборудования линии по производству молока

2.2 Разработка антикоррозионной защиты оборудования

.3 Выбор коррозионностойких материалов

.4 Антикоррозионная защита строительных конструкций и полов

.4.1 Каркасы и стены

.4.2 Полы и их детали

.5 Модернизация основного оборудования

.6 Расчетная часть

.7 Выводы

. Охрана труда

4. Технико-экономическая часть

Заключение

Литература

 Введение

Пищевая промышленность призванна удовлетворять потребность населения в разных пищевых продуктах, в соответствии с физиологическими потребностями человека.

Частично, перед молочной отраслью промышленности стоит одна из важних задач дальнейшего увеличения выпуска продукции, как за счет роста производственно-технической базы, так и за счет усовершенствования или введения нового, более производительного оборудования. Експлуатация такого оборудования связанна со средой, агресивной по отношению к металлам.

Коррозия, при експлуатации оборудования, уменьшает срок его службы, возникают аварийные ситуации, вызывается нарушение технологических процессов, повышает експлуатационные и ремонтные затраты, приводит к потерям продукции и снижения ее качества.

Изучение коррозии металов, подвергающихся влиянию различных агресивних сред, дает возможность болем рационально применять разные конструкционные материалы, а так же защитные покрытия.

Наша задача защитить оборудование от коррозии, увеличить его долговечность и надежность. Этого можно достичь путем нанесения антикоррозионных, износостойких покрытий на металлические изделия, а так же введеним нових специальных видов обработки, проанализировать типове поломки и методы их устранения.

 1. Общая часть

1.1 Характеристика предприятия

ТОВ "Молочный Дом"

Адрес: Украина,г.Павлоград

ул . Харьковская 1В

Телефон: (0563)20-08-21

Факс: (0563)20-43-03

ТОВ "Молочный Дом" был основан в 2001г., за время своей работы смог наладить производство около 12 видов сыров и более 12 видов молочной продукции.

Качество сырья строго подвергается ветеринарному контролю и тщательно проверяется собственной лабораторией, следя за физико-химическими, микробиологическими показателями.

Продукция неоднократно завоевывала призы и награды на многих выставках пищевой промышленности. И в дальнейшем "Молочный Дом" сдаваться не собирается.

Совсем недавно завод освоил производство питьевых йогуртов, пока в ассортименте имеется 5 видов, но в дальнейшем ассортимент йогуртов станет шире, а также появится новая упаковка.

Сейчас завод рассматривает проект запуска линии по производству мороженого. Готовая продукция, перед тем как поступить в продажу подвергается тщательному контролю качества.

Вся продукция сертифицирована и проходит проверку в органах санитарного контроля.

Завод оснащен оборудованием для производства продукции нового поколения, что уже говорит о высоком качестве изделий.

Также на заводе есть специально оборудованные помещения для хранения, как сырья, так и уже готовой продукции. Имеется специальный автопарк, который позволяет ежедневно, своевременно и бесплатно доставить продукцию завода в любую точку Украины.

ТОВ "Молочный Дом" является стабильно работающим предприятием. На примере производственной деятельности комбината хорошо видны практические результаты подъема отечественного товаропроизводителя.

Произведена реконструкция цехов и участков молочного производства, заменено морально устаревшее фасовочное оборудование на современное известных фирм: "Старк" (Польша), "Найхром" (Индия) и др.

На существующем предприятии имеется ряд оборудования. С 2002г. на предприятие закупается самое совершенное и современное автоматизированное оборудование для производственных процессов, так же помимо автоматики некоторые виды продукции требуют более щепетильный труд - ручной.

1.1.1 Характеристика цехов

Для изготовления молочной продукции на предприятии существуют такие цеха:

приемное отделение - это первое звено в цепочке, благодаря нему производиться прием молока для дальнейшей его переработки, после чего оно поступает в аппаратный цех;

аппаратный цех, где происходит первичная обработка сырья и сквашивание для кисломолочной продукции, после чего кисломолочная продукция поступает в цех разлива;

цех разлива, где разливается в упаковку и передается в реализацию, а не сквашенное молоко по цепочке направляется в следующие цеха для дальнейшей переработки.

творожный цех в нем происходит варка сырья для изготовления жирных и нежирных творожных изделий, а так же для производства глазированных сырков.

Масло - сметанный цех, в этом цеху производиться масло, сквашивание сметаны в емкостях, расфасовка продукции для дальнейшей передачи в торговую сеть.

Не так давно на предприятии появился новый модернизированный цех.

Сыр - цех в нем выпускается небольшой ассортимент сыра под названием торговой марки ТОВ "Молочный Дом".

Предприятие регулярно выводит на рынок, новые виды продукции различных групп, сочетая новейшее оборудование, современные технологии и многолетний опыт профессионалов.

1.1.2 Характеристика молока

При производстве цельного пастеризованного молока производят его очистку, нормализацию, гомогенизацию, пастеризацию, розлив.

В зависимости от жирности исходного сырья и вида вырабатываемого молока для нормализации по содержанию жира используют обезжиренное молоко или сливки, по содержанию сухих веществ - сухое обезжиренное молоко. На практике, как правило, приходится уменьшать жирность исходного молока.

Проводить нормализацию можно в потоке или путем смешивания. Для нормализации в потоке удобно использовать сепараторы-нормализаторы, в которых непрерывная нормализация молока совмещается с очисткой его от механических примесей. Перед поступлением в сепаратор-нормализатор молоко предварительно нагревается до 40-45°С в секции рекуперации пластинчатой пастеризационно-охладительной установки.

На предприятиях небольшой мощности молоко обычно нормализуют смешиванием в резервуарах. Для этого к определенному количеству цельного молока при тщательном перемешивании добавляют нужное количество обезжиренного молока или сливок, рассчитанное по материальному балансу или путем использования специальных таблиц, составленных с учетом различной жирности исходного молока.

Для предотвращения отстоя жира и образования в упаковках "сливочной пробки" при производстве молока топленого, восстановленного и с повышенной массовой долей жира (3,5 - 6,0%) нормализованное молоко обязательно гомогенизируют при температуре 62-63 °С и давлении 12,5-15 МПа. Затем молоко пастеризуют при 76°С (±2 °С) с выдержкой 15-20 с и охлаждают до 4-б°С с использованием пластинчатых пастеризационно-охладительных установок. Температура пастеризации постоянно фиксируется самопишущими термографами и регулируется автоматически. Система блокировки исключает выход из аппарата недопастеризованного молока. Эффективность пастеризации в таких установках достигает 99,98%. Затем молоко при температуре 4-6°С поступает в промежуточную емкость, из которой направляется на фасование. Перед фасованием выработанный продукт проверяют на соответствие требованиям стандарта [4].

Пастеризованное молоко выпускают в бумажных пакетах, полиэтиленовых мешках вместимостью 0,25; 0,5; 1 л, а также во флягах, цистернах с термоизоляцией, контейнерах различной вместимости, мешках из полимерной пленки - от 5 до 48 л, которые герметизируют и вставляют в картонные или пластмассовые ящики для отправки крупным, потребителям - в детские сады, столовые, рестораны. Фасование молока в мелкую упаковку проводится на автоматических линиях большой производительности, состоящих из нескольких машин, соединенных между собой конвейерами.

Все шире используется для фасования пастеризованного молока тара разового потребления - полиэтиленовые мешки, бумажные пакеты. Такая тара значительно легче, компактнее, исключает сложный процесс мойки, гигиеничнее, удобнее для потребителя и транспортирования, требует меньших производственных площадей, трудовых и энергетических затрат. Бумажные пакеты имеют форму тетраэдра (тетра-пак), снаружи покрыты парафином, внутри - полиэтиленом; формы бруска (брик-пак) с двухсторонним покрытием полиэтиленом и применением аппликаторной ленты, что обеспечивает большую прочность швов по сравнению с пакетами тетра-пак.

В пакеты тетра-пак молоко фасуют на автоматах АП1-Н АП2-Н, которые из движущейся и стерилизуемой (бактерицидной лампой) бумажной ленты сваривают рукав, заполняемый молоком. Через определенные промежутки времени зажимы нагревателями пережимают рукав, образуя гирлянду пакетов молоком, которые разрезают и ставят в корзину. Фасование в пакеты брик-пак осуществляется на установках производительностью 3000-9000 упаковок от 0,1 до 1 л в час.

Фасование молока в пакеты пюр-пак вместимостью 1 (производительность установки от 1200 до 2400 упаковок в час) осуществляется в штампованные бумажные пакеты. Пакеть пюр-пак имеют большую ширину швов, чем пакеты тетра-пак брик-пак. Это обеспечивает большую надежность упаковки.

В полиэтиленовые пакеты молоко фасуют на машинах непрерывного действия фирмы "Фин-пак". Продольной сваркой из полимерной пленки образуют рукав, куда наливается молоко; закрывается пакет поперечной сваркой. Чтобы пленка была, светонепроницаемой, в нее добавляют диоксид титана (TiO₂) Методом соэкструзии можно получить двухслойную пленку с содержанием в двух слоях TiO₂. Однако применение такой пленки уменьшило прочность сварных швов, негерметичность пакетов достигала 8%. Стали вводить TiO₂ только в наружный слой пленки, что сократило негерметичность пакетов до 0,28%. Высокими светозащитными свойствами обладают двухслойные пленки - черно-белая и бело-коричневая: внешний слой содержит наполнитель TiO₂, а внутренний - углеродную пищевую сажу (2%) или оксид железа.

В настоящее время выпускают машины для фасования молока в упаковку вместимостью 1,2 и 4 л, а также машины, которые в зависимости от требований технологии можно наладить на фасование молока в пакеты различной вместимости - 0,25; 0,5; 0,75 и 1 л.

Для розлива молока во фляги применяют машины, работающие по принципу объемного дозирования. Цистерны наполняют молоком до специальных меток или с помощью молокосчетчиков.

Тару, в которой выпускают с предприятий пастеризованное молоко, обязательно пломбируют и маркируют. На алюминиевых капсулах тиснением, на пакетах, этикетках и бирках для фляг и цистерн несмывающейся краской наносят маркировку: наименование предприятия-изготовителя, полное наименование продукта, объем в литрах (на пакетах), число или день конечного срока реализации, номер ГОСТа.

Фасованное молоко должно иметь температуру не выше 7°С и может быть сразу, без дополнительного охлаждения, передано в реализацию или направлено на временное хранение сроком не более 18 ч в холодильные камеры с температурой не выше 8°С и влажностью 85-90%. В камерах хранения необходимо поддерживать строгую чистоту и обеспечить вентиляцию воздуха. Срок реализации молока не более 36 ч с момента изготовления.

