Современные проблемы в области аппаратурного оформления пищевых производств

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КЕМЕРОВСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

И.А. Бакин

СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ В ОБЛАСТИ АППАРАТУРНОГО ОФОРМЛЕНИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ

Учебное пособие Для студентов вузов

Кемерово 2014

2

УДК 664.002.5(075)

ББК 65.34.25я7

Б 19

Рецензенты:

С.Л. Тихонов, доктор технических наук, доцент, заведующий кафедрой пищевой инженерии ФГБОУ ВПО «Уральский государственный экономический университет»;

О.К. Мотовилов, доктор технических наук, доцент, директор ГНУ «Сибирский научно-исследовательский институт переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии

Рекомендовано редакционно-издательским советом Кемеровского технологического института пищевой промышленности

Бакин, И.А.

Б 19 Современные проблемы в области аппаратурного оформления пищевых производств / И.А. Бакин; Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. – Кемерово, 2014. – 106 с.

ISBN 978-5-89289-829-4

Рассмотрены достижения науки и техники, проанализирован передовой отечественный и зарубежный опыт в сфере организации производства, методов проектирования аппаратурного оформления пищевых производств. Обобщены национальные и международные программы создания новых поколений материалов и технологий конструирования технических устройств. Описаны современные методы исследований, вопросы развития приборного парка и финансирования исследований.

Предназначено для магистрантов, обучающихся по направлению подготовки 15.04.02 «Технологические машины и оборудование», аспирантов и специалистов в области аппаратурного оформления пищевых производств.

3

ВВЕДЕНИЕ

Современные пищевые производства оснащены сложными машинами и аппаратами, в которых осуществляются не менее сложные технологические процессы превращения сырья в конечные продукты и полуфабрикаты. В условиях глобализации

ивхождения в мировой рынок актуальной становится проблема обеспечения предприятий пищевой промышленности профессиональными и компетентными кадрами, способными к эффективному управлению производственным процессом и успешному продвижению пищевого предприятия.

Врамках научно-исследовательского вида деятельности магистерской программы подготовки будущим специалистам необходимо дать компетенции для эффективной производственной, управленческой и исследовательской работы на предприятиях разных форм, в организациях и научно-исследовательских учреждениях.

Дисциплина «Современные проблемы в области аппаратурного оформления пищевых производств» относится к вариативной части цикла обязательных дисциплин.

Целью курса является изучение современного состояния и проблем совершенствования технологий пищевых производств,

иих аппаратурного оформления; особенностей проектирования

иэксплуатации аппаратов; социальные, экономические, экологические аспекты крупномасштабного производства.

Входе изучения дисциплины магистранты получают навыки и компетенции обобщения, анализа, критического осмысления, систематизации, прогнозирования при постановке целей в сфере технологий пищевых производств с выбором путей их достижения.

Применительно к техническим средствам, системам процессов, оборудования и материалов специалист получает опыт сбора, обработки и интерпретации с использованием современных информационных технологий необходимых данных для формирования суждений по поставленным проблемам.

4

1.РАЗВИТИЕ СОВРЕМЕННОЙ НАУКИ

ИИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

1.1.Эволюция инженерной деятельности в России

Инженерная профессия всегда была основой мирового развития [1]. Уровень технического оснащения еще до начала нашей эры определял превосходство одной цивилизации над другими. Технические инновации позволяли высвобождать ресурсы, которые ранее были необходимы для производства, что способствовало общему развитию общества в социальном, культурном плане. И сегодня именно технические новшества обеспечивают развитие цивилизации в целом. В России сложно определить точную дату появления первых инженеров. По некоторым данным это V–VI века нашей эры. В древности Русь иностранцы называли Гардарика – Страна городов. Городом в те времена называли укрепленное (огороженное) поселение. Ремесленников, которые возводили эти города, строили фортификационные сооружения, проектировали осадные машины и управляли ими, называли розмыслами. Словом «розмысл» в средневековой Руси назывались специалисты, руководившие работниками по строительству городов, возведению военных укреплений и оборонительных сооружений. В IX–X веках князья, отправляясь со своими дружинами в военные походы, приказывали розмыслам «городы и палаты строити» и «мосты мостить». Розмысл обязан был размыслить задачу со всех сторон, опираясь не только на собственные знания и опыт, но и на весь опыт, накопленный его предшественниками, проявить изобретательность и даже фантазию. Размыслив свое дело, он должен был определить «круг» работ «мастеровым» людям. Уже в VI веке славянское войско в войне с Византией использовало осадные машины: железные тараны, катапульты для метания камней, черепахи. Помимо военной и строительной сферы, розмыслы славились и тем, что знали секреты приготовления и использования киновари (сернистая ртуть), сурика (перекись свинца), черлени (малиновая лаковая краска), свинцовых белил и сусального золота. Многие процессы происходили при температурах свыше тысячи градусов.

