Научное обоснование и разработка технологического потока фасовки и укупоривания плодоовощных консервов и его аппаратурное оформление тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.18.01, кандидат технических наук Алкаев, Дмитрий Сергеевич

• Алкаев, Дмитрий Сергеевич
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Алкаев, Дмитрий Сергеевич

Введение.

1. Обзор литературы.

1.1 Теория технологического потока.

1.2 Анализ информационных материалов по технологии и оборудованию для наполнения банок плодоовощной продукцией.

1.3 Анализ отечественной и зарубежной информации по технологии и оборудовании наполнения и укупоривания стеклянных банок с венчиком горловины типа III.

2. Экспериментальная часть.

2.1 Цели и задачи исследования.

2.2 Объекты и методы исследования.

3. Результаты исследований.

3.1 Влияние свойств уплотнительной прокладки и параметров сопряжения элементов банок и крышек при укупоривании винтовым способом.

3.1.1 Исследование термопластичных свойств пластизоля.

3.1.2 Влияние параметров сопряжения элементов банок и крышек при укупоривании винтовым способом.

3.2 Определение технологических параметров для обеспечения герметичности укупоривания при фасовке жидких и пюреобразных плодоовощных продуктов в стеклянную тару.

3.3 Контроль герметичности укупоренных банок в потоке.

3.4 Операторная модель технологической системы фасовки однофазных продуктов в стеклянную тару с контролем герметичности укупоренных банок.

3.5 Операторная модель технологической системы фасовки двухфазных продуктов в металлическую тару.

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

3.6.1 Разработка технологии и комплекса оборудования для фасовки жидких и пюреобразных консервов в стеклянные банки.

3.6.2 Разработка технологии и комплекса оборудования для фасовки двухфазных плодоовощных консервов в металлической таре.

4 Опытно-промышленная апробация.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Научное обоснование и разработка технологического потока фасовки и укупоривания плодоовощных консервов и его аппаратурное оформление»

В настоящее время плодоовощная консервная промышленность России нуждается в создании перспективных технологических процессов и отечественного оборудования для комплектных технологических линий, обеспечивающих поточный выпуск продукции. Предприятия малой и средней мощности сейчас создаются на основе отдельного технологического оборудования, изготавливаемого разными машиностроителями, что не позволяет создать единую целостную систему технологического потока.

Необходимость разработки новых технологий основывается на расширении функций технологических процессов, что требует разработки многофункциональных машин и аппаратов и является предпосылкой к разработке универсальных технологических потоков. Актуальность темы исследований не вызывает сомнения.

В технологической системе, представляющей собой единое целое, целостная связь между ее частями настолько тесна, что изменение одних частей вызывает то или иное изменение, как отдельных частей, так и системы в целом. Это происходит потому, что связь элементов целостной системы значительно устойчивее, чем связь ее элементов с внесистемными образованиями.

Целостность технологической системы проявляется в следующем. Освоение новой поточной линии представляет собой раскрытие и использование в интересах производства интегральных закономерностей и качеств технологической системы. 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.

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 суммы свойств элементов, тем выше организованность системы.

В связи с этим, создание комплекта оборудования с предварительной разработкой технологического потока является актуальной проблемой. 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 создание комплекта оборудования одним машиностроителем.

Прогрессивное развитие машиностроительного комплекса, как единой системы, связано с непрерывным процессом обновления для устранения брака выпускаемой продукции и технического износа средств производства. Износ технологических линий, а также моральное старение, приводит к разрушению их целостности, для восстановления которой необходимо обновление составных частей единого комплекса технологической линии.

Наибольшее значение имеет необходимость замены средств производства вследствие их морального износа. Он возникает в результате повышения требований к качеству и ассортименту выпускаемой продукции и техническому уровню средств производства [78].

