Методы технологических расчетов и аппаратурного оформления технологических процессов

Раздел 2. Основы технологического проектирования

Лекция 2. Выбор и обоснование наиболее современных технологических процессов комплексной переработки рыбы на базе механизированного и автоматизированного технологического оборудования

Выбор технологических схем. Общие требования. Особенности проектирования судовых технологических линий. Технологическая часть проекта разрабатывается после того, как на этапе предпроектных работ установлен ассортимент продукции и производительность предприятия, а также утверждено задание на проектирование и подписан договор (контракт).

Схемы технологического процесса выбирают на основе утвержденных производственных инструкций с учетом литературных данных, проверенных опытом, а также достижений современных предприятий и научно-исследовательских организаций. При проектировании надо учитывать тот факт, что применяемое оборудование влияет на структуру технологических схем почти в такой же мере, как и технологические схемы на подбор оборудования, так как при работе основного технологического оборудования обработка продукта в нем происходит уже по определенной технологии. Поэтому анализ технологических схем рекомендуется производить с учетом механизации основных технологически операций.

При выборе технологических схем предпочтение должно отдаваться вариантному проектированию, при котором сравниваются две – четыре технологические схемы по определенным технико-экономическим критериям и выбирается наиболее оптимальная. Например, параллельно разрабатываются две технологические схемы и подбирается оборудование для механизации технологических операций. Затем одинаковые операции с однотипным оборудо­ванием исключаются из рассмотрения. При выборе технологи­ческих схем можно рекомендовать следующие общие требова­ния (технико-экономические критерии) их оценки.

1. Технологическая схема должна обеспечивать высокое ка­чество продукции.

2. Расход сырья или мороженого полуфабриката должен быть минимальным.

3. Для высокопроизводительных линий предпочтение отда­ется непрерывной технологической схеме, а для небольших производств — периодической (прерывной).

4. Технологическая схема должна позволять максимально автоматизировать и механизировать производство, при этом должна быть по возможности простой, не требующей сложного аппаратурного оформления.

5. Технологическая схема должна обеспечивать минималь­ные затраты электроэнергии, пара, воды, холода, а также рабо­чей силы.

6. Недопустимы схемы, включающие трудоемкие и физичес­ки тяжелые работы, а также схемы, требующие наличия значи­тельных производственных площадей.

7. Технологические схемы по возможности должны быть малооперационными.

8. Предпочтительно применение в технологических схемах трудосберегающих продуктов.

Рассмотрим и сравним две технологические схемы по про­изводству пресервов «Сельдь филе-кусочки в различных соусах и заливках».

1-я технологическая схема

1. Размораживание и посол.

2. Выравнивание и мойка.

3. Разделка на тушку.

4. Разделка на филе.

5. Снятие кожи. Ополаскивание.

6. Порционирование, фасование.

7. Дозирование специй и бензоата натрия.

8. Заливка соусом или маслом с предварительной подготовкой соуса или масла.

9. Маркировка крышек и герметизация банок.

10. Мойка и сушка банок.

11. Укладка банок в ящики.

12. Этикетирование.

13. Штабелирование.

2-я технологическая схема

1. Размораживание.

2. Разделка на филе обесшкуренное. Ополаскивание.

3. Посол (тузлучный), ополаскивание.

4. Порционирование и фасование.

5. Дозировка специй и бензоата натрия.

6. Заливка соусом или маслом с предварительной подготовкой соуса или масла.

7. Маркировка крышек и герметизация банок.

8. Мойка и сушка банок.

9. Укладка банок в ящики.

10. Этикетирование.

11. Штабелирование.

Предположим, что производительность линии по выпуску пресервов не менее 45 учетных банок в минуту. Это достаточно большая производительность, и желательна механизация всех основных технологических операций.

Операции 6-13 первой схемы аналогичны операциям 4-11 второй схемы, поэтому их из анализа исключаем.

Для размораживания и посола, выравнивания и мойки (1-я тех­нологическая схема) можно применять механизированную ли­нию для посола в пульсирующих тузлуках Н10-ИЛП 4. Продол­жительность совмещенного размораживания и посола может достигать 3 суток и более. Рыба в процессе посола длительное время находится в беспорядочном положении и может быть деформирована (изогнута и т. п.). При укреплении консистенции по мере просаливания рыба сохраняет деформированность, и применять для разделки такой рыбы разделочные комплексы с автоматической загрузкой не­целесообразно из-за снижения качества разделки. Поэтому раз­делку на филе обесшкуренное следует вести последовательно, на трех машинах с ручной загрузкой.

Для размораживания (2-я технологическая линия) приме­ним дефростер Н2-ИТА-112М, в котором рыба на выходе из дефростера одновременно подвергается ополаскиванию водой. Для разделки рыбы на филе обесшкуренное можно приме­нить разделочный комплекс с автоматической загрузкой, напри­мер VMK. Посол филе можно осуществить в механизированных ваннах тузлучного посла (ПМ-1 конструкции МВИМУ и др.). Посол длится не более 40 мин.