Готовый продукт на предприятии подвергается технологическому и микробиологическому контролю. В соответствии с требованиями стандарта пастеризованное молоко должно иметь вкус и запах, свойственные свежему молоку, без посторонних привкусов и запахов; белый цвет со слегка желтоватым оттенком (для цельного молока); однородную консистенцию; не иметь осадка, белковых сгустков; массовая доля жира и СОМО должна соответствовать виду молока и стандарту; кислотность в мелкой упаковке должна быть не более 21 °Т (для белкового не более 25 °Т), в крупной - 22 °С, степень чистоты не ниже I группы, температура не выше 8 °С. Принятый режим пастеризации должен обеспечить получение молока со следующими бактериологическими показателями: общее количество бактерий пастеризованного молока группы А в бутылках и пакетах не более 50 000 в 1 мл, титр кишечной палочки не менее 3 мл; молока группы Б соответственно 100 000 и 0,3 мл, молока в крупной упаковке (не подразделяется на группы) не более 200 000 и 0,3 мл. Пастеризованное молоко не должно содержать патогенных микроорганизмов. В торговую сеть и предприятия общественного питания пастеризованное молоко доставляют специальным автотранспортом с изотермическими или закрытыми кузовами. Допускается перевозка в открытых машинах, но ящики и фляги с молоком при этом должны быть укрыты брезентом.

.2 Технологический процесс

1.2.1 Принципиальная технологическая схема

Аппаратурно-технологическая схема производства молока: 1.Счетчик, 2. Охладитель, 3. Танк для хранения молока, 4,6,11,13- Насосы центробежные, 5,12- Балансные бачки, 7- Пастеризационно - охладительная установка, 8,17-Выдерживатели, 10 -Танк для приготовления смеси, 14 -Регенерация и охлаждение, 15 -Гомогенизатор, 16 -Трубчатый пастеризатор, 18 -Танк для готового продукта, 19 -Автомат для розлива, 20 -Машина для упаковки молока

1.2.2 Описание аппаратурно-технологической линии изготовления молока

Молоко, отобранное по качеству и очищенное (на сепараторах-молокоочистителях, фильтрах различной конструкции и другом оборудовании), нормализуют по массовой доле жира при выработке нормализованного пастеризованного молока и топленого молока. Для белкового молока его дополнительно нормализуют по массовой доле сухих обезжиренных веществ.

В зависимости от производственной мощности и технической оснащенности предприятий молоко нормализуют в потоке или технологических емкостях различной вместимости.

Молоко нормализуют в потоке в сепараторах- нормализаторах либо путем сепарирования части цельного молока в сепараторах-сливкоотделителях для отбора сливок (если жирность нормализованного молока меньше, чем цельного) или обезжиренного молока (если жирность нормализованного молока больше, чем цельного).

С применением сепараторов-нормализаторов молоко нормализуют следующим образом: вначале молоко подают в секцию рекуперации пластинчатой пастеризационно-охладительной установки для подогрева, затем в сепаратор-нормализатор. Нормализованное до заданной жирности молоко направляют в секцию пастеризации, а затем в секцию охлаждения пастеризационно-охладительной установки.

При отсутствии сепараторов-нормализаторов применяют сепараторы-сливкоотделители. В этом случае одну часть молока, подогретого в секции рекуперации пастеризационно-охладительной установки, направляют в сепаратор-сливкоотделитель, а другую - в сепаратор-молокоочиститель.

Обезжиренный продукт на выходе из сепаратора-сливкоотделителя смешивается в потоке с цельным молоком, поступающим в трубопровод из молокоочистителя. Нормализованная смесь далее поступает в секции пастеризации и охлаждения пластинчатой пастеризационно-охладительной установки. Молоко следует нормализовать перед пастеризацией. Однако известны технологические схемы его нормализации в закрытом потоке, когда пастеризованное горячее цельное молоко повышенной жирности смешивают с пастеризованным горячим обезжиренным. Сырое цельное молоко после перемешивания из промежуточной емкости насосом перекачивается для подогрева в секцию рекуперации пастеризационно-охладительной установки, затем поступает в сепаратор-молокоочиститель и возвращается в секцию пастеризации. Часть горячего пастеризованного молока после выдерживателя подается по молокопроводу к сепаратору-сливкоотделителю. Для сепарирования подводят из общего потока рассчитанное количество молока (в зависимости от массовой доли жира в нем) через регулирующий кран.

Полученное горячее обезжиренное молоко отводят от сепаратора-сливкоотделителя по молокопроводу, где оно смешивается с цельным горячим пастеризованным молоком. Нормализованное молоко поступает в секции рекуперации, а затем охлаждения. Охлажденное нормализованное молоко собирают в технологических емкостях для проверки массовой доли жира.

Нормализованное по жиру молоко подогревают, очищают и гомогенизируют. Гомогенизацию нормализованного молока можно проводить раздельно. Для этого нормализованное молоко сепарируют, а полученные сливки гомогенизируют на двухступенчатом гомогенизаторе. Гомогенизированные сливки смешиваются в потоке с обезжиренным молоком, выходящим из сепаратора-сливкоотделителя, и направляются в секцию пастеризации пастеризационно-охладительной установки. Сливки можно гомогенизировать также перед их смешиванием с обезжиренным молоком при составлении нормализованного молока. После гомогенизации нормализованное молоко пастеризуют. Режим пастеризации молока на предприятии выбирают в зависимости от имеющегося оборудования с учетом бактериальной обсемененности сырья и эффективности пастеризации. Пастеризованное молоко охлаждают и направляют на розлив и упаковывание (укупоривание) или для временного хранения в промежуточную емкость. Упакованное пастеризованное охлажденное молоко готово к реализации [1].

1.2.3 Приемка, первичная обработка и хранение молока

Количественный учет молока при приемке молока, вспомогательных материалов осуществляется с помощью для измерения массы (весы), определения объема (расходомеры-счетчики) (1).

Для первичной очистки молока применяю фильтры. В них очистка молока и молочных продуктов осуществляется под действием разности давления по обе стороны фильтрующей перегородки. Последняя представляет основную часть фильтра и в основном определяет его конструкцию и техническую характеристику (производительность, степень очистки и др.). Известно большое число разнообразных по свойствам фильтрующих перегородок из неорганических и органических материалов. Они могут быть изготовлены из хлопчатобумажных, шерстяных, синтетических, стеклянных, керамических и металлических материалов. Давление в фильтрах создается при помощи насоса (6) [4].

Таким образом, процесс фильтрации основан на задержании твердых взвешенных частиц фильтрующими перегородками, способными пропускать только жидкость и задерживать частицы твердой фазы. При прохождении суспензии через пористую перегородку за счет разности давлений до и после перегородки жидкая фаза проходит через поры перегородки и собирается в виде освобожденного от твердых примесей фильтрата, а твердые частицы задерживаются на поверхности фильтрующей перегородки, образуя слой осадка. Образующийся на поверхности перегородки слой осадка используется как фильтрующая среда: исходная суспензия, проходя через пористые каналы слоя осадка, частично освобождается от примесей. Для уменьшения его гидравлического сопротивления необходимо периодически удалять большую часть осадка с фильтрующей перегородки. По конструкции фильтры для молока бывают цилиндрические, пластинчатые, дисковые, открытые и закрытые.

После первичной очистки молоко поступает в сборную емкость для хранения. Для этой цели применяют в основном емкостное оборудование с промежуточным хладоносителем и без него и аппараты для охлаждения (оросительные, пластинчатые и др.). Основным параметром, характеризующим работу емкостного оборудования, является рабочая вместимость. Емкостное оборудование бывает вертикальное, горизонтальное, а по форме емкости - цилиндрическое, прямоугольное и корытообразное. Тип холодильного агрегата в оборудовании с промежуточным хладагентом может быть автономным водоохлаждающим, встроенным водоохлаждающим с намораживанием льда и встроенным с непосредственным охлаждением. В качестве промежуточного хладагента применяют хладон (R12 и R22).

.2.4 Танк В2-ОМГ-4 для хранения молока

Рис.1.2 Танк для хранения молока: 1 - внутренняя емкость; 2 - изоляция; 3 - уровнемер; 4 - кожух; 5 - термометр; 6 - люк; 7 - лабораторный кран; 8 - сливной кран; 9 - подставка; 10 - трубка для наполнения; 11 - светильник; 12 - мешалка; 13 - редуктор; 14 - электродвигатель; 15 - устройство для мойки танка.

Резервуар для хранения молока при температуре  представляет собой сварной алюминиевый вертикально или горизонтально расположенный цилиндрический сосуд с двумя сферическими днищами. Наружная поверхность термоизолирована древесноволокнистой плитой и защищена стальным кожухом толщиной 1,5 мм. В резервуарах имеется люк 6 с крышкой на шарнире, над которой укреплен привод мешалки 12. Он состоит из электродвигателя 14 и цилиндрического редуктора 13, соединенного с валом мешалки. Резервуар снабжен смотровым окном, трубой для наполнения, термометром в оправе, лабораторным краном 7, сливным краном 8.

Шнековая мешалка 12 интенсивно перемешивает молоко, обеспечивая в течение 10 - 12 мин. равномерное распределение жира по всему объему. Во время перемешивания молоко не подвергается ударам, что исключает сбивание жира молока. Вал мешалки снабжен сальниковым уплотнением, предотвращающим вытекание молока.

Охлажденное молоко через верхний патрубок поступает в резервуар. Сливают молоко через кран в нижней части резервуара. Количество молока в резервуаре определяют по уровнемеру 3 поплавкового типа, сблокированному с сигнализатором максимального уровня. При изменении уровня молока перемещается поплавок, а вместе с ним - и струна с грузиком указателя, по которому с помощью линейки определяют количество продукта в резервуаре. При достижении крайнего верхнего положения шток поплавка через рычаг нажимает на шток микропереключателя и включается лампа светильника 11, сигнализирующая о максимальном наполнении резервуара молоком [6].

Таблица 1.1 Техническая характеристика:

1.2.5 Сепараторы

Классификация и основные части сепараторов.

По технологическому назначению это оборудование подразделяют на две основные группы: сепараторы молоко очистители и сепараторы-сливкоотделители. В сепараторах молоко очистителях происходит центробежная очистка молока от механических и естественных примесей. К этой группе относят также отделители белка от сыворотки, сепараторы для обезвоживания творожного сгустка и сепараторы бактериоотделители. В сепараторах-сливкоотделителях молоко разделяется на сливки и обезжиренное молоко, происходят нормализация молока по жиру (при применении дополнительного устройства), обезжиривание сыворотки и получение высокожирных сливок. По конструктивным особенностям сепараторы подразделяют на: открытые, полузакрытые, закрытые. В открытых сепараторах ввод молока и вывод его фракций не герметизированы, т. е. сливки и обезжиренное молоко контактируют с воздухом окружающей среды. В полузакрытых сепараторах ввод молока может быть открытым или закрытым, но без напора, а вывод продукта - закрытым, под давлением, создаваемым в сепараторе. В закрытых сепараторах ввод молока, разделение на фракции и их выход герметизированы. Поступление молока и отведение фракций осуществляют под давлением. Сепараторы классифицируют также по способу удаления осадка из барабана: с ручной выгрузкой осадка после их полной остановки и разборки барабана, центробежной периодической и непрерывной выгрузкой при непрерывной работе сепаратора.

