Chapter 3.1. Methods of technological design enterprises of the meat and poultry processing industry

We apologize, but this article in translation

Глава 3. Технологическая часть: выбор проектных решений и расчет отдельных производств предприятий мясной и птицеперерабатывающей промышленности

3.1. Методика технологического проектирования

При выполнении проектов по реконструкции или проектированию предприятий следует исходить из современных тенденций развития отрасли, требований к проектированию, рекомендаций по совершенствованию и интенсификации технологических процессов для создания экологически чистых технологий на основе обеспечения максимального сбора вторичного сырья, его комплексной и рациональной переработки с выпуском пищевой и кормовой продукции.

Особое внимание следует уделять строительству предприятий небольшой и средней мощности (10—30 т мяса в смену и 0,5—5 т колбасных изделий) с целью территориальной ориентации на источники животноводческого сырья. Предприятия малой мощности (бойни и хладобойни) строят в экстенсивных, отдаленных районах, максимально приближенных к животноводческим комплексам. Преимущества такого подхода — отсутствие стресса у животных во время транспортирования, возможность организации кормопроизводства в не-посредственной близости от животноводческих хозяйств.

Значительная роль отводится реконструкции и техническому перевооружению предприятий.

В настоящее время на предприятиях отрасли более 70 % рабочих занято ручным трудом. С целью механизации и увеличения производительности труда следует использовать универсальные системы пространственных конвейеров для транспортирования туш по всему технологическому потоку, использовать автоматические и робототехнические средства. Внедрение новой техники создает условия для освоения энерго- и ресурсосберегающих технологий, обеспечения максимальной выработки продукции с каждой тонны перерабатываемого сырья.

Для создания эффективного производства необходимо обеспечить комплексное рациональное использование сырья. Продукты убоя и вторичное сырье мясоперерабатывающих производств имеют широкое прикладное значение: они могут служить сырьем для получения пищевой и кормовой продукции, а также медицинских и лечебно-профилактических препаратов (рис. 3.1), товаров широкого потребительского спроса и т.д.

Выбор способа переработки вторичного сырья зависит от массы, собираемой за смену. Так, применение высоко-производительных поточных линий, обеспечивающих тщательную переработку сырья, высокий выход полезной продукции высшего сорта за минимальные сроки, оправдано лишь на крупных предприятиях. Для небольших предприятий и цехов малой мощности следует выбирать ту технологию, которая при коэффициенте загрузки оборудования не менее 0,7 обеспечит переработку всего вырабатываемого за смену сырья в сроки, регламентированные технологическими инструкциями.

Для повышения эффективности производства, сокращения дефицита жи-вотного белка в пищевых и кормовых рационах в проектах предусматривают различные схемы переработки крови, коллаген- и кератинсодержащего сырья (продукты лечебно-профилактического значения, функциональные пищевые добавки, препараты биологически ак-тивных ингредиентов и т. д.).

Эндокринно-ферментное сырье как источник получения медицинских препаратов рекомендуется собирать независимо от мощности предприятия, кон-сервировать либо подвергать первичной обработке с целью получения по-луфабриката, после чего направлять на завод медицинских препаратов.

Технико-экономическое обоснование устанавливает минимально требуемую полноту и глубину переработки сырья на проектируемом предприятии, а также ассортимент основной продукции.

В процессе выполнения проектного задания уточняют весь ассортимент выпускаемой продукции, который устанавливается на основе выбранных технологических схем переработки сырья и полуфабрикатов согласно нормативной документации.

Технологическая схема производства — это последовательный перечень всех основных операций и процессов с указанием применяемых режимов и условий. Особенность технологических схем предприятий по переработке скота состоит в том, что первоначальный технологический процесс (первичная переработка скота) является общим и неизменным для всех проектируемых объектов. Переработка же полуфабрикатов и использование некоторых продуктов первичной переработки скота (крови, содержимого желудков животных, кератинсодержащего сырья, субпродуктов II категории и т, д.) различны. Глубина переработки полуфабрикатов в каждом отдельном случае определяется рентабельностью производства на проектируемом предприятии.

