На правах рукописи

Алкаев Дмитрий Сергеевич

НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПОТОКА ФАСОВ КИ И

УКУПОРИВАНИЯ ПЛОДООВОЩНЫХ КОНСЕРВОВ

И ЕГО АППАРАТУРНОЕ ОФОРМЛЕНИЕ

Специальность: 05.18.01 – технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва

Работа выполнена во Всероcсийском научно-исследовательском институте консервной и овощесушильной промышленности

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор, Гореньков Эдуард Семенович

Официальные оппоненты: Чернов Мишель Евгеньевич доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет технологий и управления имени К.Г.Разумовского»

профессор кафедры «Пищевые машины»

Доронин Алексей Федорович кандидат технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств», заведующий кафедрой «Технология продуктов функционального назначения, спортивного питания и длительного хранения»

Ведущая организация: ГНУ Научно-исследовательский институт пищеконцентратной промышленности и специальной пищевой технологии

Защита состоится «28» июня 2013 года в 1100 часов на заседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.122.02 при ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет технологий и управления имени К.Г.Разумовского» по адресу: 109029 г. Москва ул. Талалихина 31, ауд.36.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО МГУТУ имени К.Г. Разумовского Отзывы высылать по адресу: 109004 г. Москва, ул. Земляной вал, д.

Автореферат разослан «28» мая 2013 года

Ученый секретарь Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.122.02, кандидат технических наук, доцент Конотоп Н.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. В настоящее время отечественная плодоовощная консервная промышленность России нуждается в создании перспективных технологических процессов для обеспечения поточного выпуска консервированной продукции. Предприятия малой и средней мощности сейчас пользуются нормативными документами преимущественно основанных на использовании отдельных технологических решений.

Проведение работы осуществлялось по научно-технической программе Союзного государства (Россия – Р. Беларусь) «Повышение эффективности производства и переработки плодоовощной продукции на основе прогрессивных технологий и техники».

Необходимость разработки новых технологий основывается на расширении функций технологических процессов, что является основой создания универсальных технологических потоков.

Интенсификация производства без существенного изменения технологии и техники может рассматриваться как изыскание резервов именно в разности свойств целого и составляющих его частей. Поскольку эта разность конечна, то интенсификация процессов в линии имеет определенный предел, за которым искажаются элементы и связи, присущие данной системе, что ведет к ее распаду. Последнее выражается в резком возрастании количества дефектной продукции.

Целостность технологической системы проявляется в следующем. Освоение новой поточной технологии представляет собой раскрытие и использование в интересах производства интегральных закономерностей и качеств технологической системы. Возникновение качественно новых свойств при агрегировании элементов есть частное, но яркое проявление всеобщего закона диалектического материализма — закона перехода количества в качество. Чем больше отличаются свойства совокупности элементов от их суммы, тем выше организованность самой системы [акад. Панфилов В.А.]. Основой решения этой проблемы является выявление закономерности организации, построения и функционирования технологического процесса фасовки и укупоривания одно- и многокомпонентных продуктов, предназначенных для производства стерильных плодоовощных консервов в стеклянной и металлической таре. При этом желательно создавать технологический процесс совместно с необходимым для его реализации оборудованием. Системное единство предусматривает совместимость элементов и составных частей внутренней структуры системы, обеспечение условий их взаимодействия между собой и системой в целом. При разработке технологии и создании на ее основе продовольственного оборудования возникла необходимость обновления различных взаимосвязанных технологических и технических объектов пищевых, перерабатывающих и машиностроительных производств. Вследствие этого, несомненна актуальность выбранного направления исследований по созданию технологического потока фасовки и укупоривания плодоовощных консервов в потребительскую тару.

Процесс для производства плодоовощных консервов в различных видах потребительской тары весьма сложен, что и определяет сложность его технологического и аппаратурного оформления. Все эти вопросы должны знать создатели технологической линии – технологи-исследователи, конструкторы и изготовители технологических линий для перерабатывающих предприятий.

';

Целью исследований являлось научное обоснование и разработка технологического потока фасовки и укупоривания плодоовощных консервов в стеклянной и металлической таре и его аппаратурное оформление.

