ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Наименование инновационного проекта

«Производство универсальных емкостных аппаратов для молока и молочных продуктов»

Рекомендуемая область пременения

Небольшие и средние молокоперерабатывающие предприятия (городские и районные молочные заводы).

Назначение, цели и задачи проекта

В соответствии с «Концепцией государственной политики в области здорового питания населения Российской Федерации» (в ред. Постановления Правительства РФ от 05.10.99 №1119) одной из основных задач является создание материальной базы, обеспечивающей:

- производство в необходимых объёмах пищевых продуктов;

- доступность пищевых продуктов для всех слоев населения;

- высокое качество и безопасность пищевых продуктов.

На большинстве молочных заводов используется оборудование, разработанное еще 20-30 лет назад, окончательно устаревшее на сегодняшний день и не соответствующее современному уровню техники.

Причем качество продуктов целиком зависит от соблюдения технологического регламента оператором. Из-за длительности процессов и большого ассортимента вырабатываемой продукции проконтролировать основные регламентированные параметры техпроцесса практически невозможно.

Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы

В действующем отраслевом каталоге технологического оборудования для молочной промышленности представлено достаточно много типов различных емкостей и емкостных аппаратов, в основном уже практически не выпускаемых отечественными заводами. Широкая номенклатура емкостей не всегда оправдана различными конструктивными особенностями емкостного оборудования, чаще всего повторяющимися для разных технологических процессов.

Технологический процесс переработки молока и получения готового продукта представляет собой комплекс биохимических, микробиологических и физико-химических процессов, в результате которых составные части молока претерпевают определенные изменения, формирующие органолептические показатели, структуру и качество готового продукта. Продолжительность процесса и последовательность технологических операций обуславливаются жесткими температурно-временными регламентами и особенностями механического воздействия на продукт.

Процесс, согласно действующих инструкций, достаточно длительный и при производстве продукции в емкостных аппаратах достигает 26 часов, при количестве регламентированных операций до 11.

Поддержание параметров процесса в рамках регламента осложняется необходимостью проведения оператором ручных операций, таких как проверка качества сгустка, проба на кислотность и т.п. Без своевременного выполнения этих операций ведение технологического процесса нарушается.

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

Проведенный анализ влияния технологических параметров на конструктивные особенности емкостных аппаратов позволил классифицировать по назначению, разработать и поставить на производство универсальные емкостные аппараты, унифицированные по конструктивно-технологическим признакам (рис. 1).

Основой унификации является особая конструкция теплообменной рубашки, используемая вместо традиционной трехстенной пароводяной рубашки с отдельным змеевиком охлаждения. Благодаря принудительному распределению теплохладоносителя тонким слоем по большой площади процесс теплообмена приближен к процессу в пластинчатом теплообменнике. В зависимости от температуры подаваемой в рубашку воды аппарат может использоваться как для низкотемпературной, так и для высокотемпературной обработки.

Система управления блоком подготовки теплоносителя позволяет быстро изменять параметры технологического процесса, мягкий нагрев теплоносителя исключает образование пригара на стенках аппарата. За счет особенностей программного обеспечения различные изменения технологических параметров возможны одновременно в нескольких резервуарах.

Конструкция универсального аппарата позволяет использовать различные системы подготовки теплоносителя: прямая подача пара в теплообменную рубашку с помощью барботера или принудительная подача теплоносителя (горячей воды) (рис. 2).

Использование системы с прямой подачей пара обеспечивает высокую скорость нагрева, но при достаточно простой конструкции такая система подготовки теплоносителя имеет увеличенный расход пара, по сравнению с принудительной подачей.

Прямая подача
(барботирование пара в рубашку аппарата)

Принудительная подача
(подача теплоносителя в рубашку аппарата)

Рисунок 2. Система подготовки теплоносителя

Применение паяных пластинчатых теплообменников в системе с принудительной подачей теплоносителя повышает КПД использования пара, а также обеспечивает «мягкий» нагрев продукта. Получение горячей воды в замкнутом контуре происходит без эффекта газоводяной смеси, что способствует спокойной работе насоса. Система позволяет использовать на несколько аппаратов один блок подготовки теплоносителя, при этом регулирование температуры осуществляется независимо в каждой емкости.

Различное назначение выполняемых аппаратами технологических операций заставило разработать несколько вариантов схем управления (табл. 1).

Таблица 1. Варианты схем управления

Особенности программного обеспечения АСУТП позволяют изменять параметры технологического процесса одновременно в нескольких аппаратах (рис. 3).

