Специальности 260303 - технология молока и молочных продуктов
Методические указания
К выполнению дипломного проекта по дисциплине
«Технология молока и молочных продуктов»
Для студентов, обучающихся по направлению 260300
"Технология сырья и продуктов животного происхождения"
специальности 260303 - технология молока и молочных продуктов
Ставрополь – 2009
Методические указания к выполнению дипломного проекта по «Технологии молока и молочных продуктов» разработаны и составлены в соответствии с требованиями Общеобразовательной профессиональной программы, Государственного образовательного стандарта и Учебным планом подготовки инженеров по специальности 260303 (271100).
Указания предназначены для использования при выполнении дипломного проекта в рамках учебного процесса и самостоятельной работы студентов.
Представленные методические материалы будут способствовать повышению качества профессиональной подготовке специалистов, правильному распределению бюджета времени на выполнение работы и представлению её к защите в установленные сроки.
| Составители: | д.т.н., профессор И.А. Евдокимов к.т.н., профессор С.В. Василисин к.э.н., доцент О.И. Косьмина д.т.н., доцент Н.И. Стоянов к.т.н., доцент Д.Н.Лодыгин к.т.н., доцент А.Д.Лодыгин |
| Рецензент | к.т.н., доцент А.В. Половянова |
СОДЕРЖАНИЕ
| 1. Общие положения 2. Тематика дипломных проектов 3. Структура дипломного проекта 4. Содержание пояснительной записки Введение 4.1 Технико-экономическое обоснование проекта на основе маркетинговых исследований 4.2 Технологическая часть проекта 5. Техническая часть проекта 5.1 Холодоснабжение производства 5.2 Теплоснабжение производства 5.3 Канализация производства 5.4 Отопление 5.5 Вентиляция 5.6 Электроснабжение 5.7 Безопасность жизнедеятельности 5.8 Охрана окружающей среды 6. Бизнес-план предприятия 6.1 Резюме (аннотация, краткие выводы) 6.2 Рынки и маркетинг 6.3 Производственный план 6.4 Оценка рынка 6.5 Финансовый план 7. Требования к оформлению выпускной квалификационной работы Заключение Список литературы Приложение А Приложение Б Приложение В |
1. Общие положения
Дипломный проект по технологии молока и молочных продуктов студенты выполняют в 10 семестре. Его тематика зависит от места будущей работы специалиста, потребностей промышленности, рынка молочной продукции и других факторов.
Работа над дипломным проектом проводится в строгом соответствии с графиком, утвержденным выпускающей кафедрой.
К защите проекта допускаются студенты, выполнившие в установленные сроки весь объем проекта и получившие положительный отзыв от руководителя проекта и рецензию от специалиста, работающего в промышленности или других организациях.
2. Тематика дипломных проектов
Тематику дипломных проектов составляет и ежегодно обновляет выпускающая кафедра. Тематика связана с разработкой отдельных цехов заводов (городских молочных, маслодельных, сыродельных, молочноконсервных, по производству продуктов детского питания и др.); реконструкцией отдельных цехов или предприятия в целом, техническим перевооружением, расширением ассортимента выпускаемой продукции за счет новых видов продуктов, строительством отдельных специализированных модулей по выпуску отдельных групп продуктов.
3. Структура дипломного проекта
Дипломный проект состоит из расчетно-пояснительной записки и графической части.
Структура расчетно-пояснительной записки:
Титульный лист
Задание на дипломный проект
Аннотация
Содержание
Введение
1. Технико-экономическое обоснование проекта на основе маркетинговых исследований
2. Технологическая часть
Характеристика вырабатываемых продуктов
Характеристика сырья и принципиальная схема переработки молока с учетом выбранного ассортимента
Обоснование способов и технологических режимов производства продуктов
Метрология, сертификация, стандартизация и качество выпускаемых продуктов
Расчет материальных потоков при выработке продуктов
Подбор и расчет технологического оборудования
График работы машин и аппаратов
Организация ПРТС - работ
Компоновочное обеспечение проекта
Санитария и гигиена производства
3. Техническая часть
Холодоснабжение производства
Теплоснабжение производства
Отопление и вентиляция производства
Электроснабжение производства
4. Охрана окружающей среды
5. Бизнес-план предприятия
Заключение
Список использованной литературы
Приложения
Графический материал курсового проекта представляется на 7-8 листах формата А1. Примерный перечень графического материала:
- Принципиальная схема переработки молока на предприятии - 1 лист;
- Аппаратурно-технологическая схема производства продуктов - 1 лист;
- График работы машин и аппаратов - 1 лист;
- Компоновка оборудования до реконструкции - 1 лист;
. Компоновка оборудования после реконструкции - 1 лист;
- Генеральный план завода (для проекта реконструкции) - 1 лист;
- Ассортимент выпускаемой продукции 1 - лист;
- Технико-экономические показатели проекта – 2 листа.
4. Содержание разделов пояснительной записки
Введение
Содержит краткий обзор по состоянию молочной промышленности, обеспечению молочными продуктами населения в соответствии с нормами потребления, рекомендованными Институтом питания АМН РФ, новые виды выпускаемых молочных продуктов и их соответствие концепции Государственной политики в области здорового питания и задачи, решаемые в дипломном проекте (работе).
