Производство жидкой молочной каши из пяти злаков "Сами с Усами" производительностью 16 тонн/сутки

(776,4 + 64,2) + (776,4 + 64,2) · 0,3 / 1000 = 840,9 кг (4.6)

Это количество потерь распределяем по компонентам в соответствии с рецептурой.

Молоко обезжиренное 840,9 • 677,0 / 839 = 678,5 кг

Сливки 20% 840,9 • 98,0 / 839 = 98,2 кг

Мука пшеничная 840,9 • 6,0 / 839 = 6,02 кг

Мука рисовая 840,9 • 6,0 / 839 = 6,02 кг

Мука гречневая 840,9 • 6,0 / 839 = 6,02 кг

Мука овсяная 840,9• 6,0 / 839 = 6,02 кг

Мука ржаная 840,9 • 6,0 / 839 = 6,02 кг

Фруктоза 840,9 • 15,0 / 839 = 15,04 кг

Крахмал (картофельный) 840,9 • 15,0 / 839 = 15,04 кг

Инулин 840,9 • 4,0 / 839 = 4,02 кг

Итого 840,9 кг

Рассчитаем количество цельного молока:

- необходимого для получения 678,5 кг обезжиренного молока:

Мц.м=(Мо.м.(Жсл - Жо.м.))/(Жсл - Жц.м.)=(678,5 • (20 - 0,05))/(20 - 3,5) = 820,4 кг

- необходимого для получения 98,2 кг сливок:

Мц.м=(Мсл (Жсл - Жо.м.))/(Жц.м. - Жо.м.)=(98,2 • (20 - 0,05))/(3,5 - 0,05) = 567,9 кг

Таким образом, для получения необходимого количества молочных рецептурных компонентов следует просепарировать 820,4 кг цельного молока жирностью 3,5 %.

Суточные заводские нормы расхода сырья рассчитываем по формуле:

Мсут = Рс • mс/ 1000 (4.7)

Где: Рс - суточная производительность цеха,

mс - расход сырья по рецептуре с учетом потерь (по данным материального баланса)

Суточный расход сырья:

М сут цел.мол = 16000 • 820,4 /1000 = 13126 кг/сут

М сут мол.об = 16000 • 678,5 /1000 = 10856 кг/сут

М сут слив = 16000 • 98,2/1000 = 1571,2 кг/сут

М сут м.пшен = 16000 • 6,02 /1000 = 96,3 кг/сут

М сут м.рис = 16000 • 6,02 /1000 = 96,3 кг/сут

М сут м.греч = 16000 • 6,02 /1000 = 96,3 кг/сут

М сут м.овсян = 16000 • 6,02 /1000 = 96,3 кг/сут

М сут м.ржан = 16000 • 6,02 /1000 = 96,3 кг/сут

М сут фрукт = 16000 • 15,04 /1000 = 240,6 кг/сут

М сут крахм = 16000 • 15,04 /1000 = 240,6 кг/сут

М сут инул = 16000 • 4,02/1000 = 64,3 кг/сут

М сут вода.пить = 16000 • 161,2 /1000 = 2579 кг/сут

Годовые заводские нормы расхода сырья можно определить по формуле:

М год = М сут • Т ном (4.8)

где Т ном-номинальный фонд рабочего времени;

Номинальный фонд рабочего времени можно рассчитать по формуле:

Т ном = Тк - Тпр - Тр (4.9)

где Тк -календарный фонд времени Тк =365 дней

Тпр - количество праздников Тпр = 14 дней

Тр - количество дней, потраченных на капитальный ремонт за год

Тр = 3 дня.

Т ном = 365 - 14 - 3 = 348 дней

Годовой расход сырья:

М год цел.мол = 13126 • 348 = 4567848 кг/год

М год мол.об = 10856 • 348 = 3777888 кг/год

М год слив = 1571,2 • 348 = 546778 кг/год

М год м.пшен = 96,3 • 348 = 33512 кг/год

М год м.рис = 96,3 • 348 = 33512 кг/год

М год м.греч = 96,3 • 348 = 33512 кг/год

М год м.овсян = 96,3 • 348 = 33512 кг/год

М год м.ржан = 96,3 • 348 = 33512 кг/год

М год фрукт = 240,6 • 348 = 83729 кг/год

М год крахм = 240,6 • 348 = 83729 кг/год

М год инул = 64,3 • 348 = 22376 кг/год

М год вода.пить = 2579 • 348 = 89749 кг/год

Аналогично считаем все нормы расхода для каждого сырья, полученные данные сводим в таблицу 4.2.

Расчет проектной рецептуры

1. Фасовка.

На ООО «ИКДП» потери на стадии фасовки каши составляют 0,8 кг.

Следовательно, на данную стадию должно поступить:

1000 + 0,4 = 1000,4 кг (4.10)

2. Охлаждение, стерилизация, гомогенизация, деаэрация.

На данной стадии потери составляют 0,5 кг и вызваны перекачкой молочной смеси по трубам стерилизационно-охладительной установки и частичным уносом молочной смеси на стадии деаэрирования.

Следовательно, на данную стадию должно поступить:

1000,4 + 1000,4 • 0,5/1000 = 1000,9 кг (4.11)

3. Смешивание и подогрев в теплообменнике.

Потери на данной стадии связаны с перемешиванием компонентов с помощью лопастной мешалки и роторного насоса, и составляют 0,2 кг.

Следовательно, на данную стадию должно поступить:

1000,9 +1000,9 • 0,2/1000 = 1001,1 кг (4.12)

Это количество потерь распределяем по компонентам в соответствии с рецептурой.

Молоко обезжиренное 1001,1 • 677,0 / 1000 = 677,7 кг

Сливки 20% 1001,1 • 98,0 / 1000 = 98,1 кг

Мука пшеничная 1001,1 • 6,0 / 1000 = 6,01 кг

Мука рисовая 1001,1 • 6,0 / 1000 = 6,01 кг

Мука гречневая 1001,1 • 6,0 / 1000 = 6,01 кг

Мука овсяная 1001,1 • 6,0 / 1000 = 6,01 кг

Мука ржаная 1001,1 • 6,0 / 1000 = 6,01 кг

Мальтодекстрин 1001,1 • 20,0 / 1000 = 20,02 кг

Крахмал (картофельный) 1001,1 • 10,0 / 1000 = 10,01 кг

Пектин 1001,1 • 4,0 / 1000 = 4,0 кг

Вода питьевая 1001,1 • 161,0 / 1000 = 161,2 кг

Итого 1001,1 кг

в том числе:

сухих компонентов 64,08 кг

молочных компонентов 775,8 кг

4. Дозирование и транспортирование сухих компонентов.

На данной стадии потери вызваны переносом сухих компонентов из дозатора и перемещением шнековым транспортером. Они составляют 0,3 кг/т.

Следовательно, на данную стадию должно поступить:

64,08 + 64,08 • 0,3/1000 = 64,10 кг (4.13)

Это количество потерь распределяем по компонентам в соответствии с рецептурой.

Мука пшеничная 64,1 • 6,0 / 64 = 6,01 кг

Мука рисовая 64,1 • 6,0 / 64 = 6,01 кг

Мука гречневая 64,1 • 6,0 / 64 = 6,01 кг

Мука овсяная 64,1 • 6,0 / 64 = 6,01 кг

Мука ржаная 64,1 • 6,0 / 64 = 6,01 кг

Мальтодекстин 64,1 • 20,0 / 64 = 20,03 кг

Крахмал (картофельный) 64,1 • 10,0 / 64 = 10,00 кг

Пектин 64,1 • 4,0 / 64 = 4,01 кг

5. Сепарирование.

