Оснастка и оборудование дозировочной машины

ВВЕДЕНИЕ

Упаковывание пищевой продукции  производится с целью обеспечения  потребительских, рекламно-информационных, контролирующих, защитных и распределительных  функций.

Технологической целью процесса упаковывания является образование дискретного  объекта - упаковки, представляющей собой  определенный вид потребительской  тары (пачка, бутылка, коробка, обертка  и т.п.), в которой размещена  предварительно отмеренная часть продукции - доза. Операция дозирования является одной из основных в процессе упаковывания продукции и для ее реализации используются различные типы дозирующего  оборудования и устройств.

В данном курсовом проекте были рассмотрены  линии розлива жидких продуктов, более подробно на примере моноблока ротационно-дозировочной модели «IND – Doze 47-12 HV».

Линия розлива представляет собой  комплекс автоматизированного оборудования (машин и устройств), связанного между  собой подающими транспортировочными  линиями и работающего в общем  режиме. Полный цикл процессов линии  розлива включает в себя ополаскивание тары и непосредственно розлив жидкостей. Имея в начале цикла пустую бутылку, в конце получаем упакованный продукт. Такое оборудование отличается минимальным вмешательством человека в производственный процесс и является гарантом высокой производительности.

Оборудование розлива предназначено  для фасовки пищевых жидкостей в стеклянную тару (майонеза, кетчупа, соусов, кремов и т.д.).

 

 

 

 

1 ОБОСНОВАНИЕ ТЕМЫ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Высокая технологичность производственных процессов начинает играть все большую роль на современном предприятии. Практически любое упаковочное оборудование, должно отвечать целому ряду требований, основными из которых являются экономичность потребляемых ресурсов, высокий уровень автоматизации с возможностью быстрой переналадки, а так же требования к габаритам, с целью эффективного использования имеющихся производственных площадей.

В данной курсовой работе был рассмотрен моноблок ротационно-дозировочной модели «IND – Doze 47-12 HV» болгарской компании INDEX-6. Моноблок роторного типа предназначен для автоматической весовой дозировки жидкости в банки с широким горлышком из стекла.

Задачи курсового проекта:

-изучение технологического  процесса дозирования, 

-изучение характеристик,  устройства, принципа действия и  работы оборудования в целом  и отдельных узлов. 

-изучение монтажа и  наладки основного и сопутствующего  технологического оборудования,

-изучение техники безопасности  при монтаже и эксплуатации  оборудования данного типа.

-разработка графической  части проекта.

Отличия и преимущества данного аппарата.

Точный розлив по весу. В данной весовой машине используются весовые сенсоры самого высокого класса. База машины смоделирована таким образом, чтобы смещения, которые она передает весовым сенсорам, были пренебрежительно маленькими. Все это гарантирует абсолютную точность разливаемого продукта в границах от 0.3 граммов до 1.2 граммов в зависимости от вида продукта и вместимости тары.

Электрооборудование машины состоит из комплектующих ведущих  мировых производителей, управление работой машины осуществляется программируемым  логическим контроллером (промышленный компьютер).

Все детали, которые непосредственно  контактируют с продуктом, изготовлены  из пищевой нержавеющей стали, благодаря этому, они легко очищаются

Основная стальная структура  оснащается частями и компонентами, выполненными из пластика и других сплавов, обеспечивающих легкую стерилизацию.

Банки деликатно и безопасно передвигаются системой входных шнеков и звездочек. Входные звездочки и шнеки на входе машины оснащаются микровыключателями безопасности.

Моноблок оснащен всей необходимой защитой для обеспечения  безопасности операторов, включая электрический  шкаф в соответствии с нормами CEI

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС АВТОМАТИЧЕСКОГО ДОЗИРОВАНИЯ  ПРОДУКТОВ

Дозирование высоковязких продуктов - процесс упаковывания отмеренной дозы продукта в тару, предварительно изготовленную вне фасовочной машины.

Машина розлива может быть предназначена исключительно для розлива или совмещать в себе несколько функций: розлив и последующую укупорку тары пробкой (моноблок) либо ополаскивание тары, розлив и укупорку (триблок). Это может быть и квадриблок: дополнительно к триблоку включается дополнительный автомат укупорки другим видом пробки. Данные возможности предусмотрены лишь для машин роторного типа.

Оборудование для розлива можно условно разделить на полуавтоматическое и автоматическое.

