Материалы, приготовляемые для изготовления машин и аппаратов

Рассматривая процесс взаимодействия сырья и пищевых продуктов с материалами из которых производят пищевое оборудование, учитываются три важных фактора: нейтральность материала по отношению к обрабатываемому пищевому продукту; нейтральность продукта к воздействию на него материала; работоспособность материала с точки зрения выполнения требований технологического процесса.

Материалы, из которых изготавливают любое пищевое оборудование для индустриального производства продуктов питания должны, в обязательном порядке, быть безвредными для здоровья потребителей готовой продукции, соответствовать требованиям производственной гигиены и быть допущенными для использования на предприятиях пищевой промышленности.

Металлические металлы

Коррозионностойкие стали:

Так сложилось, что наиболее распространенным материалом, который чаще других применяют изготовители пищевых машин и аппаратов, является легированная коррозионностойкая, так называемая, "нержавеющая" сталь.

Современной наукой созданно множество видов нержавеющих сталей, пригодных к использованию в качестве конструкционных материалов для создания пищевого оборудования. Выбор конкретной марки стали зависит от коррозионных свойств обрабатываемых продуктов или химических средств, контактирующих с данным материалом. Наиболее широко распространенными марками нержавеющих сталей являются аустенитные стали: AISI-304, AISI-316 и AISI-316L. Данные сорта коррозионностойких сталей обладают высокими гигиеническими, механическими и технологическими свойствами, к тому же они имеют привлекательный внешний вид.

Благодаря этим свойствам нержавеющие стали являются материалом, который одобрен как сырье для изготовления оборудования для производства, хранения и транспортирования пищевой продукции.

Цветные металлы и сплавы:

Наряду с коррозионностойкими сталями в пищевой промышленности широко используются цветные металлы и их сплавы: алюминий, титан, медь, бронза, латунь и многие другие. Эти металлы используют: для производства основных и вспомогательных деталей пищевых машин, механизмов и аппаратов, для изготовления трубопроводов и емкостного оборудования. Алюминий, также, широко используется для упаковки пищевых продуктов.

Однако, в отличие от коррозионностойких сталей, к цветным металлам и сплавам применяют регламент, который каждого вида продукта определяет разрешенные или запрещенные к применению материалы. Например, медь разрешена к применению в кондитерском оборудовании, но запрещена к применению в технологическом оборудовании молочных заводов. Алюминий допускается к применению в молочной промышленности в целом, однако запрещено его использование в пищевом оборудовании, предназначенном для производства молочных продуктов для детского питания.

Цветные металлы и сплавы должны проходить обязательную проверку и получать разрешение на их применение в технологическом оборудовании для производства конкретных видов пищевых продуктов.

Металлическая тара и упаковка

Металлические материалы применяют для изготовления как транспортной, так и потребительской тары, когда необходимо обеспечить герметичность или механическую прочность.

Металлическая тара отличается относительно небольшой массой, высокой сопротивляемостью механическим и термическим воздействиям, обладает инертностью ко многим веществам. Ее можно изготовлять и наполнять на высокопроизводительных автоматических машинах. Жестяные банки надежно герметизируются, коррозионноустойчивы, теплопроводны, непроницаемы для солнечных, ультрафиолетовых лучей и газа. В них можно консервировать продукты, подвергающиеся тепловой обработке.

Черной жестью называется не полностью обработанная листовая сталь, которая быстро подвергается коррозии. При применении ее в упаковочных целях необходимо наносить защитные покрытия из цинка, олова, пластмасс.

Белой жестью называется луженая покрытая оловом жесть. Она широко применяется для изготовления консервных банок

Тару изготавливают из хромированной жести и жести электролитического лужения. Жесть электролитического лужения более экономична, хромированная жесть может использоваться для упаковки пищевых продуктов только после лакирования.

Однако при многолетнем хранении консервов внутри банок может происходить медленный процесс коррозии, в результате которой в продукт попадают олово, железо и другие металлы.

Алюминий в чистом виде не применяют для изготовления консервных банок, так как он подвергается воздействию фруктов и овощей. Металл может растворяться в жидкостях, вытесняя газообразный водород, что приводит к «набуханию» банок. Кроме того, может происходить обесцвечивание и изменение запаха пищи. Поэтому алюминиевые банки покрывают защитным слоем для устранения прямого контакта с содержимым.

Более экономичным материалом для производства консервной тары является алюминированная жесть. Алюминий в сочетании с луженой жестью или нелуженой сталью предотвращает потерю качества напитков.

