Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Модернизация фасовочного аппарата

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

им.И.И. ПОЛЗУНОВА

Кафедра «Технология бродильных производств и виноделие»

Курсовая работа защищена с оценкой

УДК 663.15.002.5 (075.8) ________________________________

Руководитель

работы__________________________

подпись, должность, и.о. фамилия

МОДЕРНИЗАЦИЯ ФАСОВОЧНОГО

АППАРАТА

тема работы

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОЙ РАБОТЕ

по дисциплине «Технологическое оборудование»

КР 260204. 02. 000 ПЗ

Работу выполнил

Студент гр. ТБПВ-81 _________________________________

подпись, и.о.фамилия

Нормоконтролер __________________________________

подпись, должность, и.о.фамилия

Барнаул 2012

Содержание

Введение 3

1 Общие сведения о фасовочных аппаратах 4

1.1 Назначение 4

1.2 Виды фасования 4

1.2.1 Какое оборудование лучше использовать для розлива вина 7

1.3 Классификация фасовочных аппаратов 9

1.4 Розлив вина в бутылки 13

1.5 Укупорка бутылок 14

1.6 Технология стерильного фасования вин 16

2 Конструкция и принцип действия наполнительных устройств 19

2.1 Процесс наполнения с использованием клапанов с наливной трубкой 20

2.2 Процесс налива с использованием клапанов без наливных трубок 23

3 Фасовочный автомат на заводе ООО «Тейси» 29

3.1 Устройство, принцип действия фасовочного автомата 29

3.2 Основы регулирования и эксплуатации 31

3.3 Причины недоливов и переливов на заводе ООО «Тейси» и методы их устранения 32

4 Триблок для розлива и укупорки напитков, насыщенных СО₂ 34

4.1 Эксплуатация триблока 34

4.1.1 Автомат розлива напитков под избыточным давлением 34

4.2 Работа триблока 36

4.3 Окончание работы триблока 37

4.4 Вентиль розлива 37

4.5 Открывающий рычажок 40

4.6 Рычажок для возврата управляющей рукоятки в нейтральное положение (разгрузочный) 40

4.7 Рычажок для продувки 41

4.8 Перекрывающий рычажок 41

4.9 Направляющая для декомпрессии 42

4.10 Установка положения рычажков вентиля разлива 43

5 Кинематический расчет и определение производительности разливочного автомата 44

6 Исследование и направление совершенствования 46

Заключение 47

Список литературы 48

Введение

Оборудование для розлива является одним из важнейших в технологической схеме производства вина, так как розлив – это заключительный этап производства вина перед отправкой его потребителю. Разливочные автоматы применяют для розлива в бутылки виноградных вин, резервуарного шампанского, коньяков, плодово-ягодных вин, а при изготовлении шампанского бутылочным способом – для наполнения бутылок тиражной смесью. Устройство и конструкции автоматов должны отвечать техническим и технологическим требованиям производства, определяемым главным образом физико-химическими свойствами готовых к употреблению вин. Следует учитывать, что при розливе под воздействием внешних факторов качество вин может ухудшаться.

При любом способе розлива вино не должно подвергаться аэрации, так как под действием кислорода воздуха в вине нарушаются окислительно-восстановительные процессы, изменяющие вкусовые качества продукта. В результате вино теряет стабильность и нередко мутнеет. Аэрация вызывает пенообразование, что затрудняет нормальное наполнение бутылок и нарушает необходимую точность дозировки. Разливочные аппараты должны обеспечивать во время работы точную и стабильную дозировку жидкости.

Главная задача предприятия – качественно выполненный розлив (исключая недоливы и переливы) и хорошо оформленная внешне готовая продукция, именно для решения этих задач предприятия подбирают качественное оборудование проверенных производителей, которое не будет давать сбоев.

Все эти показатели достигаются главным образом за счет правильно подобранного технологического оборудования, его качества, производительности и фирмы изготовителя. Так же немаловажным фактором является полная автоматизация процесса, для исключения влияния человеческого фактора.

На современных предприятиях по изготовлению и розливу вин часто сталкиваются с проблемой недолива и перелива вина, что является существенным недостатком готовой продукции и подрывает имидж компании в целом.