Полуавтоматическое оборудование обладает невысокой производительностью и требует применения в процессе производства большой доли человеческого труда. Чаще всего полуавтоматический агрегат розлива – это машина, в которую вручную необходимо помещать пустые банки и извлекать наполненные. Непосредственно сам розлив осуществляется в автоматическом режиме.

Полуавтоматы, в сравнении с  автоматами, просты в эксплуатации и обслуживании, легко монтируются  и стоят относительно недорого. Процесс  переналадки с одного вида банки на другой быстрый и достаточно простой.

Существенными минусами этих машин  является их низкая производительность, а самое главное - невозможность  гарантированного исключения контакта человека с разливаемым продуктом, тем самым изготовления экологически чистого и безопасного продукта.

Автоматическое оборудование производительностью:

• от 1 500 до 6 000 бутылок в час при емкости 1,5 л. Агрегаты такой мощности – наиболее массовый сегмент на отечественном рынке производства и продажи оборудования. Машины розлива такой производительности больше всего подходят для средних и малых предприятий;
• свыше 6 000 бутылок в час при емкости 1,5 л (вплоть до 36 000 бутылок в час). Это наиболее сложное и дорогое оборудование, включающее в себя самые современные и перспективные наработки.

Главное отличие автоматических машин - это то, что оператор совершенно не участвует в процессе, а только управляет им.

К числу преимуществ такого оборудования относится полностью автоматизированный процесс розлива, укупорки (если говорить о триблоках, то и ополаскивания). Для обслуживания автоматического оборудования розлива требуется меньше персонала.

В линейных автоматических машинах розлива дозирующие устройства расположены вдоль подающих бутылки транспортеров. Группирование бутылок в блоки, подача к разливочным головкам, управление дозаторами и перемещение заполненных бутылок происходят автоматически с одновременным выполнением операций группирования, заполнения ранее сформированного блока и перемещения заполненного. Линейные автоматические аппараты розлива обладают производительностью до 3 500 бутылок в час.

Данные типы машин оправданы  в использовании только при розливе  спокойных жидкостей большого объема небольшой производительностью  только в качестве альтернативы полуавтоматическим розливам с целью исключения контакта человека с разливаемым продуктом, тем самым изготовления экологически чистого и безопасного продукта.

Машины розлива роторного типа относятся к оборудованию более высокого класса. Ими оснащают мощные линии, требующие большой синхронизации процесса розлива. Они представляют собой многопозиционные проходные непрерывно поточные агрегаты с циклическими рабочими модулями, в которых бутылка движется непрерывно, а рабочие части машины подводятся периодически и выполняют операции по ходу работы аппарата. Основным элементом автомата розлива роторного типа является вращающаяся вокруг своей оси «карусель», подводка самого продукта осуществляется через центральную часть этой «карусели» из барабана розлива.

По принципу дозирования жидкости машины розлива бывают трех видов:

По уровню – когда тара любой емкости заполняется до определенного уровня;

По объему – дозаторы отмеряют порцию жидкости определенного объема и разливают их в тару;

По массе и по времени – дозирование осуществляется при помощи специальных датчиков и дозирующих головок с отсекающими клапанами с микропроцессорным управлением.

По способу подачи жидкости в тару розлив может быть:

Свободным (гравитационным) – жидкость вытекает в тару под действием собственного веса. Он используется для спокойных жидкостей, таких как негазированная вода, молоко, чистые фруктовые соки. При гравитационном розливе каждый наполняющий клапан напрямую соединен с резервуаром. Жидкость стекает по стенкам бутылки, а воздух по отдельному каналу удаляется из нее. Отверстия для отвода воздуха служат для точного выравнивания уровня жидкости в бутылке;

Принудительным (напорным) – розлив выполняется под действием разности давлений воздуха в резервуаре и в таре под действием поршневого дозатора или специального насоса.

По температуре розлива он может делиться на:

Горячий розлив – розлив при максимальной температуре до 85 – 90°С. Он подходит для технологии производства продуктов длительного срока хранения при минимальных инвестициях. Напитки, которые потребляются охлажденными, — газировка, фруктовые соки, чаи — могут разливаться в горячем состоянии. Горячий розлив позволяет уничтожить микроорганизмы, вредные как для продукта, так и для здоровья потребителя. Но сам продукт, особенно на базе натуральных соков, может приобрести при этом способе «вареный» привкус;

Холодный асептический розлив - осуществляется по автоматизированной технологии с соблюдением условий стерильности процесса и материалов. Специфика такого способа: при использовании обычной пластиковой бутылки без усиления ее барьерных свойств (многослойной, дорогостоящих напылений или дорогих «добавок») существует возможность обеспечить срок хранения продукции на полке до 6–12 месяцев практически для всех видов соков, чая и напитков только за счет асептической технологии.

