ВСТУП

Сучасні хлібопекарські, макаронні і кондитерські підприємства належать до найбільш розвинутих галузей харчової промисловості. На цих підприємствах набули широкого поширення комплексно-механізовані, автоматизовані і авто-матичні лінії, що складаються з різних за принципом дії машин та агрегатів. Нині ведуться подальша механізація і автоматизація виробничих процесів, удо-сконалення технологій і устаткування, особливо на підприємствах малої потуж-ності. Для забезпечення доцільного функціонування і розвитку підприємств потрібні висококваліфіковані спеціалісти технологи і механіки, які б добре зна-ли як технологію, так і сучасну техніку, що застосовується на виробництві, умо-ви експлуатації і тенденції їх розвитку, адже сучасні техніка і технологія орга-нічно пов’язані між собою. Технолог, який не знає устаткування, і механік, який не знає технології виробництва, не можуть бути повноцінними спеціаліс-тами. Тому основними завданнями підручника є інформація студентів про ос-новні етапи розвитку, класифікацію, будову і принципи дії, методику розра-хунків, правила експлуатації, напрямки подальшого удосконалення і підвищен-ня ефективності технологічного устаткування підприємств зазначених галузей з метою теоретичних і практичних знань і навичок його проектування, впровад-ження і експлуатації.

Книга може бути корисною також для фахівців хлібопекарської, макарон-ної та кондитерської галузей. *⁾

Основні етапи розвитку галузей. Найдавнішим є хлібопечення (приб-лизно 5 тис. років до н. е.). Під час розкопок Трипільської культури на Україні (4–2 тис. до н. е.) знайдено зерно і хлібні коржі. Однак виробництво до початку XX ст. було переважно ручним.

Слід відзначити, що починаючи з XVIII ст. Україна стає складовою части-ною Російської імперії, тому розвиток української промисловості важко відок-ремити від напрямків розвитку промисловості Російської імперії.

До початку XX ст. у хлібопекарській промисловості Російської імперії (в тому числі і в Україні) переважали дрібні кустарні підприємства з кількістю ро-бітників в 6–15 чоловік. Таких підприємств нараховувалось приблизно 140 тисяч, а задовольняли вони тільки 3 % потреб населення у хлібі. Решту хліба випікали у домашніх умовах.

Перша механізована хлібопекарня з’явилась у Петрограді за часів війни 1914–1918 рр. Перша макаронна фабрика зареєстрована 1797 р. в Одесі, проте

*⁾ Автори висловлюють подяку магістрам Д.Ю. Міскевичу і С.С. Познару за допомогу в під-готовці книги до видання.

виробництво тут було ручним до самого початку XX ст. На 1914 р. у Російській імперії налічувалося 39 фабрик, обладнаних 200-ми гідравлічними пресами, з річним випуском тільки 30 тис. т. макаронів.-

На відміну від хлібопекарської та макаронної, кондитерська промис-ловість наприкінці XIX ст. перейшла у стадію фабричного виробництва, і до 1912 р. на 142 цензорних підприємствах виготовлялося 70 тис. т. кондитерських виробів. Та навіть на найбільших кондитерських підприємствах виробництво було напівкустарне. Основне знаряддя − варильні вогневі печі з конфорками, так звані „конфорки”, ручні преси тощо. Загортали кондитерські вироби вруч-ну.

Слід зазначити, що в період громадянської війни внаслідок розрухи ви-готовлення хліба, макаронних і кондитерських виробів упало майже до нуля.

Становлення радянської хлібопекарської промисловості започаткувала постанова Ради праці й оборони 1925 р. про прискорення механізації і будівництва нових хлібопекарських підприємств. Почала розвиватися мака-ронна і кондитерська промисловість. Цей розвиток здійснювався як за рахунок реконструкції старих, так і шляхом будівництва нових підприємств. Вже у 1929р. зведено перший експериментальний кільцевий хлібозавод системи Г. П. Марсакова потужністю 50 т/добу хліба, а потім (1931–1936 рр.) −17 таких заво-дів потужністю 220...250 т/добу кожний. Таких заводів не знав світовий досвід. На озброєння хлібопекарень надходило устаткування вітчизняного виробниц-тва (печі АЦХ, ХПЛ, ХПГ, ФТЛ-2, нове просіювальне устаткування – агрегати ПДА, тістомісильні машини ХТШ, перевертальні машини ХОА і ХОУ, тісто-ділильні ХДР, ХТД, ХДВ). Це дало змогу вже до 1 січня 1941 року піднести пи-тому вагу механізованого хлібопечення приблизно до 79 %, а у промисловий спосіб випікалося понад 55 % хлібобулочних виробів.

