Развитие молочной промышленности на современном этапе

СОДЕРЖАНИЕ

Аннотация

Целью работы является разработка и внедрение монтажа гомогенизатора ОГБ-5.

В ходе работы были поставлены следующие задачи:

–   Проведение исследования в области молочной промышленности на современном этапе.

– Обзор существующих способов и методов монтажа гомогенизаторов данного типа.

– Обзор проведения пусконаладочных работ гомогенизаторов данного типа.

–   Обзор существующих неполадок в процессе работы оборудования и методы их устранения.

– Обзор методов расчета основных конструктивных параметров гомогенизаторов.

– Проведение расчета фундамента при монтаже, расчет и подбор электрокабеля, расчет заземления.

– Описание правил по эксплуатации и ремонту гомогенизаторов.

– Описание правил по охране труда, технике безопасности при работе с оборудованием на промышленном предприятии.

Введение

Развитие молочной промышленности на современном этапе

Российский рынок молочной продукции является составной частью российской пищевой промышленности. Пищевая промышленность играет огромную роль в экономике любой страны. В настоящее время российская пищевая промышленность объединяет в себе 25 тыс. предприятий, а её доля в объёме российского производства составляет более 10 %.

Молочная промышленность — отрасль пищевой промышленности, объединяющая предприятия по выработке продукции из молока. При этом возможность и уникальность масштабов производства молочных продуктов определяли и определяют численность человечества, его генетический и творческий потенциал. Современные молочные комбинаты или заводы осуществляют комплексную переработку сырья, выпускают широкий ассортимент продукции, оснащены механизированными и автоматизированными линиями по розливу продукции в бутылки, пакеты и другие виды тары, пастеризаторами и охладителями, сепараторами, выпарными установками, сыроизготовителями, автоматами по расфасовке продукции. [12]

Структура распределения молока в России в основных сегментах рынка выглядит следующим образом:

-        Молоко, используемое в животноводстве — 30 %;

-        Переработка молока и производство молочной продукции — 40 %;

-        Производство молочных полуфабрикатов, включая сухое молоко и масло — 25 %;

-        Производство мороженого и детского питания — 5 %;

Доля цельного молока на рынке составляет около 84 % в количественном выражении.

Следующими по значимости для потребления видами молочной продукции являются сыр, занимаемая доля рынка около 8 %, затем масло с долей рынка 5 %.

При этом важно отметить, что за последние пять лет потребление сыра в России возросло в три раза.

В 2009 г. потребление упало после некорректной пиар-кампании, связанной с принятием Технического регламента на молоко. Так, потребители уверенно полагали, что все представленное на рынке молоко не натуральное.

Очередным немаловажным трендом, препятствующим росту физических объемов продаж молока, стало изменение культуры потребления молока. В последние 10–15 лет в связи с активной рекламой произошли процессы замещения молока в рационе россиян другими продуктами, такими, как соки, сладкие безалкогольные напитки.

Исходя из сказанного выше, потребительский спрос в последние годы стал снижаться, превращаясь в фактор, сдерживающий развитие молочного рынка Российской Федерации (рисунок 1). [15]

Рисунок 1. Потребление молока на душу населения в России относительно норматива

Если сравнивать потребление в России с другими странами, также можно отметить значительное недовыполнение показателей.

Рисунок 2. Потребление молока на душу населения в России относительно норматива и других стран

Таким образом, обнаруживается потенциал роста спроса и потребления при наличии адекватного предложения молочных продуктов на рынке. [15]

Молочный комплекс является одним из важнейших составных частей АПК, главной задачей функционирования которого является удовлетворение потребностей общества в молочной продукции при определенном уровне доходов населения.

Именно поэтому перспективы роста рынка молочной продукции можно оценить положительно. Важнейшими факторами роста объемов рынка являются:

-          Тенденция роста реальных доходов населения

-          Потенциал емкости рынка, связанный с низким текущим уровнем потребления молочных продуктов по сравнению с уровнем потребления в странах Европы

-          Интерес к здоровому образу жизни

-          Приверженность населения России к молочным продуктам

Эти факторы являются источником увеличения спроса на молочную продукцию в ближайшей перспективе.