В зависимости от величины давления воздуха в таре розлив может производиться:

• при повышенном давлении;
• при атмосферном давлении;
• под вакуумом.

Изобарический метод розлива – это метод выравнивания давлений. При розливе пенящихся жидкостей применяется повышенное постоянное давление, как в резервуаре, так и в таре, которая в этом случае должна быть герметизирована. При этом используется принцип изобарности.

Изобарный процесс – это процесс, происходящий при одном и том  же неизменном давлении.

Происходит он следующим образом: сначала бутылку наполняют углекислым газом до того уровня, когда давление газа в бутылке станет равным давлению газовой среды в напитке (пиве, квасе и т.п.). Равенство давлений в бутылке и резервуаре обеспечивает донасыщение жидкости газом в бутылке и устраняет возможности вспенивания. Только по достижению равенства давлений в бутылке и резервуаре происходит налив. Во время этого процесса давление в напитке и в бутылке сохраняется на одном уровне.

Изобарический метод розлива используется чаще всего для розлива:

• продуктов живого брожения - пива, кваса;
• напитков на основе сахарных сиропов;
• напитков на основе натуральных концентратов.
• газированной воды и газированных напитков.
• спокойных и газированных вин.

Принципиальное отличие розлива  газированных напитков от спокойных в том, что газированные напитки (шампанское, пиво, квас или напитки, искусственно насыщенные углекислым газом) всегда разливаются под высоким давлением и при низкой температуре.

При атмосферном давлении разливают негазированную воду, молоко, чистые фруктовые соки, тихие вина и другие спокойные жидкости, при этом может применяться свободная или принудительная подача напитка.

Вакуумный розлив используется для плотных и вязких жидкостей (растительное масло, сиропы, нектары). Высокий вакуум создается специальным вакуумным насосом. Розлив начинается с создания вакуума в бутылке, после чего жидкость быстро всасывается в нее. Такой тип розлива по понятным причинам практически не применяется для розлива в пластиковую тару.

Электронный розлив

Новейшая технология розлива –  электронный (импульсный, валюметрический) розлив. Данная технология подает жидкость в тару практически напрямую из резервуара при помощи специального электронного импульсного дозатора, отмеряющего продукт равными порциями.

Преимуществами электронного розлива  являются универсальность машин  такого типа розлива, поскольку при  помощи нее можно разливать различные  виды продуктов различной степени  вязкости; стерильность расфасованного продукта, т.к. во время розлива разливочная  головка не контактирует с горлышком  тары; за счет схемы прохождения  продукта исключается его взбалтывание и нежелательное вспенивание; высокая  производительность; компактность; снижение эксплуатационных издержек. Данный вид  розлива осуществляется с помощью  импульсов по объему, т.е. по волюметрическому принципу и реально обеспечивает точность розлива на уровне +/- 0,2-0,5 % от заданного объема

Недостататки машин с таким типом розлива: более высокая стоимость по сравнению с машинами традиционного розлива такой же производительности (дороже на 20 – 30 %); требует обслуживания высококвалифицированным персоналом; «капризность» оборудования (чувствительность к перепадам напряжения, ошибкам оператора и т.п.)

 

2.1 ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ДОЗИРОВАНИЯ ПИЩЕВОЙ ПРОДУКЦИИ

 

Автомат роторного типа (триблок) Пастпак-ОР компании «Таурас-Феникс»

Описание  машины

Автомат роторного типа (рисунок 1) предназначен для дозированной фасовки в пластиковые ведра и баночки, а также в пластиковые и стеклянные бутылки жидких и пастообразных продуктов с добавлением мягких, легко деформирующихся компонентов, с последующей запайкой фольгой и укупоркой пластиковой крышкой.

Рисунок 1 - Автомат роторного типа Пастпак-ОР компании «Таурас-Феникс»

 

Упаковываемая продукция

Майонез, сметана, йогурт, соус, крем, паштет, молоко, кефир, сливки, плавленый сыр, томатная и творожная  паста, сок, вино, растительное масло, шоколадная паста и др.