Технологические схемы производства колбасных, цельномышечных изделий, полуфабрикатов и консервов не зависят от мощности цеха. На предприятиях любой мощности технологический процесс осуществляется по единой для каждого вида продукции технологической схеме.

Чтобы создать стройную систему технологических процессов, необходимо со-ставить общую схему переработки скота с указанием намеченного к выпуску ассортимента продукции. Выбранная схема предопределяет направление переработки отдельных видов сырья и полуфабрикатов, а также позволяет выявить наличие вторичных продуктов, отходов на определенных стадиях процесса, дополнительно уточнить отдельные схемы и их аппаратурное оформление. При этом промышленные здания проектируют в соответствии со строгим подчинением требованиям производственного процесса.

Очевидно, что проектирование производственного процесса и связанной с ним технологической схемы для промышленных объектов является главной задачей, которой подчиняются все составные части проекта.

Основные требования, предъявляемые к организации технологических схем и систем:

• максимальное использование и переработка сырья в разнообразную продукцию;
• перемещение сырья, полуфабрикатов, материалов и отходов в определенной последовательности по наикратчайшим направлениям и с наименьшими затратами;
• отсутствие пересечения производственных потоков (или сведение их к минимуму) и транспортировки сырья полуфабрикатов через помещения, в которых не производится их обработка;
• возможность варьирования технологических схем по мере изменения технологического процесса;
• обеспечение наиболее эффективных технико-экономических показателей (по себестоимости продукции, производи-тельности труда и т. д.).

Технологические схемы должны обеспечивать:

• комплексную переработку всех видов сырья;
• переработку сырья различного качества;
• минимальные сроки переработки;
• максимальное использование сырья;
• высокое качество готовой продукции;
• использование высокопроизводительного оборудования;
• сокращение транспортных и вспомогательных операций.

Выбор технологических схем должен осуществляться с учетом достижений научно-технического прогресса и тенденций развития отрасли с обоснованием принятого решения.

Пользуясь общими схемами переработки сырья, составляют материальный расчет сырья и готовой продукции по отдельным звеньям переработки. При этом уточняют массу сырья, полуфабрикатов, отходов и вспомогательных материалов по этим звеньям.

Расчеты позволяют доказать рациональность и соответствие технологической схемы объемам производства, целесообразность видов транспортировки продукции и отходов. Продуктовые рас-четы ведут с учетом физико-химических и биохимических основ технологических процессов.

Материальный расчет представляет собой баланс между массой поступающего в переработку сырья и массой вы-пускаемой продукции. Исходными данными для составления материального баланса являются мощность предприятия и ассортимент вырабатываемой продукции. Материальный баланс составляют по каждому производству в отдельности на основе технологических инструкций. В инструкциях регламентированы требования к сырью и материалам, указаны рецептуры, нормы расхода сырья и вспомогательных материалов, нормы выхода готовой продукции.

Выбор и расчет необходимого оборудования также являются одним из наиболее важных этапов разработки проекта предприятия, так как от правильного выбора оборудования зависят четкая и планомерная работа предприятия, качество выпускаемой продукции, производительность труда, размеры прибыли. Основанием для подбора оборудования являются мощность предприятия (масса переработанного сырья) и технологическая схема его переработки с обозначением последовательности от-дельных операций и их режимов.

При подборе оборудования необходимо учитывать:

• соответствие единицы оборудования или технологической линии выбранной технологической схеме;
• соответствие производительности машины массе перерабатываемого сырья (коэффициент использования);
• обеспечение высокого качества продукции при минимальных затратах сырья;
• возможности интенсификации технологических процессов;
• специализацию, структуру рабочего цикла;
• габаритные размеры и массу оборудования, занимаемую площадь; стоимость;
• затраты рабочей силы;
• уровень экологической защиты.

