Розробка компоновки автоматизованої лінії розливу пива продуктивністю 6000 пл./год

Міністерство освіти і науки України

Луцький державний технічний університет

Кафедра пакування і автоматизації виробничих процесів

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

з дисципліни „Технологічні комплекси пакувальних виробництв"

на тему: Розробка компоновки автоматизованої лінії розливу пива продуктивністю 6000 пл./год

 

Вступ

 

Успіхи сучасної автоматики й обчислювальної техніки привели до появи апаратного підходу до автоматизації. Автоматизація виробничого процесу трактується як заміна функцій людини відповідними пристроями машини і вузлами керування і контролю за її роботою. Технологічний процес і конструкція технологічної машини при цьому підході залишаються без змін. Недоліком цього підходу є те, що технологічні процеси неавтоматизованого виробництва десятиліттями створювались і вдосконалювались у відповідності із обмеженими ми функціональними можливостями людини. В них вже закладений занижений потенціал підвищення інтенсивності виробництва, не передбачені потенційні можливості для концентрації операцій і їх суміщення, застосування спеціальних фізико-хімічних ефектів. Тому в історії розвитку автоматичного технологічного обладнання виявилось багато невдалих екземплярів тільки тому, що їх функціональні вузли копіювали дії людини при роботі.

Оскільки зміст виробництва формують технологічні процеси, бо саме в них закладені всі потенційні можливості підвищення якості продукції і підвищення продуктивності, а технологічні комплекси призначені для їх реалізації.

Задача створення технологічного комплексу включає: створення технологічного процесу, який забезпечує задану якість запакованого виробу; створення на основі цього технологічного процесу технологічного обладнання, яке забезпечить необхідну продуктивність виробництва.

Проблеми упаковки харчових продуктів і продуктів сировини вимагають послідовної уваги з боку виробничих і торгівельних підприємств, оскільки нераціональний її вибір суттєво впливає на попит, конкурентоспроможність, зниження якості, підвищення втрат, економічну ефективність промисловості, транспорту і торгівлі, оптимальне споживання. Упаковка поліпшує вантажообіг, облік і комерційні операції, орієнтує споживачів певних вікових груп або категорій та особливості товару.

 

1. Проектна частина

 

1.1 Розробка структури технологічного процесу пакування

 

Характеристика продукту, що пакується.

Передумовою вибору обладнання і проектування компоновки потокової лінії є розробка і аналіз технологічної схеми пакування. Розглянемо особливості пакованої продукції - пива, з точки зору її автоматичного пакування.

Пиво - освіжаючий, насичений діоксидом вуглецю пінистий напій, що отримується в результаті зброджування пивного сусла спеціальними видами пивних дріжджів. Пивне сусло готують з подрібнених зернопродуктів: переважно ячмінного або пшеничного солоду, ячменю, пшениці, кукурудзи та іншого зерна, води, цукру і хмелепродуктів.

Пиво розливають у тару в ізобаричних умовах, тобто коли воно знаходиться при надмірному постійному тиску. При розливі без тиску пиво буде пінитися, що призведе до втрати СО2 і неповного наливу в ємності. Пиво, розлите в пляшки, повинне містити масову частку діоксиду вуглецю не менше 0,4%. Присутність кисню повітря в шийці пляшки підвищує схильність пива до утворення фізіко-хімічних помутнінь.

Головним фізіко-хімічним показником є стійкість пива. Поняття стійкості полягає в здатності пива протидіяти виникненню помутніння. Вимірюється стійкість в добі, протягом якої при температурі 200ْС не змінюється прозорість пива. Зберігати пиво слід при температурі не вище 12°С і не нижче 2°С в не освітлених приміщеннях. Біологічна стійкість пива після пастеризації збільшується до 3-6 місяців.

Аналіз типу матеріалу для споживчої тари

Упаковка повинна захищати продукцію від механічних та біологічних ушкоджень, а також забезпечити зручне та ефективне транспортування, мати привабливе естетичне оформлення. Споживча упаковка включає споживчу тару та допоміжні пакувальні засоби. Споживча упаковка, як правило не призначена для самостійного транспортування і перевозиться у транспортній, є частиною товару та входить в його вартість.