Велика Вітчизняна війна завдала численних збитків хлібопекарській, ма-каронній, кондитерській і харчоконцентратній промисловостям, але попри це вже у 1955 р. 85 % хліба випікалось у конвеєрних печах. Починаючи з цього пе-ріоду були створені і впроваджені у виробництво тістоприготувальні агрегати І. Л. Рабиновича, М. Ф. Гатиліна, ВНИИХПа, автоматичні дозувальні станції ВНДІХПа, розстійні конвеєрні шафи, механічні надрізальники батонів, тісто-розділювальні лінії, розділювально-закатувальні машини для баранкових виро-бів.

У кондитерській промисловості вводилися до ладу комплексно-механі-зовані і автоматизовані лінії для виробництва карамелі, легко структурних, мо-лочних цукерок, тістечок, тортів тривалого зберігання, плиткового шоколаду, „Асорті”, загортальні автомати як вітчизняного, так і закордонного виробництв-ва.

Ці успіхи досягнуті завдяки внеску у згадувані галузі учених і інженерів: академіків О. М. Баха, О. І. Опарина, чл.-кор. В. Л. Кретовича, професорів Л. Я. Ауермана, М. Ф. Гатиліна, А. С. Гінзбурга, Ф. Г. Шумаєва, А. А. Міхелєва, О. І. Островського, А. Л. Рапопорта, А. Л. Соколовського, О. Т. Лісовенко, канд. технічних наук М. І. Краснопєвцева, винахідників В. М. Лаврова, Г. П. Марсакова, І. Л. Рабиновича та ін.

Створено широку науково-дослідну і конструкторську бази (Київське НВО „Продмаш”, Одеське СКБ „Продмаш” та ін.) і виробничу базу харчового машинобудування в Україні (Смілянський, Київський, Дніпропетровський, Одеський, Сімферопольський, Барський, Білопольський заводи харчового ма-шинобудування та ін.). Однак залишковий принцип задоволення потреб вироб-ництва призвів до того, що наше харчове машинобудування поступово відстало від закордонних фірм і почало випускати малонадійне й малоефективне устат-кування, що викликало також відставання хлібопекарської, макаронної, конди-

терської і харчоконцентратної промисловостей.

Для збільшення ефективності і продуктивності виробництва у хлібопе-карській, кондитерській. макаронній і харчоконцентратній галузях харчової промисловості необхідно:

• далі впроваджувати безтарні перевезення і зберігання сировини;

• створити і впровадити у виробництво високоефективні автоматизовані і автоматичні лінії для виробництва хлібних, макаронних і кондитерських виро-бів, які б відповідали сучасним вимогам;

• забезпечити впровадження у виробництво високоефективного устатку-вання (у тому числі робототехніки) для виконання кінцевих операцій (паку-вання, вантаження і транспортування готової продукції);

• широко впроваджувати устаткування для групового пакування штучних виробів;

• впровадити комплексну систему автоматичного управління технологічни-ми процесами з використанням обчислювальної техніки.

• Характеристика, класифікація і компоновка потокових ліній хлібо-пекарського, макаронного і кондитерського виробництв. Виробництво хар-чових продуктів, у тому числі хлібобулочних, кондитерських і макаронних ви-робів, – масове, за якого найдосконалішою формою виготовлення продукції є поточне виробництво.

Основні ознаки організації поточного виробництва:

• неперервне і рівномірне переміщення об’єкта обробки від однієї машини (робочого місця), до наступної машини (робочого місця) протягом усього тех-нологічного процесу в лінії;

• розподіл окремих обробних операцій або їх груп між окремими машина-ми (робочими місцями);

• синхронність виконання обробних операцій на всіх машинах (робочих місцях), тобто тривалість окремих операцій або їх груп має дорівнювати або бу-ти кратною ритму лінії. Під ним розуміють час, через який видається одиниця продукції.

На сучасних підприємствах поточність виробництва забезпечується вико-ристанням різноманітних потокових ліній, які відрізняються виконуваними технологічними процесами.