Сепараторы состоят из следующих основных частей: станины в виде чаши, барабана, приемно-выводного устройства и приводного механизма. На станине смонтированы все части и узлы сепаратора, в нижней ее части расположен приводной механизм. В чаше станины укреплены тормоза, стопоры, удерживающие барабан от произвольного вращения при сборке и разборке, а также приемно-выводное устройство. Внутренняя часть станины (картер) одновременно является масляной ванной.

Барабан (сепарирующее устройство) - исполнительный орган сепаратора, где молоко разделяется на фракции. Сепарирующее устройство бывает с верхним и нижним вводом молока. Наибольшее применение получили сепарирующие устройства с верхним вводом молока.

Основные детали барабана (крышка, основание, затяжные кольца-гайки) изготовляют из поковок или штамповок нержавеющей сталью. Затяжные кольца имеют левую резьбу, что исключает возможность их само отвинчивания при вращении барабана по часовой стрелке. Листы для изготовления тарелок барабана должны иметь маркировку завода - поставщика металла. Торцевые уплотнительные кольца барабана должны быть изготовлены из упругих полимерных материалов, резиновые уплотнения барабана - из пищевой резины только формованием. Все уплотнения барабана (полимерные и резиновые) должны быть стойкими к дезинфицирующим и моющим растворам и обладать следующими свойствами: теплостойкостью не менее 80 °С; не токсичностью и отсутствием постороннего запаха; стойкостью в 20 %-ных растворах азотной кислоты и едкого натра; работоспособностью в условиях давления 20-30 МПа. Приемно-выводные устройства, закрепленные в верхней части сепаратора, обеспечивают подачу молока в барабан и отвод из него фракций молока (сливок, обезжиренного молока, а также очищенного молока). Герметичность всех соединений создается резиновыми уплотнительными кольцами. Конструкции приемно-выводных устройств различны. Однако у всех имеются приемник для сливок и обезжиренного молока и диски напора для каждой фракции. Приемник состоит из двух изолированных камер для сливок и обезжиренного молока. Сливки как более легкая фракция выходят из барабана по нижнему патрубку, а обезжиренное молоко - по верхнему. На выходном патрубке сливок установлены регулировочный винт, позволяющий регулировать жирность сливок, и ротаметр для определения количества сливок. Приемно-выводные устройства могут быть снабжены устройствами для нормализации молока по жиру.

Все промышленные сепараторы имеют электрический привод. Основными его частями являются электродвигатель; центробежная муфта, состоящая из ведущей и ведомой полумуфт; зубчатое ведущее колесо; ведомое колесо мультипликатора, вертикальный вал (веретено). В приводной механизм могут входить также и другие детали, и узлы, усложняющие его конструкцию и обеспечивающие заданную частоту вращения барабана сепаратора. Передача движения от электродвигателя к барабану следующая. Вращение от вала электродвигателя передается ведущей центробежной полумуфте, затем после соприкосновения с ведомой центробежной полумуфтой вращение передается на горизонтальный вал. Ведущее зубчатое колесо на горизонтальном валу входит в зацепление с зубчатым колесом мультипликатора и передает вращение на вертикальный вал, а вместе с ним и на барабан. Этот способ передачи движения от электродвигателя на барабан сепаратора наиболее распространен, но известны и другие способы передачи вращения, обеспечивающие заданную частоту вращения барабана [2].

Разделение молока на фракции

Молоко должно подаваться на сепаратор сливкоотделитель с температурой не менее 43(±2) °С.

Процесс происходит в сепарирующем устройстве (барабане), состоящем из основания (дна) кожуха (крышки) обтекаемой формы, тарелкодержателя и пакета конических промежуточных и разделительных тарелок. Пакет из 48…56 тарелок служит для образования межтарелочного пространства, в котором происходит разделение молока на сливки и обезжиренное молоко. В каждой тарелке по три отверстия; при сборке тарелок в пакет формируются вертикальные каналы, через которые молоко распределяется в межтарелочном пространстве. В верхней части разделительной тарелки есть отверстие для отвода сливок. Необходимое соотношение между сливками и обезжиренным молоком достигается с помощью регулировочных устройств. Тяжелая фракция осаждается на внутренней поверхности барабана в грязевом (шламовом) пространстве, после его заполнения сепаратор останавливают и барабан промывают. На рассматриваемой нами технологической линии установлен сепаратор-сливкоотделитель Ж5-ОМ2-Е-С [1].

Сепаратор Ж5-ОМ2-Е-С - открытого типа с ручной выгрузкой осадка.

Таблица 1.2-Технические характеристики сепаратора Ж5-ОМ2-Е-С.

Рис 1.3 Сепаратор-сливкоотделитель открытого типа Ж5-ОМ2-Е-С. 1- чаша станины; 2 - распределительная камера обезжиренного молока; 3 - распределительная камера сливок; 4 - приемная поплавковая камера; 5-поплавок; б -днище чашеобразной емкости; 7-кран; 8 - трубка поплавковой камеры; 9- винт регулировки жирности сливок; 10- пробка заливки масла; 11- кнопка пульсатора; 12- смотровое окно уровня масла; 13 - пробка слива масла; 14- винт регулировки барабана по высоте.

Барабан является основным рабочим механизмом, в межтарелочных пространствах которого под действием центробежной силы происходит процесс очистки молока от механических примесей.

Рис.1.4 Барабан сепаратора-сливкоотделителя. 1- стяжная гайка; 2- корпус барабана; 3 - разделительная тарелка; 4- пакет тарелок; 5 - тарелкодержатель; 6- уплотнительное кольцо; 7-основание барабана.

Рис.1.5 Технологическая схема барабана сепаратора. 1- тарельчатые вставки ; 2- осадок( тарельчатая слизь); 3- тяжелая фракция ( обезжиренное молоко) ; 4- легкая фракция (сливки). поджимаются пробками.

Применение сепараторов сливкоотделителей с периодической и непрерывной выгрузкой осадка позволяет увеличить продолжительность их непрерывной работы [5].

1.2.6 Пластинчатая пастеризационная установка А1-ОПК-5

Предназначена для тепловой обработки молока при производстве кисломолочных продуктов. Она состоит из пластинчатого аппарата, уравнительного бака с клапанно-поплавковым устройством, стабилизатора потока, бойлера, инжектора, сепаратора-молокоочистителя, выдерживателя емкостного типа, центробежного насоса для молока, центробежного насоса для воды, пульта управления с автоматическими приборами контроля, регулирования, регистрирования, автоматического клапана возврата молока.

Пластинчатый аппарат имеет четыре секции: регенерации 1 и 2, пастеризации и нагрева. Секции собраны из теплообменных рифленых пластин. Каждая секция изолирована одна от другой разделительной плитой. Пластины и плиты подвешены на верхней несущей штанге, а нижняя штанга служит для них направляющей. Герметичность в аппарате создается за счет поджатая пластин зажимными устройствами. На станине, нажимных и разделительных плитах имеются штуцера для входа и выхода продукта и рабочих жидкостей. Контроль, регулирование и регистрирование параметров технологического процесса осуществляются приборами автоматики. Сырое молоко из емкости для хранения поступает в уравнительный бак, который снабжен клапанно-поплавковым регулятором, обеспечивающим постоянный уровень. Затем сырое холодное молоко электронасосом подается в секцию регенерации где нагревается пастеризованным горячим молоком до 55-60 °С и поступает в сепаратор-молокоочиститель (А1-ОЦМ-5). После очистки в сепараторе-молокоочистителе молоко поступает в секцию регенерации 2 и затем в гомогенизатор. После него молоко возвращается в секцию пастеризации, где нагревается горячей водой до 90-95 °С. Молоко, нагретое до температуры пастеризации, направляется через автоматический клапан возврата в выдерживатель, проходит его за 300-400 с и подается электронасосом на охлаждение в секции регенерации 7 и 2 и далее в секции нагрева, где температура молока доводится до оптимальной - 20-50 °С.

Таблица 1.3. Техническая характеристика пластинчатой пастеризационно-охладительной установки для молока при производстве кисломолочных продуктов

Рис 1.6 Технологическая схема пластинчатой пастеризационно-охладительной установки для кисломолочных продуктов А1-ОПК-5: 1 - уравнительный бак; 2 - насос для молока; 3 - пластинчатый аппарат; 4-сепаратор-молокоочиститель; 5-гомогенизатор; 6 - автоматический клапан возврата молока; 7- выдерживатель; 8- насос для молока; 9 - инжектор; 10- насос для горячей воды; 11 - бойлер; 12- автоматический клапан циркуляции молока; - -молоко; 1г - вода горячая; 1х- вода холодная; г - пар

Большим недостатком этого пастеризатора является отсутствие в его конструкции автоматического клапана, который возвращает молоко в уравнительный бак при пуске установки и в случае падения температуры пастеризации ниже 90 °С. Также у него малая производительность, что не позволяет увеличить производительность линии [5].

.2.7 Гомогенизация

Гомогенизация - это раздробление (диспергирование) жировых шариков путем воздействия на молоко или сливки значительных внешних усилий. В процессе обработки уменьшаются размеры жировых шариков и скорость всплывания. Происходит перераспределение оболочечного вещества жирового шарика, стабилизируется жировая эмульсия, и гомогенизированное молоко не отстаивается.

Этот способ механической обработки молока и жидких молочных продуктов служит для повышения дисперсности в них жировой фазы, что позволяет исключить отстаивание жира во время хранения молока, развитие окислительных процессов, дестабилизацию при интенсивном перемешивании и транспортировании.

Гомогенизация сырья способствует:

·  при производстве пастеризованного молока и сливок - приобретению однородности (вкуса, цвета, жирности);

·        стерилизованного молока и сливок к повышению стойкости при хранении

·        кисломолочных продуктов (сметаны, кефира, йогурта и др.) - повышению прочности и улучшению консистенции белковых сгустков и исключению образования жировой пробки на поверхности продукта;

·  восстановленных молока, сливок и кисломолочных напитков - созданию наполненности вкуса продукта и предупреждению появления водянистого привкуса;

Диспергирование жировых шариков, т. е. уменьшение их размеров и равномерное распределение в молоке, достигается воздействием на молоко значительного внешнего усилия (давление, ультразвук, высокочастотная электрическая обработка и др.) в специальных машинах-гомогенизаторах. Наибольшее распространение в молочной отрасли получила гомогенизация молока при продавливании его через кольцевую клапанную щель гомогенизирующей головки машины. Жировые шарики, проходя через эту щель, диспергируются. Необходимое давление создается насосом. При производстве цельного молока размер жировых шариков с 3-4 мкм уменьшается до 0,7-0,8 мкм [4].