5

Статус профессии занятие строительством на Руси получает в XI веке. Строителей оборонительных сооружений называют «городники», их обязанностью было возведение городских стен. «Мостники» работали над сооружением различного рода переправ. «Порочными мастерами» назывались специалисты по постройке и эксплуатации осадных машин.

Одним из первых царей, которые заботились об инженерном деле, стал Иван III. В 1473 г. по его приказу в Венецию отправился искать инженерных мастеров Семен Толбузин. Он привез за жалование в 10 рублей в месяц Аристотеля Фиораванти с учениками, который реконструировал и перестроил Кремль. С тех пор московский Кремль стал из красного кирпича, тем самым, каким мы видим его сегодня. Также был построен Успенский собор, главный собор России. При Иване III впервые появились практики приглашения иностранных специалистов для развития строительства, горнорудного дела, производства металлов и др. Наблюдая за работой иностранных специалистов, русские инженеры стремились не подражать им, а вырабатывать совершенно самостоятельные формы и приемы решения аналогичных задач.

Первый прообраз инженерного сообщества на Руси сформировался при Иване Грозном, когда был учрежден «Пушкарский приказ», основной задачей которого было руководство оборонным строительством. Тогда инженерия фактически выделилась в отдельную профессию. При «Пушкарском приказе» служили инженеры и иноземные соискатели в роли экспертов и консультантов; городовые мастера, большей частью русские строители; мастера и подмастерья; «чертежщики» – группа для осуществления чертежных работ. Впрочем, основным занятием инженеров того времени являлась воинская служба, и сообщество было больше военным, нежели строительным. В это время были отлиты Царь-пушка, Царь-колокол, построен храм Василия Блаженного. К 80-м годам XVI века только в Новгороде насчитывалось, по официальным данным, 5465 ремесленников! В период царствования Василия Шуйского было положено начало теоретическому образованию русских инженеров.

Первые предпосылки для создания общественных организаций, в том числе и инженерного характера в России появились

6

при Петре I. Благодаря его инициативе в России в начале XVIII века были открыты первые инженерные школы, что послужило выделению инженерных профессий в отдельное направление и дало начало становлению и развитию инженерного общества в России. Сам Петр был не понаслышке знаком с инженерным делом. Государь лично изучал градостроительные, судостроительные и фортификационные науки.

Начало подготовки инженерных кадров в России было положено основанием в Москве в марте 1701 года Школы математических и навигационных наук. Одной из особенностей российского инженерного сообщества в XVIII веке было присутствие иностранных специалистов. Технологии в основном импортировались из-за рубежа, оттуда же Россия активно привлекала специалистов, которые и образовали первое российское инженерное сообщество. Учитывая статус иностранца в тот период, инженерное сообщество сразу выделилось в отдельный социальный слой в российском обществе. Высокая оплата труда, разнообразные привилегии стали отличительной чертой инженера [2].

Впрочем, тот же иностранный уклон не позволил сформироваться в петровскую эпоху отдельным техническим обществам. Как правило, иностранцы приезжали в Россию зарабатывать, а не заниматься общественной деятельностью. Экспаты заложили основы для формирования российского инженерного корпуса, однако общественных организаций не создавали.