4.1 Технико-экономическое обоснование проекта на основе маркетинговых исследований
Технико-экономическое обоснование представляет собой совокупность материалов, подтверждающих техническую возможность и экономическую целесообразность дальнейшего развития действующего предприятия либо строительства нового. Выбор варианта проектирования проводится на основе маркетинговых исследований, которые включают сбор и обработку материалов по следующим вопросам:
- состояние сырьевой зоны и наличие сырьевых ресурсов;
- производственная мощность и технический уровень действующего предприятия;
- состояние рынка сбыта на текущий момент и на перспективу.
В результате маркетинговых исследований должны быть обоснованы:
- объем производства (требуемые производственные мощности, а при необходимости их возможный дополнительный ввод);
- вариант инвестирования (новое строительство, расширение, реконструкция, техническое перевооружение действующих предприятий);
- ассортимент выпускаемой продукции;
- прогноз продаж (доля рынка) на перспективу.
4.1.1 Характеристика сырьевой зоны
Характеристику сырьевой зоны можно представить по следующей схеме:
- перечислить хозяйства, включенные в сырьевую зону завода с характеристикой развития животноводства, обратив особое внимание на наличие пород скота молочного направления, наличие крупных специализированных хозяйств, наличие фермерских хозяйств и частного сектора;
- охарактеризовать значение каждого хозяйства в общем объеме заготовок молока;
- охарактеризовать транспортные условия доставки сырья;
- указать сезонность заготовок молока по сырьевой зоне с данными по массовой доле в молоке жира и белка.
Обобщенные результаты представить в виде таблицы 4.1.
Таблица 4.1 – Характеристика сырьевой зоны
| Перечень хозяйств (районов при большом количестве хозяйств с разных районов), фермерских хозяйств, индивидуальных сдатчиков | Объемы заготовок сырья, т | ||
| всего | в том числе | ||
| молоком | сливками в пере-счете на молоко | ||
| На текущий момент Всего В том числе по категориям хозяйств | |||
| Прогноз на перспективу (общим итогом) |
4.1.2 Анализ рынка сбыта и обоснование варианта проектирования
При изучении товарного рынка необходимо охарактеризовать следующие его параметры:
- продуктовые границы рынка;
- состав покупателей;
- состав продавцов (конкуренция);
- географические границы рынка;
- объем рынка и размер вашей доли на текущий момент;
- прогноз рыночного спроса и оценка обеспеченности товарного рынка на перспективу.
Необходимо кратко (детальная информация приводится при выборе ассортимента) описать основные характеристики Вашей продукции, делая акцент на её преимуществах, уникальности, отличительных особенностях: качество, новизна, новая технология, низкая себестоимость, условия реализации или какое-то особенное достоинство, удовлетворяющее запросы покупателей.
Анализ потребителя в практике маркетинга делится на три составляющие:
- сегментация рынка в случае потребительского спроса;
- выбор целевых сегментов рынка;
- позиционирование товара на рынке.
Сегмент рынка – это определенным образом выделенная часть рынка на котором может быть реализована товарная продукция. В зависимости от конкретной цели исследования в качестве объекта сегментации могут быть выбраны: группа потребителей, набор продуктов или производств, группа предприятий.
Потребители могут группироваться по географическому (регион, численность населения, климат), демографическому (возраст, пол, семейное положение, уровень дохода, профессия, национальность), психографическому (социальный слой, стиль жизни), поведенческому (отношение к покупке, к рекламе, приверженность к данной торговой марке) факторам.
Для оценки своих сравнительных преимуществ в борьбе за рынок проводят сегментацию по основным конкурентам, выясняя, почему покупают не Ваши изделия, а продукцию конкурента.
Затем необходимо отобрать один или несколько сегментов рынка для выхода на них со своими товарами.
Далее следует дать реалистическую оценку сильных и слабых сторон конкурентов. Информация о конкурентах должна содержать, во-первых, сравнительные технико-экономические характеристики продукции (показатели качества, цена, упаковка и т.п.); во-вторых, данные коммерческого характера (методы распространения, реклама, соблюдение сроков поставки и др.); в-третьих, сведения о разработке конкурентами новых видов продукции или технологических процессов.
Географические границы товарного рынка определяют территорию (географическую область, район), на которой покупатели из выделенной группы приобретают или могут приобрести рассматриваемый товар.
Емкость рынка характеризуется общим объемом реализации товара всеми продавцами в течение года. Она берется в пределах географических границ рынка и выделенной группы покупателей, в стоимостном или натуральном выражении. Если отсутствуют данные об объемах реализованной продукции, то объем рынка определяют расчетным путем по формуле:
| Об.р = П – Э + И | (4.1) |
где:: Об.р – объем рынка реализованной продукции; П – объем поставок товара на рынок местными производителями; Э – объем вывоза товара (экспорт) за пределы рынка; И – объем ввоза товара (импорт) на территорию рынка.
Доля проектируемого предприятия на рассматриваемом товарном рынке определяется по формуле:
| Дп = Об.п /Об.р | (4.2) |
где: Дп – доля продукта предприятия на рассматриваемом рынке; Об.п – объем товара предприятия, реализованная на рынке; Об.р – объем товарного рынка.