Оскільки пиво фасується в рідкому вигляді, то при виборі пакувального матеріалу не стоїть питання про збереження форми продукту, тому для зручного вживання продукту обираємо пакувальний матеріал скло. Крім того, даний матеріал :

• Хімічна нейтральність забезпечує збереження харчових продуктів без суттєвих змін;
• Прозорість особливо ціна для деяких харчових продуктів, хоча вимагає додаткового захисту від дії світла; для більшості видів;
• Міцність та стійкість до навантажень забезпечує розливання, закупорювання;
• Стійкість до нагрівання.

Для скла характерні технологічні властивості (в'язкість, поверхневий натяг, кристалізаційна здатність) та експлуатаційні (оптичні, термічні, хімічні, механічні).

Для розливу пива використовують споживчу тару - скляну пляшку. Скло пляшок має бути прозорим і забезпечувати можливість перегляду вмісту. На поверхні і в товщі стінок пляшок не допускається наявність щербин, відколів, сторонніх включень, повітряних міхурів, прилипання скла та ін. Пляшки повинні стійко стояти на рівній поверхні, бути термічно стійкими при перепаді температур від 70 до 35 ° С і витримувати протягом 60 с тиск 0,8 МПа. Розливають готове пиво на автоматизованих лініях в пляшки місткістю 0,5л з коричневого скла. Перевагою коричневих пляшках є те, що пиво зберігається краще і довше, ніж в зелених. Наповнені пивом пляшки герметизують кронен - пробками. Закриття пляшок рекомендується не відразу, а через декілька хвилин після заповнення. Це необхідно для того, щоб вуглекислий газ витіснив важке повітря з шийки, оскільки наявність повітря в закритій і підготовленій для зберігання пляшці украй не бажано.

 

1.2 Розробка транспортних і допоміжних процесів

 

Основне призначення транспортної системи - це доставка зі складу в необхідний момент часу до необхідної виробничої ділянки вантажу, знімання готових виробів з обладнання з наступним транспортуванням їх за заданою адресою, відправка в накопичувач вантажів і видача в необхідний момент часу, напівфабрикатів або готових виробів, що знаходяться на складах.

Транспортування готової продукції в ящиках до складу готової продукції і по складу реалізується за допомогою електронавантажувачів.

Переміщення кронен - пробок до закупорювальних автоматів, етикеток до етикетувальних здійснюється за допомогою електровізків, а доставка безпосередньо до автоматів - за допомогою фізичної сили працівника. До транспортної системи відносять пластинчастий, стрічкові транспортери, за допомогою яких здійснюється переміщення тари від одного автомату до наступного.

 

1.3 Розробка технологічної схеми пакування

 

Передумовою вибору обладнання і проектування компоновки потокової лінії є розробка і аналіз технологічної схеми пакування. Для її створення необхідно провести аналіз типового технологічного процесу пакування даного продукту.

Технологічний процес розливу пива склопляшку ділиться на наступні фази:

1. Розвантаження пляшок з ящика.

2. Подача пляшок на пляшкомийну машину.

3. Миття тари.

4. Подача пляшок на інспекційну машину.

5. Транспортування тари в машину розливу і закупорювання пляшки кроненпробкою.

6. Бракераж

7. Нанесення етикетки з інформацією про дату розливу і строк вживання.

8. Очищення ящиків.

9. Вкладання пляшок в ящики.

 

Таблиця 1 - Технологічний процес пакування

№ операції	Назва операції	Функціональний вузол	Матеріальний потік
005	Розвантаження і підготовка пляшок	Автомат виймання пляшок	ящики з пляшками
		Пляшкомийна машина	Вода
		Подача пляшок на інспекційну машину
010	Розлив продукту	Фасувальний автомат	продукт,
015	закупорення пляшок	Закупорювальний автомат	кронен-пробки
020	Бракераж пляшок	Бракеражний автомат
025	Етикетування пляшок	Етикетувальний автомат	подача етикеток, клею
030	Формування групової упаковки	Пляшковкладальна автомат	ящики
035	очищення ящиків	пристрій для очистки транспортних ящиків	ящики
040	Транспортування в лінії	Транспортер-нагромаджувач пляшок
		Транспортер ящиків

 

 

Якщо кожну з цих операцій представити у вигляді окремого функціонального блоку, який відповідатиме технічним засобам для реалізації, а також вказати напрямки переміщення матеріальних потоків в лінії між функціональними блоками, от ми отримаємо функціональну схему пакування.

 

1.4 Підбір та визначення кількості одиниць основного технологічного обладнання

 

До основного технологічного обладнання належить машини, безпосередньо пов'язані із здійсненням технологічного процесу, що входять у потокову лінію. Лінія для розливу пива складається, як з основного технологічного обладнання так і з додаткового.