На данной стадии потери вызваны с разделением цельного молока на обезжиренное молоко и сливки, и они составляют 0,2 кг/т.

Следовательно, на данную стадию должно поступить:

775,8 + 775,8 · 0,2/1000 = 775,9 кг (4.14)

Это количество потерь распределяется по отдельным компонентам в соответствии с рецептурой.

Молоко обезжиренное 775,9 • 677,0 / 775 = 677,8 кг

Сливки 20% 775,9 • 98,0 / 775 = 76,04 кг

6. Хранение, подготовка и загрузка сырья.

Потери на этой стадии вызваны распылением сухих компонентов смеси в окружающую среду, остатками в приемных емкостях и составляют по заводским нормам 0,3 кг.

Следовательно, на данную стадию должно поступать сырья:

(775,9 + 64,1) + (775,9 + 64,1) · 0,3 / 1000 = 840,3 кг (4.15)

Это количество потерь распределяем по компонентам в соответствии с рецептурой.

Молоко обезжиренное 840,3 • 677,0 / 839 = 678,04 кг

Сливки 20% 840,3 • 98,0 / 839 = 98,2 кг

Мука пшеничная 840,3 • 6,0 / 839 = 6,01 кг

Мука рисовая 840,3 • 6,0 / 839 = 6,01 кг

Мука гречневая 840,3 • 6,0 / 839 = 6,01 кг

Мука овсяная 840,3 • 6,0 / 839 = 6,01 кг

Мука ржаная 840,3 • 6,0 / 839 = 6,01 кг

Мальтодекстрин 840,3 • 20,0 / 839 = 20,03 кг

Крахмал (картофельный) 840,3 • 10,0 / 839 = 10,02 кг

Пектин 840,3 • 4,0 / 839 = 4,01 кг

Вода питьевая 840,3 • 161,0 / 839 = 161,2 кг

Итого 840,3 кг

Рассчитаем количество цельного молока:

- необходимого для получения 678,04 кг обезжиренного молока:

Мц.м=(Мо.м.(Жсл - Жо.м.))/(Жсл - Жц.м.)=(678,04 • (20 - 0,05))/(20 - 3,5) = 819,8 кг

- необходимого для получения 98,2 кг сливок:

Мц.м=(Мсл (Жсл - Жо.м.))/(Жц.м. - Жо.м.)=(98,2 • (20 - 0,05))/(3,5 - 0,05) = 567,9 кг

Таким образом, для получения необходимого количества молочных рецептурных компонентов следует просепарировать 819,8 кг цельного молока жирностью 3,5%.

Суточные проектные нормы расхода сырья рассчитываем по формуле (4.7):

М сут цел.мол = 16000 • 819,8 /1000 = 13117 кг/сут

М сут мол.об = 16000 • 678,04 /1000 = 10849 кг/сут

М сут слив = 16000 • 98,2/1000 = 1571,2 кг/сут

М сут м.пшен = 16000 • 6,01 /1000 = 96,2 кг/сут

М сут м.рис = 16000 • 6,01 /1000 = 96,2 кг/сут

М сут м.греч = 16000 • 6,01 /1000 = 96,2 кг/сут

М сут м.овсян = 16000 • 6,01 /1000 = 96,2 кг/сут

М сут м.ржан = 16000 • 6,01 /1000 = 96,2 кг/сут

М сут мальт = 16000 • 20,03 /1000 = 320,5 кг/сут

М сут крахм = 16000 • 10,02 /1000 = 160,3 кг/сут

М сут пект = 16000 • 4,01/1000 = 64,2 кг/сут

М сут вода.пить = 16000 • 161,2 /1000 = 2579 кг/сут

Номинальный фонд рабочего времени рассчитываем по формуле (4.9):

Т ном = 365 - 14 - 3 = 348 дней

Годовые проектные нормы расхода сырья рассчитываем по формуле (4.8):

М год цел.мол = 13117 • 348 = 4564716 кг/год

М год мол.об = 10849 • 348 = 3775452 кг/год

М год слив = 1571,2 • 348 = 546778 кг/год

М год м.пшен = 96,2 • 348 = 33478 кг/год

М год м.рис = 96,2 • 348 = 33478 кг/год

М год м.греч = 96,2 • 348 = 33478 кг/год

М год м.овсян = 96,2 • 348 = 33478 кг/год

М год м.ржан = 96,2 • 348 = 33478 кг/год

М год мальт = 320,5 • 348 = 111534 кг/год

М год крахм = 160,3 • 348 = 55784 кг/год

М год пект = 64,2 • 348 = 22342 кг/год

М год вода.пить = 2579 • 348 = 89749 кг/год

Полученные данные сводим в таблицу 4.2.

Таблица 4.2 - Нормы расхода сырья

Сырье	Заводские	Проектные
	Суточные, кг/сут.	Годовые, кг/год	Суточные, кг/сут.	Годовые, кг/год
1	2	3	4	5
Молоко цельное	13126	4567848	13117	4564716
Молоко обезжиренное	10856	3777888	10849	3775452
Сливки 20 %	1571,2	546778	1571,2	546778
Мука пшеничная	96,3	33512	96,2	33478
Мука рисовая	96,3	33512	96,2	33478
Мука гречневая	96,3	33512	96,2	33478
Мука овсяная	96,3	33512	96,2	33478
Мука ржаная	96,3	33512	96,2	33478
Фруктоза	240,6	83729	-	-
Мальтодекстрин	-	-	320,5	111534
Крахмал	240,6	83729	160,3	55784
Инулин	64,3	22376	-	-
Пектин	-	-	64,2	22342
Вода питьевая	2579	89749	2579	89749

4.2 Расчет единиц оборудования

Расчет фонда рабочего времени

Календарный фонд рабочего времени определяем по формуле 4.16:

КФ = 365 · КРЧ · КС , (4.16)

где: КФ - календарный фонд рабочего времени;

365 - количество дней в году;

КРЧ - количество рабочих часов в смену (КРЧ = 12 ч);

КС - количество смен (КС = 2).

КФ = 365 · 12 · 2 = 8760 ч.

Годовой фонд рабочего времени производства рассчитываем по формуле 4.17:

Тэфф = 365 - П - К (4.17)

где: Тэфф - количество рабочих дней в году;

П - праздничные дни (П = 14 сут);

К - остановы на капитальный ремонт (К = 3 сут).

Все необходимые виды ремонтов проводятся в нерабочее время цеха.

Тэфф = 365 - 14 - 3 = 348 дн.

Рассчитаем общий годовой фонд рабочего времени:

ОГФРВ = Тэфф · КРЧ· КС, (4.18)

где: ОГФРВ - общий годовой фонд рабочего времени;

Тэфф - количество рабочих дней в году (Тэфф = 348);

КРЧ - количество рабочих часов в смену (КРЧ = 12 ч);

КС - количество смен (КС = 2).

ОГФРВ = 348 · 12 · 2 = 8352 ч.

Таким образом, общий годовой фонд рабочего времени составит 8352 ч.

Определение часовой производительности цеха

Часовую суточную производительность цеха находим по формуле 4.19:

Рчс = Рг / ОГФРВ (4.19)

где: Рчс - часовая суточная производительность цеха по готовому продукту;

Рг - годовая производительность цеха по готовому продукту (Рс = 16000·348 = 5568000 кг/сут);

ОГФРВ - общий годовой фонд рабочего времени (ОГФРВ = 8352 ч);

Рчс = 5568000 / 8352 = 667 кг/ч.