Расчеты по каждому товару (товарной группе) представить в виде таблицы 4.2, указав объемы продукции как в натуральных показателях, так и в пересчете на сырьё.
Таблица 4.2 – Оценка емкости рынка и доли на нем предприятия
на текущий момент
| Группы товаров | Объем товара от местных производителей, т | Объем экспорта, т | Объем импорта, т | Объем (емкость) рынка, т | Доля рынка базового предприятия, % | |||||
| Конкуренты | Базовое предприятие | Всего | в том числе | |||||||
| конкуренты | базовое предприятие | конкуренты | базовое предприятие | импорт | ||||||
Прогноз рыночного спроса на перспективу рассчитывают на основе рекомендуемых норм потребления молочных продуктов по формуле:
| П = Ч · Н | (4.3) |
где: П – потребность в данном виде молочного продукта в год, т; Ч – численность потребителей, тыс.человек; Н – рекомендуемая норма потребления данного вида продукта в год, кг.
Рассчитанные показатели корректируют с учетом платежеспособного спроса и других факторов.
Расчеты, полученные в качестве оценки рынка на перспективу, сводятся в таблицу 4.3.
Таблица 4.3 – Рыночный спрос на перспективу
| Перечень молочных продуктов | Численность потребителей, тыс.человек | Рекомендуемая норма потребления на 1 человека в год, т | Потребность в молочных продуктах в год, т | Рыночный спрос, т | |||
| в натуре | в пересчете на молоко | в натуре | в пересчете на молоко | в натуре | в пересчете на молоко | ||
| Итого |
Обеспеченность товарного рынка молочными продуктами на перспективу анализируют, сопоставляя перспективный рыночный спрос с реальным количеством товаров, которые реализуются на рынке сегодня (данные табл. 4.2). Результаты анализа сводят в таблицу 4.4.
Таблица 4.4 - Анализ обеспеченности товарного рынка на перспективу
| Перечень молочных продуктов | Объем рынка на текущий момент, т | Рыночный спрос на перспективу | Не удовлетворенный спрос | Коэф. обеспеченности рынка | |||
| Всего | в том числе | ||||||
| конкуренты | базовое предприятие | им-порт | |||||
В каждом конкретном случае в зависимости от наличия сырья и состояния технической базы решается вопрос о полном или частичном покрытии неудовлетворенного спроса на те или иные продукты. При невозможности удовлетворения спроса необходимо в первую очередь решать вопрос о снабжении населения молоком, кисломолочными продуктами, творогом и сметаной. В этом случае производство масла, сыра, сгущенных и сухих молочных продуктов планируется из оставшегося сырья.
Результаты расчетов представляются в виде таблицы 4.5.
Таблица 4.5 – Годовой объем производства продукции
| Пере-чень продуктов | Неудовлетворенный спрос | Сырьевые ресурсы зоны | Планируемая вы-работка продук-ции | |||
| Всего | в том числе | |||||
| Потребляется базовым предприятием | Направляется на покрытие неудовлетворенного спроса | Излиш-ки (+), недостатки (-) | ||||
Для окончательного решения вопроса по выбору варианта дальнейшего развития предприятия необходимо сопоставить следующие факторы:
- рыночный спрос на продукцию;
- наличие сырьевых ресурсов;
- состояние действующих производственных мощностей.
В первую очередь капитальные вложения необходимо направлять на техническое перевооружение и реконструкцию действующих предприятий. Это позволит увеличить производственные мощности с минимальными удельными капитальными вложениями и в более короткие сроки. Реальность реконструкции и технического перевооружения обосновывается техническим состоянием материально-технической базы производства, срока их эксплуатации, степени износа, соответствия санитарно-техническим требованиям и т.п.
В соответствии с принятым вариантом технического решения рассчитывается сменная мощность по выработке продукции в натуральном выражении и в пересчете на сырьё по формуле:
| Мсм = Мг / Ксм | (4.4) |
где Мг – производственна мощность годовая, т; Ксм – количество смен в году.
4.3.3 Формирование ассортимента продукции
При разработке ассортимента продукции необходимо учитывать два взаимосвязанных момента: с одной стороны, возрастающие запросы потребителей, которые предъявляют все более высокие требования к качеству и разнообразию молочных продуктов по питательным, вкусовым свойствам, упаковке, цене, дизайну и другим параметрам; с другой стороны, требования эффективности производства и сбыта, заставляющие ограничивать перечень выпускаемой продукции.
При формировании ассортимента следует принимать во внимание следующее:
- преобразование продуктовой структуры молочного предприятия с учетом обеспечения сбалансированного питания населения по уровню потребления белков, жиров, углеводов;
- максимально возможная переработка вторичного молочного сырья на продукты питания;
- привлечение сырья немолочного происхождения (овощных, зерновых, фруктовых наполнителей);
- расширение ассортимента и увеличение выработки молочной продукции для детского питания;
- применение современных упаковочных материалов и тары.
Ассортимент молочной продукции на городских молочных заводах может достигать до 50 наименований. На других типах заводов ассортимент значительно меньше. При выполнении дипломного проекта ассортимент может быть ограничен: для городских молочных заводов 8…10 наименований, для остальных заводов – 6…8 наименований.