Преимуществом алюминированной жести перед луженой является устойчивость к коррозии под воздействием атмосферных факторов и химических соединений упаковываемых пищевых продуктов.

 

4.2. Неметаллические металлы

 

Кроме металлических, в промышленности значительное место занимают различные неметаллические материалы — пластмассы, керамика, резина, композиционные материалы и др. Использование неметаллических материалов приводит к экономии дефицитных металлических материалов, снижает затраты энергии на производство изделий, уменьшает их массу. Установлено, что один кг конструкционных пластмасс заменяет 4…5 кг чёрных металлов. Но использование их в промышленности невелико (до 4 %).

 

Общая характеристика исполнительного (передаточного) механизмов

Исполнительный механизм (передаточный) предназначен для передачи движения от привода к исполнительным органам технологического оборудования.

Исполнительные механизмы бывают: жесткие и гибкие. К жестким исполнительным механизмам относят зубчатые, червячные, шевронные, пружинные, кривошитно-шатунные и т.д. К гибким: ременные, ленточные, цепные и другие механизмы и устройства.

По конструкции исполнительные (рабочие) органы бывают:лопастные, шнековые, винтовые, барабанные, вальцовые, дисковые.

Передачи – устройства, служащие для передачи энергии механическим движением на расстоянии и преобразовании его параметров.

В процессе механической передачи может происходить увеличение или уменьшение скорости, преобразования вида движения, регулирования скорости и т.д.

Передачи используют как для уменьшения, так и для увеличения угловой скорости двигателя до заданной угловой рабочего органа.

Необходимость исполнения механических передач вызвана: 1) частота вращения исполнительных механизмов машин чаще всего отличается от частоты вращения валов в двигателе, 2) в процессе эксплуатации машин необходимо регулировать скорости исполнительного органа и в том числе вращающего момента, 3) характер и законы движения, 4) в некоторых машинах от одного электрического двигателя приводятся в движение несколько несколько исполнительных органов, 5) из-за большого расстояния между двигателем и исполнительными органами или в целях безопасности и удобства обслуживания, 6) по способу передачи движения от ведущего вала к ведомому различают передачи: трением и зацеплением, непосредственным касанием и с гибкой связью, по назначению - кинематические и силовые; по характеру изменения передаточного механизма числа с постоянным или изменяющимся. Основной характеристикой передач любого типа является передаточное число т.е. отношение частоты вращения ведущего вала к частоте вращения ведомого вала.

Передачи трением

Относятся: ременная и фрикционная передачи.

Ременная передача относится к передачам с гибкой связью, состоит из ведущего вала, ведущего шкива, ремня, ведомого шкива и ведомого вала.

 

В зависимости от поперечного сечения ремня различают следующие передачи: плоскоременная, круглоременная и поликлиноременная передача.

Так как поликлиноременная передача сложна в изготовлении, на практике часто её заменяют многорядной клиноременной передачей.

Ременные передачи бывают (по изменению угловой скорости): 1) понижающие, 2) повышающие, 3) прямые.

По изменению направления вращения валов ременные передачи бывают между параллельными и перекрещивающими валами.

Достоинства ременных передач: 1) простота конструкции, 2) возможность передачи вращения на большие расстояния, 3) бесшумность и плавность работы.

Недостатки: 1) непостоянство передаточного числа, 2) большая нагрузка на валы, 3) износ ремня.

Ремни бывают: кожаные, тканевые и резинотканевые.

 

Фрикционная передача осуществляется за счёт трения между двумя соприкасающимися катками посредством силы трения при их прижатии друг к другу.

Фрикционные передачи бывают: цилиндрические и конические, с параллельным и перпендикулярным расположением валов, с внешним и внутренним касанием, с гладкой и клиновидной поверхностью, прямые, понижающие и повышающие.

Достоинства: простота конструкции, бесшумность и плавность работы, небольшие размеры катков.

Недостатки: износ детали, необходимость стягивающих усилий, невозможность передачи вращения на большие расстояния

Шестерёнчатые передачи. Передача движения осуществляется между двумя зубчатыми шестернями за счёт их зацепления.

Достоинства: долговечность, постоянство передаточного числа.

Недостатки: шум и вибрация, невозможность, износ и поломка зубье.

 

Червячная передача состоит из одно или многозаходного червяка и червячного колеса, оси которых находятся под прямым углом. Чаще всего ведущим является червяк, ведомым червячное колесо.

Шевронная передача является разновидностью зубчатой, но со сложным профилем колёс.

В шевронных передачах зацепление зубьев колёс происходит не сразу всей поверхностью как в шестерёнчатых, а постепенно, накатом, в связи с чем эти передачи менее шумные.