  Спрос на молочную продукцию удовлетворяется российскими и иностранными производителями, причем доля импорта в отдельных сегментах рынка неуклонно растет. Следовательно, дополнительной возможностью расширения рынка для отечественных компаний является импортозамещение.

Российский молочный рынок активно расширяет ассортимент предоставляемой молочной продукции. Эксперты прогнозируют постепенное снижение потребления традиционных молочных продуктов (сметана, ряженка, простокваша) в пользу обогащенных современных продуктов (биокефир, биомолоко, биойогурт). Перспективны также любые десертные молочные продукты, которые люди потребляют не для утоления голода, а для удовольствия. И это прежде всего связано с увеличением дохода населения. Общий объем этих продуктов будет расти не только за счет увеличения количества новых потребителей, но и за счет роста частоты потребления постоянными покупателями этой категории продуктов. [13]

  
1.1. Назначение гомогенизатора ОГБ-5

Гомогенизаторы предназначены в основном для раздробления жировых шариков в молоке, при этом изменяется дисперсность белковых частиц. В результате гомогенизации в молоке равномерно распределяется жировая фаза по всему объему продукта, улучшаются его питательные и вкусовые качества, консистенция и усвояемость.

Процесс гомогенизации осуществляется путем проталкивания жидкого продукта через кольцевую щель между клапаном и его седлом под высоким давлением, создаваемым многоплунжерным насосом машины.

Во время работы гомогенизатора продукт, подогретый до 60–80°С, поступает во всасывающий коллектор блока цилиндров. Затем при ходе плунжера поднимаются всасывающие клапаны и продукт направляется в рабочую камеру. Далее при нагнетательном ходе плунжера в рабочей камере создается давление, поднимаются нагнетательные клапаны и продукт под напором заполняет нагнетательный  коллектор блока цилиндров и поступает в гомогенизирующую головку, где происходит процесс гомогенизации [19].

1.2. Техническая характеристика  гомогенизатора ОГБ-5

Гомогенизатор ОГБ-5 является горизонтального типа с одноступенчатой гомогенизирующей головкой и  трехплунжерным насосом высокого давления [19].

Таблица 1. – Техническая характеристика гомогенизатора ОГБ-5

1.3. Устройство гомогенизатора ОГБ-5

По конструкции гомогенизатор ОГБ-5 представляет собой горизонтально расположенный трехплунжерный насос высокого давления с одноступенчатой гомогенизирующей головкой. Каждый из трех плунжеров, совершая возвратно-поступательное движение, всасывает жидкость из приемного канала, закрытого всасывающим клапаном, и нагнетает ее через нагнетательный клапан в гомогенизирующую головку под давлением 20...25 МПа. Плунжеры приводятся в действие от электродвигателя через клиноременную передачу и кривошипно-шатунный механизм.

Рисунок 1 – Устройство гомогенизатора ОГБ–5

а – общий вид; 1–станина; 2–смывное устройство; 3–плунжер; 4–шатун; 5–эксцентрик; 6–эксцентриковый вал; 7–вкладыш; 8–манометрическая головка; 9–маслоуказатель; 10–втулка; 11–гомогенизирующая головка; 12–блок цилиндров;

б–разрез по блоку цилиндров; 1–подводящий патрубок; 2–сальниковое устройство; 3–плунжер; 4–корпус гомогенизирующей головки; 5–нагнетательный клапан; 6–нагнетательный канал; 7–корпус манометрической головки; 8–манометр; 9–регулировочный винт манометрической головки; 10–регулировочный винт гомогенизирующей головки; 11–гомогенизирующий клапан; 12–распылительные кольца; 13–седло клапана; 14–гомогенизирующая головка; 15–блок цилиндров

Полая, литая из чугуна станина 1 имеет площадки для крепления привода и блока цилиндров, два гнезда для подшипников коленчатого вала, три отверстия для ползунов и масляную ванну, отлитую вместе со станиной. В кривошипно-шатунный механизм входит стальной коленчатый вал, по три шатуна и ползуна. Блок цилиндров 12, изготовленный из нержавеющей стали, снабжен тремя всасывающими, тремя нагнетательными клапанами и тремя плунжерами. Уплотнение плунжеров 3 осуществляется сальниковой набивкой. Сверху на блоке цилиндров укреплены одноступенчатая гомогенизирующая и манометрическая головки.