Для реализации поставленной цели были определены следующие задачи:

- определить технологические параметры (вакуум, температура продукта, момент завинчивания крышек) для обеспечения герметичности укупоривания при фасовке жидких и пюреобразных плодоовощных продуктов в стеклянную тару.

- установить влияние свойств уплотнительной прокладки из пластизоля и параметров сопряжения элементов банок и крышек при укупоривании винтовым способом;

- определить возможность контроля герметичности наполненных банок в потоке;

- разработать операторную модель технологической системы фасовки однофазных продуктов в стеклянную тару с исключением возможности выпуска бракованной продукции;

- разработать операторную модель технологической системы фасовки двухфазных продуктов в металлическую тару;

- создать отечественные технологии по фасовке продуктов в стеклянную и металлическую тару и соответствующее оборудование с целью замещения импортных поставок для отечественного потребителя.

Научные положения, выносимые на защиту.

1. Технологические параметры процесса фасовки (температура продукта, степень наполнения, моменты завинчивания и др.), для обеспечения гарантированной герметизации при укупоривании стеклянных банок с жидкими и пюреобразными продуктами;

2. Способ гарантированного контроля герметичности укупоренных стеклянных банок с продукцией.

3. Операторные модели технологических потоков фасовки плодоовощных консервов в металлическую и стеклянную тару.

Научная концепция. В основу решения проблемы создания технологического потока фасовки и укупоривания положен комплексный подход, предусматривающий изучение взаимозависимостей технологических параметров фасовки, определение влияния свойств исходных материалов на технологию производства продукции и использование новых технологий для исключения выпуска бракованной продукции.

Научная новизна работы заключается в установлении особенностей системы фасовки и укупоривания в технологии производства одно- и двухфазных плодоовощных консервов с целью исключения выпуска бракованной продукции и снижения трудовых затрат.

Впервые получены данные о комплексном влиянии значений величины вакуума в банке, температуры продукта и момента завинчивания крышек на герметичность укупоривания.

Определено влияние свойств уплотнительной прокладки из пластизоля, а также параметров сопряжения элементов банок и крышек для гарантированного укупоривания.

Впервые разработаны операторные модели для создания технологического потока фасовки и укупоривания плодоовощных консервов, позволяющие определить целостность технологических систем.

Практическая значимость. Создана технология фасовки, разработаны операторные модели и отечественные технологические линии. которые внедрены на многих промышленных предприятиях отрасли (ООО «ТД «Богучарово-Маркет»

область), ЗАО «Орёлпродукт» (г.Мценск), ООО «Оригинал-С»

(Тульская (г.Павловский Посад), СПК «Продрегион» (г.Курган), СП «Санта Бремор» (Р. Беларусь), ООО «Промконсервы» (г.Рудня) и др., всего около 30 предприятий различной мощности производства).

Впервые разработан автоматизированный способ контроля герметичности укупоренных стеклянных банок в потоке. Апробация в промышленных условиях показала работоспособность этих технологий, что подтверждено актами внедрения на предприятиях.

Полученные технологии позволяют отказаться от поставок аналогичного импортного оборудования, что приведет к экономии валютных средств отечественных производителей.

Новизна технических решений подтверждена двумя патентами Российской Федерации.

Апробация работы. Основные результаты исследований были представлены на Международной научно-практической конференции «Технологические и микробиологические проблемы консервирования и хранения плодов и овощей» (Москва, 2007г.), на Научно-практической конференции «Интеграция фундаментальных и прикладных исследований – основа развития современных аграрно-пищевых технологий» (г.Углич, 2007 г.), на IX Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в пищевой промышленности», (Р.Беларусь, г.Минск, 2010 г.), на VIII Международной научно-практической конференции «Техника и технология пищевых производств», (Р.Беларусь, г.Могилёв, 2011 г.).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 12 печатных работ, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК – 3. Получено два патента.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы по теории целостности технологического потока в производстве пищевых продуктов, анализа информационных материалов по технологии фасовки и укупоривания консервированных продуктов, описания методов исследований, экспериментальной части, выводов, заключения, списка использованной литературы и приложений. Результаты исследований изложены на 174 страницах. Работа содержит 26 рисунков, 4 таблицы и 8 приложений. Список использованной литературы включает 104 источника.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

технологического потока в пищевой отрасли, анализу информационных комбинированных плодоовощных продуктов, герметизации стеклянных и металлических наполненных банок.