При двухступенчатой гомогенизации молоко последовательно проходит первую ступень, а затем вторую. При переходе из зоны малых скоростей (молокопровода и нагнетательная камера) в зону высоких скоростей (может быть плоская клапанная щель) передняя часть жирового шарика вытягивается, и от него отрываются мелкие частицы. Высота клапанной щели составляет около 0,7 мм. В зависимости от формы щели клапаны могут быть плоские, конические или конические рифленые. Чем больше скорость шарика в клапанной щели, тем он сильнее вытягивается, и тем меньшего размера от него отрываются частицы. Скорость жирового шарика зависит от давления гомогенизации. Скорость движения жирового шарика в нагнетательной камере гомогенизирующей головки составляет 9 м/с, а в клапанной щели - 150-200 м/с.

Основным узлом современных гомогенизаторов клапанного типа является гомогенизирующая головка. Она может быть одно или двухступенчатой. Вторая ступень обычно работает при более низком давлении, чем первая. Применение одно - или двухступенчатой гомогенизации зависит от вида вырабатываемых молочных продуктов.

Двухступенчатую гомогенизацию с большим перепадом давления на обеих ступенях применяют при производстве высоко жирных молочных продуктов (сливки). Она позволяет рассеивать (разбивать) образующиеся скопления жировых шариков. Для выработки других видов молочных продуктов, в том числе для питьевого молока, можно использовать одноступенчатую гомогенизацию [2].

На рис 1.7 показана схема одно - и двухступенчатой гомогенизирующих головок гомогенизатора клапанного типа.

Рис. 1.7 Схема гомогенизирующей головки: а - одноступенчатой; б-двухступенчатой; 1 - кривошипно-шатунный механизм; 2-плунжерный насос - 3 - предохранительный клапан; 4, 12 - гомогенизирующие клапаны первой и второй ступеней; 5-пружина; 6 - регулировочные винты; 7-седло; 8-манометр; 9-нагнетательная камера; 10, 11- нагнетательный и всасывающий клапаны.

При движении плунжера влево в цилиндре создается разрежение и через клапан 11 молоко засасывается в цилиндр. При обратном движении плунжера молоко проходит через открывшийся клапан 10 в нагнетательную камеру. Одновременно такое же количество молока продавливается через узкую кольцевую щель между седлом и клапаном в нагнетательную трубку. Клапан 4 и седло имеют с обеих сторон притертые друг к другу поверхности. При износе одной стороны клапан и седло переворачиваются и устанавливаются другими торцевыми поверхностями в рабочее положение. Давление регулируется винтом, с его помощью сжимается пружина, которая усиливает давление на клапан 4, плотно пришлифованный к седлу. Давление контролируется по манометру [3].

При двухступенчатой гомогенизации молоко последовательно проходит первую ступень, а затем вторую. При переходе из зоны малых скоростей (молокопровода и нагнетательная камера) в зону высоких скоростей (может быть плоская клапанная щель) передняя часть жирового шарика вытягивается, и от него отрываются мелкие частицы. Высота клапанной щели составляет около 0,7 мм. В зависимости от формы щели клапаны могут быть плоские, конические или конические рифленые. Чем больше скорость шарика в клапанной щели, тем он сильнее вытягивается, и тем меньшего размера от него отрываются частицы. Скорость жирового шарика зависит от давления гомогенизации. Скорость движения жирового шарика в нагнетательной камере гомогенизирующей головки составляет 9 м/с, а в клапанной щели - 150-200 м/с.

Эффективность гомогенизации молока определяется рабочим давлением, температурой, скоростью движения продукта при прохождении через гомогенизирующую головку, конструктивными особенностями последней, составом и свойствами компонентов, образующих оболочку жировых шариков, кислотностью, а также последовательностью технологических операций.

Рабочее давление гомогенизации представляет собой разность давления продукта до и после клапанной щели гомогенизирующей головки. Его величина определяется неразделяемостью молока при данном размере жирового шарика и расходом энергии. Неразделяемость молока зависит от скорости отстоя молочного жира. Если в молоке не будет обнаружено заметного отстоя молочного жира в течение заданного срока хранения, то цель гомогенизации будет достигнута, и давление изменять не следует [4].

Увеличение давления гомогенизации приводит к уменьшению среднего диаметра и диапазона распределения по размерам жировых шариков молока. Средний диаметр жировых шариков при давлении до 12-14 МПа уменьшается более интенсивно, чем при давлении от 14 до 20 МПа, а при давлении более 20 МПа практически не уменьшается.

Гомогенизатор А1-ОГМ-2,5

Предназначен для дробления жировых шариков в молоке, жидких молочных продуктах с температурой от 45 до 85°С и кинематической вязкостью не более 3,3-10^-6 м²/с. Они применяются в различных технологических линиях для молока и молочных продуктов [5].

Гомогенизаторы состоят из следующих основных узлов: кривошипно-шатунного механизма с системой смазки и охлаждения, плунжерного блока с гомогенизирующей и манометрическими головками и предохранительным клапаном, станины. Привод осуществляется от электродвигателя с помощью клиноременной передачи. Гомогенизатор А1-ОГМ-2,5 показан на рис. 1.8.

Рис.1.8 Гомогенизатор А1-ОГМ-2,5: 1- станина; 2- сливная пробка; 3- масло указатель; 4- крышка; 5- кривошипно-шатунный механизм; 6- шатун; 7- вкладыш;8 - палец; 9 - ползун; 10 - плунжер; 11-гомогенизирующая головка; 12 - плунжерный блок; 13 - змеевик; 14 - электродвигатель; 15 - плита; 16-устройство для натяжения ремней; 17-опора; 18-ведущий шкив; 19-ведомый шкив; 20-клиновой ремень; 21-коленчатый вал.

Кривошипно-шатунный механизм преобразует вращательное движение, передаваемое клиноременной передачей от электродвигателя, в возвратно-поступательное движение плунжеров. Последние посредством манжетных уплотнений входят в рабочие камеры плунжерного блока и, совершая всасывающие и нагнетательные ходы, создают необходимое давление гомогенизируемой жидкости [5].

Кривошипно-шатунный механизм описываемых гомогенизаторов состоит из коленчатого вала, установленного на двух конических роликоподшипниках; крышек подшипников; шатунов с крышками и вкладышами; ползунов, шарнирно соединенных с шатунами с помощью пальцев; стаканов; уплотнений; крышки корпуса и ведомого шкива, использовано консольное закрепление на конце коленчатого вала. Внутренняя полость корпуса кривошипно-шатунного механизма - масляная ванна. В задней стенке корпуса смонтированы масло указатель и сливная пробка. В гомогенизаторе К5-ОГ2А-1.25 смазка трущихся деталей кривошипно-шатунного механизма производится путем разбрызгивания масла вращающимся коленчатым валом. Конструкция корпуса и сравнительно небольшие нагрузки на кривошипно-шатунный механизм гомогенизатора К5-ОГ2А-1,25 позволяют охладить масло, помещенное внутри корпуса, за счет теплоотдачи с поверхности в окружающую среду. Водопроводной водой охлаждаются только плунжеры.

В гомогенизаторе А1-ОГМ-2,5 в сочетании с разбрызгиванием масла внутри корпуса применяют принудительную систему смазки наиболее нагруженных трущихся пар, что увеличивает теплоотдачу. Масло в этом гомогенизаторе охлаждается водопроводной водой, которая поступает в змеевик охлаждающего устройства, уложенного на дне корпуса, а плунжеры - водопроводной водой, падающей на них через отверстия в трубе. В системе охлаждения установлено реле протока для контроля протекания воды [6].

К корпусу кривошипно-шатунного механизма с помощью двух шпилек прикрепляется плунжерный блок (рис.1.9)

Рис.1.9 Блок цилиндров гомогенизатора 1- корпус блока, 2- всасывающий клапан, 3- нагнетательный клапан, 4- плунжер, 5- манжета уплотнения, 6- манометрическая головка, 7- корпус клапана, 8- седло клапана, 9- гомогенизирующий клапан, 10- кольцо распылителя, 11- игла, 12- нажимной винт.

Блок цилиндров гомогенизатора предназначенный для всасывания продукта из подающей магистрали и нагнетания его под высоким давлением в гомогенизирующую головку. Плунжерный блок включает в себя корпус, плунжеры, манжетные уплотнения, нижние, верхние и передние крышки, всасывающие и нагнетательные клапаны, седла клапанов, прокладки втулки, пружины, фланец, штуцер, фильтр во всасывающем канале блока. На торцевой плоскости плунжерного блока имеется гомогенизирующая головка, предназначенная для выполнения двухступенчатой гомогенизации продукта за счет его прохода под высоким давлением через щель между клапаном и седлом клапана в каждой ступени [5].

На верхней плоскости плунжерного блока закреплена манометрическая головка для контроля давления гомогенизации (на нагнетательном коллекторе плунжерного блока). Манометрическая головка имеет дросселирующее устройство, дающее возможность эффективно уменьшать амплитуду колебаний стрелки манометра. Манометрическая головка состоит из корпуса иглы уплотнения, поджимающей гайки, шайбы и манометра с мембранным разделителем. К торцевой плоскости плунжерного блока со стороны, противоположной креплению гомогенизирующей головки, расположен предохранительный клапан, который предотвращает повышение давления гомогенизации по сравнению с номинальным давлением.

Предохранительный клапан включает в себя винт контргайку, пяту, пружину, клапан и седло клапана. На максимальное давление гомогенизации предохранительный клапан настраивают, вращая прижимной винт, который воздействуют на клапан через пружину.

Станина гомогенизатора представляет собой литую или сварную конструкцию из швеллеров, обшитых листовой сталью. На верхней плоскости станины установлен кривошипно-шатунный механизм. Внутри на двух кронштейнах шарнирно закреплена плита с размещенным на ней электродвигателем. Кроме того, плита поддерживается винтами, регулирующими натяжение клиновых ремней. Станина имеет четыре регулируемые по высоте опоры. Боковые окна станины закрываются съемными крышками.

Молоко или молочный продукт подаются с помощью насоса во всасывающий канал плунжерного блока. Из рабочей полости блока продукт под давлением попадает через нагнетательный канал в гомогенизирующую головку и с большой скоростью проходит через кольцевой зазор, образующийся между притертыми поверхностями гомогенизирующего клапана и его седлом. При этом происходит диспергирование жидкой фазы продукта. Из гомогенизатора продукт направляется по молокопроводу на дальнейшую переработку или предварительное хранение [2]. Технические характеристики гомогенизаторов приведены в таблице 1.4.