Гомогенизирующая головка 14 является наиболее важной и специфической частью гомогенизатора. Она состоит из стального корпуса, седла клапана 13, гомогенизирующего клапана 11 и распылительных колец 12. Под давлением жидкости клапан поднимается, образую кольцевую щель, через которую жидкость проходит с большой скоростью и затем выводится через штуцер из гомогенизатора.

Регулированием давления пружины на клапан достигается оптимальный режим гомогенизации для различных продуктов [14].

1.4. Эксплуатация гомогенизатора  ОГБ–5

Различают производственную и техническую эксплуатацию. Производственная эксплуатация охватывает использование машины по назначению, а также процессы, сопровождающие непосредственное использование техники. Техническая эксплуатация включает такие этапы использования, как обкатка, техническое обслуживание, хранение, ремонт, транспортирование машины, разборка и утилизация [19].

1.4.1. Основные правила  монтажа

К обслуживанию, монтажу, ремонту допускаются лица, прошедшие инструктаж по технике безопасности и сдавшие экзамен по устройству и принципу действия аппарата.

Гомогенизаторы являются машинами непрерывного действия, работа которых основана на принципе дробления жировых шариков с последующим равномерным распределением их в обрабатываемом продукте.

Давление гомогенизации контролируют специальным манометром, установленным на манометрической головке. Манометр рассчитан на давление 25МПа и имеет герметически закрытую трубку, заполненную трансформаторным маслом.

В зависимости от проектного решения их устанавливают на фундаменте или чистом полу. Выверку установки производят в продольном и поперечном направлениях по уровню, устанавливаемому на обработанных поверхностях станины. После выверки и закрепления гомогенизатора на фундаменте монтируют трубопроводы для воды и продукта.

Выполняют заземление гомогенизатора путем подключения болта заземления к контуру заземления гибким медным оголенным проводом сечением не менее 6 мм2.

Давление гомогенизации контролируют специальным манометром. Подводящий патрубок, на котором обязательно устанавливают сетчатый фильтр с размерами ячеек не более 1 мм, можно устанавливать как с правой, так и с левой стороны блока цилиндров, соответственно подключая трубопровод для молока, который независимо от способа его подачи, - самотеком или насосом, - монтируют с уклоном в сторону гомогенизации.

После установки гомогенизатора необходимо убедиться в правильно подсоединении электродвигателя. Для этого включают кратковременно (толчком) электродвигатель и проверяют правильность вращения крыльчатки, которое должно быть против часовой стрелки (согласно стрелке направления на кожухе), если смотреть со стороны всасывающего патрубка. При неправильном вращении следует поменять местами две фазы сети.

Гомогенизатор включать с помощью пускателя, оснащенного тепловым реле соответствующего номинала. От токов короткого замыкания защитить автоматическим выключателем соответствующего номинала [14, 18].

1.4.2. Подготовка к пуску

Строгое соблюдение правил безопасности при пуске оборудования – одно из основных условий успешного проведения пусконаладочных работ.

Перед опробованием оборудования на сырье убеждаются в соблюдении общих положений и правил безопасности при работе в действующих цехах. Освещение рабочих мест и подходы к оборудованию должны быть достаточными и равномерными, вентиляция и отопление – включены.

Все сосуды, работающие под давлением и подлежащие действию правил Госгортехнадзора, должны быть испытаны, а их паспорта зарегистрированы в инспекции Госгортехнадзора с записью о разрешении эксплуатации сосуда. К обслуживанию оборудования, работающего под давлением, допускаются лица, прошедшие специальное обучение и имеющие соответствующее удостоверение. Приказом по предприятию заказчик назначает лицо, ответственное за правильную безопасную эксплуатацию оборудования.