 

Технические характеристики

Габаритные размеры, мм:

• Длина  3560
• Ширина  960
• Высота  1950

Масса машины, кг:  300

Размер тары, max, мм:

ПЭТ-банка:

• Диаметр 79
• Высота  135

ПЭТ-бутылка:

• Диаметр  84
• Высота  250

Стеклянная бутылка:

• Диаметр 90
• Высота 250

Виды упаковки:

• Пластиковая тара + фольга
• Пластиковая тара + крышка
• Пластиковая тара + фольга + крышка
• Стеклянная бутылка + твист-крышка

Пределы дозирования, л: 0,02...1

Тип дозатора: жидкостной объемный (с датчиком уровня)

Объем бункера, max, л: 29

Питание машины: 380 В; 1-ф; 50 Гц

Потребляемая мощность: 1,1 кВт 

Привод вращения стола: электромеханический 

Привод исполнительных механизмов: пневматический

Производительность кинематическая (max), ед/мин: 25 (в зависимости от вязкости продукта и объема дозирования)

Рабочее давление в пневмосистеме, МПа: 0,6

Расход воздуха, л/мин: 450

Стандартная комплектация

• Пластинчатый транспортер с регулируемыми боковыми направляющими и оптическим датчиком подпора тары;
• Стол поворотный роторный с открытыми гнездами;
• Оптический датчик контроля наличия тары в гнезде ротора;
• Автономный объемный дозатор;

• Узел укладки фольги;
• Узел запайки фольги;
• Устройство выдачи тары.

Дополнительное оборудование

• Узел укладки пластиковой крышки;
• Узел укупорки твист-крышкой (для стеклянной тары);
• Отводящий транспортер (пластинчатый или ленточный);
• Комплект перехода на другой типоразмер тары;
• Комплект насадок под разные виды продукта;
• Подогрев расходной емкости;
• Ультрафиолетовая лампа для бактерицидной обработки тары;
• Система дозирования вязких, труднотекучих продуктов;
• Дополнительный дозатор. Его установка дает возможность расфасовывать продукцию слоями, не смешивая различные по характеристике продукты (сыпучие, жидкие, пастообразные, желеобразные и т.д.).

Триблоки розлива газированных жидкостей «Стандарт Плюс»

Описание  машины

Триблок розлива - автоматическая машина роторного типа (рисунок 5), предназначенная для изобарического метода розлива и принципа дозации по уровню.

Применяется такая машина для розлива следующих жидкостей:

• газированной воды и газированных напитков;
• продуктов живого брожения - пива, кваса;
• напитков на основе сахарных сиропов;
• напитков на основе натуральных концентратов;
• газированных вин. 

Данный аппарат состоит  из 3-х основных частей:

• Секция ополаскивания бутылки (см. рисунок 6);
• Секция розлива (см. рисунок 7);
• Секция укупоривания (см. рисунок 8).

 

Рисунок 5 - Триблок для розлива газированных жидкостей компании «Стандарт Плюс»

Рисунок 6 - Секция ополаскивания  бутылки

Рисунок 7 - Секция розлива

Рисунок 8 - Секция укупоривания

 

Технические характеристики.

Таблица 1 - Технические  характеристики триблоков розлива газированных жидкостей

Технические характеристики	Тип машины
	ТСП-16/16/5	ТСП-24/24/8	ТСП-32/32/8	ТСП-40/40/10	ТСП-50/50/12
1	2	3	4	5	6
Производительность при 1,5 л, бут/час	1800	3000	4500	6000	7500
1	2	3	4	5	6
Установленная мощность, кВт	2,2	2,2	3	7,5	7,5
Давление сжатого воздуха, атм	8	8	8	8	8
Кол-во ополаскивающих патронов, шт	16	24	32	40	50
Кол-во разливочных патронов, шт	16	24	32	40	50
Кол-во укупорочных патронов, шт	5	8	8	10	12
Давление поступающего напитка, МПа	0,2-0,4	0,2-0,4	0,2-0,4	0,2-0,4	0,2-0,4
Номинальное напряжение питающей сети трехфазного переменного тока частотой 50Гц, В	380	380	380	380	380
Габаритные размеры, мм, длина	2850	3080	3430	4410	4300
ширина	2150	2250	2630	3250	3600
высота	2700	2700	2700	2700	2600
Габаритные размеры с упаковкой, мм, длина	3100	3250	3800	5100	2300
ширина	2300	2300	2300	2250	2300
высота	2300	2300	2300	2300	2300
Температура напитка, поступающего на машину, °С, не более (+)	5-6	5-6	5-6	5-6	5-6

 

Машина встраивается в  автоматические линии розлива различных  напитков.