Таблица 1.4. Технические характеристики гомогенизаторов

1.2.8 Подогреватель трубчатый П8-ОАБ

Рис. 1.10 Подогреватель трубчатый П8-ОАБ: 1 - насос для молока; 2 - молокопровод; 3 - манометр, 4 - дистанционный термометр; 5- манометр технический; 6 - паровой вентиль; 7-одноцилиндровый аппарат; 8 - узел отвода конденсата.

Подогреватель П8-ОАБ предназначен для подогрева молока перед сепарированием и применяется на маслодельных, сыродельных заводах и крупных сепараторных отделениях. Подогреватель выполнен одноцилиндровым. В цилиндр аппарата впрессовано 24 трубки из нержавеющей стали длиной по 1,2 м с внутренним диаметром 27 мм. В межтрубное пространство в качестве охладителя подается хладагент. Молоко насосом подается в одну из трубок аппарата, затем проходит последовательно все 24 трубки и охлажденным до необходимой температуры направляется в выдерживатель [6].

1.2.9 Автомат для фасовки молока АР1С

Рис.1.11 Автомат для упаковки молока в пакеты (мешочки): 1 - рулон; 2 - механизм для нанесения даты; 3 - бактерицидная лампа; 4 - формующая труба; 5 - дозатор; 6 - механизм продольной сварки; 7 - механизм поперечной сварки и резки пакетов; 8 - заваренный и отрезанный пакет; 9 - транспортер пактов; 10 - бункер; 11 - фотоэлемент счетного устройства.

Упаковочная бумажная лента сначала подается с рулона 1 в емкость химической обработки, которая наполнена перекисью водорода а затем огибает направляющий ролик и проходит в зоне бактерицидной лампы 3. В формующем колесе лента свертывается в трубу 4.

Бумажная труба проходит через электронагреватель, в котором быстро нагревается до 300-400°С, в результате чего мгновенно разлагается перекись водорода, и тем самым достигается надежная стерилизация пакетов. После стерилизации пакетов в бумажную трубу непрерывным потоком поступает стерилизованное и охлажденное молоко. При этом ценообразование полностью исключается.

В нижней части транспортера находится механизм 7 для поштучной резки пакетов, наполненных молоком. Отрезанные пакеты подают в ковши подъемного механизма укладчика, который укреплен в основании автомата. Пакеты автоматически укладываются в специальные корзины шестигранной формы [10].

2. Специальная часть

2.1 Антикоррозионная защита оборудования

Современное развитие пищевой промышленности, разработка новых технологических процессов, протекающих в агрессивных средах, предъявляют к конструкционным материалам высокие требования. Наиболее важными конструкционными материалами являются металлы и их сплавы. В процессе эксплуатации изделий, вследствие химического или электрохимического взаимодействия их с окружающей средой происходит коррозия, что приводит к разрушению металлических конструкций, аппаратов, трубопроводов и др.

Коррозия начинается с поверхности металла и, при дальнейшем развитии этого процесса, распространяется вглубь. Средой, в которой происходит коррозия металлов, являются различные жидкости и газы. Коррозионный процесс протекает на границе двух фаз: металл - окружающая среда, т. е. является гетерогенным процессом взаимодействия жидкой или газообразной среды с металлом. Широкое применение в пищевой промышленности находят сплавы железа, меди, алюминия, никеля, титана и др. Дальнейшее развитие техники выдвигает проблему применения таких металлов, как тантал, цирконий, рений, германий, торий, иридий.

Масштабы коррозии и убытки, причиняемые ею, станут очевидными, если учесть, что около 10% всего производимого металла безвозвратно теряется вследствие разрушающего действия коррозии. Экономические потери от коррозии можно разделить на прямые и косвенные. Прямые потери включают стоимость заменяемых металлических конструкций и механизмов или их частей, стоимость коррозионностойких металлов и сплавов, применяемых вместо материалов, имеющих те же механические свойства, но нестойких к коррозии, стоимость различных видов защиты от коррозии и т. д. К косвенным потерям относятся расходы, связанные с простоем оборудования во время замены части машины или аппарата, разрушаемых коррозией, с загрязнением выпускаемых изделий продуктами коррозии и др.

Повышение цен на энергоресурсы и металлы до мирового уровня привело к резкому сокращению и объемов, и областей применения нержавеющих сталей, титана. Одновременно повышается интерес к современным полимерным коррозионностойким материалам в области пищевого машиностроения [12].

.2 Разработка антикоррозионной защиты оборудования

В процессе эксплуатации пищевого оборудования металлы подвергаются коррозионному разрушению, что приводит к его преждевременному выходу из строя. На скорость коррозии оказывают существенное влияние материал, из которого изготовлено оборудование, его конструкционные особенности, природа агрессивной среды и условия эксплуатации. Для повышения долговечности и надежности, вновь проектируемых аппаратов и изделий, необходимо правильно выбрать материал для изготовления узлов и деталей и наиболее эффективную защиту от коррозии [13].

Коррозию металлов можно замедлить изменением их стационарных потенциалов, пассивированием, нанесением защитных покрытий, снижением концентрации окислителя в коррозионной среде, изоляцией поверхности металла от окислителя и т. д. При разработке методов защиты от коррозии используют различные способы снижения скорости коррозии, которые выбираются в зависимости от характера коррозии и условий ее протекания. Выбор того или иного способа определяется его эффективностью, а также экономической целесообразностью. Методы защиты металлов от коррозии различаются по механизму защитного действия и по способу применения защиты.

По механизму защитного действия методы защиты металлов от электрохимической коррозии можно разделить на следующие методы:

методы, тормозящие преимущественно катодный процесс (применение катодных ингибиторов, уменьшение концентрации катодных деполяризаторов в растворе, применение электрохимической катодной защиты, снижение катодных включений в сплаве);

методы, тормозящие преимущественно анодный процесс (применение анодных ингибиторов или пассиваторов, легирование сплава с целью повышения пассивности, применение анодной электрохимической защиты);

методы, увеличивающие омическое сопротивление системы (применение изоляционных прокладок между катодными и анодными участками системы);

методы, снижающие термодинамическую нестабильность коррозионной системы (покрытие активного металла сплошным слоем термодинамически устойчивого металла, легирование термодинамически нестабильного металла значительным количеством стабильного компонента, полная изоляция металла от коррозионной среды);

смешанные методы, т.е. методы, тормозящие одновременно несколько стадий коррозионного процесса.

Наиболее эффективным методом защиты металлов от коррозии обычно является метод, который преимущественно тормозит основную контролирующую стадию данного электрохимического коррозионного процесса [12].

Применение методов защиты, уменьшающих степень термодинамической неустойчивости системы, всегда в той или иной степени будет способствовать понижению скорости коррозионного процесса.

При параллельном применении нескольких методов защиты металлов от коррозии, как правило, легче достичь более полной защиты, если все эти методы действуют преимущественно на основную контролирующую стадию электрохимического коррозионного процесса. Например, при уменьшении коррозии металла добавлением анодных ингибиторов (пассиваторов) усиление эффекта защиты будет достигаться также введением катодных присадок в сплав или дополнительной анодной поляризацией.

По способу применения все методы защиты металлов от коррозии подразделяются на несколько групп:

)        металлические защитные покрытия;

Роль защиты от коррозии сводится к повышению термодинамической устойчивости металла и к изоляции изделия от коррозионной среды.

По методу нанесения металлические защитные покрытия подразделяются на горячедиффузионные и гальванические покрытия.

К горячедиффузионным покрытиям относятся покрытия, наносимые механо-физическими методами и основанные на взаимодействии металла изделия с покрываемым металлом, который находится в виде расплава, паров солей или в виде листов.

К этой группе относятся: горячее, диффузионное, металлизационное и плакировочное покрытия.

К гальваническим покрытиям относятся покрытия, наносимые электрохимическим методом.

)        неметаллические покрытия;

Защитные свойства неметаллических покрытий сводятся к изоляции защищаемого изделия от коррозионной среды. К неметаллическим покрытиям относятся:

неорганические покрытия (оксидные, фосфатные, эмалевые покрытия);

органические покрытия (лакокрасочные, битумные покрытия и поли- мерные пленки).

) коррозионностойкие материалы;

Легирование железа такими металлами, как никель, хром, марганец, кремний, алюминий, молибден, вольфрам, позволяет повысить коррозионную устойчивость металла за счет образования на его поверхности коррозионностойкой оксидной пленки.

По составу сплавы железа подразделяются на низколегированные (до двух процентов легирующих компонентов) и высоколегированные, когда железо легируют одним или несколькими легирующими компонентами (общее содержание легирующих компонентов свыше 15%), например нержавеющая сталь 12Х18Н10Т. Сюда следует также отнести неметаллические конструкционные материалы.

)        обработка коррозионной среды;

Применяют два основных метода защиты: удаление из раствора агрессивных агентов, которые ускоряют коррозионный процесс, и применение ингибиторов коррозии, которые снижают действие агрессивных агентов.

В первом случае удаляют из агрессивной среды деполяризатор при работе коррозионного элемента. Например, кипячением удаляют из раствора кислород, что приводит к снижению скорости коррозии с кислородной деполяризацией. Ингибиторы (замедлители коррозии) по механизму действия подразделяются на катодные, анодные и смешанные. Механизм защитного действия ингибиторов заключается в адсорбции ингибитора на корродирующей поверхности с последующим торможением катодных или анодных процессов коррозионного элемента. Электрохимическая защита подразделяется на протекторную, катодную, анодную и дренажную. Такая защита широко применяется для защиты подземных и подводных сооружений. При комплексной электрохимической защите применяются два и более методов защиты от коррозии, что способствует более высокой степени защиты изделий от коррозии, например защитное покрытие плюс катодная защита; защитное покрытие плюс катодная защита плюс обработка грунта и др. Выбор метода защиты оборудования от коррозии обусловливается степенью агрессивности рабочих компонентов, а также внешними условиями, т.е. степенью агрессивности среды, в которой находится аппарат или машина.

.3 Выбор коррозионностойких материалов

Многообразие физических и химических процессов требует расширенного ассортимента конструкционных материалов в химическом машиностроении. В настоящее время для изготовления химических аппаратов применяются различные металлы и сплавы. Наибольшее применение нашли стали: углеродистые, хромистые, хромоникелевые, хромомарганцевые, хромоникельмолибденовые, высоколегированные, аустенитные, корозионностойкие сплавы на никелевой основе, сплавы титана с молибденом, палладием, сплавы на основе свинца и меди и др. В последние годы разработан метод получения хромистых сталей с пониженным содержанием углерода, хромомарганцовистых сталей с пониженным содержанием никеля (до 4%) или совсем не содержащих никеля [8].