Все контрольно-измерительные приборы, установленные на оборудовании, должны находиться в исправленном состоянии и иметь пломбу и непросроченное клеймо об их проверке.

Все электродвигатели, пускатели, распределительные щитки должны быть заземлены. Пускать электродвигатели можно только сухими руками.

Перед началом работы необходимо убедиться в исправности всех вентилей, задвижек и кранов, проверить крепление люков и крышек, исправность затяжных болтов, наличие шайб, проверить, нет ли течи в муфтовых соединениях и фланцах. Предохранительные и редукционные клапаны должны быть исправны и отрегулированы на соответствующее давление. На вентилях, задвижках и кранах должны быть надписи об их назначении.

Перед началом работы рабочих обучают правильной эксплуатации оборудования и соблюдению правил безопасности при пуске, работе и остановке машины.

Первые две-три смены рабочие работают под наблюдением специалистов-наладчиков или совместно с ними. К самостоятельной работе на машинах допускают только тех лиц, которые прошли инструктаж по правилам безопасности, сдали техминимум, освоили управление установкой и самостоятельно проработали не менее 6 дней.

Во время пробного испытания и всей последующей работы на сырье специалисты-наладчики и обслуживающий персонал строго соблюдают общие и специальные для каждого вида оборудования правила эксплуатации и безопасности.

Перед началом эксплуатации рабочие поверхности гомогенизатора, выполненные из нержавеющей стали, необходимо тщательно протереть ветошью, смоченной в ацетоне (до исчезновения черных следов на ветоши), затем провести мойку в соответствии с требованиями паспорта [18].

1.4.3. Пуск

Необходимо проверить визуально наличие заземления. Затем открыть кран на всасывающей линии и включить электродвигатель.

Большинство приводов имеют индукционные двигатели трехфазного переменного тока. Из этого следует, что во многих случаях нельзя подключить электродвигатель прямо в линию подачи напряжения из-за  характеристик пускового процесса. При запуске в линию возникает высокий пусковой ток величиной до 8-ми кратного номинального, который чрезмерно нагружает сеть подачи питания и последовательно подсоединенную коммутационную аппаратуру. При запуске оборудования также возникает большой крутящий момент. Этот пик крутящего момента вредно воздействует на электродвигатель и на механизмы приводной машины, например, элементы передачи крутящего момента (ременную передачу, муфты, редукторы, и т.д.). Для уменьшения пускового тока применяют пусковые сопротивления или автотрансформаторы.

Поэтому следует осуществлять плавный пуск машины, который будет обеспечивать плавное ускорение вала привода за счет непрерывного повышения напряжения на клеммах двигателя.

Этого можно добиться путем установки частотного преобразователя на электродвигатель.

Плавный пуск обеспечивает максимально возможный щадящий режим для сети питания и самого электродвигателя. Таким образом, плавный пуск имеет ряд преимуществ:

– Снижение пускового тока уменьшает напряжение и провалы в сети;

– Плавное ускорение приводной машины исключает вредные воздействия на оборудование или процесс;

– Увеличение срока службы всех механических элементов, например редукторов, уменьшение износа и порывов, обеспечивает экономию средств;

– Защита привода (таким образом срок его службы);

– Экономия расходов на обслуживание.

Во время работы необходимо наблюдать за температурой электродвигателя, она не должна превышать температуры 60–70⁰С [16,19].

1.4.4. Остановка

Остановка машины также должна осуществляться плавно при наличии частотного преобразователя. Останавливать машины необходимо только после разжатия до отказа пружины гомогенизирующей головки. При несоблюдении этого требования диафрагмы манометров выходят из строя.

Для остановки гомогенизатора закрыть кран всасывающей линии и отключить электродвигатель [19].

1.4.5. Мойка

Разборка оборудования и последующая очистка и мойка деталей от загрязнений являются подготовительными операциями. От качества этих работ зависит сохранность деталей и пригодность для повторного использования и восстановления.