Число единиц оборудования для производства жидкой каши «Сами с Усами», вырабатываемые на предприятии ООО «ИКДП», можно рассчитать по формуле 4.20:

N = Pс / (Wan · Коб · Кисп), (4.20)

где: Рс - суточная производительность цеха,

N - число единиц оборудования,

Коб - коэффициент оборачиваемости,

Кисп - коэффициент использования оборудования,

Wan - единовременная загрузка в аппарат,

Wan = Vr · Gсm · Кзан, (4.21)

где: Vr - геометрический объем аппарата,

Gсm - плотность сырья,

Кзан - коэффициент заполнения.

В данном курсовом проекте расчет будем производить исходя из технических характеристик аппарата, так как для расчета по формуле 4.21 не имеется всех исходных данных.

Количество оборудования, необходимое для производства жидкой каши «Сами с Усами», которая изготавливается на предприятии ООО «ИКДП», рассчитаем по формуле 4.22:

N = Рчс / П, (4.22)

где: N - число единиц оборудования,

Рчс - часовая производительность цеха,

П - производительность оборудования.

Танк смешивания

Рассчитаем необходимое количество танков смешивания по формуле 4.23:

N = Рчс / Пм (4.23)

где: Рчс - часовая годовая производительность цеха, кг/ч;

Пм - производительность танка смешивания (3000 кг/ч).

N = 667 / 3000 = 0,22

Принимаем к установке 1 танк смешивания жидких и сухих компонентов.

Гомогенизатор ОГМ - 5

Производительность гомогенизатора (5000 кг/ч).

N=667 / 5000=0,11

Принимаем к установке 1 гомогенизатор для дробления жировых шариков.

Сепаратор - сливкоотделитель

Производительность сепаратора-сливкоотделителя (5000 кг/ч).

N=546,5 / 5000=0,10

Принимаем к установке 1 сепаратор-сливкоотделитель для разделения цельного молока на обезжиренное молоко и сливки.

Деаэратор ДГ-2

Производительность деаэратора (4800 кг/ч).

N=667 / 4800=0,14

Принимаем к установке 1 деаэратор для удаления запахов.

Стерилизационно-охладительная установка ОКЛ-3

Производительность стерилизационно-охладительной установки (6000 кг/ч).

N=667 / 6000=0,11

Принимаем к установке 1 стерилизационно-охладительную установку для стерилизации и охлаждения молочной каши.

Пластинчатый подогреватель

Производительность трубчатого подогревателя (4700 кг/ч).

N=667 / 4700=0,14

Принимаем к установке 1 трубчатый подогреватель для подогрева молочной каши.

Упаковочная машина А3 Compact Flex

Производительность упаковочной машины (4800 кг/ч).

N=667 / 4800=0,14

Принимаем к установке 1 упаковочную машину для упаковки каш.

Термоусадочная машина

Производительность упаковочной машины (3800 кг/ч).

N=667 / 3800=0,18

Принимаем к установке 1 упаковочную машину для упаковки каш.

Резервуар для хранения обезжиренного молока

Рассчитаем необходимое количество резервуаров по формуле 4.24:

N=Q·? / (V·?·Кзап) (4.24)

где: Q - производительность, кг/ч;

? - время, ч;

? - плотность, кг/м3;

Кзап - коэффициент заполнения (0,7);

V - объем аппарата, (25 м3);

Производительность по обезжиренному молоку (452 кг/ч);

Плотность обезжиренного молока (1033 кг/м3);

Время (4ч).

N=452·4 / 25·1033·0,7=0,60

Принимаем к установке 1 резервуар для хранения обезжиренного молока.

Резервуар для хранения цельного молока

Производительность по цельному молоку (546,5 кг/ч).

N=546,5·4 / 25· 1030·0,7=0,73

Принимаем к установке 1 резервуар для хранения цельного молока.

Емкость для хранения сливок

Производительность по сливкам (65,5 кг/ч).

N=65,5·4 / 6,3·1024·0,7=0,05

Принимаем к установке 1 емкость для хранения сливок.

Принимаем к установке 1 гомогенизатор для дробления жировых шариков.

Бункер для хранения муки

Производительность по муке (4,01 кг/ч);

Плотность муки (600 кг/м3);

Время (24 ч).

N=4,01·24 / 12·600·0,7=0,13

Принимаем к установке 1 бункер для хранения муки, но так как для всех пяти видов муки одинаковые производительность и плотность, то принимаем к установке 5 бункеров для хранения каждого вида муки.

Бункер для хранения мальтодекстрина

Производительность по мальтодекстрину (13,4 кг/ч);

Плотность мальтодекстрина (300 кг/м3).

N=13,4·24 / 12·300·0,7=0,9

Принимаем к установке 1 бункер для хранения мальтодекстрина.

Бункер для хранения пектина

Производительность по пектину (2,7 кг/ч);

Плотность пектина (580 кг/м3).

N=2,7·24 / 12·580·0,7=0,10

Принимаем к установке 1 бункер для хранения пектина.

Бункер для хранения крахмала

Производительность по крахмалу (6,7 кг/ч);

Плотность крахмала (165 кг/м3).

N=6,7·24 / 12·165·0,7=0,81

Принимаем к установке 1 бункер для хранения крахмала.

Дозатор для муки

Рассчитаем необходимое количество дозаторов по формуле 4.25:

N=Q / Пм (4.25)

где: Q - производительность по муке, кг/ч;

Пм - производительность дозатора (1500 кг/ч).

N=2,5 / 1500=0,002

Принимаем к установке 1 дозатор, но так как для всех пяти видов муки одинаковая производительность, то принимаем к установке 5 дозаторов для муки.

Дозатор для мальтодекстрина

N=8,35 / 1500=0,005

Принимаем к установке 1 дозатор для мальтодекстрина.

Дозатор для пектина

N=1,67 / 1500=0,001

Принимаем к установке 1 дозатор для пектина.

Дозатор для крахмала

N=4,175 / 1500=0,002

Принимаем к установке 1 дозатор для крахмала.

Шнековый транспортер

Производительность шнекового транспортера (4150 кг/ч).

N=42,85 / 4150=0,01

Принимаем к установке 1 шнековый транспортер для транспортирования сыпучих компонентов.

Центробежный насос

Производительность центробежного насоса (700 кг/ч);

N=546,5 / 700 =0,7

Принимаем к установке 1 центробежный насос на перекачивание молока.

Насос-дозатор

Производительность насоса-дозатора (800 кг/ч);

N=517,5 / 800=0,6

Принимаем к установке 1 насос-дозатор на перекачивание жидких компонентов.

Роторный насос

Производительность центробежного насоса (900 кг/ч);

N=667 / 900=0,9

Принимаем к установке 1 роторный насос на перекачивание молочной каши.

Пластинчатый охладитель ООЛ-3

Производительность пластинчатого охладителя (3000 кг/ч);

N=417/3000=0,13

Принимаем к установке 1 пластинчатый охладитель для охлаждения молока.

Фильтр очистки 01-М

Производительность фильтра очистки (2500 кг/ч);

N=417/2500=0,16

Принимаем к установке 1 фильтр очистки для очистки молока.