Научные общества в России появились лишь во второй половине XVIII века при Екатерине II. Первым российским научным обществом стало «Вольное экономическое общество», созданное графом Григорием Орловым при содействии Екатерины II в 1765 году. Оно стало первой общественной организацией в Российской империи. В «Вольное экономическое общество» входило отделение «Сельскохозяйственных технических производств и земледельческой механики». Фактически оно стало первым инженерным обществом в России. Одними из самых ярких достижений инженерной мысли в России этого периода можно отнести изобретение Андреем Нартовым механического поворотного суппорта в токарном станке в начале XVIII века, в то время как знаменитое изобретение суппорта Генри

7

Модсли в Англии датируется концом XVIII века. Также известно, что первая в мире универсальная паровая машина двойного действия «огнедействующая машина» была создана русским механиком Иваном Ивановичем Ползуновым почти на 20 лет раньше знаменитой паровой машины Джеймса Уатта [2].

Первый этап становления общественных организаций в России был краткосрочным. После Французской революции в 1789 году общественные организации были упразднены, а общественная деятельность фактически запрещена.

Второй этап развития научных и технических обществ в России начался уже в XIX веке. Стремительное развитие капиталистических отношений, крах феодальной системы, кардинальные изменения в производственной структуре повысили значение науки. В России быстро росло количество учебных заведений. Помимо традиционных центров науки Москвы и Петербурга, появляются учебные центры на Украине, в Прибалтике, в Центральной России. Это позволило вовлечь в сферу научных изысканий провинциальную интеллигенцию, что значительно расширило возможности научной деятельности. На втором этапе существования научных и технических обществ в России сформировались основные принципы их функционирования, были разработаны уставы, способы финансирования, методики рабочей деятельности. В качестве примеров изобретений этого времени можно привести электромагнитный телеграф Павла Львовича Шиллинга, электродвигатель, самопишущий телеграф, способный передавать на расстоянии графические и буквенные изображения Бориса Семеновича Якоби.

До окончания второго этапа развития российских общественных организаций в 1860 году деятельность большинства научных обществ охватывала широкий спектр направлений. Они имели лишь глобальную дифференциацию, например, естественные и гуманитарные науки, и занимались практически всеми видами научной деятельности. С началом третьего этапа общества стали выделять приоритетные направления научной деятельности. В результате появились первые технические и инженерные общества. Яркими примерами изобретений данного этапа можно назвать «свечу Яблочкова», который первый смог

8

бы решить проблему освещения, но в царской России это изобретение не получило поддержки. Оно было запатентовано во Франции, затем «русский свет» загорелся в Англии, Германии, Италии, дойдя до дворцов персидского шаха и короля Камбоджи. В 1873 г. инженер Александр Николаевич Лодыгин изобрел лампочку накаливания, однако в 1879 году Томас Эдисон усовершенствовал ее и начал массовое производство ламп накали-

вания в компании Edison Electric Light Company.

Наиболее авторитетным стало «Русское техническое общество», созданное в 1866 году. Его ключевой задачей стало содействие развитию техники и технической промышленности в России. К 1916 году общество имело 33 региональных отделения, издавало 21 журнал, имело собственную техническую библиотеку, музей, курировало 57 технических училищ. Несмотря на очевидные успехи развития инженерного сообщества, инженерный корпус в России оставался крайне малым. По переписи населения 1897 года, в России насчитывалось 130 233 специалиста с высшим и среднетехническим образованием, из них 4010 человек русских инженеров и технологов, что составляло 0,07 % населения России. Помимо низкой численности русских инженеров, наблюдался факт отрыва внутри инженерного корпуса дворян, капиталистов и выходцев из купеческого сообщества, таких, как Дмитрий Павлович Рябушинский, Людвиг Эммануилович Нобель, Александр Иванович Коновалов, Леонид Иванович Лутугин, от выходцев из разночинного сословия.