Разборочные работы являются наиболее трудоемкими и недостаточно оснащенными современным оборудованием. В настоящее время на предприятиях молочной промышленности механизация разборочных работ сдерживается из-за отсутствия специального механизированного инструмента для разборки резьбовых соединений и низкой унификации нормалей. Для механизации и повышения производительности труда при разборке резьбовых соединений необходимы пневматический и электрический инструменты инерционно-ударного типа, развивающие большие крутящие моменты.

Порядок мойки гомогенизатора следующий:

1). После работы гомогенизатора  блок цилиндра промывают по  ходу машины, пропуская через  него сначала теплую воду (35–40)⁰С, таким образом, выталкивая остатки продукта из гомогенизатора. Затем готовят моющий раствор. Участок труб, подвергающийся мойке, и гомогенизатор отсоединяют от основного оборудования и подготавливают линию для беспрепятственной циркуляции моющих растворов (проверяют краны, заглушки).

2). Далее, подсоединяют линию  к емкости с моющим раствором  с температурой t=60–65⁰C и пропускают его через гомогенизатор. Затем, подсоединяют линию к емкости с теплой водой 35–40⁰С и, в течение 5–7 минут производят споласкивание теплой водой до полного исчезновения моющего раствора.

3). Проводят обработку  дезинфицирующими растворами в  течение 3–5 минут. В том случае, если  дезинфицирование проводилось хлорной  известью (или другими хлорсодержащими  веществами), ополаскивают линию  водой в течение 3–5 минут до  полного удаления запаха хлора.

Рекомендуемые моющие растворы:

– раствор каустической соды (0,8 - 1,0)%

– раствор азотной или сульфаминовой кислоты (0,3 - 0,5)%

– раствор моющей смеси "Синтрол" (2,5 - 3,0)%

Допускается использовать моющее средство "Дизмол"

Рекомендуемые дезинфицирующие растворы:

– раствор хлорной извести 150 - 200мг/л

– хлорамин 150 - 200 мг/л

– гипохлорид натрия 150 - 200 мг/л

–гипохлорид калия 150 - 200 мг/л

Разобранные детали агрегатов и узлов укладывают в специальную тару или в металлические сетчатые корзины и на электрокарах или тележках подают к рабочим местам мойки. Детали моют щелочными растворами и синтетическими моющими препаратами. Большую роль в моющем действии растворов играют поверхносто-активные вещества, входящие в состав моющих средств. Качество мойки также зависит от состава и температуры моющего раствора и интенсификации процесса. Способы мойки, состав моющих растворов и применяемое оборудование зависят от вида загрязнений, материала и габаритов узлов и деталей [18,19].

1.4.6. Техника безопасности  при эксплуатации

К работе по обслуживанию гомогенизатора допускаются лица, ознакомившиеся с паспортом гомогенизатора, усвоившие основные приемы работы по эксплуатации и прошедшие инструктаж по технике безопасности.

При эксплуатации и ремонте гомогенизатора должны соблюдаться "Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей и правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей" 2003г., "Правила устройства электроустановок" 2003г., "Правила техники безопасности и производственной санитарии" 1990г., а также инструкции, разработанные на предприятии, для данного вида оборудования.

Общие требования безопасности соответствуют требованиям ГОСТ12.2.124–90 и ГОСТ 50620–93.

Гомогенизатор должен быть надежно подсоединен к цеховому контуру заземления с помощью гибкого медного оголенного провода сечением не менее 6 мм2 ГОСТ Р МЭК 60204–1–07.

Элементы заземления соответствуют требованиям ГОСТ 12.2.007.0–75, заземляющий болт и знак должны быть выполнены и обозначены по ГОСТ 21130–75.

Включение гомогенизатора допускается только при исправном заземлении.

Во время эксплуатации у приводов должны быть защитные кожухи.

Во избежание поражения электрическим током, следует электропроводку к месту подключения гомогенизатора выполнить в трубах, уложенных в полу.

Запрещается во время работы оставлять гомогенизатор без присмотра.

Уровень шума, создаваемый гомогенизатором на рабочем месте в производственном помещении, не должен превышать 80дБА по ГОСТ 12.1.003–83.