Рисунок 3. Схема получения кисломолочной продукции различного ассортимента одновременно в нескольких аппаратах с единым блоком управления процессом и подготовкой теплохладоносителя

Управление процессом организовано таким образом, что порядок и время начала ручных операций задается программным обеспечением. Процесс автоматически продолжается только после подтверждения оператором выполнения ручной операции. Таким образом, оператор вынужден работать в рамках автоматизированной системы, и не может бесконтрольно изменять очередность и параметры процесса.

Возможность визуального контроля на экране монитора прохождения операций в каждой емкости, а также регистрация и протоколирование всех параметров позволяет осуществлять контроль не только за работой исполнительных механизмов, но и за действиями оператора (рис. 4).

Система подготовки теплоносителя и схема управления выбираются в зависимости от назначения и состава участка, где планируется использовать емкостной аппарат.

Рисунок 4. Установка приготовления кисломолочных продуктов (а), дисплей пульта управления установки (б) и протокол технологического процесса (в)

Технико-экономическое обоснование применения инновационной технологии

Небольшие и средние предприятия (городские и районные молочные заводы) в большинстве случаев используют оборудование, окончательно устаревшее на сегодняшний день и не соответствующее современному уровню техники. Автоматизировать такое производство нецелесообразно.

С другой стороны, в современных условиях на большинстве районных и городских молочных заводов объёмы перерабатываемого молока невелики, поэтому срок окупаемости нового оборудования достаточно долог, что делает нецелесообразным приобретение дорогого импортного автоматизированного оборудования.

В то же время увеличение ассортимента новых продуктов может обеспечить больший объём продаж. Однако увеличение ассортимента требует дополнительного специального оборудования, а соответственно затрат на его покупку и увеличение площадей.

Таким образом, при небольших объёмах и большом ассортименте продукции возникла потребность в быстропереналаживаемом автоматизированном оборудовании, которое заменяет 3-4 единицы существующего, и в дальнейшем может послужить основой для создания автоматизированного производства в условиях переработки средней мощности.

Технико-экономические показатели трудо-энерго-природосбережения нового процесса

Использование рубашки как для нагрева, так и для охлаждения снижает металлоемкость в среднем в 1,56 раза по сравнению с типовыми каталожными аппаратами, имеющими трехстенную рубашку.

Результаты сравнительных испытаний показывают, что удельная скорость нагрева в аппарате с унифицированной теплообменной рубашкой минимум в 1,5 раза больше, чем в существующих конструкциях. Скорость охлаждения больше в 1,28 раза. Таким образом, использование новых емкостей снижает энергозатраты при производстве продукции и сокращает продолжительность технологического процесса, что благотворно сказывается на себестоимости получаемой продукции.

Автоматическое ведение процесса при использовании системы управления на базе промышленного компьютера сокращает трудозатраты и значительно облегчает работу оператора.

Новые потребительские свойства продукции

Снижение металлоемкости, повышение технологичности изготовления, упрощение конструкции и связанное с этим повышение эксплуатационных характеристик емкостных аппаратов. Появляется возможность создания автоматизированных установок и участков, способных гибко перестраиваться с выпуска одного продукта на другой. Работа оператора контролируется, он вынужден работать в рамках автоматизированной системы, и не может бесконтрольно изменять очередность и параметры процесса.

Качественные характеристики, предъявляемые к сырью и материалам

Соответствует государственным стандартам, техническим условиям предприятия и нормативной документации молочной промышленности.
РТМ 27-72-15-82

Стадия и уровень разработки

Разработана техническая и проектная документация. 155 универсальных емкостных аппаратов эксплуатируются на молочных заводах, в том числе в составе автоматизированных участков.

Предлагаемые инвестиции

10 млн. руб.

Рынки сбыта

Продукция реализуется в Российской Федерации и странах ближнего зарубежья. Каждое пятое предприятие пищевой и перерабатывающей промышленности в России относится к молочной. Молочная промышленность (включая маслосыродельную) насчитывает около 3200 молокоперерабатывающих предприятий, в том числе крупных и средних – 1150 (с проектной мощностью более 50 т/сутки).

Возможность и эффективность импортозамещения

Предлагаемое в проекте оборудование при соответствии лучшим мировым аналогам характеризуется значительно меньшей ценой.

Возможность выхода на мировой рынок

Срок окупаемости (в месяцах)

36

Дата поступления материала

29.11.2006