Однако технический прогресс и развитие промышленности в стране требовали большего. Инженерная деятельность стремительно дифференцировалась, потому что инженерам была необходима узкая специализация и соответствующие знания. В результате в стране появилось множество инженерных сообществ: Русское инженерное общество, Московское общество архитекторов, Русское горнопромышленное общество, Политехническое общество, Общество по распространению технических знаний и многие другие. К 1916 году профессиональные технические общества работали практически по всем видам инженерной деятельности.

В этот период и власти, и крупный бизнес активно спон-

9

сировали инженерные разработки, выделяли средства на разнообразные проекты. Постоянно открывались новые технические институты и училища, которые становились точками сосредоточения инженерной мысли, центрами обмена идей.

Первая мировая война нанесла серьезный урон российскому инженерному сообществу. Учитывая историческую связь инженерного дела в России с военной профессией, в эти годы Россия лишилась очень многих инженерных специалистов.

После революции 1917 года отношение к инженерной профессии и инженерному сообществу в России кардинально поменялось. В связи с тем, что инженер считался интеллигенцией, начались гонения, результатом чего стало практически полное уничтожение интеллектуального ресурса сообщества. Это объяснялось малограмотностью большинства населения страны, которое защищала новая власть. В результате за несколько лет инженерное сообщество в России было практически ликвидировано. Многие инженеры предпочли покинуть новую Россию.

Революция 1917 года отодвинула российскую инженерную мысль на несколько шагов назад. В результате волны эмиграции страну покинула целая плеяда ученых и технических специалистов. И. Сикорский, В. Зворыкин, В. Ипатьев, В. Кистяковский и еще множество талантливых ученых стали гражданами других стран, и они формировали научно-техническую базу этих государств. В результате СССР фактически начали с того, с чего ко- гда-то начинал Петр I – с закупок иностранных технологий.

Советская власть пыталась сохранить научно-инженерный потенциал страны: в декабре 1918 года была создана «Всероссийская ассоциация инженеров» (ВАИ), объединившая все дореволюционные технические общества.

Несмотря на огромный провал в инженерном деле, который образовался после революции, уже в конце 20-х годов XX века СССР заложил основы для восстановления инженерного сообщества в стране. Необходимость индустриализации и развития государства способствовала активному открытию инже- нерно-технических вузов. Статус инженера снова повысился, профессия стала одной из престижнейших в стране. Довольно быстро в СССР сформировалось новое инженерное сообщество.

10

Первыми советскими научно-техническими обществами стали: Русское техническое общество, Русское физикохимическое общество, Политехническое общество, Русское металлургическое общество, Общество инженеров-электриков, Общество гражданских инженеров, Горное общество, Постоянное бюро русских водопроводных съездов, Общество русских электротехников, Молодое химическое общество, Русское общество радиоинженеров, Центральное бюро инженеров железнодорожного транспорта, Клуб горных инженеров.

В1932 году в СССР было создано 40 всесоюзных научных инженерно-технических обществ (НИТО). В задачи обществ входило повышение квалификации технических специалистов и решение научно-технических проблем, а также содействие реконструкции народного хозяйства. Координировал деятельность НИТО Всесоюзный совет научных инженерно-технических обществ – ВСНИТО.

Вторая мировая война затормозила научно-технический прогресс во всем мире. Однако окончание Второй мировой войны послужило новым импульсом развития инженерного дела. Необходимость восстановления городов, создания производств практически с нуля способствовала тому, что именно инженеры стали играть одну из определяющих ролей в экономическом развитии многих стран, в том числе и СССР.

Впослевоенные годы инженер становится ключевой профессией в Советском Союзе. Открываются новые инженернотехнические вузы, увеличивается число студентов и выпускни- ков-инженеров. Одновременно государство активно способствует развитию научной базы. В итоге именно в послевоенные годы

вСССР была сформирована основа инженерного сообщества, традиции которого пытаются возродить современные российские инженеры.

В1954 году существовавшие в СССР НИТО были реорганизованы в массовые научно-технические общества (НТО) по отраслям производства. Количество обществ сократилось до 21, для всех организаций был разработан единый устав. Вся деятельность обществ по-прежнему курировалась Центральным комитетом КПСС. Очевидно, именно такой подход и позволил