Исследования проводили во Всероссийском научно-исследовательском институте консервной и овощесушильной промышленности, опытные работы в цехе промышленного предприятия ООО«Торговый дом «Богучарово-Маркет» в Тульской области и на предприятии ОАО«Конструкторское бюро автоматических линий им. Л.Н.Кошкина» (г.Климовск).

Объектами исследований являлись технологии фасовки плодоовощной продукции в стеклянную и металлическую тару. Методами исследований явились общепринятые приемы оценки целостности технологических потоков производства пищевых продуктов в различных видах тары.

В разделе изложены особенности технологии фасовки жидких и пюреобразных продуктов в стеклянную тару и двухфазных продуктов в металлическую тару.

3.1 Влияние свойств уплотнительной прокладки и параметров сопряжения элементов банок и крышек на герметичность Суть укупоривания винтовым способом заключается в том, что благодаря вакууму в банке торец венчика горловины стеклянной банки врезается в эластичную прокладку в крышке, а крышки удерживаются кулачками на винтовых элементах венчика горловины стеклянной банки. Такой способ укупоривания предъявляет ряд жестких технических требований к стеклянной банке и металлической крышке, эластичной прокладке на металлической крышке и к условиям укупоривания. При этом необходимо учитывать то обстоятельство, что укупоренные банки с консервами должны выдерживать условия стерилизации (подъем температуры до 120°С и соответствующая по длительности выдержка), охлаждение со снижением температуры до 15-20°С, перепады давления, условия складирования и транспортирования, т.е. воздействие транспортных нагрузок.

В настоящее время уплотнительная прокладка на крышке типа «Твист-офф»

изготавливается из пластизолей на основе ПВХ, который представляет собой дисперсию поливинилхлорида в пластификаторе с добавками наполнителя, стабилизатора, вспенивателя, скользящих добавок и других компонентов.

Поскольку уплотнительная прокладка подвергается воздействию повышенных температур при укупоривании за счет впрыскивания пара под крышку и, особенно, в процессе стерилизации, целесообразно было изучить изменения физикомеханических свойств прокладки от воздействия этих температур. Эти знания необходимы для определения максимального значения нагрузок, которые может выдерживать уплотнительная прокладка в процессе стерилизации консервов, т.е. для определения максимально возможных перепадов давления внутри и снаружи банки во время стерилизации при условии сохранения герметичности укупорки.

Нами были проведены многочисленные эксперименты по определению физико-механических свойств прокладки на крышках типа «Твист-офф» при повышенных температурах.

Для проведения испытаний была разработана специальная методика.

Для имитирования нагрузок, которым подвергается уплотнительная прокладка на крышках во время стерилизации, на подготовленные пластинки с нанесенным покрытием пластизоля (марки 951/33F фирмы ATF, Германия) устанавливались стеклянные банки венчиком горловины к покрытию с дополнительной нагрузкой.

Площадь контакта составляла 6 см2. Испытания проводились в течение 1 часа при температурах 80 - 1300С через каждые 100С. Продолжительность - один час установлена из соображений, чтобы были завершены все релаксационные процессы, протекающие при деформации термопластичного эластополимера.

По окончании испытаний снималась нагрузка и на пластинках замерялась глубина образовавшейся канавки.

На рисунке 1 показаны усредненные результаты этих экспериментов.

110°С, а при нагрузке 1 кг (0,17 кг/см2 ) при температурах 110-130°С глубина деформации составляет 40%, т.е. соответствует нормативной.

Установленные закономерности следует учитывать при разработке режимов стерилизации консервов в банках с укупоркой типа «твист-офф» при определении величины противодавления в автоклаве на этапах подъема температуры, стерилизации и охлаждения во избежание разрушения уплотнительной прокладки на крышках.

В процессе укупоривания уплотнительная прокладка должна иметь такую твердость, чтобы при моменте завинчивания крышки порядка 30 - 40 кг·см, прокладка деформировалась венчиком горловины стеклянной банки на 40 - 50 % своей толщины, т.е. в этом месте имела толщину порядка 0,5 - 0,8 мм. Такое свойство прокладки можно получить только при условии предварительного нагревания крышки до определенной температуры.