Также в пищевом машиностроении нашли применение неметаллические материалы на органической основе (пластмассы, углеграфитовые материалы каучуки, резины и др.), и неорганической основе (природные кислотоупорные, искусственные плавленные силикатные, керамические и др.). Под понятием коррозионностойкие металлы и сплавы понимают конструкционные материалы, которые в агрессивных коррозионных средах обладают достаточной коррозионной стойкостью и жаростойкостью и могут быть использованы без специальных средств противокоррозионной защиты, при этом коррозионная стойкость конструкционного материала заключается не только в сохранении его основной массы, но и выполнении функциональных нагрузок самой металлической конструкцией [12]. Теория коррозионностойкого легирования металлов, устойчивых к электрохимической коррозии, основывается на учении о контролирующих факторах коррозии - омическом, катодном и анодном торможении процесса коррозии. На основе этих факторов разработаны три направления повышения коррозионной устойчивости сплавов:

. Создание сплавов, образующих более совершенный защитный слой продуктов коррозии на своей поверхности. В металл вводят компоненты, способствующие образованию плотной защитной пленки на поверхности металла. Торможение коррозии достигается как за счет увеличения омического сопротивления, так и за счет экранирующего слоя, тормозящего доставку к металлической поверхности веществ, необходимых для протекания катодного процесса или удаление продуктов электродной реакции. Например, при легировании железа медью наступает пассивное состояние железа, но этот метод имеет ограниченное применение, так как при электрохимической коррозии трудно достичь полного экранирования поверхности.

. Уменьшение катодной активности металлов. Защитные свойства металлов повышаются вследствие уменьшения площади микрокатодов или увеличения перенапряжения выделения водорода на микрокатодах, т. е. происходит торможение катодного процесса. При легировании железа сурьмой, висмутом, мышьяком увеличивается перенапряжение выделения водорода.

. Снижение анодной активности металлов. Защитные свойства металлов повышаются в результате уменьшения активности анодной фазы путем введения компонентов, повышающих или термодинамическую устойчивость сплава, или его пассивность. Повышение коррозионной стойкости, например, стали, достигается легированием ее хромом, хромом и никелем, хромом, никелем и небольшими добавками палладия.

Жаростойкими называют сплавы, обладающие способностью сопротивляться химическому воздействию окислительных газов при высоких температурах. Если детали машин и аппаратов, используемые при высоких температурах, подвергаются механическому воздействию, то металл должен обладать и жаропрочными свойствами. При жаростойком легировании на поверхности сплава образуется защитная оксидная пленка легирующего компонента, затрудняющая диффузию реагентов и окисление основного металла. Оксидная пленка легирующего элемента должна быть сплошной, т. е. ее объем должен быть больше объема металла, из которого она образована. Чтобы препятствовать встречной диффузии ионов металла, электронов и ионов кислорода, оксидная пленка должна иметь высокое электрическое сопротивление. Размер ионов легирующего компонента меньше, чем размер ионов основного металла, что облегчает диффузию легирующего компонента на поверхность сплава, где образуется оксидная пленка. При этом кристаллическая решетка легирующего компонента с меньшими параметрами препятствует диффузии основного металла. Оксид легирующего компонента должен иметь высокие температуры плавления и возгонки и не образовывать низкоплавких эвтектик в смеси с другими оксидами. С основным металлом легирующий компонент образует твердый раствор, необходимый для равномерного распределения его в металле и создания оксидной пленки на всей поверхности сплава [13].

Для антикоррозионной защиты оборудования молочного производства наиболее приемлемым будет использование содержащей никель стали марки 12Х18Н10Т, которая имеет разрешение Минздрава Украины для эксплуатации в пищевой промышленности. При непрерывной работе сталь устойчива против окисления на воздухе, обладает достаточно высокой жаростойкостью и хорошей технологичностью при горячей пластической деформации, более дешевая и практична.

пастеризационный подогреватель антикорозионный молоко

2.4 Антикоррозионная защита строительных конструкций и полов

При разработке объемно-планировочных и конструктивных решений промышленных предприятий, в технологических процессах которых используются кислоты, щелочи, соли и другие агрессивные вещества, должны учитываться особенности условий эксплуатации строительных конструкций. При этом необходимо предусматривать:

расположение зданий и сооружений с агрессивными средами на генеральном плане с подветренной стороны по отношению к остальным производствам;

размещение здания на площадке с учетом уровня и направления грунтовых вод, располагая цезии с агрессивными средами на пониженных участках территории;

изоляцию помещений с влажностью воздуха более 75% от соседних помещений;

разделение помещений, отнесенных к различным группам по агрессивному воздействию среды, глухими перегородками, а в случае необходимости устройства в них проемов с воздушно-тепловыми завесами или шлюзов для обеспечения постоянства параметров воздушной среды в различных помещениях;

блокировку помещений с агрессивными выделениями;

максимально возможную герметизацию технологического оборудования, уплотнения стыков и соединений как в технологическом оборудовании, так и в трубопроводах;

исключение или уменьшение количества помещений с мокрой уборкой пола при наличии проливов кислот и щелочей;

выбор марки стали, типов цемента и плотности бетона, обеспечивающих наибольшую химическую стойкость в той или иной среде.

.4.1 Каркасы и стены

На несущие каркасы и стены промышленных зданий может оказывать агрессивное воздействие воздушная среда с повышенной (60-75%) и высокой (более 70%) относительной влажностью, брызги и проливы кислот и щелочей, действующие на нижние части колонн и стен.

В цехах с агрессивными средами рекомендуется проектировать предварительно напряженные колонны прямоугольного сечения со срезами на фаску углами. Прогоны и плиты перекрытий необходимо проектировать из предварительно напряженного бетона, возможно более простых сечений.

Поверхности металлических и железобетонных конструкций каркасов и технологических площадок при наличии кислых газов должны быть окрашены химически стойкими лакокрасочными материалами. В местах примыкания к полу, а также в местах возможных брызг и обливов предусматривают защиту колон и стен химически стойким непроницаемым подслоем с последующей облицовкой кислотоупорной керамической плиткой на специальных кислотостойких мастиках и замазках в соответствии с характером агрессивности жидких сред.

.4.2 Полы и их детали

Химически стойкие полы предотвращают попадание агрессивных жидкостей в грунт или в междуэтажные перекрытия. Проникновение агрессивных жидкостей (даже только загрязненных) угрожает подземным частям здания, ведет к загрязнению грунтовых вод и разрушению бетона и стальной арматуры. Конструкция пола по грунту состоит из уплотненного грунтового основания, слоя гидроизоляции от грунтовых вод, несущего и выравнивающего слоев бетона, химически стойкой гидроизоляции, подстилающего слоя и покрытия. Покрытие может устраиваться из мягких плиток релина или рулонного линолеума, перхлорвинилового пластиката в том случае, если среда слабоагрессивная и механические нагрузки незначительны. При значительных механических нагрузках покрытие проектируют из кислотоупорных керамических плиток или кислотоупорного кирпича, плиток из каменного литья или в виде монолитного слоя.

Монолитное покрытие пола осуществляется обычным бетоном, но особо плотным или повышенной плотности при воздействии на него щелочной среды, кислотостойким бетоном на основе жидкого стекла, кислотостойким асфальтом или асфальтобетоном, а также пластрастворами или пластбетонами на основе фурановых, эпоксидных, полиэфирных или других смол при воздействии кислой среды. В последние годы широко внедряются монолитные химически стойкие покрытия полов на основе эпоксидных и полиэфирных связующих- эпоксикарбамидные, эпоксиполиамидные, эпокситерпеновые, эпоксикаучуко -вые, полиэфиркаучуковые - толщиной 5-10 мм [9].

.5 Модернизация основного оборудования

Большим недостатком пастеризатора А1-ОПК-5 является отсутствие в его конструкции автоматического клапана, который возвращает молоко в уравнительный бак при пуске установки и в случае падения температуры пастеризации ниже 90 °С. Также у него малая производительность, что не позволяет увеличить производительность линии. Пластинчатую пастеризационную установку А1-ОПК-5 предлагается заменить на трубчатый пастеризатор А1-ОТЛ-10. После обработки на установке А1-ОТЛ-10 продукты сохраняют весь комплекс необходимых человеку веществ: микроэлементов и макроэлементов, витаминов, приобретает при этом высокую пищевую ценность. В установке А1-ОТЛ-10 трубные доски изготовлены нержавеющей сталью. Они имеют выфрезерованные каналы, соединяющие торцы труб попарно. Входная и выходная трубы выведены из цилиндров наружу в виде патрубков со штуцерами. В торцах цилиндров установлены плотно привернутые крышки с резиновыми уплотнениями, создающими герметичность и изолирующими каналы один от другого. Нагнетаемая насосом жидкость попадает в первую трубу, затем в канал, перемешивается, переходит в следующую трубу, снова в канал и т.д., пока последовательно не пройдет по всем трубам. В паровых рубашках цилиндров на входе установлены перфорированные пластины - отражатели пара. Цилиндры смонтированы на подставке из труб. Для регулирования по высоте в нижней части подставки предусмотрены регулирующие винты.

Регулирование температуры пастеризации и ее автоматическое поддержание в заданных пределах осуществляются регулятором прямого действия типа РТ. Для того чтобы не пропустить не пастеризованный продукт на последующую обработку, на выходе из верхнего цилиндра пастеризатора предусмотрен перепускной клапан. Команда на автоматический перепуск подается с пульта управления от манометрического термометра. На паропроводе перед входом пара в рубашки цилиндров пастеризатора установлены манометры, предохранительные клапаны и паровые вентили. В паропроводе верхнего цилиндра смонтирован регулятор температуры. Вывод конденсата осуществляется конденсатоотводчиками из каждого цилиндра в отдельности.

Рис. 2.1 Общий вид установки трубчатой пастеризационной А1-ОТЛ-10. 1-центробежный электронасос; 2-термодинамический конденсатоотводчик; 3, 12, 14, 15, /9-трубы; 4 - угольник; 5, 6- трубы конденсата; 7-10, 24- молокопровод; 11- перепускной клапан; 13- регулятор температуры прямого действия типа РТ; 16- кольцеобразный патрубок; 17- трубчатый пастеризатор; 18- паровой вентиль: 20- предохранительный клапан; 21, 25- манометры; 22- фланец; 23 - тройник, 26- пульт управления

Установка А1-0ТЛ-10 на теплопередающих трубах создает шероховатость (накатку). Это снижает гидравлическое сопротивление, увеличивает теплопередачу, уменьшает образование молочного камня и пригара белка. Кроме того, для удобства обслуживания и повышения надежности работы системы автоматизации установка А1-ОТЛ-10 комплектуется уравнительным приемным баком с поплавковым регулятором уровня. Технические характеристики установок приведены в таблице 2.5.