4.2 Технологическая часть проекта
Технологическая часть дипломного проекта аналогична технологической части курсового проекта. В дипломном проекте предусматривается более широкий ассортимент вырабатываемой продукции с организацией безотходной переработки всех видов сырья. При выполнении раздела рекомендуется выделить следующие подразделы:
4.2.1 Характеристика вырабатываемой продукции;
4.2.2 Выбор и обоснование способов выработки продуктов, физико-химическая и биологическая сущность выбранных способов, режимы технологических операций;
4.2.3 Схема направленной переработки молока и расчеты материальных потоков при выработке продуктов;
4.2.4 Организация и методы решения вопросов метрологии, сертификации, стандартизации и качества выпускаемой продукции.
При выполнении раздела рекомендуется пользоваться Методическими указаниями к выполнению курсового проекта по дисциплине – «Технология молока и молочных продуктов».
4.2.5 Расчет и подбор технологического оборудования
Важнейшей задачей проектирования предприятий молочной промышленности является аппаратурное оформление технологических процессов, включенных в принципиальные схемы получения целевых продуктов. Подбор и расчет оборудования начинают с конструирования линий машин и аппаратов, необходимых для осуществления проектируемых технологических процессов.
При выборе типов технологического оборудования предпочтение отдают машинам, позволяющим при заданной производительности линии сократить потребление энергоресурсов, производственные площади. Подобранное оборудование должно обеспечить максимальную механизацию и автоматизацию технологического процесса.
Расчет и подбор машин в технологическую линию сводится к определению количества единиц однотипного оборудования и продолжительности их работы в смену (сутки). При этом машины и аппараты можно условно разделить на три группы, методика расчета для каждой из которых имеет особенности.
Первая группа машин и аппаратов – емкостное оборудование (резервуары ванны, баки). Для расчета аппаратов этой группы используются формулы: 4.5 – 4.8.
Продолжительность цикла использования оборудования определяют по формуле (4.5):
| Тц = τнап + τхр + τоп + τпз | (4.5) |
где: Тц – продолжительность цикла, мин; τнап – продолжительность наполнения, мин; τхр – продолжительность хранения, мин; τоп - продолжительность опорожнения, мин; τпз - продолжительность подготовительно-заключительных работ, мин.
Количество циклов в смену определяют по формуле (4.6):
| Кц = τсм / Тц | (4.6) |
где: Кц – количество циклов в смену; τсм – продолжительность смены, мин.
Массу молока, перерабатываемого с использованием данного оборудования за смену, определяют по формуле (4.7):
| Мсм = Е · Кц | (4.7) |
где: Мсм - масса молока и молочных продуктов, перерабатываемых с использованием данного оборудования за смену, кг.; Е – емкость резервуара, л.
Необходимое количество единиц данного вида оборудования определяют по формуле (4.8):
| Н = М / Мсм | (4.8) |
где: Н – необходимое количество единиц данного вида оборудования, шт.; Мсм – масса молока, подлежащего переработке за смену, л.
Вторая группа машин и аппаратов – периодически действующее оборудование, например, маслоизготовители для периодического сбивания сливок, творожные или сыродельные ванны и т.д.
При расчете количества единиц оборудования данной группы продолжительность цикла определяют по формуле (4.9):
| Тц = τнап + τобр + τоп + τпз | (4.9) |
где: τобр – продолжительность обработки, мин.
Далее рассчитывают необходимое количество единиц оборудования с использованием тех же формул, что использовали при расчете оборудования первой группы.
Третья группа - оборудование непрерывного действия.
Оборудование этой группы подразделяется на две подгруппы. В первую подгруппу входит оборудование с ограниченной продолжительностью непрерывной работы в смену. Например, пастеризационно-охладительные установки непрерывно могут работать в течении 5,0…5,5 ч, некоторые виды сепараторов могут без остановки работать 1,5…2,0 ч или 3,0…4,0 ч, сепараторы с центробежной выгрузкой осадка – 6,0 ч и т д.
Во вторую подгруппу входит оборудование, работающее непрерывно в течение всей смены, например, фасовочно-укупорочные автоматы, сушилки и т.д. В этом случае производительность одной машины в смену рассчитывают по формуле (4.10):
| Мсм = Мпас · τсм / 60 | (4.10) |
где: Мсм – масса продукта выработанного за смену, кг/смену;
Мпас – паспортная производительность машины или аппарата, кг/ч;
τсм – время полезной работы в смену, мин.
В процессе подбора оборудования следует учитывать, что теплообменные аппараты (пастеризаторы, подогреватели, охладители) могут иметь разную производительность в зависимости от режимов работы. Когда проектируемый режим соответствует паспортному, то аппарат подбирают по производительности. Если проектируемые режимы отличаются от паспортных, то оборудование подбирают по поверхности нагрева. Поверхность нагрева можно рассчитать по формуле (4.11):
| Ғ = Мм · См · (tк – tн) / К · ∆tср | (4.11) |
где: F- поверхность нагрева, м2; Мм – масса перерабатываемого молокс, кг; См – теплоемкость молока, кДж/ (кг · 0К); tк и tн – конечная и начальная температура молока, 0К; К - коэффициент теплопередачи, Вт / (м2 · 0К). Значение коэффициентов теплопередачи при расчете пластинчатых аппаратов для пастеризации и охлаждения молока рекомендуется ориентировочно принимать – 2300…2900 Вт / (м2 · 0К); ∆tср – средняя разность температур, 0К.