За структурою потоку потокові лінії можна поділити на одно- і багато потокові: розгалужені, змішані й паралельні (рис. 1).

На однопотокових лініях найчастіше з одного виду основної сировини ви-робляється один вид продукції (рис. 1, а). Продуктивність цих ліній дорівнює продуктивності останньої, або основної машини. До таких ліній належить, нап-риклад, виробництво хліба.

Розгалужені лінії (рис. 1, б, в )можуть бути з потоками, які збігаються (ви-робництво карамелі з начинкою, помадних цукерок і т. п.), і з потоками, які роз-бігаються ( виробництво шоколаду і какао-порошку ). Продуктивність ліній, які

з бігаються, дорівнює продуктивності останньої, або основної машини, а в лі-ніях, що розбігаються, – сумі продук-тивностей останніх, або основних ма-шин.

У змішаних лініях (рис. 1, г) з кількох видів основної сировини можна отримати кілька видів готових виробів.

У багатопотокових лініях виділя-ють головні і допоміжні потоки (напри-клад, під час виробництва хліба го-ловний потік це приготування тіста, а допоміжний – підготовка дріжджів, роз-чину солі тощо). На головному потоці виконуються основні операції.

У багатопотокових лініях продук-тивність устаткування розгалужень має забезпечувати продуктивність основно-го потоку.

За ступенем механізації потокові лінії поділяють на прості (немеханізова-ні), механізовані, комплексно-механізо-

вані, автоматизовані і автоматичні.

У простих лініях об’єкт обробки пода-ється вручну, або за допомогою тельфе-ра, візка або іншого наземного транспорту, від одного робочого місця до ін-шого, де виконуються операції обробки (ці лінії трапляються дуже рідко).

Механізовані лінії характеризуються присутністю неперервного або пе-ріодично діючого міжопераційного транспорту. Основні технологічні і частина допоміжних операцій обробки виконуються машинами, а інші вручну – за допо-могою спеціальних пристроїв та інструментів.

Комплексно-механізовані лінії – це лінії, у яких усі основні, транспортні і більшість допоміжних операцій виконуються машинами і механізмами із зазда-легідь обумовленою продуктивністю. Керування, контроль, а інколи і заванта-ження, розвантаження об’єктів обробки (сировини, напівфабрикатів) вико-нуються робітниками на своїх робочих місцях.

Автоматизовані потокові лінії складаються з об’єднаного у єдиний ком-плекс автоматично діючого устаткування, контрольно-вимірювальних і регу-люючих приладів для контролю і регулювання основних технологічних оброб-них операцій. Працівники тільки спостерігають за роботою, налагоджують і вмикають устаткування лінії.

А втоматичні лінії виконують усі технологічні операції обробки (основні і допоміжні) без участі людини. Наслід-ки збурень усувають автоматичними ре-гуляторами, які забезпечують високу якість продукції при найвищих еконо-мічних показниках. Автоматичні лінії – найвища форма організації поточного виробництва, але в хлібопекарській, ма-каронній і кондитерській промисловос-тях їх тільки починають упроваджува-ти.

За структурними схемами (рис. 2) компоновки лінії поділяються на:

жорсткозблоковані, у яких об’єкт обробки передається безпосередньо від однієї машини до іншої. У таких лініях усі машини від 1-ї до n-ї мають працю-вати в єдиному або кратному ритмі основної машини;

• лінії з гнучким зв’язком, у яких між кожними двома машинами розміще-но приймач-накопичувач з транспортером-перевантажувачем. У таких лініях робота кожної машини не залежить строго від обраного ритму лінії і роботи су-сідніх машин;

• лінії розбиті на ділянки, які складаються з групи машин з жорсткими зв’язками; ділянки в лінії відокремлені приймачами-накопичувачами з транс-портерами-перевантажувачами; такі лінії досить поширені у хлібопекарській, макаронній і кондитерській промисловостях.

• за номенклатурою виробів потокові лінії поділять на одно предметні, в яких виробляється один вид або типорозмір виробів, і багатопредметні, які ви-робляють кілька типорозмірів після переналагоджування. Якщо на лінії можна виробляти весь або більшу частину асортименту виробів, то її розглядають як універсальну.