Винтовая передача осуществляется за счёт зубчатых колёс, оси которых перпендикулярны с точечным зацеплением. Эти передачи плавные бесшумные, но быстро изнашивающие.

Реечная передача работает по принципу зацепления между круглой зубчатой шестерни и плоской зубчатой рейкой. Используется для обеспечения возвратно-поступательного движения механизмов. Например, в приводе сыродельной ванны со ступенчатым вариатором скоростей.

Цепная передача работает по принципу зацепления между цепьями и звёздочками.

 

Цепные передачи различаются видом цепей, бывают: роликовые, втулочные и круглые.

По назначению цепи бывают: приводные(кинематические, грузовые, тяговые и т.д.). По изменению угловой скорости цепные передачи бывают: прямые, повышающие и понижающие.

Достоинства: постоянство передаточного числа, долговечность, возможность передачи вращения на большие расстояния.

Недостатки: шум и вибрация, необходимость смазки, износ поверхностей.

15. Подшипники

 

Предназначены для установки в них осей и валов, а также обеспечения плавного, мягкого их вращения.

Различают подшипники качения и скольжения. Подшипник качения применяется для быстроходных передач, подшипник скольжения для тихоходных передач.

Подшипники качения состоят из большой обоймы сепаратора, тел качения (шарики, ролики) и малой обоймы. Отличительной особенностью подшипников качения является взаимозаменяемость при их износе.

 

 

В зависимости от опорных участков валов, которые устанавливаются в подшипниках, они бывают: с шипами, с шейками и цапфами.

При вертикальном расположении вала его цапфа называется пятой, которая опирается на подпятник.

Подшипники скольжения состоят из корпуса, крышки и вкладыша. Подшипник скольжения не взаимозаменяемы.

 

16. Оси и валы

Предназначены для фиксации на них деталей, а также передачи им вращающего момента.

Оси бывают: подвижные и не подвижные, валы всегда вращаются и передают крутящий момент.

Валы бывают: полые и сплошные, гладкие и ступенчатые, вертикальные и горизонтальные, наклонные, прямые и гибкие.

 

 

17. Редукторы

Предназначены для уменьшения частоты вращения вала и соответствующего увеличения вращающего момента. В корпусе редуктора размещены одна или несколько передач с зацеплением, с постоянным передаточным числом. Состоит из корпуса, крышки, подшипников, валов и деталей механических передач.

Прежде всего редукторы классифицируются по типам механических передач: цилиндрические, конические, червячные, планетарные, волновые, спироидные и комбинированные.

Также редукторы можно классифицировать по типу корпусов, по способу охлаждения, по типам используемых подшипников, по скоростям вращения, передаточному числу; передаваемой, преобразуемой, распределяемой мощности.

 

 

 

Вариаторы

Предназначены для передачи вращения и регулировки скорости вращения рабочих валов без изменения угловой скорости вала электродвигателя. Например, во фризере или в приводе сыродельной ванны.

 

 

При регулировании скорости вращения вращают штурвал, от которого переключается муфта переключения, а от неё рычаги, один из которых присоединён к нижней части ведущего шкива, другой к верхней части ведомого шкива.

Если рычаги опускаются, то у ведущего шкива половинки расходятся, ремень приседает, сдвигаясь к оси, одновременно с этим половинки ведомого шкива сближаются, ремень натягивается и происходит уменьшение скорости по сравнению с той, что была. Если рычаг поднимается, то у ведущего шкива половинки сближаются и ремень натягивается, а у ведомого наоборот половинки расходятся, ремень проседает, тем самым скорость увеличивается, по отношению к той, что была.

19. Муфты

Предназначены для соединения солосных валов и передачи вращения, например от электродвигателя к рабочему органу машины.

a) Упругая муфта. Она состоит из двух полумуфт: ведущей и ведомой, резинового и упругого кольца. Ведущая полумуфта с пальцами и отверстием установлена на ведущем валу, ведомая на ведомом. При их взаимодействии пальцы ведущей полумуфты через упругое кольцо входят в отверстия ведомой полумуфты и наоборот.

 

 

b) на ведущем валу установлена ведущая полумуфта с пальцами и колодками, на которых закреплён материал феррадо. Всё это находится внутри ведомой полумуфты(бандажа), который установлен на ведомом валу. В процессе вращения ведущего вала под действием центробежной силы колодки отходят от ведущей полумуфты и сначала проскальзывая, а затем плотно прижимаясь к внутренней поверхности ведомой полумуфты увлекают её за собой, тем самым приводя её и ведомый вал во вращение.