Задачами данной курсовой работы являются выяснение причин недоливов и переливов вина на Барнаульском предприятии ООО «Тейси» и предложение методов их устранения и мер предупреждения, что существенно улучшит качество продукции, отправляемой потребителю.

Целью курсовой работы является разработка методических плакатов для студентов, показывающих принцип действия и устройство наполняющих элементов аппарата розлива.

Данная проблема является проблемой технического характера, следовательно, требует непосредственного участия руководства и обслуживающего персонала данного предприятия для устранения данной проблемы.

1 Общие сведения о фасовочных аппаратах

1.1 Назначение

Фасовочные автоматы предназначены для упаковывания (фасования) отмеренного количества продукта в предварительно подготовленную тару. Область применения технологического оборудования данного типа очень широка - практически все предприятия пищевой промышленности.

1.2 Виды фасования

Для фасования вин используют машины, принцип действия которых основан на разных способах наполнения бутылок. В зависимости от заданных технико-технологических условий проведения процессов фасовочные машины можно разделить на три группы: барометрические, сверхбарометрические и вакуумные.

В первом случае истечение вина из фасовочного устройства или расходного резервуара происходит только в поле действия сил тяжести (самотеком) при нормальном давлении. При таких условиях фасуют тихие вина, не содержащие легколетучих компонентов. С учетом того, что давление в расходном резервуаре и в бутылке одинаковое и равно атмосферному, такое фасование иногда называют изобарометрическим.

Фасование под вакуумом допускает использование двух вариантов: если разряжение (вакуум) создается только в таре, то истечение продукта происходит под действием разности давлений в расходном резервуаре (атмосферное) и в таре (разряжение); если разряжение создается и в таре, и в расходном резервуаре, то истечение происходит в поле действия сил тяжести (самотеком). Такое фасование называют изовакуумным.

Сверхбарометрическое фасование также характеризуется истечением жидкости из фасовочного устройства или расходного резервуара в поле действия сил тяжести, но при избыточном давлении в фасовочном устройстве или в расходном резервуаре и наполняемой таре. Так фасуют вина, насыщенные диоксидом углерода.

ИЗОБАРИЧЕКИЙ РОЗЛИВ

Изобарический розлив применяется для продуктов, содержащих СО₂ (газированная вода, напитки, пиво, игристые вина). Особенностью изобарических машин является наличие разливного бака, работающего под давлением – изобара. В процессе розлива очень важно сохранять содержание углекислоты и обеспечивать максимально стерильные условия.

Чем чувствительнее напиток к кислороду, тем быстрее он должен быть укупорен. Наиболее оптимальным решением является использование моноблочной машины: ополаскивание-розлив-укупоривание.

В зависимости от типа тары и разливаемого продукта моноблоки могут дополнительно оснащаться системами:

однократного или двойного предварительного вакуумирования с последующим впрыском СО₂ в тару непосредственно перед наливом;
поддержания стабильного уровня продукта в баке розлива для сильнопенящегося продукта;
впрыска чистой воды в наполненную бутылку для создания пенной шапки, с целью удаления кислорода в горлышке перед укупориванием (розлив пива);
укупоривания кронен-пробкой, корковой пробкой, винтовой пластиковой или алюминиевой пробкой;
захватов для ПЭТ-бутылок за горлышко «neck-holder»;
форсунок для периодической наружной мойки и дезинфекции турелей, в особенности наливных клапанов и укупорочных головок;
фальш-стаканов для мойки машины противотоком и присоединения к мойке CIP.

Наливные клапаны машины изобарического розлива являются сложными по конструкции и различаются в зависимости от предъявляемых требований к розливу. От их работы зависит скорость и стабильность налива. Большой опыт применения изобарических машин позволяет оптимально подобрать комплектацию к условиям розлива заказчика.

ГРАВИТАЦИОННЫЙ РОЗЛИВ

Гравитационный розлив или розлив низкого вакуума (-0,2…-0,4атм.) предназначен для фасования водок, тихих вин, бренди и коньяков по уровню.

Для розлива вин может применяться как «холодный», так и «горячий» розлив.