Подобрав оборудование и рас­считав основные технико-экономические показатели на выбран­ных для анализа операциях, можно заключить, что реализация проекта по второй технологической схеме по сравнению с пер­вой позволит более чем в 1,5 раза снизить расход электроэнер­гии, более чем в два раза уменьшить расход воды и занимаемую оборудованием полезную площадь. Качество продукции после двухнедельного созревания в холодильной камере по данным двум схемам будет примерно одинаковое.

Расход соли при реализации проекта по второй технологи­ческой схеме ниже в 1,5-2,0 раза, а численность обслуживающе­го персонала уменьшится на 6 чел. Однако разделочный комп­лекс VMK стоит гораздо дороже, чем отечественное оборудова­ние. При ограниченных финансовых возможностях его можно заменить на аналогичное оборудование отечественного произ­водства. В этом случае, вероятнее всего, загрузку рыбы придется вести вручную из-за ненадежности отечественных загрузочных устройств или применять разделку рыбы на трех машинах, как принято в первой технологической схеме. Следует заметить, что, даже применив разделку рыбы последовательно на трех ма­шинах, преимущества 2-й технологической схемы очевидны, хотя количество технологических операций будет равно тако­вым в 1-й схеме. Следует обратить внимание на следующий момент, что если после машинного разделывания из отходов извлекают остатки мяса, например путем машинного разделе­ния мяса от костей или из отходов получают гидролизаты и дру­гие продукты, то машинная разделка экономически выгодна.

Если отходы в дальнейшем в лучшем случае направляются на корм животным, а в худшем — утилизируются, то целесообраз­нее ручная разделка. В любом случае при решении вопроса о механизации той или иной технологической операции надо исходить из экономической целесообразности. Механизацию и автоматизацию ради их самих делать не следует.

Обычно технологические схемы в проектах представляют в машинно-аппаратурном виде и называют их машинно-аппара­турными технологическими схемами [7].

В этом случае наряду с технологическими операциями нано­сят на схему машины, аппараты, транспортные устройства, а также режимные параметры технологического процесса и мето­ды контроля на каждую из операций.

На рис. 2.1 представлена машинно-аппаратурная схема технологического производства мойвы холодного копчения.

Размораживание (18±2)-С

Подсушивание ао г=(25±2)-С,т = 30

Приготовление тузлука

эо р=1,2г/см

Ополаскивание /=(18±2)°С ао

ПМ-1

Копчение г=(23±2ГСаоЛП

Аппарат конструк­ции МВИМУ

V= 6-8 м/с

Плотность дыма

0,18-0,25 Бэр

--J.J. JLJ. ' __

ИК-дымогенератор конструкции МГТУ

Герметизация

пакетов под Укладка в ящики

вакуумом ао и згикетирование

Га®1 Г-1 r-iao

Тт

Штабелиро­вание о

Методы контроля: Q - органолептический; О ~ физический;

Ц - химический; Д - микробиологический

Рис. 2.1. Схема машинно-аппаратурная технологического производства мойвы холодного копчения

Основ­ное технологическое оборудование — аппараты для подсушки и копчения, дымогенераторы, посольная машина позво­ляет выпускать до 3 т мойвы холодного копчения в сутки. Посол мойвы в посольной машине ПМ-1 осуществляется тузлучным способом, погружением рыбы в тузлук. Посольная машина обес­печивает равномерное просаливание слоя мойвы толщиной до 150 мм. Подсушивание и копчение мойвы осуществляется также в слое определенной толщины: при подсушивании слой рыбы должен составлять по высоте 1,5-2 рыбки; при копчении — 3- 4 рыбки. Качество рыбы в аппаратах подсушки и копчения обеспечивается определенными режимными параметрами: ско­рость воздуха или дымовоздушной смеси должна быть не менее (6 м/с, а оптическая плотность дымовоздушной смеси не менее 0,18 Бэр. Дымогенератор с использованием энергии инфракрас­ного излучения генерирует дым при температуре пиролиза дре­весины менее 400 °С. При этих температурах в дыме практичес­ки отсутствуют такие вредные вещества, как нитрозосоединения и бенз(а)пирены. Линия высокомеханизирована и малооперационна.

Особенности проектирования судовых технологических линий прежде всего определяются автономностью судна в рейсе, огра­ниченностью производственных площадей и энергоресур­сов, высокой стоимостью топлива и другими причинами.

Если в 80-90-х годах прошлого века топливо для судов сто­ило сравнительно дешево, то крупнотоннажными судами могли ловить рыбу в различных районах Мирового океана. Также фабрики оборудовались линиями по выпуску не только мороже­ной рыбы различной степени разделки, муки и жира, но и вы­пускали соленую рыбу, пресервы, натуральные или бланшированные консервы. Для перевозки продукции из районов про­мысла использовали рефрижераторные суда, специально пред­назначенные для этих целей. В 90-х годах из-за высокой сто­имости топлива крупнотоннажные суда используются слабо, и если используются, то только для выпуска мороженой продук­ции, муки и жира. Однако следует отметить, что в последние год-два в политике государства по рыбохозяйственному комп­лексу наметилась тенденция возврата ряда районов промысла (Канадская зона, у берегов Юго-Восточной Африки и т. п.). Ве­роятно, опять будет выгодно использовать крупнотоннажные суда, способные выпускать широкий ассортимент рыбной про­дукции, часть которой может быть реализована в этих же стра­нах, у берегов которых ведется промысел.