4.3 Теплоэнергетические расчеты

В основе теплового расчета аппарата лежит уравнение теплового баланса:

Gг.в · Сг.в (tг.вк - tг.вн) = Gм.см · См.см (t2 - t1) = Q (4.26)

где Gг.в - массовый расход горячей воды,кг/с;

Cг.в - теплоемкость горячей воды, Дж/кг · К;

tг.вк, tг.вн - начальная и конечная температура горячей воды, ?C;

Gм.см - массовый расход молочной смеси, кг/с;

Cм.см - теплоемкость молочной смеси, Дж/кг · К;

t2, t1 - начальная и конечная температура молочной смеси, ?C;

Q - тепловая нагрузка пластинчатого подогревателя, Вт.

Определим массовый расход горячей воды:

(4.27)

Gг.в = / = 7,9· 104 / 972(80-30) = 1,6 кг/с.

Определение теплофизических характеристик горячей воды и молочной смеси. Расчет режимов движения.

Средняя температура для потока молочной смеси:

tср = (t1+ t2) / 2 = (55+20) / 2 = 37,5 0C (4.28)

При этой температуре: [45]

-теплопроводность ? = 0,564 Вт/м ·К;

-вязкость µ=1,8·10-3 Па·с;

-плотность ? = 1020 кг/м3;

-теплоемкость С = 3960 Дж/кг·К;

-критерий Прандтля Pr = 7,29.

Режим движения для молочной смеси:

(4.29)

где - эквивалентный диаметр канала.

Средняя температура для потока горячей воды:

tсрг.в = (tг.вн+ tг.вк) / 2 = (80+30) / 2 = 55 0C

При этой температуре: [45]

-теплопроводность ? = 0,640 Вт/м ·К;

-вязкость µ=0,547·10-3 Па·с;

-плотность ? = 985,7 кг/м3;

-теплоемкость С = 4180 Дж/кг·К;

-критерий Прандтля Pr = 3,57.

Режим движения для горячей воды:

Расчет коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи

Коэффициенты теплоотдачи для пластин рассчитываем по формуле:

(4.30)

Коэффициенты теплопередачи рассчитываем с учетом отложений на пластинах при коэффициенте использования поверхности теплообмена ? = 1.

(4.31)

где - толщина стенки,

- теплопроводность материала пластин.

Для молочной смеси

Для горячей воды

Коэффициент теплопередачи

Расчет рабочей поверхности

Определение средних температурных напоров:

значит,

Поверхность теплопередачи секции

(4.32)

Фактическая площадь пластинчатого теплообменника составляет 3 м2, а расчетная площадь - 2,7 м2, то есть поверхности теплообмена достаточно для осуществления подогрева молочной смеси до необходимой температуры.

5. Специальная разработка

На ООО «ИКДП» молочную жидкую кашу из пяти злаков «Сами с Усами» готовят по определенной рецептуре. Одними из компонентов рецептуры являются фруктоза и инулин. Фруктоза применяется как заменитель сахара и имеет, как достоинства, так и недостатки для детского питания. Недостатки применения фруктозы:

- может вызвать аллергию;

- может оказаться виновницей лишнего веса, этому способствует ее особенность создавать чувство голода.

Инулин - единственный природный полисахарид, состоящий на 95 % из фруктозы. В желудке инулин не усваивается, часть его в кислой среде желудочного сока распадается на короткие фруктозные цепочки и отдельные молекулы фруктозы, которые проникают в кровеносное русло. При слишком быстром всасывании углеводов у человека могут развиваться такие нарушения в обмене веществ, как ожирение и сахарный диабет.

Для создания продукта, не содержащего фруктозу, эти два компонента заменены на мальтодекстрин и пектин. Мальтодекстрин - это органическое вещество, по своему составу является близким родственником глюкозы. Преимущества мальтодекстрина следующие: [46]

- мальтодекстрин лучше усваивается организмом ребенком. Следует отметить, что взрослый организм тоже хорошо воспринимает и усваивает данный компонент;

- благодаря сладковатому вкусу позволяет не добавлять сахар вообще или добавлять его в меньших количествах;

- мальтодекстрин не вызывает аллергии;

- компонент не расщепляется желудочным соком. Его действие похоже на работу пищевых волокон, которые улучшают моторику желудочного тракта, выводят токсины и шлаки, избавляют от запоров;

- благодаря долгому процессу расщепления организм ребенка надолго обеспечивается глюкозой - источником природной энергии, необходимой для нормального развития и активности малышей;

- мальтодекстрин способствует увеличению количества полезных бактерий в кишечнике ребенка, что помогает в борьбе с дисбактериозом;

- питание, в состав которого входит компонент, можно применять в питании детей уже первого года жизни.

Пектин - это вещество, которое имеет растительное происхождение и обладает склеивающими свойствами. Больше чем сто лет назад пектин был выделен из сока фруктов. Он есть практически во всех фруктах и ягодах: смородине и крыжовнике, рябине и калине, бананах и ананасах, тыкве, свекле и арбузе. Пектин является эффективным природным пребиотиком. Он важен для стабилизации обмена веществ, снижает содержание холестерина в организме, улучшает периферическое кровообращение, а также перистальтику кишечника. Но, самое ценное его свойство в том, что он обладает способностью очищать живые организмы от вредных веществ, а, попадая в кишечник, является «пищей» для наших «полезных» бактерий, обитающих в толстой кишке. Благодаря этому он стимулируют рост именно этих «полезных» микроорганизмов, улучшая пищеварение.

Польза пектина заключается в нормализации микрофлоры кишечника, улучшении пищеварения. Пектин обладает бактерицидными свойствами. Еще пектины способны связывать токсичные вещества, такие как тяжелые металлы и пестициды, и выводить их из организма.

Клинические исследования доказали, что польза пектина еще и в том, что он помогает в профилактике онкологических заболеваний, нормализации обмена веществ и улучшению деятельности поджелудочной железы. Также это будет способствовать улучшению работы печени и стимулированию процесса кровеобразования.

Также пектин добавляют в молочную продукцию, для увеличения срока ее хранения [47].

Представленные результаты свидетельствуют о том, что пектиновые вещества могут представлять значительный интерес для создания на их основе новых групп лекарственных средств, содержащих пребиотический компонент (например, синбиотиков), или продуктов функционального питания для профилактики и лечения дисбиотических нарушений и болезней микробной этиологии человека.

Таким образом, каши играют важную роль в питании детей первого года жизни. Сегодня им отведен целый раздел детской нутрициологии. Детские каши промышленного производства, обогащенные микроэлементами и витаминами, являются главным, порой эксклюзивным источником важнейших микронутриентов, оказывающих определяющее влияние на рост, развитие и состояние здоровья детей. Широкий выбор каш, предназначенных для профилактического и лечебного питания, позволяет подобрать оптимальный прикорм для каждого ребенка, в том числе при различной патологии.

Предлагается вносить данные компоненты в состав каши наряду с другими сухими рецептурными компонентами в смеситель.

На Ивановском комбинате детского питания все каши готовятся именно с применением фруктозы и инулина, что не очень приветствуется и сужает спектр продуктов. Многие производители каш уже давно используют мальтодекстрин как подсластитель, который имеет ряд достоинств, представленных выше. Применение мальтодекстрина и пектина расширит ассортимент продуктов ООО «ИКДП», тем самым заинтересует больше покупателей. Также в дипломном проекте было заменено и введено следующее оборудование. На комбинате при изготовлении каши жидкой молочной из пяти злаков сыпучие компоненты из бункеров засыпались в ручную операторами цеха, чтобы упростить данную операцию, введен шнековый транспортер, который предназначен для автоматической транспортировки сыпучих компонентов. Шнековый транспортёр представляет собой винтовой конвейер непрерывного действия закрытого типа. Перемещение продукта происходит в горизонтальном или наклонном направлении (угол наклона до 45°) в стационарных условиях. С его помощью сыпучий груз перемещается по неподвижному желобу с помощью вращающегося внутри винта - шнека. Материал подается в шнековый транспортер через специальное погрузочное отверстие в верхней части, и ссыпается через аналогичное отверстие снизу. Достоинствами шнекового транспортера является износостойкость, безопасность и простота в использовании, а так же возможность забора сыпучих компонентов из бурта или из бункера, что делает этот процесс менее затратным.