Холодный розлив используется для сухих вин совместно с комплексом мер, близким к системе ультрачистый кабинет, а именно: стерильная фильтрация продукта, ополаскивание бутылок озонированной водой, вакуумизация бутылки перед розливом, впрыск инертного газа перед укупориванием, высокотемпературная обработка пробки (обжиг) за счет нагрева сжимающих пробку челюстей, ламинарная вентиляция внутри машины для создания избыточного давления чистого воздуха.

При горячем розливе (60-65 град.) применяется система пастеризации, согласованная с машиной розлива.

Наиболее оптимальным решением фасования по уровню является моноблочная роторная система ополаскивание-розлив-укупорка. При этом достигается идеальная синхронизация на всех скоростях передачи бутылки от турели к турели, минимизация производственной площади и расходов на электроэнергию, а также минимальный контакт продукта с воздухом на участке розлив-укупорка.

Ополаскивающая турель позволяет производить многостадийное ополаскивание с последующей продувкой тары стерильным воздухом. Гарантированное отсутствие впрыска при отсутствии тары позволяет избежать разбрызгивания. В стандартной комплектации присутствует система смазки (водой) направляющей захватов, а также системы сдува или аспирации «последней капли» с горла бутылки на выходе. Опционально: устройство наружного ополаскивания, система подогрева ополаскивающей воды, система циркуляции спиртосодержащего ополаскивающего раствора, электронная регулировка высоты турели.

Турель розлива позволяет производить налив по уровню, при этом размер и тип наливного клапана зависит от тары и продукта (стандарт -D 15мм). Вакуум-насос имеет функцию автоматического отключения при остановке блока розлива во избежание потери градуса продукта. Опционально: розлив с минимальным противодавлением инертного газа, система фальш- бутылок для мойки CIP противотоком, централизованная регулировка клапанов на уровень розлива.

Укупорочная турель позволяет производить укупоривание как наиболее распространенными видами пробок (винтовая алюминиевая, гуала, камю, корковая), так и эксклюзивными вариантами.

Бункер подачи пробки может быть роторным или вибрационным. Турель может комплектоваться загрузчиком пробок с синхронизированной подачей. Возможна установка 2-х турелей на одну машину (например, для розлива тихих и газированных вин). Опционально: устройство удаления пыли с пробки, устройство ультрафиолетового облучения пробки, устройство мойки пробки.

Независимо от условий фасования бутылки можно наполнять по объему или по уровню. Тихие вина в основном фасуют по объему, игристые – только по уровню. При фасовании по объему применяют специальное устройство – мерники определенного объема. Фасование шампанского осуществляется только по уровню, при этом расстояние от верхнего края венчика горла бутылки до уровня вина должно составлять 6-9 см для экспортной продукции и 8±1 см – для внутреннего рынка.

1.2.1 Какое оборудование лучше использовать для розлива вина

Прежде чем давать какие-либо рекомендации по оборудованию для розлива вина, стоит вспомнить, что вино бывает разным. Сейчас в России сложились сразу два различных стандарта машин для фасовки этого напитка. Первый тип оборудования предназначен для розлива тихих вин, не содержащих легколетучих компонентов (в том числе портвейна, коньяка), второй тип - для розлива вина, насыщенного углекислым газом (например, шампанского).

На оборудовании первого типа вино поступает в тару только под действием сил тяжести и при нормальном давлении - самотеком. С учетом того, что давление в расходном резервуаре и в таре одинаковое, такой розлив иногда называют изобарометрическим.

Для вин второго типа предусматривается фасование под вакуумом (вакуумный розлив) либо при высоком давлении (сверхбарометрический розлив). Во время сверхбарометрического розлива жидкость также поступает в тару под действием силы тяжести, но при этом и в таре, и в резервуаре розлива создается избыточное давление, которое не позволяет продукту образовывать пену. При вакуумной расфасовке в таре для розлива создается разрежение, и вино истекает под действием разности давлений.

Независимо от условий дозирование напитка можно осуществлять по объему или по уровню. На оборудовании для розлива вина используется главным образом уровневое дозирование: считается, что так легче предотвратить потери продукта. Едва ли не главная задача при розливе вина - точно отмерить нужное количество жидкости.