Таблица 2.5 Технические характеристики трубчатых пастеризаторов

.6 Расчетная часть

Расчет пастеризатора молока типа "труба в трубе"

Механизм действия процесса пастеризации

Процесс пастеризации молока заключается в нагреве молока в теплообменнике типа "труба в трубе", в котором теплопередача тепла осуществляется от нагретой воды при температуре 75°С к нагреваемому молоку через разделяющую стенку. Молоко движется по трубному пространству, а нагретая вода подается в межтрубное пространство.

Тепловой поток прямо пропорционален площади теплопередачи f, коэффициенту теплопередачи к и средней движущей силе процесса теплопередачи, которой является средний температурный напор ∆t_cp,

Q=k*f*∆t_cp.

Рис. 2.2 Схема изменения температур теплоносителей при противотоке

На рисунке 2.2 представлена схема изменения температур теплоносителей при противотоке. Средний температурный напор определяется по формуле:

∆t_cp =(∆t_max-∆t_min)/ln(∆t_max/∆t_min),

где ∆t_max - разность конечной температуры воды и начальной температуры молока, °С;

∆t_min - разность начальной температуры воды и конечной температуры молока, °С.

∆t_max=t_в.к.-t_м.н.;

∆t_min=t_в.н.-t_м.к.,

где t_в.н. - начальная температура воды, °С;

t_в.к. - конечная температура воды, °С;

t_м.н. - начальная температура молока, °С;

t_м.к. - конечная температура молока, °С.

Коэффициент теплопередачи зависит от коэффициента теплоотдачи от молока к стенке трубки б_м, коэффициента теплоотдачи от воды к стенке трубки б_в, термического сопротивления трубки и термического сопротивления накипи в межтрубном пространстве и определяется по формуле

k=1/((1/б_м)+(1/б_в)+(д_тр /л_ст)+(д_н /л_н)),

где д_тр - толщина стенки трубки, м;

л_ст - теплопроводность стенки, Вт/(м*°С);

д_н - толщина накипи в межтрубном пространстве, м;

л_н - теплопроводность накипи, Вт/(м*°С).

Коэффициент теплоотдачи от молока к стенке трубки равен

б_м=Nu_м*л_м/l₁,

где Nu_м - критерий Нуссельта для молока;

л_м - коэффициент теплопроводности молока, Вт/(м*°С);

l₁ - характерный линейный размер, равный для круглых трубок d_вн;

d_вн - внутренний диаметр трубки, м.

Коэффициент теплоотдачи от воды к стенке трубки равен

б_в=Nu_в*л_в/l₂,

где Nu_в - критерий Нуссельта для воды;

л_в - коэффициент теплопроводности воды, Вт/(м*°С);

l₂ - характерный линейный размер, равный для кольцевого сечения межтрубного пространства

l₂=4*F_сеч/П_сеч,

где F_сеч - площадь сечения межтрубного пространства, м²;

П_сеч - смоченный периметр, м

П_сеч=4*(D_вн+d_н),

где D_вн - внутренний диаметр рабочего цилиндра, м;

d_н - наружный диаметр трубки, м.

Конструктивное решение теплообменного аппарата

Для уменьшения габаритных размеров пастеризатор может состоять из нескольких секций. Это приводит с одной стороны к уменьшению занимаемой производственной площади, а с другой стороны - к некоторому усложнению конструкции. Поэтому целесообразно принять две горизонтально расположенные секции, установленные в два ряда. Для увеличения коэффициента теплоотдачи от молока к стенкам трубок теплообменника типа "труба в трубе" и соответственно коэффициента теплопередачи необходимо иметь развитой турбулентный режим в трубном пространстве. Это достижимо при выполнении теплообменника многосекционным, получая батарею. Наибольшая скорость молока достигается при его прокачке последовательно через все трубки, т.е. когда весь расход молока приходится на сечение одной трубки.

Теплообменный аппарат необходимо выполнить из нержавеющей стали. Для снижения потерь тепла в окружающую среду целесообразно снаружи теплообменника нанести теплоизоляционный слой [11].

Анализ факторов, принятые допущения

Расчёт трубчатого пастеризатора сводится к определению внутреннего диаметра трубок, внутреннего диаметра рабочего цилиндра, кратности расхода воды. Расчёт производится из условия обеспечения температуры пастеризации, а также обеспечения необходимой производительности пастеризатора по молоку. Причём, конструктивные параметры пастеризатора необходимо рассчитать таким образом, чтобы приведённые затраты были минимальны.

При разработке математической модели принимаются следующие допущения:

) Ввиду незначительного изменения занимаемой площади пола по рассматриваемым вариантам в приведенные затраты можно не включать амортизацию здания.

) Ввиду незначительной стоимости слоя утеплителя пренебрегаем затратами, связанными с наружной теплоизоляцией аппарата.

) Пренебрегаем изменением стоимости насоса и электродвигателя при изменении потребляемой ими мощности.

Разработка математической модели процесса нагрева сливок

С учетом всех уравнений процесса теплообмена в теплообменнике типа "труба в трубе" математическая модель может быть представлена в виде следующей последовательности расчета.

Расчёт 1-й секции пастеризатора.

Продукт − молоко.

Производительность− G = 5000 л/ч = 1,4 л/с

Начальная температура молока 8 ºС, конечная 64 ºС.

Средняя температура:

При этой температуре молоко имеет теплофизические параметры:

кг/м³; ; ;

;

критерий Прандтля

Давление греющего пара 1,8 атм., аппарат горизонтальный.

. Секционный объемный расход:

. Тепловая нагрузка аппарата:

Вт

. Находим число труб по формуле:

где  внутренний диаметр теплопридающей трубы (выбираем стандартную трубу 25×2 мм с d_вн=21мм=0,021м).

- скорость движения воды (принимаем =1м/с).

имеем

При четырёх ходах в трубном пространстве число труб в пучке n=16

. Определяем поверхность теплопередачи F(м²) из общего уравнения теплопередачи:

k- коэффициент теплопередачи, Вт/м²∙К

- средняя разность температур, ºС

Q- тепловая мощность аппарата, Вт.

.1 Определяем коэффициент теплопередачи К по формуле:

, Вт/ м²∙К

-коэффициент теплопередачи от пара к стенке, Вт/м²·К.

- коэффициент теплопередачи от стенки к продукту, Вт/м²·К.

-толщина стенки (трубы), м. = 2мм (для труб из нержавеющей стали d_н=0,025м).

-коэффициент теплопроводности материала трубы, Вт/м·К. ( для трубы из нержавеющей стали =17,5 Вт/м·К.

.2 Определяем коэффициент теплопередачи от пара к стенке :

Для определения коэффициента теплопередачи от пара к стенке при плёночной конденсации пара на наружной поверхности трубы используем следующую формулу:

 (Вт/ м²∙К)

где, - коэффициент теплопроводности плёнки конденсата при t_пл , Вт/м·К

-плотность плёнки конденсата при t_пл ,кг/м³

-коэффициент динамической вязкости плёнки конденсата при t_пл ,Па∙с

r- удельная теплота конденсации пара, Дж/кг

- длина трубы, м.

-разность температур теплоносителя и стенки со стороны пара,ºС

Задаём длину трубы l =1,6м. t_cт1 на 2-3ºС ниже, чем значение t пара.

_cт1=t_n - (2 : 3)

t_cт1=118-2=116 ºС

t_пл= ( t_cт1+ t_n) ∙ 0,5

t_пл= (116+118) ∙ 0,5=119 ºС

Из справочника находим теплофизические свойства t_пл=117 ºС

945 кг/м³; _пл=0,2425∙10^-3Па∙с; 0,6859 Вт/м∙К

r =2208 кДж/кг  t_n−t_ст1=120−118=2ºС

4.3 Определяем коэффициент теплоотдачи от стенки к продукту (Вт/м²·К).

 при турбулентном режиме движения жидкости (продукта) в трубе определяем по формуле:

Где, Re -критерий Рейнольдса

Pr - критерий Прандтля при средней температуре продукта; t_ср=36ºС

Из справочника находим Pr =9,4

Режим движения - турбулентный.

P_{r ст} -критерий Прандтля для пограничного слоя при температуре стенки со стороны продукта, температура стенки со стороны продукта не известна. Определим её в приближении.

- средняя температура продукта, ºС

- разность температур стенки и продукта, ºС

Задаёмся этой температурой в 1-ом приближении.

_{r cт}=4,9

-коэффициент теплопроводности при t_ср

.4 Определяем коэффициент теплопередачи К.

4.5 Проверяем правильность принятия  и .Должно выполниться условие.

 13,638 ∙ 2 = 3923 ∙ 30

27276  11770

Повторим расчет.

Определим

При этой температуре, для воды:

; ; .

Тогда,

При t_ст2=81,3ºС P_2ст=4,2 ,тогда для определения :

Проверяем выполнение условия

∙13,8=4077∙45,3

 184690

Производим дальнейшие интеграционные вычисления:

При t_cт1 =106,5ºС вода имеет ; ; ;

 при t=73,4ºС (для молока)

∙ 25 = 3984 ∙ 36,7

146920

Расчёт окончен. Окончательно принимаем значение коэффициента теплопередачи К=1869 Вт/м²∙К

.6 Расчёт площади теплопередающей поверхности.

Общая длинна ходов L при d_p= (d_н+ d_вн) ∙ 0,5= (25+21) ∙ 0,5=23мм

Длинна одного хода .

. Конструктивный расчёт.

5.1 При закреплении труб в трубной решётке развальцовкой шаг равен:

мм

5.2 Диаметр кожуха находим по формуле:

где -коэф. заполнения трубной решётки

Получаем:

Здесь n =19 - стандартное число труб при размещении их по сторонам шестиугольника.

. Определение толщины слоя теплоизоляции.

 ,

где - коэф. теплопроводности материала изоляции

- коэф. теплопередачи в окруж. среду

- коэф. теплоотдачи от поверхности изоляции к окруж. воздуху

Здесь, - разность температур поверхности аппарата и окружающего воздуха.

Для совелита

Коэф. теплопередачи через слой совелита равен:

Толщина изоляции равна:

7. Расход пара равен:

кг/с

здесь k - коэф. запаса.

Диаметр парового патрубка равен:

Диаметр патрубка для отвода конденсата равен:

Диаметр патрубка для молока равен:

[11].

Выводы: Особенностью конструкции установки А1-ОТЛ-10 является наличие регенератора, выполненного по типу теплообменника "труба в трубе". Он служит для частичного подогрева исходного молока и вывода конденсата. Нагреваемый продукт подается по внутренней трубке, конденсат течет противотоком в кольцевом зазоре теплообменника.