При выборе оборудования предпочтение следует отдавать автоматическому или непрерывно действующему оборудованию. Вспомогательное и транспортное оборудование выбирается в соответствии с основным и определяется организацией производственного потока в целом. При этом следует стремиться к тому, чтобы был создан единый ритм производства по всему технологическому процессу. Важнейшим показателем рациональности выбора машин являются коэффициенты их использования по времени и загрузке.

При этом учитывают, что расчетные показатели не должны быть ниже 0,8.
Коэффициент использования оборудования по времени

K_t=τ/T₁ [3.1]

где τ — продолжительность работы оборудования за смену, ч; T₁— продолжительность смены, ч.

Коэффициент использования оборудования по загрузке

К_М=М₁/М₂ [3.2]

где M₁ — масса сырья или полуфабрикатов, едино-временно загружаемых в машину, кг- М₂—теоретически возможная масса сырья или полуфабрикатов, единовременно загружаемых в машину, кг.

Количество оборудования непрерывного действия рассчитывают по формуле

N = M/Q [3.3]

где М— масса сырья, поступившего на переработку, кг/смену; Q— производительность оборудования (линии), кг/смену.

Количество оборудования периодического действия определяют по формуле

N=F_τ/M₃T₃ [3.4]

где F_τ —длительность цикла, ч; М3 — масса обрабатываемого сырья, кг.

Выбранное оборудование должно обеспечивать:

• минимальные затраты рабочей силы;
• минимальные габаритные размеры или минимальную занимаемую производственную площадь;
• высокое качество готовой продукции;
• минимальные энерго- и материалозатраты.

Вспомогательное и транспортное оборудование подбирают в соответствии с принципом работы основного технологического оборудования и организацией технологического процесса.

Длина столов (м) для различных операций в зависимости от сменной производительности цеха

L=A l τ / T 60 L₁ [3.5]

где А — производительность, шт./смену; l — рас-стояние между двумя единицами продукции или длина рабочего места, м (l=1,5—2м на человека); τ — продолжительность обработки продукции, мин; T — продолжительность смены, ч; —резервный запас длины стола для организации нормальной работы на участке, м (1,5—2,5 м).

Для установления ритма работы технологического оборудования после выбора и расчета количества оборудования составляют график его работы в соответствии с последовательностью проведения технологических процессов, что позволит проверить правильность расчета количества единиц оборудования с учетом коэффициента его использования по времени и уточнить целесообразность выбора данного оборудования, увязать по времени ход технологического процесса, включая все основные и подготовительные операции, а также санитарную обработку оборудования. Эта работа позволяет увязать по времени ручные и механические операции, уточнить продолжительность и расход энергозатрат, в случае необходимости откорректировать подачу энергоресурсов по времени, решить вопросы автоматизации технологического процесса и т. п.

Циклограмму работы оборудования строят следующим образом: по вертикали указывают выбранное оборудование, а по горизонтали откладывают производительность процесса.

На рис, 3.2 приведен график работы технологического оборудования на при-мере цеха по производству замороженных готовых мясных блюд. Построением графика работы оборудования заканчивается подготовительный этап к про-ектированию технологического процесса в пространстве и выбору зданий для его оформления.

Длина участка в зависимости от количества работающих на данной операции

L=ln/K+Lu (3.6)

где /—норма длины стола на одно рабочее место, м; я —число рабочих, чел.; К— коэффициент, учитывающий одностороннюю (К= I) или двустороннюю работу (К*= 2); Lt — резервный запас длины стола, м (1,5 — 2,5 м).

Площадь железобетонных чанов /(м2) и развернутую площадь стеллажей F? для технологической обработки сырья и полуфабрикатов определяют по формулам

г МтК
Р = "^Г" (3,8,)
где № — масса сырья, перерабатываемого за смену, кг; т — продолжительность технологической операции, ч; q— норма нагрузки на 1 м2, кг; Т— продолжительность смены, ч; К— коэффициент запаса, для стеллажей принимается в пределах 1,1—1,2.

Результаты расчета оборудования дополняют технической характеристикой (тип или марка машины, производительность или вместимость, мощность электродвигателя) и сводят в таблицу.