Например, при розливе коньяка в самые большие бутылки (750 мл) допускается отклонение от верхней плоскости горлышка бутылки не более чем 4 см - это не более 5 мл. Фасование шампанского также осуществляется только по уровню, но при этом в бутылке оставляют чуть больше свободного места: по стандарту расстояние от верхнего края горлышка до уровня вина должно составлять 6-9 см.

Заполнение тары с точки зрения гидравлики также можно осуществить по-разному. Для розлива вина оптимальными считаются две схемы.

Наполнение бутылок равномерной пленкой-шатром обеспечивает наиболее выгодные характеристики, то есть большую производительность оборудования при наименьшей скорости потока.

Оборудование для розлива вина под уровень (утопленной струей) не дает выигрыша в производительности, поскольку розлив сопровождается дополнительными затратами времени на опускание разливочной головки. Тем не менее, у такого оборудования есть некоторые технологические преимущества. Так, контактная поверхность (поверхность бутылки, соприкасающаяся с вином в процессе розлива) при работе на нем минимальна. Отсюда - стабильное качество фасования и минимальный контакт вина с кислородом воздуха.

В целом технология фасовки тихих вин близка к технологии упаковки воды, а оборудование для розлива шампанского похоже на оборудование для пива. Еще раз хочется подчеркнуть, что технология розлива зависит от типа вина: не существует какого-то оборудования, подходящего для всех сортов.

Машины могут быть предназначены для фасования по объему, по уровню и одновременно по объему и уровню.

Фасование по объему – устройство оснащено мерным стаканом.

Фасование по уровню – устройство состоит из одной, двух или трех камер, они могут быть выполнены и в виде сифона. В однокамерных устройствах давление в наджидкостном пространстве в расходном резервуаре и в бутылке перед фасованием одинаково, в двух- и трехкамерных имеет место перепад давлений.

Сифонный метод осуществляется в условиях одинакового давления в бутылке и в расходном резервуаре. В верхней изогнутой части сифона создается разрежение. Расход жидкости зависит от напора, определяемого расстоянием от уровня жидкости в расходном резервуаре до выходного отверстия сифонной трубки.

При использовании сифонного метода розлива практически применяются приборы для наполнения бутылок по уровню. Принцип наполнения бутылок по уровню менее точный, чем объемный, и заключается в том, что жидкость поступает в бутылку через прибор непосредственно из расходного резервуара, заполняя ее до определенного уровня.

Так как бутылки по ГОСТу 10117-62 имеют отклонения от их номинального объема в пределах ±10 мл, то изменяется и доза жидкости, залитая в бутылку. Например. в бутылках емкостью 0,5 л может быть доза вина в одном случае 510, а в другом 490 мл. От сюда и возникают недоливы и переливы вина, с которыми часто сталкиваются производители виноградных и плодово-ягодных вин.

По технологическим условиям процесса устройства с мерным стаканом или сифонные обеспечивают барометрическое фасование или фасование с низким вакуумом, однокамерные устройства могут, кроме того, применяться для сверхбарометрического фасования. Двух- и трехкамерные устройства предназначены для вакуумного (с низким или высоким вакуумом) или сверхбарометрического фасования.

Наполнение бутылок с точки зрения гидравлики (анализ схем проведен Студилиным В. Г.) можно осуществлять несколькими способами:

Равномерной пленкой-шатром
Симметрично направленной струей
Односторонней или прямой струей
Равномерной струей-зонтиком

Утопленной струей (истечение происходит из удлиненной трубки, доходящей почти до дна бутылки, иногда такой способ фасования называют фасованием «под уровень»).

Рисунок 1 – Схема наполнения бутылок

а – равномерной пленкой (шатер); б - симметрично направленной струей; в - односторонней или прямой струей; г – равномерной струей (зонтик); д - утопленной струей

Фасовочные машины также различают по способу регулирования уровня жидкости в резервуаре (с поплавковыми, золотниковыми, пневматическими или электрическими устройствами), по способу взаимодействия устройства и бутылки (с подъемом бутылки под фасовочное устройство или опусканием фасовочного устройства на бутылку).

1.3 Классификация фасовочных аппаратов

Фасовочный автомат Maxima RP-24, установленный на ООО «Тейси», по принципу наполнения является вакуумным. На этом же автомате может производиться розлив шампанских вин.