По рассчитанной поверхности нагрева подбирается аппарат.
Подбор вакуум-аппаратов и сушилок для молочных продуктов - осуществляется по количеству испаренной влаги в процессе сгущения или сушки.
Оборудование для посолки и созревания сыра. Сыры солят в солильных бассейнах в контейнерах. Такой способ посолки позволяет существенно повысить нагрузку на 1 м2 солильного бассейна. Для этих целей рекомендуется использовать контейнер Т-480. Габаритные размеры контейнера : 1104 Х 898 Х 1230 мм. Контейнер имеет 5 полок, расстояние между полками 200 мм.
Солильный бассейн имеет глубину 1,2…1,8 м. Площадь его определяют по формуле (4.12):
| Ғсб = Nк · f / К | (4.12) |
где: Ғсб – площадь солильного бассейна, м2; Nк – количество контейнеров, находящихся в бассейне, шт.; f – площадь, занимаемая одним контейнером, м2; К – коэффициент использования площади солильного бассейна (К = 0,8).
Количество контейнеров рассчитывают по формуле (4.13):
| Nк = Мс · τс / Вк | (4.13) |
где: Nк – количество контейнеров, шт.; Мс – масса сыра, направляемого на посолку, кг.; τс – длительность посолки в солильном бассейне, сут.; Вк – вместимость контейнера, кг сыра.
Общую длину бассейна рассчитывают по формуле (4.14):
| Длсб = Ғсб / Шсб | (4.14) |
где: Длсб – длина солильного бассейна, м.; Шсб – ширина бассейна, м.
Ширину бассейна рассчитывают по формуле (4.15)
| Шсб = Длк + 0,1 | (4.15) |
где: Длк – длина контейнера для посолки сыра, м; 0,1 - расстояние между контейнерами, м.
Обсушку и созревание сыра проводят в специальных камерах на таких же контейнерах. Для расчета необходимого количества контейнеров используют формулу (4.15), учитывая продолжительность созревания в камере, вместимость одного контейнера и массу сыра для созревания.
Оборудование для производства масла. При выработке масла методом непрерывного сбивания или преобразования высокожирных сливок, подбор линий проводят по производительности, указанной в технических характеристиках.
При выработке масла методом периодического сбивания на маслоизготовителях периодического действия, продолжительность технологического цикла можно принять в пределах 2 ч.
Заканчивают это раздел описанием оборудования для внутрицехового перемещения грузов. В нормах технологического проектирования рекомендуют применять следующие виды основного транспортного оборудования и средств механизации.
На молочных комбинатах мощностью до 25 т цельномолочной продукции в смену – напольные цепные транспортеры и ручные вилочные тележки;
- мощностью 50 т цельномолочной продукции в смену – электропогрузчики, поддоны;
- мощностью 50 т цельномолочной продукции в смену и более - пакетосборщики и пакеторазборщики, стопкосборщики и стопкоразборщики.
На сыродельных комбинатах в камерах созревания сыров применяют контейнеры, электропогрузчики, подвесные однобалочные краны и краны штабелеры.
На молочноконсервных комбинатах по производству сгущенных консервов, сухого цельного молока и сухих детских молочных продуктов - тросовые транспортеры и ленточные элеваторы для транспортировки банок, электропогрузчики, поддоны, контейнеры, аэрозольный транспорт и бестарное бункерное хранение для сыпучих продуктов.
На маслодельных комбинатах – транспортеры, электропогрузчики, поддоны, контейнеры.
На каждый вид оборудования выписывается марка и краткая техническая характеристика с указанием основных габаритных размеров.
Результаты подбора оборудования и его характеристика записываются в таблицу 4.6. На основании подобранного оборудования рассчитывается производственная площадь для его размещения.
Таблица 4.6 – Сводная таблица по подбору оборудования
| Наименование оборудования | Тип, марка | Количество, шт. | Производительность, кг/ч | Объем, м3 | Энергозатраты на единицу оборудования | Габариты, мм | Занимаемая площадь, м2 | |||||
| Пар, кг/ч | Электроэнергия, кВт | Холодная вода, м3/ч | Горячая вода, м3/ч | длина | ширина | высота | ||||||
4.2.6 График работы машин и аппаратов
Для проверки правильности подбора оборудования строят график работы машин и аппаратов, который позволяет установить продолжительность и очередность работы машин, определить почасовой расход электроэнергии, пара, горячей воды, холода. График представляет собой сочетание блок-схемы алгоритма технологических операций, рабочей диаграммы и продуктовых расчетов. График выполняют на миллиметровой бумаге стандартного формата. Макет графика работы машин и аппаратов представлен на рис.4.1
Рисунок 4.1. - Макет графика работы машин и аппаратов.
В графе “Наименование оборудования” снизу вверх перечисляют подобранное технологическое оборудование в соответствии с технологией вырабатываемого продукта. В соответствующих графах проставляется марка или тип оборудования, а для емкостных аппаратов - их объем. Если используют несколько единиц однотипного оборудования, то для каждой единицы оставляют отдельную строчку, в которой будет показано время его работы.