При проектировании судовых рыбофабрик вначале устанав­ливается район лова и определяется видовой состав рыб, обита­ющих в этих водах. В зависимости от установленных квот на вылов тех или иных видов рыб выбирают ассортимент продук­ции и производительность будущих линий. Например, на судах типа РСТ, «Севрыба-1», «Севрыба-2» при выпуске мороженой продукции, разделанной, например, на филе, отсутствует воз­можность переработки отходов на муку и жир. Однако на сред­них и крупных рыболовных траулерах могут выпускаться и эти виды продукции.

Таким образом, для небольших судов рекомендуется выпуск в основном мороженой продукции различной степени разделки. ) для этих судов можно предусмотреть также компактные участки но выпуску либо полуфабриката медицинского жира, либо кон­сервов из печени некоторых видов рыб, например трески и т. п. Для средних и крупных рыболовных траулеров определяют экономическую целесообразность еще и выпуска муки и жира. Выпуск же соленой рыбы, пресервов и консервов можно рассматрпвать преимущественно для отдаленных районов лова, если имеется экономическая целесообразность и определенная емкость рынка в тех странах, у берегов которых происходит лов рыбы.

Некоторые небольшие суда, которые ловят рыбу сравнитель­но недалеко от какого-нибудь порта, специализируются на производстве, например, только охлажденной рыбы. Другие суда, при наличии постоянного контракта на поставку рыбопродук ции, могут специализироваться на выпуске соленой рыбы, на­пример соленого полуфабриката для производства клипфиска из трески. Проектируют также водоналивные суда для лова и доставки в порт в короткое время больших объемов рыбы, на­пример мойвы и т. п.

После выбора ассортимента продукции и производительно­сти по каждому отдельному виду продукции проводят выбор технологической схемы, осуществляют продуктовые расчеты и подбор оборудования. В процессе выбора оборудования может корректироваться и технологическая схема производства.

Например, судно специализируется на лове креветки и надо получить мороженое мясо креветок. Для разделки креветки можно использовать машины норвежской фирмы «Vega-vekt». Машина «Pandulus-200» разделывает северную и другие виды кре­веток любой формы. Однако перед разделкой креветку необхо­димо бланшировать. Японская фирма «Нитиро ГеГе» разработа­ла дробеструйную разделочную машину, в которой панцирь раз­рушается в результате соударений быстрозамороженного криля с различными дробящими компонентами в камере с низкими температурами. То есть перед разделкой криля в машине этой фирмы его надо заморозить поштучно. Снятие панциря с кре­веток можно осуществить вибрационным методом на машинах компании «Кедо Хогей» после предварительной варки и замора­живания сырья. Если применять роликовые очистительные ма­шины фирм «Ниссун», «Тайе ГеГе», то панцирь можно удалить и с сырого сырья.

Мурманский траловый флот при переоборудовании круп­ных судов на вылов и замораживание сельди предусмотрел в проектах выгрузку сельди из тралов центробежным насосом, а для замораживания применил вертикальные плиточные аппара­ты, в которых массу дозы рыбы на замораживание определяют по заполнению объема между двумя соседними плитами, что значительно упростило технологию производства больших объе­мов мороженой рыбы. С другой стороны, применение скоромо­розильных аппаратов с вертикальными иторизонтальными пли­тами и контактным способом замораживания по сравнению с аппаратами с воздушным замораживанием позволяет получить более качественную продукцию.

В отличие от размещения оборудования в цехах береговых предприятий, на рыбофабриках судов последние размещают бо­лее компактно, применяя минимально допустимые размеры между отдельными единицами оборудования и в проходах. Приемы и методы проектирования судовых рыбофабрик в основном анало­гичны таковым при проектировании береговых предприятий.

Однако следует помнить, что продолжительность пребыва­ния судна в рейсе в основном определяется объемами трюмов, в то время как береговое предприятие может работать непрерывно в течение года, если есть сбыт продукции. После определения всех энергетических затрат на производство и сравнения их с энер­гетическими возможностями судна и расстановкой оборудования на рыбофабрике проводят расчеты на остойчивость судна.

Методы технологических расчетов и аппаратурного оформления технологических процессов

2. Расчет сырья, готовой продукции, основных и вспомогательных материалов

Продуктовые расчеты выполняются отдельно по каждому виду продукции по всей технологической схеме.

При проектировании рыбоперерабатывающих предприятий применяются два метода продуктовых расчетов:

— количественный;

— метод материальных балансов.

Первым методом составляются продуктовые расчеты для большинства способов обработки водного сырья (консервиро­вание, копчение, обработка холодом, посол, сушка).

Второй метод используется для расчета производства кормо­вой муки и технического жира из рыбных отходов и непищевой рыбы, для клееварочного производства, производства гидролизатов студнеобразующих веществ и водорослей и др.