Отечественные производители выпускают следующие марки фасовочных автоматов: А3-ВАР.05, ЛПМ3.1-12, Б3-ВРГ-6, ЛПМ3-6, Д9-ВРЕ6, АРЛ8-8Т, ВДР-3, ВДР-5, ЭЛ.З, «Дозатор».

За рубежом выпускают фасовочные автоматы марок: ZBEF, GFP-12,24,32 (Китай), Melegari Manghi FillJetWine (Италия) и др.

Барометрические и вакуумные фасовочные машины

Наиболее известны машины следующих марок: ВАР – 3 и ВАР – 6 (устаревшие конструкции), ВРА -6А и ее модернизированный вариант ВР – 2А – 6, ВРЩ ее модернизированный вариант ВР – 2Щ, выпускаемый для фасования вин в горячем состоянии по уровню под вакуумом. ВРМ – 6 и ВР2М – 6 и выпускаемая на базе их ВРЕ – 6, а также ВРА. Для фасования вина в сувенирную тару разработаны машины ВФП/я, ВФП/2. Все эти машины автоматического действия карусельного типа, в основном фасующие вино по объему, кроме машины ВРЩ и ВР – 2Щ, номинальной производительностью 6000 бут/ч.

Фасовочная машина ВР – 2Щ (рисунок 2, а) предназначена для фасования вин и соков в горячем состоянии по уровню под вакуумом. Машина выпускается в исполнениях ВР – 2Щ (для бутылок вместимостью 0,7 л) и ВР – 2Щ – 01 (для бутылок вместимостью 0,5 л).

Машина состоит из станины с размещенным в ней приводом, вакуум-насоса, конвейера для бутылок, трубки для отвода воздуха, делительной, загрузочной и разгрузочной звездочек, шкафа управления.

Продукт поступает в резервуар 7 машины по верхней трубке 6 через клапан поплавкового устройства, которое при повышении уровня жидкости по сравнению с номинальным закрывает поступление ее из трубопровода, а при понижении открывает его. Разряжение в резервуаре создается через верхний патрубок 5, присоединенный к вакуумной магистрали 4, обеспечивается вакуум-насосом ВВН-1.51м 2 при номинальной производительности 1.5 м³/ч. Пустые бутылки подводятся к машине пластинчатым конвейером 3 и с помощью длительной и загрузочной звездочек подаются на подъемные столики (последние – механические с подъемом и опусканием от копира с амортизационной пружиной). Столик поднимает бутылку, она центрируется колокольчиком фасовочного устройства 4 и наполнятся до заданного уровня.

Заканчивая один оборот вращения карусели, подъемный столик с бутылкой по копиру опускается в исходное положение. Наполненные бутылки выводятся звездочкой на транспортер. При негерметичности из-за нарушения уплотнения с конусом или повреждения стенок в бутылке в ней не создается вакуум, и она не наполняется до заданного уровня.

Кинематическая схема машины ВР – 2Щ показана на рисунке 2, б.

Фасовочное устройство машины ВР-2Щ (рисунок 2, в) несколько сложнее, что вызвано его универсальностью, хотя в принципе оно работает также, как и другие. На рисунке 2, в показан вариант устройства при фасовании по уровню (исходное положение – бутылка отсутствует), на рисунке 1, г – то же в момент наполнения бутылки.

Сливной клапан выполнен на конце наконечника. Открытие его осуществляется при поднятии колокольчика 1 по штангам 5 от бутылки, а закрытие – за счет эластичного резинового клапана (диафрагмы) 11. Вино, попавшее в наконечник 2, отсасывается по центральной трубке 6 в резервуар.