Основне обладнання, яке використовуватиметься на даній лінії це:

• Автомат виймання пляшок з ящиків ВИА .
• Пляшкомийна машина АММ-6.
• Світловий екран Б2 - ВСЄ.
• Пристрій для очистки ящиків.
• Фасувальний автомат Р2-6.
• Закупорювальний автомат У6-А.
• Інспекційний автомат БАЗ-6.
• Етикетувальні автомати: Б-12, ВЭВ.
• Автомат вкладання пляшок ВУА.

Характеристика обладнання занесена в таблицю 2.

 

Таблиця 2 - Характеристика обладнання

№ п /п	Найменування обладнання	Тип, марка, завод виготівник	Продуктивність, шт./год.	Встановлена потужність, кВт	Габаритні розміри				Площа, яку займає обладнання, м2		Кількість одиниць		Частота заповнення бункерів і магазинів		Вартість обладнання, тис. грн
					Довжина, мм	Ширина, мм	Висота,мм
1	2	3	4	5	6	7	8	9		10		12		13
1	Автомат виймання пляшок з ящиків	ВИА	6000	1,1	2635	1300	1800	3,42		1
2	Пляшкомийна машина	АММ-6	6000	20,5	6200	3300	2700	20.46		1
3	Світловий екран	Б2 - ВСЄ			1885	410	1522	0.77		1
4	Пристрій для очистки ящиків				2400	600	1800	1.44		1
5	Фасувальний автомат Фасувальний автомат	Р2-6	6600	0,8	1730	1980	2200	3.43		1		1440
6	Закупорювальний автомат	У6-А	6000	1.3	906	670	2150	0.6		1		18
7	Інспекційний автомат	БАЗ-6	6000		1160	660	1630	0.77		1
8	Етикетувальні автомати:	Б-12,	6600	0,6	740	700	1460	0.52		1		1410
		ВЭВ	6000	1	3300	1148	922	1.26		1
9	Автомат вкладання пляшок	ВУА	6000	1	3300	1857	1555	6.13		1

 

Розробка структури потокової лінії

Залежно від заданої продуктивності лінії кожен функціональний блок технологічної схеми може бути реалізований наступним чином:

• функціональний блок реалізовується однією машиною або декількома технологічними машинами, що працюють паралельно
• функціональний блок реалізовується декількома технологічними машинами, що працюють послідовно
• функціональний блок відповідає частині концентрованої технологічної операції.

Залежно від заданої продуктивності лінії технологічна схема доповнюється функціональними блоками контролю якості виконання технологічних операцій.

Особливе місце при розробці структурної схеми потокової лінії займає процес формування її транспортно - накопичувальної системи. Дана система повинна забезпечувати:

1. пропускну здатність потокової лінії достатню для проходження через всі технологічні машини заданої кількості пляшок на різній стадії готовності
2. мінімальні втрати продуктивності потокової лінії, що привносяться при транспортуванні пляшок між технологічними машинами.

Лінія по розливу пива в скляні пляшки складається з автомата виймання пляшок ВИА, пляшкомийної машини АММ-6, двох інспекційних автоматів, фасувального та закупорювального автомату, етикетувального автомату, автомату для вкладання пляшок та пристрою очистки ящиків.

Розглянемо процеси , які здійснюються на лінії. Порожня тара (скляні пляшки в ящиках) по пластинчастих транспортерах поступає на автомат для виймання пляшок 1. Порожні (розпаковані) ящики проходять через пристрій очистки ящиків 10 і поступають до автомата для вкладання пляшок у ящик 9. Пляшки поступають по стрічковому транспортеру 11 до пляшкомийної машини 2, від неї до інспекційного автомата 3, пройшовши світловий екран відбувається розлив пива у пляшки на фасувальному автоматі 4. Після розливу пива у тару пляшки закупорюються автоматом 5 кронепробками металевими, на виході закупорювального автомату, потім пляшки потрапляють на бракераж ний автомат 6 . Бракована продукція потрапляє в кишеню для браку. Після цього на пляшку наноситься етикетка на етикетувальному автоматі 7 і 8.

Далі стрічковим транспортером оформлена пляшка надходить на автомат для вкладання пляшок у ящик 9, принцип дії якого такий самий, як і у автомата для розпаковування тари 1.

Ящики з готовою продукцією по однорядному пластинчастому транспортеру надходять до магазину, який дає можливість працювати у ручному режимі тобто за допомогою фізичної сили.