2.10 Фасовочно-упаковочный автомат М6-ОПЗ-Е

 

     Предназначен  для фасования продуктов в  пакеты из полимерных материалов. Состоит  из разливочно-формовочного блока с  механизмами сварки пакетов и устройства для укладки пакетов в транспортные ящики. Рабочие органы, кроме конвейера, подачи и отвода ящиков для пакетов, имеют пневмопривод, работой которого управляет командоаппарат. Конвейер имеет электромеханический привод. Разливочно-формовочный блок состоит их рулонодержателя, на котором находится рулон пленки, устройства для выравнивания и натяжения ленты пленки, печатающего устройства, рукавообразователя, механизма продольной сварки, поршневого дозатора с дозирующей трубой, механизма поперечной сварки и обрезки пакета. Поверхность пленки стерилизуют бактерицидной лампой.

     Автомат осуществляет следующие операции: разматывает  пленку с рулона, наносит на пленку дату и код молокозавода, проводит бактерицидную обработку пленки, формует из нее рукав, сваривает продольный и поперечный швы, наполняет пакет продуктом, отсасывает из пакета воздух, сваривает второй поперечный шов и одновременно отрезает пакет и отводит его на конвейер, который подает пакеты в ящик.

     Опорой  при сварке продольного шва служит формовочная труба, к которой пленка прижимается сваривающей головкой с нагревательным элементом. В нижней части трубы размещены пружинящие распорки, придающие рукаву удобную для поперечной сварки форму. Распорки предотвращают образование складок на поперечном шве.

     К верхней части формовочной трубы  подведена трубка от вакуумного устройства для отсасывания из пакета воздуха.

     Дозирование продукта в автомате осуществляется поршневым дозатором со всасывающим  и нагнетающим клапаном. Порция кефира из дозатора по дозировочной трубе подается в пакет. Дозировочная труба помещена в формовочную.

     Механизм  сварки поперечного шва имеет  две губы – сваривающую и прижимную. Их сжатие обеспечивается пневмоцилиндром. К сваривающей губе прикреплен электронагревательный элемент, к нажимной – резиновая прокладка. Для охлаждения во время работы к сваривающей и прижимной губам подается вода. Механизм сварки поперечного шва осуществляет также протяжку полиэтиленового рукава на длину одного пакета.

     Привод  конвейера пакетов – пневматический с храповым механизмом, конвейера ящиков с готовой продукцией – электродвигателем через редуктор.

Техническая характеристика фасовочно-упаковочного автомата М6-ОПЗ-Е

     Производительность, пакетов/мин - 2 и 25

     Объем дозы, л - 0,25; 0,5; 1

     Точность  дозирования, % дозы:

     0,25 л - ± 4

     0,5 л - ± 3

     1 л - ± 2

     Пленка, мм: Толщина - 0,1 Ширина - 320

          Размеры пакета для дозы (без продукта), мм:

     0,25 л - 110х150

     0,5 л - 175х150

     1 л - 255х150

     Давление  в пневмосистеме, МПа - 0,62

     Расход  воздуха, м³/ч - 48

     Мощность  привода, кВт - 22

     Габаритные  размеры, мм - 3240х2400х2580

     Масса (без компрессора), кг - 745 

     Рисунок 10 «Схема  фасовочно-упаковочного  автомата М6-ОПЗ-Е» 

       
 
 
 
 

     1 – поршневой дозатор; 2 – бак  молочный; 3 – лестница; 4 – рулонодержатель; 5 – формовочная трубка; 6 - рукавообразователь; 7 – механизм сварки продольного шва; 8, 10 – шкафы электрооборудования; 9 – механизм сварки поперечного шва; 11 – конвейер пакетов; 12 – фотоэлемент счетного устройства; 13 – бункер; 14 – конвейер ящиков с пакетами

 

      3. Технологический  расчет

3.1 Расход сырья и выход готового продукта

 

     Норма расхода сырья представляет собой  массу сырья в килограммах, затраченного на выработку 1 т готового продукта. Массу сырья, затраченного на получение 1 т готового продукта, рассчитывают по формуле:

     Р_с = 1000*r_г * 100 ,

       r_с 100-n

     где Р_с – норма расхода сырья, кг на 1 т кефира; r_г, r_с – массовая доля жира в готовом продукте и сырье, %; n – предельно допустимые потери, %.