 

Требования, предъявляемые технологическому оборудованию

К технологическому оборудованию предприятий молочной отрасли предъявляются как общие требования характерные для всех видов пищевого оборудования, так и специальные, определяемые особенностями перерабатываемого сырья и требованиями к технике безопасности.

К общим требованиям относятся: необходимая производительность, минимальные материало и – энергоёмкости, безопасность в обслуживании, качество выпускаемого продукта, ремонтоспособность, надёжность, долговечность и т.д.

1) Конструкционные материалы при контакте с пищевыми продуктами не должны образовывать примесей. Запрещается применять в рабочей зоне детали из свинца, меди, сплавов и покрытий из них и т.д.

2) Применяемые материалы должны быть стойкими к химическим, тепловым и механическим воздействиям (при мойке, чистке и дезинфекции оборудования).

3) Цвет материалов в рабочей зоне не должен влиять на оценку качества продукции и затруднять выявление загрязнений.

4) Конструкция оборудования должна обеспечивать защиту продукта от внешних загрязнений.

5) Все поверхности технологического оборудования должны быть доступны для санитарной обработки и контроля её качества.

6) В конструкции продуктовой зоны оборудования не должно быть не промывающих мест, щелей, карманов, а также перегородок, ступеней.

7) Конструкция зоны оборудования должна предусматривать замкнутую систему санитарной обработки.

8) В продуктовой зоне не допускается применять заклёпки, болты, сварку, соединять внахлёст. Съёмные и разборные детали оборудования должны иметь легко разборные соединения, а также применять специальные средства для сборки и разборки оборудования.

9) Размещение оборудования, обвязка его трубопроводами, соединённая с системой канализации не должно препятствовать санитарной обработке и контролю.

10) Изоляция поверхностей должна быть выполнена из теплоизолирующих материалов, не загрязняющих окружающую среду и продукт.

11) Оборудование должно быть безопасным при монтаже, эксплуатации, ремонте и т.д., а также не загрязнять выбросами вредных веществ в окружающую среду.

12) Движущиеся части оборудования должны иметь устройства, закрывающие их, но обеспечивающие доступ для сборки, разборки и ремонтных работ.

13) Оборудование должно быть пожаро и - взрывобезопасным, устойчивым к повышенной влажности, колебаниям температуры и давления и т.д.

14) Рабочие места обслуживающего персонала должны находиться вне зоны перемещения механизмов, сырья и готовой продукции.

15) Токоведущие части оборудования должны быть надёжно электроизолированны, ограждены или находиться в местах недоступных для человека.

16) Температура нагретых поверхностей оборудования, ограждений и трубопроводов в местах доступных для человека должна иметь температуру не более 45 градусов Цельсия.

17) Ванны, баки, емкости необходимо оборудовать сливными и переливными устройствами, соединёнными с канализацией закрытым способом с запорными устройствами.

Требования специального назначения связаны с особенностями устройства, назначения и эксплуатации оборудования.

Внезаводской транспорт

Молоко на предприятие чаще всего доставляется автомобильным транспортом.

Автомобильный транспорт используют также для междугородних, межобластных и международных перевозок. Преимуществом автомобильного транспорта является осуществление без перегрузочных, прямых перевозок от поставщика к потребителю.

В отличие от железнодорожного транспорта он обладает большей мобильностью и оперативностью.

Однако, стоимость автомобильных перевозок чаще оказывается выше и ограничено наличием сети автомобильных дорог. Автомобильный транспорт – специальный транспорт в виде цистерн, установленных на шасси автомобилей различного класса грузоподъёмности.

Непосредственно на молочных предприятиях устраиваются помещения и устройства для мойки транспортных средств как до въезда на территорию предприятия, так и после опорожнения цистерн и внутренней мойки для обеспечения надлежащего санитарного состояния. Автомолцистерны предназначены для перемещения молока на расстояния, при которых на каждые 100 километров пути в летнее время допускается его нагревание на 1…2 градуса Цельсия.

Автомолцистерна закрепляется на шасси грузового автомобиля с помощью хомутов со стяжными болтами, для обслуживания имеется специальная площадка с ограждениями и негладкой поверхностью.

Наполнение цистерны молоком возможно за счёт вакуума или с помощью насоса.

Для уменьшения пенообразования молоко в отсеке поступает по молокопроводу снизу. Контроль уровня цистерны осуществляется электрической системой сигнализации. В верхней части горловины отсека расположены датчики верхнего уровня и воздухоотводящее устройство.

Разгрузка автомолцистерны может осуществляться самотеком, сжатым воздухом, с помощью насоса.