Серия экспериментов, проведенных с крышками различного диаметра и с прокладками из пластизолей различных марок, показала, что для получения необходимой твердости прокладки крышки необходимо предварительно нагревать ее до температуры 70 - 80°С.

При укупоривании консервов винтовым способом также большое значение имеет сопрягаемость диаметров внутренних выступов винтовой крышки с диаметром венчика горловины стеклянной банки.

Нами были проведены измерения диаметров венчика стеклянных банок и зацепов металлических крышек к этой таре, используемых промышленными предприятиями при производстве консервированной продукции.

Рисунок 2 – Результаты замеров диаметров выступов крышек и диаметров венчиков горловины стеклянных банок Для проведения таких замеров были использованы стеклянные банки вместимостью 350 см3с венчиком горловины типа III диаметром 66 мм и крышки С, предназначенные для стерилизуемой продукции, выпускаемой Георгиевским консервным заводом. Кроме этого замерялись крышки типа III, применяемые Московским жировым комбинатом. В качестве контроля использовались стеклянные банки с венчиком горловины типа III, изготовленные по ГОСТ 5717.2-2003. На рисунке 2 приведены результаты этих измерений. Нами были проведены измерения размеров элементов этого соединения и на других промышленных предприятиях. Большая часть измерений показала, что полученные данные соответствуют требованиям соблюдения герметичности укупоривания.

Для банок и крышек по ГОСТ размеры соответствуют кривой распределения Гаусса, характеризующей нормальное распределение исследуемых объектов по количеству самих предметов в пределах отклонения значений от номинала. Однако, достаточно часто, встречаются случаи с размерами, не позволяющими осуществить герметичное укупоривание. На рисунке 2 отображены результаты, полученные на одном из заводов, где в заштрихованной части диаграммы диаметры венчиков горловины банок больше диаметров выступов на крышках. Применение банок и крышек в этом случае не может быть использовано для укупоривания при автоматических процессах герметизации, так как это с большой вероятностью приведет к выпуску бракованной продукции.

3.2 Определение технологических параметров для обеспечения герметичности укупоривания при фасовке жидких и пюреобразных плодоовощных Одним из важнейших параметров в технологии укупоривания банок винтовым способом является образование необходимого строго постоянного значения вакуума внутри банок. Вакуум создаётся за счёт впрыска под крышку определённой дозы перегретого пара, который при охлаждении конденсируется, а также за счёт охлаждения продукта при горячей фасовке.

Величина вакуума, создаваемая в банке при укупоривании, зависит от следующих факторов - температуры продукта, от температуры пара, подаваемого в подкрышечное пространство, от величины свободного пространства в банке, т.е. от степени наполнения продуктом, от типа продукта, следует учитывать, имеется ли в продукте воздух или нет.

Необходимая величина вакуума в укупоренных банках с продукцией при 200С должна быть в пределах 0,2 – 0,6 атмосферы.

производстве яблочного повидла при разных температурах. Результаты приведены на рисунке 4. Аналогичные результаты мы получили и на других предприятиРисунок 3 – полуавтомат вакуума в укупоренных банках зависит от температуры пара, подаваемого в подкрышечное пространство. Чем выше температура, тем выше величина вакуума.

Рисунок 4 – Зависимость величины вакуума от температуры пара.

На технологический процесс фасовки оказывает влияние величина свободного пространства в банке.

На рисунке 5 показаны графики внутреннего давления в банке, образующегося в процессе стерилизации консервов с различным свободным пространством для двух типов продуктов. Верхний график для однофазного продукта, нижний – для двухфазного.

Рисунок 5 – Графики зависимостей внутреннего давления в банке На графиках хорошо видно, как увеличение свободного пространства при одном и том же начальном вакууме повышает внутреннее давление в банке. От этого зависит в дальнейшем необходимая величина противодавления в автоклаве для предупреждения срыва крышки со стеклянной банки.

Исследованиями показано, что оптимальная величина свободного пространства в банках с продукцией с винтовым способом укупоривания должна быть равной 6 – 7%. На это значение должно быть настроено дозирующее устройство наполнительного автомата.