     Зная, что в данный цех поступает  нормализированное по жиру молоко, и жирность получаемого продукта также равна 3,2 %, находим норму расхода сырья:

     Р_с = 1000*3,2 * 100 = 1001,5 кг

     3,2 100-0,15

     Для экономических расчетов следует  также учитывать норму закваски, которая составляет 5 % массы заквашиваемой смеси, т.е. 50 кг на 1 т сырья. В данной технологической линии закваска поступает из заквасочной, поэтому данный объем нами в дальнейшем учитываться не будет.

     Данная  технологическая линия производства кисломолочных напитков резервуарным способом рассчитана на производительность 12 т в сутки, следовательно расход сырья в сутки равен:

     12 т *1001,5 кг/т = 12018 кг (12,018 т) 

3.2  Расчет для подобранного технологического оборудования.

 

     При расходе нормализованного молока в  сутки 12,018 т на производство кефира в данной технологической линии используется два молокохранительных танка В2-ОМГ-10, объемом по 10 т каждый, что позволяет не только покрывать потребность линии в сырье, но и создавать необходимый производственный резерв, перспективу для дальнейшего развития.

     Из  молокохранительного танка В2-ОМГ-10 молоко центробежным насосом НМУ-6 подается в пастеризационно-охладительную  установку ОПЛ-5.

     Время работы технологического оборудования вычисляют по формуле 1:

     Т_р = М_см/ (q*n), где Т_р – время работы; М_см – количество перерабатываемого сырья в смену, кг; q – производительность машины; n – число машин или установок.

     Зная  производительность насоса (6000кг/ч), количество перерабатываемого сырья в смену, 6009 кг, количество насосов – 1, получаем

     Т_р = 6009/6000*1 = 1,015 ч

     Степень загрузки технологического оборудования определяют по формуле 2:

     К_заг = М_см/ (q*n*к_см*Т_см)*100%, где К_заг – степень загрузки технологического оборудования; М_см – количество перерабатываемого сырья в смену, кг; q – производительность машины, кг/ч; n – число насосов; к_см – коэффициент, учитывающий использование времени смены, 0,8; Т_см – время рабочей смены, 12 ч.

     Тогда степень загрузки насоса НМУ-6 за смену  К_заг = 6009/(6000*1*0,8*12)*100 % = 10,4 %

     Таким образом, молоко перекачивается насосом  НМУ-6 за 1,015 ч, после чего оно подвергается дальнейшей технологической обработке, а насос промывается в соответствии с инструкцией, сушится и используется по мере необходимости в иных технологических линиях данного цеха выработки кисломолочной продукции. Необходимо также учитывать, что степень общей загрузки машины складывается из всех его загрузок в различных технологических линиях данного цеха, поэтому не стоит считать получившуюся степень загрузки НМУ-6, равную 10,4 % ничтожно малой.

     В дальнейшем молоко поступает на обработку в пастеризационно-охладительную установку ОПЛ-5. Пользуясь формулой 1, найдем время работы данной установки, зная, что ее производительность 5000кг/ч:

     Т_р = 6009/5000*1 = 1,2 ч

     Степень загрузки установки определим по формуле 2:

     К_заг = 6009/(5000*1*0,8*12)*100 % = 12,5 %

     В ходе расчетов мы получили, что для  гомогенизации и пастеризации необходимого сырья с помощью данной установки  требуется 1,2 ч и степень загрузки ОПЛ-5 составляет 12,5 %. Эти данные позволяют использовать ОПЛ-5 в цехе в нескольких технологических линиях, что увеличит нагрузку на оборудование и позволит сэкономить затраты.