Оборудование	Марка	Масса перерабатываемого сырья, кг/в смену	Производительность, кг/ч	Количество единиц		Габаритные размеры, мм
				Расчетное	Принятое

Расстановка оборудования — один из наиболее важных этапов проектирования, так как от нее зависит организация производственного потока в пространстве. Расстановка оборудования осуществляется методом плоскостного моделирования на плане предприятия (цеха, отделения) в масштабе 1:100 (1:50).

На чертеж наносят внутренние размеры производственного помещения, обозначают сетку колонн. В помещении размещают модели оборудования (условное обозначение оборудования с соблюдением габаритных размеров) в той последовательности, в которой протекает технологический процесс, с учетом взаимной увязки оборудования и обозначением транспортных устройств.

Объемно-планировочные решения за-висят от мощности предприятия, этажности и размеров здания. Однако имеется ряд обязательных условий, которые необходимо соблюдать при расстановке оборудования с тем, чтобы производственный поток был реализован с минимальными затратами и обеспечением безопасности труда и соблюдением санитарно-гигиенических норм.

Размещение оборудования должно обеспечивать:

• поточность технологического процесса;
• непосредственную передачу сырья от машины к машине;
• удобную и безопасную работу оборудования, возможность проведения ремонтных и монтажных работ;
• необходимые расстояния между оборудованием, удобную подводку инженерных коммуникаций, освещенность рабочих мест, соблюдение техники безопасности;
• группировку оборудования с учетом тепловых показателей и требований промышленной эстетики.

При размещении технологического оборудования необходимо соблюдать следующие нормы проходов и расстояний:

• между выступающими частями оборудования и стеной —0,8 м (при условии одностороннего прохода) и 0,5 м, где не предусмотрено движение людей;
• между конвейером и стеной при наличии рабочих мест между ними не менее 1,4 м, при отсутствии рабочих мест — 1 м;
• расстояние от верха оборудования до низа балок — 0,2 м.

Кроме общих требований и норм выдвигаются специальные в зависимости от вида производства.

Для выбора проектных решений и расчета некоторых видов оборудования (длины конвейеров забеловки и извлечения внутренних органов, столов обвалки и жиловки и др.) в соответствии с принятой в проекте технологической схемой необходимо провести расчет и расстановку рабочей силы.

По каждой технологической операции количество рабочих (л) определяют по укрупненным нормам выработки на единицу сырья или готовой продукции (1 голову скота, 1 туб консервов, 1 тыс. порций полуфабрикатов, 1 т мяса и др.); по нормам выработки на отдельных операциях на одного рабочего в смену (3.9); по нормам обслуживания единицы оборудования или технологической линии (1 рабочий обслуживает два волчка; одну технологическую линию обслуживают 4 рабочих); по нормам оперативного времени на выполнение одной операции (3.10).

Количество рабочих по нормам вы-работки

где масса (количество) перерабатываемого сырья за смену, кг/(шт,); а — норма выработки на одного рабочего, кг/смену (голов/смену)

Количество рабочих по нормам времени

где т — нормируемая продолжительность обработки единицы сырья или готовой продукции, с; Т— продолжительность смены, с.

При определении численности рабочих важную роль играет их расстановка, так как только при правильной расстановке можно обеспечить минимальную численность при максимальной производительности.

При расстановке рабочих необходимо исходить из сохранения единства и последовательности технологического процесса, нормированной загруженности рабочих, сокращения холостых пробегов и простоев, создания безопасных условий труда.

Количество рабочих, занятых на вспомогательных производствах, принимают ориентировочно: 15—20% от числа производственных или по нормативам численности вспомогательных рабочих, инженерно-технических работников и служащих.

Расчет численности рабочих определяют по действующим нормативам и заносят в таблицу.

Перечень технологических операций	Масса (количество) перерабатываемого сырья за смену, кг	Норма выработки (времени) на одного рабочего за смену, кг	Количество рабочих, чел.
			Расчетное	Принятое