Для построения графика работы машин и аппаратов необходимы следующие исходные данные:
- последовательность технологических операций и характеристика производственного цикла;
- сведения о параметрических рядах технологического оборудования;
- количество циклов в смену или сутки, принятая сменность (жесткая или скользящая);
- продолжительность подготовительно-заключительного и эффективного времени работы оборудования непрерывного действия;
- фактическое время работы, наполнения и опорожнения резервуаров, емкостных аппаратов;
- продолжительность приемки сырья.
Последовательность технологических операций определяется выбранным способом производства и технологическим процессом получения готового продукта.
Параметрические ряды представляют собой совокупность технологического оборудования, объединенного по назначению, типу и мощности. Сведения о них принимают по отраслевым каталогам технологического оборудования.
Продолжительность подготовительно-заключительных операций принимают по фактическим данным, полученным во время прохождения производственной практики или по справочным данным.
Фактическое время наполнения и опорожнения резервуаров и емкостных аппаратов определяют по формуле (4.16):
| tнап = (Мс / Инап), | (4.16) |
где Мс - масса сырья, поступающего на переработку, кг;
Инап - интенсивность наполнения или опорожнения емкостного аппарата, кг/ч.
При построении графика необходимо учитывать эффективное время работы оборудования. Продолжительность приемки сырья зависит от типа и мощности завода. На молочных комбинатах мощность 100 т перерабатываемого молока она длится 3-4 ч, мощность менее 100 т – 2-3 ч.; сыродельных комбинатах мощностью 50 т - 2-3 ч., более 50 т – 3-4 ч.; на молочноконсервных и маслодельных комбинатах приемка производится циклами в течение 6 ч.
Для большинства оборудования можно принять продолжительность работы в смену - 6 часов. Для машин и аппаратов периодического действия (центрифуги, сепараторы, прессы и др.) время беспрерывной работы берут из их паспортной характеристики или условий технологии.
Для показа времени работы машин и аппаратов, а также их подготовки к работе и мойки удобно использовать условные обозначения:
| - время работы оборудования; | |||||||||||
 | - время наполнения; | ||||||||||
 | - время опорожнения; | ||||||||||
    | - время мойки; | ||||||||||
 | - время подготовки к работе. |
4.2.7 Расчет и подбор производственных площадей
На первом этапе выполнения данного раздела проекта рассчитывают площадь, занимаемую технологическим оборудованием в соответствии с данными сводной таблицы. Площадь цехов основного производства может быть рассчитана по формуле (4.17):
| Fосн = ΣFоб * Кзап, + ΣFлин | (4.17) |
где ΣFоб – сумма площадей отдельных единиц оборудования, м2;
ΣFлин -сумма площадей технологических линий, м2;
Кзап - коэффициент запаса площади, в общем случае может быть принят равным 4 –5.
Площадь камер хранения готовой продукции рассчитывают по формуле (4.18):
| Fкам = G * C / q, | (4.18) |
где G – суточное поступление продукта в камеру хранения, кг/сут;
C – срок хранения, сутки.
Срок хранения готового продукта в условиях завода можно принять следующий: молоко питьевое, диетическая продукция – 0,75 сут., сметана, творог – 1 сут., масло – от 5 до 10 сут., молочных консервов – 20 сут. Для специализированных предприятий и 15 – 20 сут. Для заводов сухого обезжиренного молока, молочный сахар – до 15 сут.;
q – удельная нагрузка продукта на 1 м2 камеры хранения, кг/м2, в зависимости от вида продукта рекомендуется принимать: для сухих продуктов в крафт-мешках – 600 кг/м2, сухих и концентрированных продуктов в ящиках – 550-750 кг/м2, жидких и концентрированных продуктов в стеклянной таре – 200-400 кг/м2.
Площади других типов помещения принимают в соответствии с нижеприведенными данными:
| Тип помещения: | Соотношение площадей, % |
| Основного производства | 60 – 70 |
| Вспомогательные | 20 – 25 |
| Бытовые | 4 – 5 |
| Административные | 3 - 4 |
| Коридоры, лестницы | 2 - 3 |
Определив площади основных типов помещения, рассчитывают общую площадь здания, предварительно приняв сетку колонн. Для предприятий, выполненных в одноэтажном исполнении, как правило, используют сетку колонн 6 Х 12 м; для многоэтажных зданий – 6 Х 6 м на первом и последующих этажах и 6 Х 12 м – на последнем этаже. В отделениях размещения вакуум - выпарных и распылительных сушильных установок, ректификационных колонн принимают сетку колонн 6 Х 18 м или 6 Х 24 м. При этом необходимо выполнять развязку здания по фундаменту.
Площадь всех типов помещений выражают в строительных квадратах в соответствии с принятой сеткой колонн, округляя до целого числа квадратов в большую сторону. Для помещений, площадь которых меньше одного строительного квадрата, площадь допускается округлять до 0,5 квадрата.
Результаты расчета сводят в таблицу 4.7.