Уровень виброускорения, создаваемый гомогенизатором на рабочем месте в производственном помещении, не должен превышать 100 дБ по ГОСТ 12.1.012–04.

Предельно допустимый уровень напряженности электрического поля, создаваемый гомогенизатором на рабочем месте в производственном помещении, не должен превышать 5кВ/м согласно ГОСТ 12.1.002–84 и СанПин 2.2.4.1191–03 "Электромагнитные поля в производственных условиях".

Запрещается производить работы по монтажу, ремонту или техническому обслуживанию без полного снятия напряжения с гомогенизатора.

Запрещается включать гомогенизатор без продукта.

Исправность предохранительного клапана и его регулирование на максимально допустимое рабочее давление необходимо обязательно проверять каждый раз перед работой.

Рабочее давление в нагнетательной камере регулируют штурвалом гомогенизирующей головки. И оно не должно превышать паспортного значения.

У пусковой кнопки электродвигателя привода гомогенизатора обязательно должна быть вывешена табличка с надписью "Перед включением электродвигателя пусти воду на охлаждение плунжеров".

Перед разборкой гомогенизатора электродвигатель должен быть отключен, а на выключателе прикреплен предупредительный знак – "Не включать!".

По окончании работы и длительном перерыве гомогенизатор следует подвергать санитарной обработке.

Включение гомогенизатора вхолостую без жидкости на время свыше 1 сек. не рекомендуется, т.к. его трущиеся части смазываются только перекачиваемым продуктом. Нарушение этого правила может привести к перегреву уплотнительного устройства и выходу его из строя [6,14,18].

1.5. Наладка гомогенизатора  ОГБ–5

Наладкой и пуском оборудования называют совокупность технологических операций по подготовке, оснастке и регулированию оборудования (машин, автоматических линий).

Наладка оборудования включает ревизию (проверку) и настройку кинематических цепей, установку и регулирование приспособлений, инструментов и других устройств для обеспечения нормальной работы оборудования в заданных условиях на протяжении определенного времени (смена, сутки, время настройки инструмента или обработки продукции). Кроме того, наладка – это часть технологического процесса при техническом обслуживании оборудования [14].

1.5.1. Виды наладочных работ

На всех промышленных предприятиях можно различить следующие основные виды наладочных работ:

– наладка на заданные режимы работы простых видов специального технологического оборудования с определением качества обрабатываемых деталей; 
– профилактический осмотр обслуживаемого оборудования, определение износа, подгонка и замена отдельных простых деталей и узлов; 
– наладка и регулирование специального технологического оборудования; 
– установка заданных режимов работы оборудования и наблюдение за их устойчивостью; 
– периодическая проверка обслуживаемого оборудования с определением и устранением неисправностей в узлах, блоках, платах, модулях и механизмах; 
– замена вышедших из строя деталей и узлов; 
– выполнение работ, связанных с ремонтом и последующей наладкой механической, электрической и вакуумной частей оборудования; 
–наладка и регулирование специального технологического оборудования с различными узлами, схемами и переключениями; 
– наладка и регулировка сложных приспособлений; 
– установление оптимальных или допустимых режимов работы оборудования и наблюдение за их устойчивостью; 
– текущий ремонт и профилактический осмотр оборудования; 
– определение износа, подгонка и замена отдельных узлов, блоков, каскадов и модулей; 
– составление дефектных ведомостей; 
– проверка отремонтированного оборудования; 
–технические расчеты разверток, передач, шестерен и т.д.;  
– средний ремонт оборудования, определение износа, подгонка и замена узлов; 
– расчет и установка оптимально допустимых режимов работы оборудования, расчет и изготовление индукторов; 
– модернизация обслуживаемого оборудования при изменении технологического процесса; 
– проверка отремонтированного оборудования, проведение климатических испытаний специального технологического оборудования в термокамерах в условиях пониженной и повышенной температуры. 
– наладка и ремонт компьютерных систем, входящих в комплект обслуживаемого технологического оборудования; 
– ремонт датчиков универсальных систем управления различных технологических установок; 
– диагностика и профилактика неисправностей всех систем и узлов оборудования [14].