Комплектация

В комплект поставки входят:

• автозагрузчик пробки;
• секция ополаскивания;

• секция розлива;
• секция укупоривания;
• бункер ориентации пробки;
• загрузочный бункер для пробки;
• транспортер для перемещения пустых бутылок, 2 м;
• шкаф управления.

 

2.2. ДОЗАТОР

 

В моноблоке ротационно-дозировочном- «IND – Doze 47-12 HV»  применяется весовой дозатор. Дозирование продукта осуществляется весовым способом, что необходимо для исключительной точности при высокопроизводительном розливе широкой гаммы продуктов. Электронный контроль производится с помощью весовых датчиков.

 

 

 

 

 

3 МОНОБЛОК РОТАЦИОННО-ДОЗИРОВОЧНЫЙ МОДЕЛИ «IND – Doze 47-12 HV»

3.1 НАЗНАЧЕНИЕ УСТАНОВКИ

 

Моноблок роторного  типа предназначен для автоматической весовой дозировки высоковязких продуктов в  стеклянные банки.

Изображения моноблока аналогичной данному моноблоку модели показана на рисунке 9.

Рисунок 9 - Моноблок модели «IND – Doze 47-12 HV»

 

3.2 ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Производительность: до 6000 шт./ч;

• Диаметр сосуда: 55 – 100 мм;
• Высота сосуда: 100 – 240 мм;

• Электрическое питание: 380 В / 50 Гц;
• Питание сжатым воздухом: 0,45...0,6 МПа;
• Расход сжатого воздуха: 100 л/час;
• Расход питьевой воды для мойки: 100 л/в смену;
• Установленная мощность: 5,5 кВт;
• Габаритные размеры LxBxH: 2500х1400х2000 мм;
• Вес (не более): 1600 кг.

3.3 ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ МОНОБЛОКА РОТАЦИОННО-ДОЗИРОВОЧНОГО «IND – Doze 47-12 HV»

При выполнении всех необходимых  условий, система управления разрешает  старт главного привода. При старте главного привода транспортирующий шнек подает сосуд к входящей звездочке. Таким образом, с транспортного пути к ее приемным гнездам поступает по одному сосуду. При своем поворачивании звездочка передвигает сосуд на подъемник – стульчик, находящийся на приводном роторе. Управляемый кулачком подъемник выполняет вертикальное перемещение сосуда до ее контакта с дозирующим краном. При этом осуществляется уплотнение горлышка, вакуумирование и обеспечивается доступ продукта в сосуд.

Дозирование продукта осуществляется весовым способом, что необходимо для исключительной точности при высокопроизводительном розливе широкой гаммы продуктов. Электронный контроль производится с помощью весовых датчиков.

Розлив происходит без погружения дюз (в количестве 21) в продукт. Этот метод используется для специфичных продуктов, при которых рекомендуется розлив без контакта между тарой и дозирующим клапаном.

Типичное приложение необходимо для работы с микробиологически чувствительными продуктами, такими как молоко, молочные продукты, соки, холодные чаи, холодный розлив кетчупа и др.

Точность дозирования  исчисляется порядком доли процента и является постоянной величиной, приблизительно от  ± 0,3 до ± 1 граммов для различных объемов от 0,25 до 3,0 литров, что дает преимущество для машин высокой производительности.

В зависимости от тары и продуктов возможно достижение производительности до 1200мл./сек.

 

 

 

4 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА

Время наполнения банки жидкостью

Время наполнения банки жидкостью, с,

,

где  Q – объем жидкости в стакане дозатора, м³ (Q = 5^.10^-4 м³);

m = 0,6 - коэффициент расхода, характеризующий сопротивление сливного тракта и физические свойства разливаемой жидкости (m = 0,4…0,7);

f_отв – площадь выходного отверстия наполнителя (f_отв = 1,2^.10^-4), м²;

g = 9,81 м/с² – ускорение свободного падения;

H – высота столба жидкости в дозировочном стакане (H = 0,28), м.

 с.

4.2 Расчет теоретической  и фактической производительности 

Теоретическая производительность дозировочного автомата, бут/с,

,