Таблица 4.7 – Результаты расчета и подбора площадей.
| Наименование помещения | Площадь в | ||
| Расчетная м2 | Проектная | ||
| м2 | стр. кв. | ||
Справочный материал по подбору и расчету производственных площадей приведен в приложении А.
4.2.8 Объемно-планировочное решение проекта
Площади и объемы производственных помещений принимаются с учетом требований СНиП, норм технологического проектирования, технико-экономических показателей предприятия и Санитарных норм проектирования промышленных предприятий, согласно которым объем производственных помещений на одного работающего должен составлять не менее 15 м3, а площадь - не менее 4,5 м2.
В проектах пищевых предприятий предусматриваются в одном помещении производства с близкими температурно-влажностными режимами и одинаковой категорией взрывопожарной опасности (зальный принцип планировки). Требуют выделения в самостоятельные помещения следующие производства: производство заквасок, посевного материала, ферментации, экстрагирования, сгущения, сушки, подготовки наполнителей, фасовки сгущенных и сухих продуктов, сироповарочные. В состав заквасочных должны входить следующие отделения: чистых культур для получения маточной закваски, производственной закваски и моечное отделение. В проектах предусматривают централизованную мойку оборудования и продуктовых трубопроводов.
Длину и ширину здания принимают с учетом того, что отношение длины к ширине для одноэтажных зданий должно составлять 1,5-2,5 : 1, а для многоэтажных – 2,0-3,0 : 1. При выборе этажности, определении размеров здания и расположения отдельных его участков и цехов можно ориентироваться по следующим нормам проектирования:
- расположение цехов должно обеспечить оптимальные условия производственных процессов, необходимые санитарно-гигиенические и противопожарные требования и нормы, предусматривать возможность дальнейшей реконструкции, обеспечить максимальную экономию капиталовложений за счет снижения расходов на строительство;
- на проектируемом предприятии необходимо обеспечить поточность движения сырья, полуфабрикатов и готовой продукции, тары и материалов, максимальное приближение склада тары и готовой продукции к основному производству, установку переходных мостиков в местах пересечения грузовых и людских потоков;
- высота производственных помещений определяется наибольшим габаритным размером установленного оборудования и принимается равной 3,6; 4,8; 6,0; 7,2; 8,4 м; в отдельных случаях (отделения сгущения, сушки, ректификации и др.) – 12; 13,2; 14,4 м;
- цехи со значительными тепловыми выделениями своей наиболее протяженной стороной следует располагать у наружных стен здания;
- помещения с повышенным влажностным режимом следует располагать в средней части здания во избежание выпадения конденсата на его внутренних стенах, при многоэтажном исполнении здания – на первом или цокольном этажах;
- цехи с вредным производством располагают в стороне от движения рабочих, с подветренной стороны здания, и, желательно, с северной стороны; для предприятий большой мощности – в отдельно стоящем здании;
- помещения, опасные в пожарном отношении, располагают у наружных стен при одноэтажном исполнении здания и на верхнем этаже при многоэтажном исполнении;
- котельные целесообразно проектировать в отдельно стоящем здании;
- бытовые помещения проектируют на предприятиях малой мощности сблокированными с основным производством, на предприятиях большой мощности – в административно-бытовом корпусе, примыкающем к зданию или соединенном с ним галереей.
Предварительные компоновки выполняют на миллиметровой бумаге в масштабе 1 : 200. После выбора оптимальной компоновки приступают к уточнению размеров цехов и расстановке оборудования. Для этого можно использовать метод плоскостного моделирования. Сущность метода заключается в том, что на листе миллиметровой бумаги вычерчивают в масштабе 1 : 100 производственное здание. В этом же масштабе вырезают оборудование в виде прямоугольников, кружков (темплеты) и располагают его в цехах, обеспечивая прямолинейный и кратчайший путь движения сырья, полуфабрикатов и готовой продукции, соблюдая предусмотренные правилами технологического проектирования расстояния. При этом следует руководствоваться следующими данными:
- минимальное расстояние между выступающими частями аппаратов в местах, где предусмотрено движение людей – 1,0 м;
- минимальное расстояние между выступающими частями аппаратов в местах, где не предусмотрено движение людей – 0,5 м;
- расстояние между аппаратами при установке их фронтами один к другому – 1,5 м;
- для оборудования с выдвижными частями (поверхностями нагрева, крышками и т.д.) размеры проходов определяют с учетом размеров этих выдвижных деталей с целью создания условий для свободного их удаления наружу;
- расстояние от верха оборудования до низа балок должно быть не менее 0,6 м;
- расстояние от верха вакуум-аппарата и распылительной сушилки до низа потолочных плит – не менее 1,0 м.
При размещении грузов в складах (камерах хранения) рекомендуется принимать следующие расстояния;
- от грузов до стен, пристенных батарей и грузов другой партии – 0,3 м;
- от верха штабеля до низа несущих конструкций – 0,2 м; до низа потолочных батарей – 0,3 м; до низа воздуховодов – 0,3 м.
Ширину проезда электропогрузчиков принимать с учетом радиуса поворота транспорта.
