Разработка автоклава вертикального для консервного производства

ВВЕДЕНИЕ 6
1 АНАЛИЗ ПРОЦЕССА СТЕРЕЛИЗАЦИИ 10
1.2 Описание устройства и принцип работы автоклава 12
2. РАЗРАБОТКА АВТОКЛАВА ВЕРТИКАЛЬНОГО ДЛЯ КОНСЕРВНОГО ПРОИЗВОДСТВА 19
2.1 Расчет на прочность стенок аппарата 19
2.2 Расчет на прочность эллиптического днища, работающего под внутренним давлением 21
2.3 Расчет на прочность эллиптической крышки, работающей под внутренним давлением 23
2.4 Расчет на прочность отверстий 25
2.4.1 Расчет диаметра одиночного отверстия, не требующего укрепления для цилиндрической обечайки 25
2.4.2 Проверка взаимовлияния отверстий на цилиндрической обечайке 27
2.4.3 Расчетный диаметр одиночного отверстия, не требующего укрепления, для эллиптического днища, работающего под внутренним давлением 28
2.4.4 Проверка взаимовлияния отверстий на эллиптическом днище 31
2.4.5 Укрепление взаимовлияющих отверстий на эллиптическом днище 32
2.4.6 Расчетный диаметр одиночного отверстия, не требующего укрепления, для эллиптической крышки, работающей под внутренним давлением 38
2.4.7 Проверка взаимовлияния отверстий на эллиптической крышке 40
2.5 Расчет на прочность обечайки от воздействия опорных нагрузок 41
2.6 Расчет массы противовеса 43
2.7 Расчет байонетного затвора 45
2.7.1 Расчет фланца корпуса аппарата 48
2.7.2 Расчет фланца крышки 50
2.7.3 Расчет байонетного кольца 52
2.8 Тепловой расчет 55
3. ЭКОЛОГИЧНОСТЬ И БЕЗОПАСНОСТЬ НА ПРЕДПРИЯТИИ 62
3.1. Анализ опасных и вредных производственных факторов 62
3.2. Мероприятия по обеспечению промышленной безопасности и охраны труда 64
3.3 Организационные мероприятия 65
3.4 Мероприятия по обеспечению экологической безопасности 66
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 69
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 70
ПОСЛЕДНЯЯ СТРАНИЦА ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ 73

Весь текст будет доступен после покупки

Автоклавы предназначены для стерилизации консервов. В консервной промышленности как основной процесс для предохранения пищевых продуктов от порчи применяется тепловая стерилизация, при которой продукт в герметически укупоренной таре подвергают нагреванию для инактивации микроорганизмов. В последнее время предложены новые методы обработки продуктов, также основанные на подавлении жизнедеятельности микроорганизмов: ионизационное облучение, воздействие токов высокой частоты и др. Однако надо полагать, что тепловая стерилизация консервов в герметической таре останется еще долгое время основным способом промышленного производства консервов.
Стерилизацией называют тепловую обработку консервов, целью которой является подавление жизнедеятельности микробов при температуре 100°С и выше, в отличие от пастеризации, которая проводится обычно при температуре ниже 100°С.
При стерилизации консервов основное значение имеют два фактора — температура и продолжительность ее воздействия: чем выше температура стерилизации, тем меньше время, необходимое для инактивирования микробов, и наоборот.
Продолжительность воздействия температуры, необходимая для уничтожения микробов при данной температуре стерилизации называется «смертельным временем»; оно зависит от температуры стерилизации, химических и физических свойств консервов, вида и количества микробов в продукте. подвергаемом стерилизации.
Консервная промышленность является одной из ключевых отраслей пищевой индустрии, обеспечивая длительное сохранение пищевых продуктов, их безопасность и доступность для потребителей. Центральным звеном в технологической цепи производства большинства видов консервов (мясных, рыбных, овощных, фруктовых) является процесс стерилизации, который осуществляется в автоклавах. Надежность, эффективность и безопасность этого оборудования напрямую определяют качество готовой продукции, ее микробиологическую стабильность и соответствие строгим санитарно-гигиеническим нормам.
В современных условиях перед производителями стоит задача не только увеличения объемов выпуска, но и снижения энергоемкости процессов, повышения уровня автоматизации, обеспечения максимальной равномерности тепловой обработки и соблюдения принципов бережливого производства тем самым подтверждается актуальность темы. Традиционные горизонтальные автоклавы, несмотря на широкое распространение, часто требуют значительных производственных площадей, сложны в обслуживании и могут иметь ограничения по равномерности распределения температуры. В этом контексте вертикальные автоклавы представляют собой перспективное направление для модернизации и нового строительства. Они характеризуются более компактной footprint-площадью, потенциально лучшей гидродинамикой теплоносителя (за счет естественной конвекции) и возможностью более рациональной организации рабочего пространства цеха. Однако их проектирование сопряжено с рядом специфических инженерных задач, требующих комплексного решения.