Важным параметром укупоривания является величина момента завинчивания крышек. При правильно выполненном укупоривании момент замыкания банки крышкой фиксируется по положению кулачка на резьбовом элементе венчика горловины стеклянной банки. Кулачок крышки должен находиться на участке резьбового элемента в зоне от 1/3 до 1/2 длины резьбового элемента. Опытным путем установлены значения этого параметра в зависимости от диаметра крышек: для крышек 30…48 мм момент завинчивания должен быть 15…20 кг·см, для крышек 53…77 мм – 20…30 кг·см, для крышки 82 мм – 30…40 кг·см и для крышек 89… мм должен быть 50…70 кг·см. Указанные моменты завинчивания справедливы для крышек и стеклянных банок, у которых резьбовые элементы соответствуют требованиям ГОСТ.

На рисунке 6 отображены полученные данные замеров глубины отпечатка в зависимости от момента завинчивания и температуры подаваемого пара.

Рисунок 6 – Глубина отпечатка в зависимости от величины момента Таким образом, при проведении процесса фасовки продукта и укупоривания стеклянных банок винтовым способом необходимо комплексное рассмотрение технологических параметров для обеспечения сохранности продукции.

3.3 Контроль герметичности укупоренных банок в потоке Создание вакуума при укупоривании банок паровакуумным способом осуществляется путем подачи перегретого пара в подкрышечное пространство в момент сборки крышки с банкой. При охлаждении паровоздушная смесь конденсируется, что приводит к образованию вакуума внутри банки, при этом происходит прогиб крышки или втягивание «контрольной» мембранной кнопки (при ее наличии). При вскрытии банок за счет снятия вакуума наблюдается характерный щелчок и мембранная кнопка приподнимается. Втянутая мембранная кнопка свидетельствует о наличие вакуума в банке и о доброкачественности консервной продукции.

Нами были проведены эксперименты по замеру величины прогиба крышек в зависимости от величины вакуума в банках. Полученные данные отображены на рисунке 7. Следует отметить, что величина прогиба крышек зависит от конструкции крышек, от толщины и твердости жести и от диаметра крышек.

Рисунок 7 – Зависимость прогиба крышек от величины вакуума.

Результаты экспериментов позволили сделать вывод о возможности контроля герметичности банок в потоке, без прокола крышек, а значит и без нарушения упаковки.

Впервые в российской практике консервирования на основе проведённых исследований процесса для контроля герметичности укупоренных стеклянных банок с продукцией нами был создан специальный автомат. Задачей работы автомата является отбраковка банок по индикации величины прогиба крышек типа «Твистофф».

В настоящее время на многих предприятиях консервной промышленности отсутствие герметичности укупоривания банок с продукцией выявляется визуально работниками, стоящими вдоль отводящего транспортёра. Применение автомата исключает этот ручной процесс.

3.4 Операторная модель технологической системы фасовки однофазных продуктов в стеклянную тару с контролем герметичности укупоренных банок Полученные результаты исследований позволили приступить к разработке технологического потока производства консервов в стеклянных банках с винтовой крышкой. На рисунке 8 показана разработанная операторная модель участка фасовки жидких продуктов, укупоривания наполненных банок винтовыми крышками и контроля герметичности укупоренных банок. Данная операторная модель технологического потока исключает попадание бракованных банок на стерилизацию.

Рисунок 8 - Операторная модель технологии фасовки и укупоривания жидких и пюреобразных продуктов Этот поток предусматривает следующие операции:

Подготовка и подача тары к узлу наполнения (С2), дозирование фасуемого продукта, наполнение тары продуктом (С1). Ориентирование крышек (В2), подача крышек в зону укупоривания, прогрев пластизоля крышек, подача пара в подкрышечное пространство, с одновременным надеванием крышки на горлышко банки и завинчивание с автоматическим приложением усилия ранее указанных величин (В1). При остывании паровоздушной смеси в банке, происходит втягивание крышки. Далее автоматически осуществляется операция контроля герметичности укупоривания (А). При отсутствии прогиба крышки банка автоматически отводится с конвейера. Нормальные банки продолжают движение на последующие операции – стерилизацию, осушку, этикетирование и т.д.

Таким образом, анализ операторной модели позволил определить состав системы технологических процессов – подсистемы С, В и А, имеющие соответствующие операторы, границы которых совпадают с границами автоматов разработанной линии.