Размеры площадей подсобных помещений определяются в соответствии со следующими нормами:
- площади слесарно-ремонтного, электроремонтного и электросварочного отделений, кузницы — по количеству установленного оборудования с учетом площади пола, занятой им, норм ширины проездов и расстояний между станками и от станков до стен и колонн зданий;
- площадь инструментальной кладовой - по количеству установленных станков из расчета 0,8—0,9 м2 на каждый станок с учетом коэффициента 2,0 на проходы;
- площадь прачечной - по нормам проектирования прачечных;
- площадь тарной мастерской - по площади, занятой оборудованием, суточным запасом клепки и готовой тары (из расчета упаковки в деревянную тару 25% продукции, а также по нормам проходов, проездов и расстояний между оборудованием и от колонн, стен до оборудования);
- площади компрессорной и зарядной станции определяют по действующим нормативным документам соответствующих ведомств.
Площадь остальных вспомогательных помещений подбирается по нормам проектирования в зависимости от отрасли и типа предприятия, а также от продолжительности хранения припасов и материалов.
При планировке оборудования отдельные машины и аппараты связывают между собой в единую производственную линию. Производственные линии должны быть поточными. Для этого оборудование расставляют в последовательности, соответствующей протеканию технологического процесса.
При расстановке оборудования должны соблюдаться условия, обеспечивающие проведение технико-химического и санитарного контроля за производственными процессами, мойки и дезинфекции оборудования, уборки помещения, выполнения ремонтных работ.
Планировку оборудования проводят методами моделирования и макетного проектирования.
Резервуары для промежуточного хранения сырья могут быть размещены вне здания или встроены в стену здания. В этом случае торцовая лицевая часть резервуаров выходит в производственное помещение для удобства обслуживания и мойки.
Каждый вид оборудования должен быть привязан по осям к несущим стенам или колоннам.
5. Техническая часть
5.1 Холодоснабжение производства
При техническом перевооружении или реконструкции заводов возникает необходимость анализа и расчета систем холодоснабжения с учетом новых технологических решений и возросших объемов производства продукции.
Общий расход холода по предприятию складывается из расхода холода на термическую обработку продукции в технологических аппаратах и расхода холода на холодильные камеры. Расход холода на технологические аппараты определяется их единичной мощностью, количеством аппаратов и графиком технологического процесса, от которого, в итоге, зависит величина суммарной мощности по холоду.
Характерной особенностью системы холодопотребления предприятия является резко выраженная неравномерность нагрузок на холодильную установку в зависимости от сезона года и, особенно, в течение суток. Это осложняет подбор компрессоров и другого оборудования установки, обеспечивающего оптимальный в энергетическом и экономическом отношениях режим ее работы как в часы «пиковых», так и минимальных нагрузок. Наиболее резко эта неравномерность проявляется в системах, обслуживающих пастеризационные и охладительные установки для молока, где в среднем расходы холода в течение 2-4 часов в 3-5 раз выше номинальных расходов.
5.1.1 Расход холода на технологические аппараты
Расход холода на технологические аппараты может осуществляться по двум вариантам:
- по паспортным данным аппаратов;
- по величине их производительности, температурных режимов обработки продуктов и к.п.д. аппаратов
 , Вт | (5.1) |
где G – производительность аппарата по продукту, кг/ч;
iн, iк – начальная и конечная энтальпия продукта, определяемые по начальной и конечной температурам в ходе холодильной обработки, Дж/кг;
h - к.п.д. аппарата. В зависимости от качества изоляции принимается 0,75 – 0,95;
К – коэффициент регенерации тепла в аппарате.
Результаты расчетов рекомендуется сводить в таблицу 5.1.
Таблица 5.1 – Расход холода на технологические аппараты
| Наименование технологического оборудования | Производительность G, кг/ч | Энтальпия i, Дж/кг | Мощность Q, Вт | |
| начальная | конечная | |||
5.1.2 Расход холода на холодильные камеры
Тепловые нагрузки по камерам определяют с учетом тары, длительности термообработки, теплопритоков через ограждения, от вентиляции и эксплуатационных (постоянная нагрузка для расчетного периода).
Большая часть продукции, поступающей в камеры хранения, проходит холодильную обработку в процессе производства. Поэтому, расход искусственного холода на охлаждение поступающего груза учитывается только от тары и упаковочных материалов, а также грузов, не прошедших холодильную обработку.
Расход холода на охлаждение тары определяется по формуле (5.2):
 , Вт | (5.2) |
где МТ=0,3Gпр, кг/сут – суточное поступление тары;
СТ, кДж/(кг К) – средняя теплоемкость материалов;
t1, tк, t - режим обработки в камерах хранения готовой продукции.
Расход холода на термическую обработку продуктов, поступающих в камеры, определяем по формуле (5.3):
 , Вт | (5.3) |
где Gпр – суточное поступление продукции на термическую обработку (кефир, сметана, творог);
iн, iк – энтальпия продуктов в соответствии с режимом обработки, Дж/кг;
t - длительность термической обработки, ч..
Расход холода на камеры по всем остальным статьям, исключая термообработку, определяем по удельным нормам расхода ГИПРОмолпром на основании данных о рабочих площадях камер. (Приложение А)
Расход холода на камеры определяем по формуле (5.4):
, Вт (5.4)
где (q1+q3+q4) – нормируемые потери холода по соответствующим статьям;
Sкам - площадь помещения (камеры).