     В дальнейшем молоко поступает в двустенный танк ОТК-6, куда насосом НРМ-2 подается закваска. Технологический процесс требует сквашивания сырья в аппарате до необходимого уровня кислотности (80-100 ⁰Т), а потом его созревания в течении 6 ч. Рабочая емкость данного резервуара составляет 6000 л, полная емкость – 6200 л. В данной технологической линии используется четыре таких танка, что связано с необходимостью длительной обработки резервуара после фасовки продукта, а также наличием резервных возможностей для дальнейшего увеличения выпуска продукции в цехе.

     Степень загрузки резервуара определим по формуле 2:

     К_заг = 6009/(1000*1*0,8*12)*100 % = 62,6 %

     Где 1000 – условная производительность ОТК-6 в час, т.к. 6000 кг молока выдерживаются  в нем 6 ч.

     Закваска  подается насосом НРМ-2 из заквасочной  сразу в танк. Пользуясь формулой 1, найдем время его работы, зная, что производительность НРМ-2 250 кг/ч, и количество перекачиваемой закваски составляет 50 кг:

     Т_р = 50/250*1 = 0,2 ч

     Степень загрузки насоса определим по формуле  К_заг=50/(250*1*0,8*12)*100 % = 2,08 %

     Из  расчетов видно, что время работы насоса НРМ-2 в данной технологической линии очень мало, 0,2 ч за смену и степень его загрузки составляет всего 2,08 %. Но следует помнить, что данный насос используется в цехе не только при производстве кефира, но и при подаче закваски в других технологических линиях.

     Готовая продукция расфасовывается с  помощью фасовочно-упаковочного автомата М6-ОПЗ-Е. Часовая производительность такого автомата рассчитывается по формуле 3:

     У = 60*У´*g_y*k_y , где У – производительность оборудования, кг/ч; У´- производительность автомата, упаковок/мин; g_y – масса продукта в одной упаковке, кг; k_y – коэффициент, учитывающий допустимое отклонение массы дозируемого продукта (k_y = 1,02).

     Зная  производительность автомата (25 упаковок/мин), массу продукта в одной упаковке (1 кг), получаем:

     У = 60*25*1*1,02 = 1530 кг

     Пользуясь формулой 1, найдем время работы автомата М6-ОПЗ-Е, зная, что его производительность 1530 кг/ч:

     Т_р = 6000/1530*1 = 3,9 ч

     Степень загрузки фасовочного автомата определим  по формуле 2:

     К_заг = 6000/(1530*1*0,8*12)*100 % = 40,8 %

     По  данным расчетов видно, что время  работы фасовочно-упаковочного аппарата достаточно велико – 3,9 ч, как и степень  загрузки – 40,8 %. Это следует учитывать  при проектировании остальных технологических  линий данного цеха и минимально задействовать на фасовке других продуктов эту установку. При возникновении необходимости фасовки кефира в пленочную упаковку по 0,5 л следует использовать имеющиеся в цехе автоматы для розлива ряженки или йогурта, в данный момент не задействованные в своей линии.

     Таким образом, в ходе расчетов времени работы машин и степени их загрузки видно, что данная технологическая линия соответствует требованиям технологического процесса выработки кефира 3,2 % жирности, а также имеет высоких потенциал для расширения объемов производства.

     Расчет площади цеха

 

     Расчет  сетки колонн, исходя из того, что  строительный квадрат равен 6 х 6 м, осуществляется по формуле 1: S_об = (∑S*К)/36, где S_об – количество квадратов; ∑S – сумма всех площадей, занимаемых оборудованием; К- поправочный коэффициент, 3,5-5.

     Исходя  из габаритных размеров оборудования, рассчитаем площадь, занимаемую им:

     Танк  молокохранительный В2-ОГМ 2 шт.

     S₁ = 2*(4,45*2,125) = 18,92 м²

     Центробежный  насос НМУ-6 1 шт.

     S₂ = 1*(0,39*0,275) = 0,1 м²

     Пастеризационно-охладительная  установка ОПЛ-5 1 шт.

     S₃ = 1*(4,4*4,2) = 18,48 м²