Работоспособность такой линии определяется тем, как в ней организован и функционирует непрерывный технологический поток.

Уровень целостности технологического потока данной операторной модели можно определить по формуле:

где – условная стабильность соответствующей подсистемы.

3.5 Операторная модель технологической системы фасовки двухфазных Для производства двухфазных продуктов (бобы, горошек и фасоль в заливке, мелкие плоды в сахарном сиропе, резаные плоды и овощи в заливке и т.п.) вопрос о факторах целостности технологического потока является одним из важных.

На рисунке 9 показана разработанная операторная модель участка фасовки двухфазных плодоовощных консервов в металлические банки. Разработанный технологический поток состоит их трех операций.

Этот поток предусматривает следующие операции:

Первая операция (C) – фасовка твердой фазы консервов, вторая (B) – наполнение жидкой фазой, третья (A) – герметизация металлических банок методом закатывания с формированием двойного закаточного шва. Далее происходит передача закатанных банок на следующий процесс – стерилизацию.

Работоспособность такой линии определяется тем, как в ней организован и функционирует непрерывный технологический поток.

Рисунок 9 - Операторная модель технологической системы линии фасовки двухфазных плодоовощных консервов в металлические банки.

Уровень целостности технологического потока данной операторной модели можно определить по формуле:

где – условная стабильность соответствующей подсистемы.

3.6 Создание технологии и комплекса оборудования для фасовки продуктов в стеклянную и металлическую тару.

На основании полученных данных, нами разработана технологическая машинно-аппаратурная схема участка линии фасовки продукта и укупоривания стеклянных банок винтовыми крышками (рисунок 10) и выполнена конструкторская работа по созданию технологической линии концевых операций. Созданное с нашим участием оборудование (автоматы фасовочный, укупорочный и контроля герметичности укупоренных банок с продукцией) позволило разработанный технологический поток превратить в комплектную линию фасовки, укупоривания и контроля герметичности стеклянной тары (рисунок 11). На этом рисунке приведена комплектная линия для фасовки и укупоривания, установленная в технологическом цехе предприятия ООО «ТД«Богучарово-Маркет» в Тульской области. Производительность линии 6000 банок в час.

Рисунок 10 - Технологическая схема линии производства где поз. 20 - автомат наполнительный, 21 – укупорочный автомат 22 – автомат контроля герметичности укупорки наполненных банок.

В целом автоматическая система может считаться линией с операциями III класса. Входящие в линию автоматы фасовки и укупоривания являются автоматами роторного типа. Передача продукции с одного автомата на другой осуществляется с помощью конвейерных устройств.

На наполнительном автомате выполняются следующие операции. Транспортным устройством осуществляется съем банок с подающего конвейера и далее шнеком происходит деление потока банок по шагу, равному размещению дозировочных патронов на роторе автомата. Посредством распределительной звезды банки передаются на позиции ротора наполнения. Объемное дозирование продукта осуществляется при постоянном вращении ротора и с дальнейшим перемещением наполненных банок звездой выдачи на отводящий транспортер. Ротором наполнения за один оборот дозируется и наполняется двенадцать банок. Уровень продукта в баке ротора наполнения контролируется датчиком уровня.

Аналогичным приемным устройством банки подаются в ротор укупорочного автомата. Крышки из бункера специальным транспортером поступают в направляющее устройство подачи крышек к горловине банок. При перемещении крышек в этом устройстве удаляются неправильно сориентированные крышки. Перед надеванием крышки на банку проводится разогрев ее, и соответственно, прокладки из пластизоля. В момент надевания крышки на горловину банки в подкрышечное пространство впрыскивается перегретый пар, после чего банка поступает в узел укупоривания. При движении укупоренной банки паровоздушная смесь в банке конденсируется, что способствует созданию вакуума. Количество и температура пара может регулироваться. Укупоренные банки транспортным конвейером подаются в автомат контроля герметичности. Герметичность контролируется электронным датчиком по величине прогиба крышки. При отсутствии такого прогиба банка специальным устройством снимается с отводящего транспортера, как бракованная продукция.