Рисунок 2 - Фасовочная машина ВР – 2Щ

а – общий вид (1 – станина, 2 – вакуум – насос; 3 – конвейер для бутылок; 4 – фасовочное устройство; 5 –воздушная трубка; 6 – трубя для подачи вина; 7 – расходный резервуар)

б – кинематическая схема (1 – электродвигатель; 2,5 – шкивы; 3 –клиноременная передача; 4 – редуктор; 6 – конвейер; 7 – оборотный копир; 8 – механизм подъема расходного резервуара; 9 – коллектор; 10 – расходный резервуар; 11 – поплавок; 12 – фасовочное устройство; 13 – верхний копир; 14 – карусель; 15 – подъемный столик; 16 – нижний копир; 17 – выгрузочная звездочка; 18 – загрузочная; 19 – шагомер)

Рисунок 2 (продолжение) – Фасовочная машина ВР – 2Щ

в, г – фасовочные устройства в варианте для фасования по уровню, д – то же в варианте для фасования по объему (1, 25 колокольчики; 2 – наконечники; 3,15,24 – воздухоотводящие трубки; 4 –пружина; 5 – штанга; 6 – центральная трубка; 7 - уплотнительный конус; 8 – втулка; 9,22 – сливные конусы; 10 – гайка накидная; 11 – клапан (диафрагма); 12 – корпус клапана; 13 – втулка; 14 – мерный стакан; 16 – вытеснитель; 17 – фиксатор; 18 – клапан; 19,21,23 - прокладки; 20 – ролик)

При фасовании вина по объему детали колокольчика 1, сливного конуса 9 и наконечника 2 заменяются. Бутылка при этом наполняется через сливной клапан между диафрагмой 11 и седлом клапана наконечника и далее через сливной конус 22 шатровым методом по стенкам бутылки. Это показано на рисунке 1, д. Открытие наполнительного клапана осуществляется от верхнего копира в передней зоне машины.

Машины ВРЗЩ и ВР4Щ представляют собой разновидности известной фасовочной машины ВРЩ. Отличие состоит в том, что ВР3Щ осуществляет фасование под вакуумом по уровню (с точностью дозирования ±4 см3 и глубиной вакуума 0,02-0,04 МПа). Количество фасовочных устройств -12.

Из зарубежных фасовочных машин для тихих вин наиболее известны машины фирм «SEN», «Holsten und Kappert» (ФРГ), «Girondine», «Chetle - Gerodolle» (Франция), «Cobert » (Италия). Некоторые из них предлагают заполнение бутылки воздухом или азотом, диоксидом углерода и инертными газами (например, в машинах «Extacta» фирмы «Cobert» или в некоторых машинах фирмы «SEN»), в конструкциях других найдены оригинальные решения ряда элементов.

1.4 Розлив вина в бутылки

Марочные вина, достигшие розливозрелого состояния, и ординарные, прошедшие соответствующую обработку и выдержавшие испытание на стойкость против помутнений (воздухостойкость), разливают в бутылки.

Испытание состоит в том, что бутылки с вином, запечатанные пробкой, выдерживают 15 дней в горизонтальном положении при 15°.

Мальцевой предложен экспресс-метод для установления розливозрелости виноградных вин. Метод основан на исследовании устойчивости вин против помутнений при повышении и понижении температуры.

Изменение прозрачности (исследование производится в пробирках) вина через 3—4 минуты при нагревании до 65—70° и через 10—15 минут при охлаждении до —5° говорит о нестойкости вин против помутнений.

Для розлива вина, шампанского и коньяка необходимо применять специальные бутылки, форма и емкость которых установлена многолетней практикой многих винодельческих стран:

а) бутылка цилиндрическая из темно-зеленого стекла, с крутыми плечиками (для розлива столовых, крепких и десертных вин), емкостью 0,75 и 0,375 л;

б) бутылка коническая из темно-зеленого стекла (для розлива шампанского), емкостью 0,8 и 0,4 л;

в) бутылка цилиндрическая из полубелого стекла, с крутыми плечиками (для розлива коньяка), емкостью 0,5 и 0,25 л.

Бутылки, идущие для розлива вина, должны быть прочными, а по химическому составу стекла — устойчивыми против растворения его слабокислотной жидкостью, какой является вино. Поэтому особенно нежелательна излишняя щелочность стекла, которая может обусловить реакции с кислотами и вызвать помутнение вина вследствие выпадения в осадок виннокислых солей калия, кальция и алюминия.

Дать определенные нормы химического состава бутылочного стекла невозможно, так как в зависимости от сырья, из которого тот или иной завод изготовляет бутылки, химический состав стекла сильно меняется.

Модернизация фасовочного аппарата 📙 Курсовая → 🆔 133023