Еще была заменена упаковочная машина ТБА19 на A3 Compact Flex.

Так как ТБА 19 имеет следующие недостатки:

-не контролируется давление камеры, и если давление снизится, то это может привести к попаданию нестерильного воздуха, что нежелательно скажется на продукт;

-закатывается только один рулон и при смене рулона вручную в продукт могут попасть микробы при касании руками бумаги;

-ТБА 19 просто выдает ошибку, не указывая на ошибку и место неисправности.

A3 Compact Flex - это более совершенствованное оборудование для упаковывания готовой каши и имеет ряд достоинств:

-ведется контроль большего числа параметров и запись этих параметров на карту памяти, в том числе измеряется давление, чего нет у ТБА19;

-более совершенна система пополнения продукта, стоит расходомер, который более плавно регулирует пополнение продукта;

-закатывается два рулона бумаги и при завершении первого, переходит на второй, то есть происходит сращивание при закрытых дверях;

- A3 Compact Flex самостоятельно указывает на место неисправности, при этом можно быстро устранить неполадку.

Тем самым нововведенные и замененные устройства облегчат работу людей при производстве каши и ускорят сам процесс.

6. Автоматизация технологических процессов

Основной задачей автоматизации линии по производству жидкой молочной каши из пяти злаков «Сами с Усами» является обеспечение непрерывности технологического процесса за счет обеспечения контроля и регулирования параметров в заданных диапазонах.

Для создания АСУТП необходимо автоматизировать отдельные объекты (оборудование) технологического процесса исходя из задач, выполняемых объектом, роли и места объекта в технологическом процессе, контролируемых и регулируемых параметров. Для этого необходимо применение МФК 1500.

Многофункциональный контроллер МФК 1500 предназначен для измерения и измеримых преобразований стандартных аналоговых выходных сигналов датчиков в виде напряжения и силы постоянного тока; формированию управляющих аналоговых и дискретных сигналов на основе измерений параметров технологических процессов и применяются для построения вторичной части измерительных и управляющих систем, используемых для автоматизации технологических процессов в различных отраслях промышленности.

В данном дипломном проекте рассматривается схема автоматизации стерилизационно-охладительной установки ОКЛ-3.

Работа стерилизационно-охладительной установки при производстве жидкой молочной каши заключается в следующем. Каша подается в первую секцию регенерации и подогревается до температуры 70-80 °С . Далее подается в деаэратор для разрежения при 0,05 МПа и пропускается через гомогенизатор. После этого каши поступает в секцию водяного подогрева и подогревается там до температуры 90±3 °С, затем проходит в секцию стерилизации при температуре 139±3 °С. После последнего нагревания каша идет на постепенное охлаждение, сначала в секцию регенерации и затем в секцию охлаждения до температуры 20±5 °С.

Информация о значениях параметров поступает на пульт управления инженера-технолога, причём информация о ходе процесса может фиксироваться на видеотерминале.

Для качественного ведения процесса стерилизации продукта необходимо контролировать и регулировать ряд параметров, представленных в таблице 6.1.

Таблица 6.1 - Контролируемые и регулируемые параметры

№	Наименование параметра, место отбора измерительного импульса	Заданное значение параметра, допустимые отклонения	Отображение информации	Регулирование	Наименование Регулирующего воздействия, место установки регулирующего о органа. Условный проход трубопровода
			показание	регистрация	суммирование	сигнализация
1 1	Температура каши после секции регенерации	70-80 °С	+	-	-	-	-	-
2	Температура каши после секции водяного подогрева	90± 3 °С	+	+	-	-	+	Изменение подачи горячей воды dу=32
3	Температура каши после секции стерилизации	139 ± 3 °С	+	-	-	-	+	Изменение подачи пара dу=32
4	Температура каши после секции водяного охлаждения	20 ± 5 °С	+	+	-	+	+	Изменение подачи холодной воды dу=32
5	Давление в деаэраторе ДГ-2	не менее 0,05 МПа	+	+	-	+	-	-
6	Давление перед деаэратором	0,2-0,3 МПа	+	-	-	+	-	-

Автоматическая система управления технологическим процессом включает в себя 3 контура регулирования и 3 контура контроля. Контуры регулирования:

1. Регулируется температура в секции водяного подогрева путем изменения подачи горячей воды.

2. Регулируется температура в секции стерилизации путем изменения подачи пара.

3. Регулируется температура в секции водяного охлаждения путем изменения подачи холодной воды.

Контуры контроля:

1. Контролируется температура каши в секции регенерации.

2. Контролируется давление разрежения в деаэраторе ДГ-2.

3. Контролируется давление каши перед деаэратором.

Разберем работу контура регулирования, а именно контур регулирования температуры каши после секции стерилизации. Температура в каши измеряется датчиком температуры ТСМУ Метран 274 (позиция 3а). Контроллер, исходя из показаний датчика и заданной температуры вырабатывает управляющее воздействие. Клапан КМР ЛГ 101 НЖ 50 40,0 НЗ УХЛ(1) (позиция 3б), установленный на линии подачи пара, регулирует подачу пара и тем самым стабилизирует температуру каши после секции стерилизации.

Типы выбранных приборов и средств автоматизации, сгруппированные по параметрам, представлены в таблице 6.2.

Таблица 6.2 - Спецификация на проборы и средства автоматизации

Номер позиции	Наименование	Тип	Количество	Примечание
1	2	3	4	5
Многофункциональный котроллер 1500
1а, 2а, 3а, 4а	Датчик температуры с пределом измерений 0…180 °С, Измеряемая среда: газ, жидкость, сыпучие вещества.	ТСМУ Метран 274	4	-
2б, 3б, 4б	Клапан малогабаритный регулирующий с электропневмопозиционером SipartPS2	КМР ЛГ 101 НЖ 32 НЗ УХЛ(1)	3	-
5а	Датчик для измерения давления разрежения, для измерения давления жидкости (в том числе агрессивных сред), пара, газа, Верхний предел измерений: 0,1 МПа ? 100 МПа	Метран- 55 - ДВ	1	-
6а	Датчик избыточного давления; верхний предел измерения 0,6 МПа	Метран- 55 - ДН	1	-

7. Охрана труда

7.1 Анализ степени опасности технологического процесса

В процессе производства жидкой молочной каши из пяти злаков «Сами с Усами» можно выделить следующие опасные и вредные факторы, воздействию которых может подвергаться как обслуживающий персонал, так и окружающая природная среда, представленные в таблицы 7.1.