РОЗДІЛ ПЕРШИЙ УСТАТКУВАННЯ ДЛЯ ПРИЙ- МАННЯ, ЗБЕРІГАННЯ, ДОЗУ- ВАННЯ І ПІДГОТОВКИ СИРО- ВИНИ ДО ВИРОБНИЦТВА

Г лава 1

Загальні відомості про машини і апарати

1.1. Основні вимоги до технологічного устаткування

Технологічне устаткування харчових виробництв, крім загальних вимог (достатня міцність і жорсткість конструкції, низький шум і вібрація), має забез-печити ще й такі:

• оптимальні параметри виконання процесів прогресивної технології, тобто найвищу якість продукції при мінімальних витратах сировини і напівфабрика-тів;

• високу техніко-економічну ефективність, що дає найбільшу продуктив-ність праці за найменших витрат основних і допоміжних ресурсів (енергії, сиро-вини, напівфабрикатів, води, палива та ін.) і зручність у монтажі, налагодженні, обслуговуванні і ремонті;

• найменшу конструктивну складність та використання найбільшої кількос-ті стандартних, уніфікованих і нормалізованих деталей і збірних одиниць;

• робочі органи машини повинні бути виготовлені з матеріалів нейтраль-них до продуктів, які у них обробляються, і не забруднювати їх;

• використання найекономічніших матеріалів і профілів прокату, які забез-печують найменшу металоємність при необхідній міцності і надійності;

• найбільшу автоматизацію контролю, регулювання і управління процеса-ми для найбільшого визволення і полегшення умов праці;

• найбільшу безпечність машини і санітарно-гігієнічні показники праці (малий шум, вібрація, блокування, аспірація, сигналізація та ін.);

• найзручніше керування.

1.2. Параметричні ряди технологічного устаткування

Технологічне устаткування хлібозаводів, а також кондитерських і мака-ронних фабрик може виготовлятись, і в більшості випадків виготовляється на різних підприємствах (наприклад просіювальні машини, тістоприготувальні ма-шини і агрегати, печі тощо). У зв’язку з цим виникає потреба в узгоджувані па-раметрів устаткування, яке виготовляється різними заводами, для забезпечення можливості оптимального компонування його в потокових лініях. Для цієї мети установлюють параметричні ряди устаткування, яких повинні дотримуватися всі заводи-виробники.

Згідно з ГОСТ 8032-84 ”Переважні числа і ряди переважних чисел” пара-метричні ряди можуть бути у вигляді прогресії:

• арифметичної

• або геометричної

де – перший член ряду; – знаменник ряду; – порядковий номер члена ряду.

Параметричні ряди у вигляді арифметичної прогресії характеризуються рівними інтервалами між параметрами суміжних членів і великою їх кількістю, що є раціональним для установлення розмірів валів, деталей та ін.

Для технологічного устаткування найбільш раціональними є парамет-ричні ряди у вигляді геометричної прогресії, бо вони дозволяють при порівняно невеликій кількості типорозмірів устаткування комплектувати потокові лінії підприємств різної потужності

Згідно з ГОСТ 8032-84 “Переважні числа і ряди переважних чисел” ряди переважних чисел – це геометричні прогресії із знаменниками для ряду

(допоміжний ряд).

Членами ряду є округлені числа з похибкою +1,26…–1,01%. Властивість цих рядів така, що переважні числа кожного наступного ряду включають числа попередніх рядів. Крім основних рядів переважних чисел, дозволяються похідні ряди, які дістають з основних відбором кожного другого, третього, четвертого або n-го члена основного ряду.

Інститут Держхарчпром розробив за вказівками ВНДЕКІХарчпрому пара-метричні ряди технологічних ліній та основного устаткування, які регламен-тують добір основних технологічних параметрів (продуктивності, тиску, площі поду печі, ємності тощо). В основу параметричних рядів устаткування покла-дено рекомендації щодо оптимальних розмірів потужності підприємств хлібо-пекарcької промисловості, затверджені Держбудом, Держпланом і Держ-комрадою СРСР 25.06.62 р. При цьому виходили з того, що для постачання на-селеного пункту в 5000 чоловік потрібно 2000 кг хліба на добу, а площа поду печі, необхідна для цього, дорівнює 4 м².

В основу параметричних рядів технологічного хлібопекарського устат-кування покладено ряд R 10/3(1). Для печей, наприклад, установлена площа поду 4, 8, 16, 25, 40 м² і т. і., яка дорівнює ряду R 10/3(1), для просіювального устаткування – 2,5; 5; 10 т/добу і т. д.