На рисунке 12 показана технологическая линия фасовки двухфазных продуктов, например, фасоль, горошек или бобы в заливке или в томатном соусе в металлические банки. Нами выполнена конструкторская работа по созданию технологической линии концевых операций. Созданное с нашим участием оборудование (автоматы фасовочные, закаточный) позволило разработанный технологический поток превратить комплектную линию производства двухфазных консервов в металлических банках.

Рисунок 12 - Технологическая схема производства двухфазных На рисунке 13 показан комплект оборудования, обеспечивающий выполнение разработанного технологического потока производства двухфазных плодоовощных консервов в металлических банках, установленный в цехе предприятия ООО «ТД «Богучарово-Маркет» в Тульской области. Производительность линии 7200 банок в час.

причинно-следственных зависимостей. Технологическая система пронизана сложным переплетением причинных связей, взаимодействий ее Рисунок 13 - Линия фасовки и укупо- целостность технологического потока ривания двухфазных продуктов используемых элементов – в нашем случае, фасовочного и закаточного автоматов.

Все они являются автоматами карусельного типа, что облегчает создание производственного комплекта оборудования.

В целом автоматическая линия фасовки продукта и герметизации металлических банок может считаться линией с операциями III класса. Входящие в линию автоматы фасовки и герметизации банок являются автоматами роторного типа. Передача продукции с одного автомата на другой осуществляется с помощью конвейерных устройств. Для приготовления жидкой фазы в комплект оборудования входит станция приготовления соусов и заливы.

Изготовление комплекта оборудования осуществлено при нашем участии в ОАО «Конструкторское бюро автоматических линий им.Л.Н.Кошкина»

(г.Климовск, Московской области) и ОАО НПО «Рыбтехцентр» (г.Калининград).

Нами были разработаны технологические требования к создаваемому технологическому оборудованию.

Испытания всего комплекта оборудования проходили на консервном заводе ОАО«ТД «Богучарово-Маркет» в Тульской области.

По результатам Государственных приёмочных испытаний на консервном предприятии, проведенных комиссией с нашим участием было установлено соответствие опытных образцов оборудования требованиям исходных данных технического задания и было принято решение о постановке комплекта оборудования на серийное производство.

Созданное при участии автора технологическое оборудование отмечено наградами на международных выставках («Золотая осень 2006», «АгропродмашАгропродмаш-2009» и др.) (рисунок 15).

4. Промышленная апробация 1) Разработанные технологии и оборудование внедрены на ряде промышленных предприятий: ООО «ТД «Богучарово-Маркет» (Тульская область), ЗАО «Орёлпродукт» (г. Мценск), ООО «Оригинал-С» (г.Павловский Посад), СПК «Продрегион» (г. Курган), ГТП «УП Белрыба» (г.Браслав, Р. Беларусь), ООО «Балтийские морепродукты», СП «Санта Бремор» (Р. Беларусь), и на других предприятиях.

2) Утверждены соответствующие технологические инструкции: технологическая инструкция по наполнению стеклянных банок жидкими пищевыми продуктами, в т.ч. для детского питания; технологическая инструкция по укупориванию наполненных стеклянных банок металлическими винтовыми крышками и контролю герметичности их укупоривания; технологическая инструкция по наполнению плодоовощной продукцией жестяных и алюминиевых банок.

3) Новизна технических решений подтверждена двумя полученными патентами Российской Федерации.

Экономический эффект заключается в организации отечественными предприятиями выпуска технологического оборудования по фасовке и укупориванию плодоовощных консервов с целью исключения импорта аналогичного оборудования из других стран.

ВЫВОДЫ

1. Определены параметры герметизации стеклянных банок винтовыми крышками при разной температуре фасуемого продукта, величина момента завинчивания и необходимое значение вакуума.

2. Для обеспечения герметичности наполненных банок определена устойчивость уплотнительной прокладки в зависимости от температуры фасуемого продукта.

3. Разработан эффективный способ для контроля герметичности укупоренных банок в потоке.

4. Разработана операторная модель технологического потока фасовки жидких и пюреобразных продуктов в стеклянную тару с исключением возможности выпуска бракованной продукции.

5. Разработана операторная модель технологического потока фасовки двухфазных продуктов в металлическую тару, 6. Созданы отечественные технологии по фасовке и герметизации наполненной тары однофазной и двухфазной плодоовощной продукцией в стеклянную и металлическую тару и соответствующее оборудование, позволяющие заместить импортные поставки для отечественного потребителя.