Таблица 7.1 - Оценка степени опасности технологического процесса

Наименование цеха, участка	Наименование оборудования, тип, марка	Количество оборудования, шт	Производительность технологической линии, кг в сутки	Технологические параметры	Перечень токсичных, взрыво- пожаро- опасных веществ	Количество людей обслуживающих оборудование	Вредные и опасные факторы
1	2	3	4	5	6	7	8
Цех приемки молока	Насос центробежный Г2-ОПА	2	16000	W=0,75 кВт		2	Электрический ток, вибрация,шум, движущие части оборудования
	Фильтр очистки Ф-01М	2		W=1,5 кВт, t р.з			Шум
	Пластинчатый охладитель ООЛ-3	1		W=1,1 кВт, t р.з			Электрический ток
Основное оборудование
Цех производства и фасовки жидкой молочной	Сепаратро-сливкоотделитель Ж5-ОС2Т-3	1	16000	t=6-8оС W=55 кВт, t р.з		12	Электрический ток, шум, выбрация
	Гомогенизатор А1-ОГМ-5	1		p=190-200 бар W=3,7 кВт, t р.з			Электрический ток, вибрация
каши из пяти злаков	Танк смешивания	1		W=5 кВт, t р.з			Шум, движущие части оборудования, электрический ток
	Деаэратор ДГ-2	1		p=0,05МПа W=2,2 кВт, t р.з			Электрический ток, вибрация
	Стерилизационно-охладительная установка ОКЛ-3: секция регенерации секция водяного подогрева секция стерилизации секция водяного охлаждения	1		t=75±5оС t=90 оС t=139±1оС t=25 оС			Электрический ток, нагретые стенки оборудования
	Теплообменник пластинчатый NT 100X	1		t=50-55оС			Электрический ток, нагретые стенки оборудования
	Емкость для сливок ОМБ-6,3	1		W=1,0 кВт
	Резервуар для молока Г6-ОМГ-25	1		W=0,75 кВт
	Бункер для сыпучих продуктов	8		W=7,5 кВт	Крахмал, мука, пектин, мальтодекстрин		Возможность попадания в воздух рабочей зоны взрывоопасной пыли, статическое электричество
	Асептический танк	1		W=3 кВт, t р.з
	Упаковочная машина А3 Compact Flex	1		W=2,4 кВт, t р.з	Упаковочные материалы (бумага, картон)		Электрический ток, шум, движущие части оборудования, горючие вещества
	Термоусадочная машина	1		W=4 кВт, t р.з
	Вспомогательное оборудование
	Шнековый дозатор	8	16000	W=1,5 кВт, t р.з	Крахмал, мука, пектин, мальтодекстрин	4	Вибрация, шум, взрывоопасные вещества, статическое электричество
	Насос-дозатор НРДМ	2		W=0,75 кВт			Электрический ток, вибрация, шум, движущие части оборудования
	Роторный насос В3-ОРА-2	3		W=0,55 кВт
	Шнековый транспортер	1		W=4 кВт			Шум, электрический ток, движущие части оборудования

Вещества NaOH, HNO3 используются для промывки оборудования.

На основании анализа степени опасности технологического производства можно сделать вывод о необходимость разработки системы мероприятий по обеспечению безопасных условий труда.

7.2. Микроклиматические условия

На данной технологической линии обслуживающий персонал исполняет работы средней категории тяжести (2а), выполняемые стоя, а также связанные с ходьбой и переноской небольших тяжестей (до 1 кг). Нормированные параметры микроклимата для данной категории тяжести представлены в таблице 7.2.

Таблица 7.2 - Санитарно-гигиенические нормативы параметров микроклимата

Наименование участка, помещения	Категория тяжести работ	Период года
		Холодный	Теплый
		Микроклиматические параметры
		Оптимальные	Допустимые	Оптимальные	Допустимые
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
		t, 0C	?, %	?, м/с	t, 0C	?,%	?, м/с	t, 0C	?,%	?, м/с	t, 0C	?,%	?, м/с
Цех произ-ва и фасовки жидкой молочн. каши из пяти злаков	Средней тяжести 2а	18-20	40-60	0,2	17-23	15-75	0,1-0,3	19-22	40-60	0,2	18-27	15-75	0,2-0,4

Разрабатываемый технологический процесс при его реализации может оказывать негативное действие на микроклиматические условия воздуха рабочей зоны за счет поступления теплоизбытков. Источники избыточного тепла: пластинчатый теплообменник и стерилизационно-охладительная установка. Для обеспечения необходимых микроклиматических условий в рабочем помещении предусматриваются следующие мероприятия: теплоизоляция стенок нагретого оборудования, система механической вентиляции, объемно-планировочные решения. Также предусматривается отопление в холодный период года и тамбуры у входных дверей.

7.3 Оценка уровня загрязнения воздушной среды вредными веществами

Данный технологический процесс связан с использованием следующих веществ: крахмал и мука, которые могут поступать в воздух рабочей зоны через технологическое оборудование (дозаторы), при его разгерметизации.

Также для промывки технологического оборудования используется 1%-ные растворы NaOH и HNO3.

Данные о степени опасности перечисленных веществ, представлены в таблице 7.3.

Таблица 7.3 - Показатели, характеризующие степень опасности веществ

Наименование участка, оборудования	Выделяемые вещества, причины их выделения	Агрегатное состояние	Характеристика токсического действия на организм человека [49]	Класс опасности	Предельно допустимые концентрации, мг/м3
					ПДКрз [50]	ПДКмр	ПДКсс
1	2	3	4	5	6	7	8
Цех производства и фасовки жидкой молочной каши из пяти злаков	NaOH, выделения из-за неисправности арматуры и негерметичности соединений трубопровода	раствор	Едкое и коррозионноактивное вещество. При попадании на кожу, слизистые оболочки и в глаза образуются серьезные химические ожоги. После ожогов остаются рубцы.	2	0,5	0,01	-
	HNO3, выделения из-за неисправности арматуры и негерметичности соединений трубопровода	жидкость	При попадании на кожу вызывает ожоги. Вдыхание паров приводит к отравлению.	3	2	0,4	0,15
	Крахмал, мука (на момент загрузки)	сухое вещество	При попадании в организм вызывает раздражение слизистых оболочек.	3	6	0,5	0,15

Вещества мальтодекстрин и пектин содержатся в малых количествах, поэтому в данной таблице не приводятся.

Необходимо предусмотреть комплекс мероприятий по снижению степени воздействия используемых веществ на человека и окружающую среду. Предусмотренные мероприятия можно представить в виде таблицы 7.4.

Таблица 7.4 - Мероприятия по обеспечению безопасности при работе с вредными веществами

Наименование участка	Выделяемые вещества	Средства коллективной защиты	Методы контроля[51]	Периодичность контроля	Спец. одежда, СИЗ [52]
1	2	3	4	5	6
Цех производства и фасовки жидкой молочной каши из пяти злаков	NaOH	Общеобменная вентиляция, контроль исправность оборудования и трубопроводов	Туман щелочи улавливают воронки с пористой стеклянной пластиной. Титрометрические методы позволяют определить до 40 мкг в пробе. Используется свойство кислотно-щелочных индикаторов изменять окраску в зависимости от рН.	Не реже чем 1 раз в месяц	Халаты из плотной ткани, резиновые кислотно-щелочные перчатки, нарукавники, промышленный противогаз ППФ-95, респиратор универсальный РУ-60М
	HNO3	Общеобменная вентиляция, контроль исправность оборудования и трубопроводов	Определение в воздухе по образованию индофенола, линейно- Колористическое определение. Колориметрическое определение в р-ре, определение с помощью реактивной бумаги.	Не реже чем раз в квартал
	Крахмал,мука	Общеобменная вентиляция, контроль исправность оборудования и трубопроводов	Гравиметрический метод	Не реже чем 1 раз в квартал

Для предотвращения заражения производимого продукта различными нежелательными микроорганизмами необходимо строго соблюдать требования санитарной и личной гигиены.