Весь текст будет доступен после покупки

1 АНАЛИЗ ПРОЦЕССА СТЕРЕЛИЗАЦИИ
Для прекращения жизнедеятельности микроорганизмов в продукте и создания условий для его длительного хранения он подвергается тепловой обработке при температуре до 100 °С (пастеризации) или при температуре свыше 100 °С (стерилизации).
Продолжительность и температура тепловой обработки устанавливаются в зависимости от консистенции продукта, его физических свойств (удельная, теплоемкость, динамическая вязкость, удельная теплопроводность), вида микроорганизмов и их спор, кислотности, материала и размера тары, начальной температуры продукта, химического состава консервов, температуры пара или воды в автоклаве, условий проникновения теплоты и др.
Режим стерилизации определяется временем прогревания консервов до температуры стерилизации и продолжительностью выдерживания консервов при этой температуре (так называемое летальное для микроорганизмов время).
При нагреве продукта в течение времени, внутри банки увеличивается давление. Повышение температуры продукта и банки при стерилизации консервов приводит к увеличению давления в последней. Разность между давлениями по обе стороны стенки банки может достичь таких значений, при которых происходят деформация или нарушение герметичности жестяных банок, срыв крышек со стеклянных банок.
Чтобы в период стерилизации и особенно во время охлаждения давление в банке не превышало допустимое, создают искусственное противодавление с наружной стороны банки (в аппарате) при помощи сжатого воздуха или воды. Противодавление может быть определено лишь в том случае, если известно давление в банке во время стерилизации, которое зависит от следующих факторов: температуры продукта при закатывании и стерилизации; давления в пространстве, не заполненном продуктом при закатывании банки; степени наполнения банки продуктом; теплового расширения продукта и банки; изменения объема банки вследствие выгиба концов; выделения газов из продукта; набухания коллоидных частиц.
Давление насыщенных водяных паров обусловливается температурой продукта, заполняющего банку. При повышении температуры оно увеличивается и во время стерилизации достигает в отдельных случаях 0,3...0,4 МПа.
Большую опасность представляет уменьшение объема незаполненного пространства в банке вследствие деформации крышки (прогиба внутрь банки) под действием большого противодавления извне. Значительно увеличивается внутреннее давление, способное затем в конце стерилизации и при переходе к охлаждению сорвать крышку.
В банках, укупоренных крышками, снабженными односторонними клапанами, не требуется при стерилизации создавать противодавление. Объясняется это тем, что во время стерилизации давление в банке почти всегда равно давлению в автоклаве вследствие выхода из банки смеси пара и воздуха. При последующем охлаждении в таких банках образуется значительный вакуум.
Консервы, имеющие повышенную кислотность (компоты, соки и др.), подвергают стерилизации при температуре 100 °С в кипящей воде в аппаратах, работающих при атмосферном давлении.
Овощные закусочные, рыбные и мясные консервы стерилизуют при температуре 110... 120°С в аппаратах, работающих под давлением выше атмосферного. Стерилизация под давлением при температуре, превышающей 100°С, проводится в водяном паре без противодавления и с воздушным противодавлением или в воде с воздушным либо водяным противодавлением.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Балакирев, В. Ф. Технологическое оборудование предприятий общественного питания и пищевых производств: учебник / В. Ф. Балакирев, М. А. Губанков. – М.: Инфра-М, 2020. – 512 с.
2. Золин, В. П. Технологическое оборудование предприятий пищевых производств: учебник в 2 кн. Кн. 2 / В. П. Золин. – М.: Академия, 2018. – 432 с. (Раздел по тепловому оборудованию).
3. Кирпичников, В. П. Проектирование и расчет оборудования для тепловой обработки пищевых продуктов / В. П. Кирпичников, А. Н. Остриков. – СПб.: Лань, 2019. – 328 с.
4. Курочкин, А. А. Технологическое оборудование для пищевых производств: учебное пособие / А. А. Курочкин, Г. В. Шабурова. – СПб.: Лань, 2021. – 480 с.
5. Лашутина, Н. Г. Справочник технолога консервного производства. Технология и рецептуры / Н. Г. Лашутина, А. Ф. Фан-Юнг. – СПб.: Профессия, 2014. – 752 с.
6. Онищенко, В. П. Сосуды и аппараты. Справочное пособие по проектированию и расчету / В. П. Онищенко. – Харьков: Факт, 2002. – 486 с.
7. Остриков, А. Н. Технологические процессы и аппараты пищевых производств: учебник / А. Н. Остриков, В. М. Платонов, В. Ф. Балакирев. – М.: КолосС, 2007. – 591 с.
8. Процессы и аппараты пищевых производств: учебник / под ред. В. А. Панфилова. – М.: ИНФРА-М, 2020. – 680 с.
9. Сажин, Б. С. Основы техники стерилизации консервов / Б. С. Сажин. – М.: Пищевая промышленность, 1980. – 264 с. (Классический фундаментальный труд).
10. Скобельская, З. Г. Механизация процессов тепловой обработки в пищевой промышленности / З. Г. Скобельская, Г. Н. Ловачева. – М.: Агропромиздат, 1991. – 240 с.

Весь текст будет доступен после покупки