Минимизация критерия оптимизации позволит определить конструктивные оптимальные параметры и кратность расхода воды теплообменника типа "труба в трубе". Выполнен расчет 1-й секции пастеризатора, так как нет необходимости рассчитывать две секции из-за аналогичности расчетов.

Для антикоррозионной защиты установку предлагается выполнить из содержащей никель стали марки 12Х18Н10Т.

3. Охрана труда

3.1 Общие требования безопасности

К работе в качестве рабочих-молочников допускаются физически здоровые люди не моложе 18 лет, не имеющих медицинских противопоказаний, прошедшие производственное обучение, вводный и первичный инструктаж на рабочем месте, а также должны проходить гигиеническую подготовку и сдавать зачет 1 раз в 2 года по установленной программе.

Рабочий-молочник должен знать:

·   устройства, конструкцию, принцип действия и правила технической эксплуатации доильного оборудования, оборудования по приемке молока;

·   основные виды неполадок донного оборудования, способы их устранения;

·   правила промывки цистерн;

·   правила внутреннего трудового распорядка.

Персонал, допущенный к работе, должен быть обеспечен и ознакомлен под расписку с инструкцией по охране труда .

Требования безопасности перед началом работы

Одеть положенную по нормам спец. одежду.

Проверить расстановку оборудования, убедиться в его исправности и опробовать на холостом ходу, при обнаружении повреждения или неисправности поставить в известность руководство.

Проверить подъездные площадки, чтобы работало электрическое освещение

Для обеспечения безопасной работы необходимо еженедельно проводить профилактический осмотр устройств и оборудования, которые не имеют регламентированного срока технического обслуживания (впускные и выпускные ворота, перила, тралы, подножные решетки.)

Приготовить моющие и дезинфицирующие растворы, пользуясь резиновыми перчатками и защитными очками.

Подвижные и вращающиеся части оборудования должны иметь защитные кожухи и ограждения , исключающие возможность получения травмы обслуживающим персоналом.

Требования безопасности во время работы

Расстановка оборудования и приспособлений должна исключать загромождение проходов.

Промывку автоцистерн проводить горячей водой на специальной площадке.

При перекачке молока обращать внимание на работу перекачивающего насоса.

Центрифуги (лабораторные, молочные)должны загружаться симметрично. Запрещается открывать крышку центрифуги до ее полной остановки. Процесс определения жира в молочной продукции должен осуществляться в соответствии с инструкцией по охране труда.

Емкости и баки должны промываться способами, исключающими необходимость нахождения в них работника.

Приямок для установки молочного насоса доильных установок должен быть огражден перилами высотой не менее 1 м.

Машины и оборудование, предназначенное для обработки молока, должны быть оснащены приборами автоматики, обеспечивающими надежный контроль и регулирование заданного технологического процесса.

Требования безопасности в аварийных ситуациях

Если на металлических частях оборудования обнаружено напряжение (ощущение эл.тока), электродвигатель работает на две фазы (гудит), заземляющий провод оборван, следует остановить машину и немедленно доложить об этом руководству.

При обнаружении неисправности в работе оборудования, самопроизвольной остановке, аварии необходимо отключить электропитание, сообщить об этом ответственному лицу и до устранения неисправности не включать.

При получении травмы обратись в мед. пункт и поставь в известность руководство.

При обнаружении загорания, необходимо вызвать пожарную охрану по телефону -01,поставить в известность руководство.

Требования безопасности по окончании работы

По окончании работ все оборудование и механизмы переводятся в положение, исключающее возможность их пуска посторонними лицами, электропитание отключается, оборудование протирается. Санитарная обработка , разборка, чистка и мойка производятся только после отключения оборудования от электросети.

Снять спецодежду, обо всех замечаниях в работе установки доложите своему руководителю, самому не проводить ремонт оборудования, принять душ [14].

4. Технико-экономическая часть

Главной целью проводимых в стране экономических реформ является наиболее полное удовлетворение материальных и духовных потребностей людей. На период реформ, выдвигая широкую программу социального развития страны и повышения народного благосостояния, на первый план поставили задачу - улучшить снабжение населения продуктами питания. Программа реформ предусматривает широкое использование потенциала сельского хозяйства нашей страны и всех отраслей агропромышленного комплекса. В целях значительного увеличения производства продуктов питания намечены меры по увеличению объемов переработки молока, улучшению ассортимента и повышению качества молочных продуктов. Осуществление этих мер связано с реализацией задач агропромышленного комплекса и техническим перевооружением отраслей пищевой промышленности, в том числе молочной. При техническом перевооружении молочной промышленности предусматривается использование высокопроизводительного технологического оборудования, изготовления комплектов машин, аппаратов и поточных технологических линий, обеспечивающих повышение производительности труда, освоение нового технологического оборудования и автоматизированных линий для розлива молока и оборудования для упаковки молочных продуктов.

Предприятия молочной промышленности располагают современным, высокопризводительным оборудованием, в том числе поточно-механизированными и автоматизированными линиями. Освоено производство новых видов цельномолочной продукции, сыров, мороженного, молочных консервов, масла, продуктов для детского питания, заменителей цельного молока для молодняка сельскохозяйственных животных. В последнее время особое внимание акцентируется на комплексной переработке молока и рациональном его использовании путем переработки обезжиренного молока, пахты и сыворотки на различные пищевые продукты.

Стимулы для производства

Товаропроизводитель оставляет в своем распоряжении весь НДС, что фактически увеличивает доход и является базисом для инвестиционного развития. До 2012 года КРС для мясомолочного стада будет осуществляться по 0% ставке НДС, что дает возможность увеличивать поголовье. Ужесточение конкуренции. Между переработчиками за качественное сырье от средне- и крупнотоварного производителя в связи с сокращением поставок населением.

Управление механической службой предприятия

В молочной промышленности существуют заводская и централизованная формы организации ремонтного производства. Заводская форма предусматривает проведение ремонтов оборудования силами ремонтного персонала предприятия.

В ремонтный период на предприятии комплектуются бригады нового типа о применении КТУ, в состав которых включаются рабочие эксплуатирующие данное оборудование. При этом для ремонтной бригады подбирается однотипное оборудование, что позволяет рационально использовать квалификацию рабочих приспособления, инструмент, повышает ответственность за качество ремонта.

Распределение работы среди членов бригады осуществляет бригадир.

Обоснование необходимости ремонтных работ и предложения по усовершенствованию организации и управлению ремонтной службой пищевого предприятия. Технико-экономические показатели работы РМЦ приведены в таблице 3.1

Таблица 3.1 Технико-экономические показатели работы РМЦ

Одним из основных мероприятий по усовершенствованию организации ремонтов и обслуживание оборудования есть внутризаводской и межзаводской сравнительный анализ.

Ремонтная служба по влиянию на технико-экономические показатели производства занимает сильное важное место.

Количественная оценка сводится к установлению показателей уровня экономичности и уровня организации ремонтного производства.

Эффективность и качество ремонта в значительной мере зависите от степени износа и нормального старения оборудования.

Физический износ может достигать таких значений, при которых дальнейшее использование оборудования становится экономически невыгодно.

Необходимо подчеркнуть, что в результате проведенного исследования показателей, ремонт изношенного оборудования не обеспечивает его функционирования на протяжении времени, равного срока службы нового оборудования к первому капитальному ремонту [15].

Выводы

В проекте разработаны методы антикоррозионной защиты оборудования, которое применяется в пищевой промышленности. В частности, разработана защита от коррозии оборудования для получения пастеризованного молока, предложена замена стали на содержащей никель сталь марки 12Х18Н10Т, которая более практична и дешевая. Предусмотрена также защита от коррозии строительных конструкций: каркасов, стен - химически стойкими лакокрасочными материалами, а полов - кислотоупорными керамическими плитками.

Осуществлен выбор оборудования. Разработана модернизация выбранного оборудования - пластинчатую пастеризационную установку А1-ОПК-5 предлагается заменить на трубчатый пастеризатор А1-ОТЛ-10 - и доказана рациональность применения. Произведен конструктивный, технологический и прочностной расчет1-й секции пастеризатора, так как нет необходимости рассчитывать две секции из-за аналогичности расчетов. Доказана рациональность выбора оборудования.

Проектом предусмотрены мероприятия техники безопасности.

 Литература

1. С.Т. Антипов, И.Т. Кретов, А.Н. Остриков и др.; Под ред. акад. РАСХН В.А. Панфилова. Машины и аппараты пищевых производств. В 2 кн. Кн. 1: Учеб. для вузов - М.: Высш. шк., 2001. - 703 с.

2. С.Т. Антипов, И.Т. Кретов, А.Н. Остриков и др.; Под ред. акад. РАСХН В.А. Панфилова. Машины и аппараты пищевых производств. В 2 кн. Кн. 2: Учеб. для вузов - М.: Высш. шк., 2001. - 680 с.

3. Пат. 2142331 РФ, МПК 7 А 01 J 11/16. Устройство для гомогенизации и гомогенизирующая головка / В.Е. Карачевский, И.В. Карачевский, В.В. Карачевский.

. Технология молока и молочных продуктов / Г.В. Твердохлеб. - М.: Агропромиздат, 1991. - 463с.

. Машины, технологическое оборудование, приборы для предприятий молочной промышленности. Каталог.- Тернополь:Воля,2006.-480с.

. Справочник по оборудованию предприятий молочной промышленности, Томбаев Н.И. М.:Пищевая промышленность. 1972.-542с.

7. Коррозионностойкие, жаростойкие и высокопрочные стали и сплавы: Справ. Изд. / А.П. Шлямнев. и др.-М.: " Интермет Инжиниринг". 2000.-232с.

8. Высоколегированные коррозионностойкие сплавы. Ульянин Е.А., Свистунова Т.В., Левин Ф.Л. М.:Металлургия,1987.(Защита металлов от коррозии) 88с.

9.Проектирование антикоррозионной защиты строительных конструкций / В.Д. Трегуб.- К.: Будівельник, 1984.-72с.

10. Голубева Л.В. Проектирование предприятий молочной отрасли с основами промстроительства // Л.В. Голубева, Глаголева Л.Э. - СПб., ГИОРД, 2006г. - 288с.

. Кавецкий Г.Д., Королев А.В. Процессы и аппараты пищевых производств. -М., 1991.

. Жук Н. П. Курс теории коррозии и защиты металлов. - М.: Металлургия, 1976. - 404 с.

. Шлугер М. А., Ажогин Ф. Ф., Ефимов Е. А. Коррозия и защита металлов. - М.: Металлургия, 1981. - 216 с.

. Охрана труда в химической промышленности.М., "Химия",1977.

.Основи ринкової економіки України: Посібник.-К.:А.С.К.,2006.-688 с.: іл..-(Економічна освіта).