К ним относятся:

- в помещениях должно быть всегда чисто, убрано, на полу не должно находиться никаких посторонних предметов, вентиляционные решетки должны регулярно чиститься и промываться от скапливающейся пыли и жировых паров. Запрещается загромождать проходы.

- каждый работник предприятия обязан соблюдать нормы личной гигиены: мыть руки перед работой и после неё. Работники должны следить за опрятностью внешнего вида, чистой одежды. Рабочая санитарная одежда после каждой смены должна быть выстирана и отглажена.

7.4 Выбор и расчет системы вентиляции

Одним из приоритетных мероприятий по обеспечению санитарных требований, предъявляемых к качеству воздуха в рабочей зоне, является правильно спроектированная система вентиляции.

При производстве жидкой молочной каши из пяти злаков используется:

- естественная неорганизованная вентиляция (осуществляется с помощью оконных проемов);

- общеобменная механическая система вентиляции.

Расчет производительности общеобменной механической системы вентиляции.

Производительность общеобменной вытяжной системы механической вентиляции осуществляется по формуле 7.1:

Lудов= КН·VСВ (7.1)

где КН - нормативная кратность воздухообмена, ч-1 (выбираем в соответствии с [53]);

VСВ - свободный объем помещения, равный 80% от геометрического объема, м3.

Расчет Lудов для цеха приемки молока:

LУД= 3·274=0,82 ·103 м3/час

Расчет Lудов для цеха производства и фасовки каши:

LУД= 5·3110,4=15,5 ·103 м3/час

При нулевом вентиляционном воздушном балансе производительность приточной общеобменной вентиляции составит:

-для цеха приемки молока Lпров= Lудов=0,82 м3/ч;

-для цеха производства и фасовки каши: Lпров= Lудов=15,5 м3/ч.

Сведения о выбранных системах вентиляции можно представить в виде таблиц 7.5 и 7.6.

Таблица 7.5 - Характеристика вытяжной вентиляционной системы [54]

Наименование участка	Предлагаемая система вентиляции	Требуемый объем воздуха, тыс. м3/ч	Характеристика вентилятора	Дополнительное оборудование	Место размещения
			марка, тип исполнения	Производительность тыс. м3/ч	количество
1	2	3	4	5	6	7	8
Цех приемки молока	Общеобменная	0,82	ВЦ 14-46 №2 обычного	0,61-0,79	1(1 запас)	Электродвигатель	Вент. камера
Цех производства и фасовки жидкой молочной каши из пяти злаков		15,5	ВЦ 14-46 №5В взрывозащищенного	14-17	1(1 запас)	Электродвигатель	Вент. камера

Таблица 7.6 - Характеристика приточной вентиляционной системы [54]

Наименование участка	Предлагаемая система вентиляции	Баланс воздуха	Характеристика вентилятора	Дополнительное оборудование	Место размещения
			марка, тип исполнения	Производительность тыс. м3/ч	количество
1	2	3	4	5	6	7	8
Цех приемки молока	Общеобменная	0,82	ВЦ 14-46 №2 обычного	0,61-0,79	1(1 запас)	Электродвигатель	Вент. камера
Цех произ-ва и фасовки жидкой молочн. каши из пяти злаков		15,5	ВЦ 14-46 №5В обычного	14-17	1(1 запас)	Электродвигатель	Вент. камера

7.5 Оценка взрывопожарной и пожарной опасности. Пожарная профилактика

Использование в технологическом процессе горючих веществ (ГВ) создает опасность возникновения взрывов и пожаров. Степень опасности зависит от природы горючих веществ, их количества, агрегатного состояния, особенностей проведения технологического процесса и т.д. В таблице 7.7 приведены показатели, характеризующие взрывопожароопасные материалов, которые используются на производстве.

Таблица 7.7 - Показатели взрывопожароопасности материалов [55] [56]

Наименование участка	Название горючего вещества	Агрегатное состояние	Температура самовоспламенения, оС	Концентрационный предел воспламенения ?н, г/м3
1	2	3	4	5
Цех произ-ва и фасовки жидкой молочной каши	Бумага, картон	Твердые горючие вещества	230
	Крахмал, мука	Горючие пыли	420	40

Для выбора эффективных методов по предупреждению возникновения взрыва и пожара, а в случае их возникновения - на локализацию, необходима информация о специфике проведения технологического процесса, показателях взрывопожарной и пожарной опасности установок, зон, помещений и зданий.

Расчет ?Ризб. для горючих пылей производится по формуле 7.2:

?Ризб.=(G·Hт·P0·Z) / (Vсвоб·.?в·ср·Т0·Кн) (7.2)

где G-масса взрывопожароопасного вещества, кг;

Hт-теплота сгорания пыли, Дж/кг;

P0-начальное давление смеси; Р0=101 кПа;

Z-коэффициент участия горючего вещества во взрыве (0,3);

Vсвоб. -свободный объем помещения, м3 (принимают равным 80% от геометрического объема);

?в-плотность воздуха, кг/м3;

ср-теплоемкость воздуха, Дж/(кг·К) (допускается принимать равной 1,01·103 Дж/(кг·К));

Т0-начальная температура воздуха, К;

Кн-коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неабатичность процесса горения, допускается принимать Кн=3.

Расчет ?Ризб. для муки:

?Ризб.= (30·93,37·101·0,3) / (3110,4·.1,29·1,01·103·293·3)=2,3·10-5 кПа

Расчет ?Ризб. для крахмала:

?Ризб.= (10·50,8·101·0,3) / (3110,4·.1,29·1,01·103·293·3)=0,43·10-5 кПа

?Ризб.= 2,73·10-5 кПа < 5кПа - данное помещение будет относиться к категории В1-В4-пожароопасные.

Пожарная нагрузка определяется по формуле 7.3:

Q=Gi·Qp (7.3)

где Gi-количество i-го материала пожарной нагрузки, кг;

Qp- минимальная теплота сгорания i-го материала пожарной нагрузки, МДж · кг.

Пожарная нагрузка для бумаги:

Q=2885,1 · 0,0136=39,2 МДж/м2

Пожарная нагрузка для картона:

Q=1706,5 · 0,0139=27,7 МДж/м2

Пожарная нагрузка для крахмала:

Q=10 · 0,0508=0,508 МДж/м2

Пожарная нагрузка для муки:

Q=30 · 0,0933=2,79 МДж/м2

Удельная пожарная нагрузка определяется по формуле 7.4:

q= Q/S (7.4)

где Q-пожарная нагрузка на участке, МДж;

S- площадь размещения пожарной нагрузки, м?

Удельная пожарная нагрузка:

q= 66,2/10=6,62 МДж/м?

Qсумм.=66,2 МДж/м2, входит в предел удельной пожарной нагрузки (1-180 МДж2/м2) -помещение будет относится к категории В4.

Данные о показателях взрывопожарной и пожарной опасности здания и помещения представлены в таблице 7.8.

Таблица 7.8 - Оценка степени взрывопожарной опасности проектных решений

Наименование участка, установки, аппарата	ГВ и причины их поступления в помещение	Зоны взрыво- и пожароопаснооти по ПУЭ	Маркировка электрооборудования	Категория участков по взрывопожароопасности по СниП	Категория здания в целом по взрывопожароопасности	Категория здания по молниезащите	Степень огнестойкости здания	Средства пожаротушения
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Цех производства и фасовки жидкой молочной каши из пяти злаков	Бумага, картон (фасовка и упаковка готового продукта)	П-IIа	Закрытого типа, пыле- влагозащитное	В4	В	III	II	Пенные, углекислые, огнетушители, внутренние пожарные краны, песок, кошма
	Крахмал, мука	В-IIа	Закрытого типа, пыле- влагозащитное	В4	В	II	II	Пенные, углекислые, огнетушители, внутренние пожарные краны, песок, кошма

Тип зон и категорий устройств молниезащиты зданий и сооружений представлены в таблице 7.9.