Список работ, опубликованных по теме диссертации Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ 1. Гореньков, Э.С. Отечественная технология и оборудование для наполнения и укупоривания плодоовощных консервов / Э.С. Гореньков, Ю.К. Туркин, А.Н. Горенькова, Н.С. Товстокора, Я.В. Чукина, В.Ф. Толкачев, Д.С. Алкаев // Пищевая промышленность. – 2009. - №3. – С.38–40.

2. Гореньков, Э.С. Технологический поток фасовки и укупоривания двухфазных плодоовощных консервов / Э.С. Гореньков, Ю.К. Туркин, Д.С. Алкаев, В.Ф. Толкачев // Пищевая промышленность. – 2011. - №10. – С.12–13.

3. Гореньков, Э.С. Создание технологического потока, фасовочного и укупорочного оборудования для стеклянных банок с винтовыми крышками / Э.С. Гореньков, Д.С. Алкаев // Пищевая промышленность. – 2012. - №6. – С.20–21.

4. Алкаев, Д.С. Укупоривание и контроль герметичности стеклянной тары с венчиком горловины типа III / Д.С Алкаев, Э.С. Гореньков // Продукты длительного хранения. – 2007. – №2. – С.16–17.

5. Гореньков, Э.С. Принципы комбинаторики при создании технологических потоков фасовки и укупоривания плодоовощных консервов / Э.С. Гореньков, А.Н..

Горенькова., Д.С. Алкаев, В.Ф. Толкачев // Консервная промышленность сегодня. – 2011. - №12. С.14 – 19.

6. Патент РФ 122072, МПК В65В31/02 Устройство вакуумной укупорки банок винтовой крышкой / Толкачев В.Ф., Масляев Н.М., Алкаев Д.С., Дубчинский А.В., Захаркин О.М. – № 201227745, заявлен 04.07.2012; опубл. 20.11.2012. – 7с.

7. Патент РФ 125989, МПК В67В3/00 Автоматическое устройство для паровакуумного укупоривания стеклянной тары винтовыми крышками / Алкаев Д.С., Толкачев В.Ф, Дубчинский А.В., Захаркин О.М. – № 2012148203/12; заявлен 14.11.2012; опубл. 20.03.2012. -12с.

Научные труды институтов и материалы конференций 8. Алкаев, Д.С. Об автоматизированном контроле герметичности наполненных стеклянных банок с винтовыми крышками типов RTB и RTS / Д.С. Алкаев, В.Ф.

Толкачев, Э.С. Гореньков // Международная научно-практическая конференция «Технологические и микробиологические проблемы консервирования и хранения плодов и овощей», Москва – Видное. – 2007. – С.26–29.

9. Робсман, Г.И. О требованиях к процессу укупоривания стеклянных банок винтовыми крышками типа ТО по ГОСТ 25749-2005 / Г.И. Робсман, А.Н. Горенькова, Ю.К. Туркин, Д.С. Алкаев, В.Ф. Толкачев // Международная научно-практическая конференция «Технологические и микробиологические проблемы консервирования и хранения плодов и овощей», Москва – Видное. – 2007. – С.255–260.

10. Гореньков, Э.С. О создании технологического потока и линии фасования соков и укупоривания стеклянных банок винтовыми крышками / Э.С. Гореньков, Д.С Алкаев // Научно-практическая конференция «Интеграция фундаментальных и прикладных исследований – основа развития современных аграрно-пищевых технологий» - Углич – 2007. – С.76–77.

11. Гореньков, Э.С. Новые технологии и отечественное оборудование по наполнению, укупориванию и контролю герметичности стеклянной тары с винтовой укупоркой / Э.С. Гореньков, А.Н. Горенькова, Д.С. Алкаев // IX Международная научно-практическая конференция «Инновационные технологии в пищевой промышленности», Р.Беларусь, г.Минск, 2010. – С.510–513.

12. Гореньков, Э.С. О создании технологического потока фасовки консервированной продукции и укупоривания стеклянных банок винтовыми крышками / Э.С. Гореньков, А.Н. Горенькова, Д.С. Алкаев // VIII Международная научнопрактическая конференция, Р.Беларусь, г. Могилев, 2011. – С.44–45.