Таблица 7.9 - Тип зон и категории устройств молниезащиты зданий и сооружений

Здания и сооружения	Место положения	Тип зон защиты	Категория молниезащиты
1	2	3	4
Здания и сооружения, помещения которых относят к классам В-Iа, В-Iб, В-IIа	В местностях со средней продолжительностью гроз 10 ч в год и более	При ожидаемом количестве поражений молнией в год здания или сооружения N<1-А; N?1 - Б	II

Здания и сооружения, отнесенные по устройству молниезащиты ко II категории, должны быть защищены от прямых ударов молнии и заноса высокого потенциала через наземные металлические коммуникации.

Степень огнестойкости здания, допустимое число этажей и площадь этажа здания следует применять, представленные в таблице 7.10.

Таблица 7.10 - Степень огнестойкости здания, допустимое число этажей и площадь этажа здания

Категория здания или пожарного отсека	Степень огнестойкости здания	Класс конструктивной пожарной опасности здания	Площадь этажа в пределах пожарного отсека здания, м2
			Одно-этажное	Двух-этажное	Трех-этажное
1	2	3	4	5	6
В	II	С0	не ограничено

К первичным средствам огнетушения на данном производстве можно отнести, внутренний пожарный кран, пенные и углегислотные огнетушители, песок, кошму [59].

7.6 Санитарно-гигиенические требования к выбору системы освещения

На данной технологической линии выполняются зрительные работы V-разряда, в-подразряда. Для обеспечения нормальной зрительной работы людей в данном помещении предусматривается совмещенная система освещения, которая состоит из бокового естественного освещения и общего искусственного освещения.

Нормативные показатели для выбранных систем освещения представлены в таблице 7.11.

Таблица 7.11 - Характеристика системы освещения производственных помещений

Наименование участка	Характеристика зрительной работы	Совмещенное освещение	Искусственное освещение	Особые условия
	Описание зрительной работы	Положение условной рабочей поверхности	Разряд и под разряд зрительной работы	Нормируемый КЕО, %	Система освещения	Нормируемая освещенность, Е, лк	Тип источника света	Тип светильника
				совмещенное
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Цех производства и фасовки жидкой молочной каши из пяти злаков	Снятие показаний с КИП, работа с документацией, наклейка этикеток на коробки	Операторы, технологи - вертикальная, горизонтальная; упаковщика - горизонтальная	V-разряд, малой точности, в-подразряд, фон - средний, контраст-средний	0,6	Общее	200	Люминесцентные лампы ЛБ мощностью 80 Вт	ПВЛ	Возможность попадания взрывопожарной пыли в воздух рабочей зоны при разгерметизации обрудования

7.7 Обеспечение безопасного обслуживания оборудования - источника физического фактора воздействия

Источниками повышенного уровня шума на данной технологической линии является следующее оборудование: фильтр очистки, сепаратор-сливкоотделитель, танк смешивания, упаковочная машина, термоусадочная машина, шнековый транпортер, центробежный насос, насос-дозатор, роторный насос, вентиляторы. Предельно допустимые уровни шума на рабочих местах приведены в таблице 7.12.

Таблица 7.12 - Допустимые уровни звукового давления, уровни звука, эквивалентные уровни звука на рабочих местах [61]

Вид трудовой деятельности, рабочие места	Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц	Уровни звука и эквивалентные уровни звука, дБА
	31,5	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Выполнение всех видов работ на постоянных рабочих местах в производственных помещениях и на территории предприятия	107	95	87	82	78	75	73	71	69	80

Для снижения уровня шума в цехе вентиляторы размещены в вентиляционных камерах, электродвигатели закрыты звукоизолирующими кожухами. В качестве средств индивидуальной защиты от шума рекомендуется использовать противошумные вкладыши.

Источниками повышенной вибрации на данной технологической линии является следующее оборудование: насос центробежный, насос-дозатор, роторный насос, сепаратор-сливкоотделитель, гомогенизатор, деаэратор, шнековый дозатор. Гигиенические нормы вибрации приведены в таблице 7.13.

Таблица 7.13 - Гигиенические нормы вибрации [62]

Вид вибрации	Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц
	1	2	4	8	16	31,5	63	125	250	500	1000
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Общая технолог-кая	-	108	99	93	92	92	92	-	-	-	-

Для защиты от технологической вибрации и снижения ее уровня до нормативных величин используют виброизоляцию. В качестве виброизоляторов используют резиновые виброизолирующие коврики марок КВ-1 и КВ-2.

Источниками электробезопасности на данной технологической линии является практически все оборудование, за исключением резервуара для молока, емкости для сливок, бункеров для сыпучих компонентов и асептического танка. Данное помещение относится к помещениям с особой опасностью, так как в нем одновременно присутствуют два фактора, создающих повышенную опасность: токопроводящая пыль, железобетонные полы.

Для защиты людей от поражения электрическим током при повреждении изоляции должно быть применено защитное заземление. В данном помещении заземляется все оборудование независимо от напряжения питания (сопротивление заземляющего устройства 2-4 Ом) [63].

Для заземления электроустановок в первую очередь должны быть использованы естественные заземлители. Если при этом сопротивление заземляющих устройств или напряжение прикосновения имеет допустимые значения, а также обеспечиваются нормированные значения напряжения на заземляющем устройстве, то искусственные заземлители должны применяться лишь при необходимости снижения плотности токов, протекающих по естественным заземлителям или стекающих с них.

8. Охрана окружающей среды

8.1 Оценка степени воздействия проектных решений на атмосферу

В результате нормального (неаварийного) режима работы оборудования выбросы в атмосферу отсутствуют. При разгерметизации оборудования (аварийный режим работы) возможно поступление в атмосферу мучной и крахмально пыли. Перед выбросом пылевоздушной смеси в атмосферу через систему аварийной вентиляции она проходит очистку в абсорбере.

8.2 Оценка степени воздействия проектных решений на водные объекты

В данном технологическом процессе вода используется в качестве сырья для приготовления данного продукта. Также вода идет на подогрев и охлаждение этого продукта (данная вода не соприкасается с продуктом, поэтому движется по замкнутому оборотному циклу).

Сточные воды при производстве жидкой молочной каши из пяти злаков образуются при мойке оборудования, сетчатых фильтров, полов и содержат главным образом, жировые вещества, а также остатки молока и готового продукта. Также образуются хозяйственно-бытовые сточные воды.

В процессе производства жидкой молочной каши из пяти злаков образуются 0,92 м3/ч сточных вод с содержанием в них 6 мг/л жирных веществ и незначительного количества азотной кислоты и гидроксида натрия, используемых для мойки оборудования и трубопроводов.

В данном проекте для очистки сточных вод предлагается использовать установку модели «Каскад-061». Данная установка предназначена для очистки промышленных сточных вод от жиров, нефтепродуктов и других загрязнителей, находящихся в стоках, как во взвешенном, так и в растворённом виде. В основе работы данной установки применяется метод реагентной напорной флотации. Данный метод очистки сточных вод основан на способности воздуха растворяться в воде при повышенном давлении. При сбросе давления растворившийся воздух выделяется в виде мельчайших пузырьков, которые всплывая захватывают частицы загрязнений и выносят их на поверхность [64].