Отличительной особенностью устранения морального износа средств производства является необходимость их усовершенствования, т.е. введение в структуру элементов новаций технологического процесса, которые обеспечивают повышение полезных свойств средств производства. Для устранения морального износа техники необходимо повысить производительность труда за счет введения в технологический процесс элементов автоматизации, повышения надежности, снижения ресурсоемкое™ и трудоемкости при обслуживании. Системный подход к развитию техники пищевых производств основан на принципах системного единства, структурирования, совместимости и развития, а также па соответствии технологическим требованиям производства выпускаемой продукции. 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 возникает необходимость обновления различных взаимосвязанных технологических и технических объектов новаций пищевых, перерабатывающих и машиностроительных производств. Важно учитывать, что конкретный вариант обновления технологии и техники может дать положительный эффект только в случае повышения целостности единой системы. Прогрессивный жизненный цикл развития технологической линии связан с периодом разработки и серийного выпуска машин, аппаратов или технологических линий конкретных марок па заводе-изготовителе.

В связи с этим, несомненна актуальность выбранного направления по созданию технологического потока фасовки и укупоривания плодоовощных консервов в потребительскую тару совместно с разработкой соответствующего оборудования.

Одним из основных вопросов при создании нового оборудования является определение производительности проектируемой линии по продукту.

В продовольственном машиностроении различают три вида производительности: техническую -Я, теоретическую Ят и эксплуатационную Яэ.

Техническая производительность характеризует техническую возможность линии, обусловленной технологическим процессом. В консервном производстве общепринята величина производительности кратной числу минут в часе. Например, для штучного продукта, каким являются консервные банки, принята теоретическая производительность 6000 и 12000 бан/час. Именно по пей проводшся кинематический расчет. Связь между теоретической и технической производительностью характеризуется коэффициентом использования Ки теоретической производительности.

Технологические исследования включают в себя анализ и изучение принципов технологических процессов и способов преобразования исходных сырья и полуфабрикатов в готовую продукцию. Результаты исследований используют при разработке исходных требований, технического задания и выполнение технологической части проекта производства того или иного пищевого продукта. При этом подтверждается технико-экономическая целесообразность создания линии нового поколения, определяются ее основные технические характеристики и формулируются основные технологические и конструктивные принципы ее устройства и функционирования.

Современная технологическая линия - это сложнейший технический объект. Вследствие распада пищевого машиностроения в последнее время комплектование технологических линий осуществляется путем приспособления отдельных машин и аппаратов, изготавливаемых разными машиностроительными заводами. Технологический процесс для производства плодоовощных консервов в различных видах потребительской тары весьма сложен, что и определяет сложность его аппаратурного оформления. Все эти вопросы должны знать создатели технологической линии - технологи-исследователи, конструкторы машин и аппаратов, проектировщики и изготовители технологических линий для перерабатывающего предприятия.

Разработка технологического потока состоит из следующих этапов:

- анализ научно-технической информации с целью изучения вопроса о состоянии технологии и техники в отрасли;

- разработки технико-экономического обоснования создания линии нового поколения;

- проведения технологических исследований, чтобы определить параметры технологического процесса;

- патентные изыскания; технические исследования с целью выбора оптимального конструктивного исполнения линии и её составных частей.

Проектированию технологической линии на базе законченных научно-исследовательских работ предшествует разработка исходных требований на соответствующее оборудование. Технологии производств, перерабатывающих сельскохозяйственное сырьё для плодоовощных консервов, относятся к группе физических [71].

Эта группа основана на механических процессах, к которым относятся дозирование и герметизация продукции, используя различные виды потребительской тары. В общем смысле эти технологии непрерывны, представляют собой цепочку процессов, т.е. технологический поток.

Представленная работа направлена на организацию потока в виде технологической линии по приёмке продукции и тары, фасовке и герметизации стеклянных и металлических банок. Исследование и разработка технологических линий как системы процессов начинается с конечного продукта (концевых операций), который является исходным и ключевым моментом системы. Именно от исходного сырья к конечному продукту формируется и совершенствуется технологический поток.

Функция технологического потока, как системы процессов конечных операций производства консервированной продукции (фасовка, укупоривание, этикетирование и т.п.), определяет функции отдельных подсистем. Это представляет собой общую совокупность элементов технологической линии для производства стерильной плодоовощной продукции.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Заключение диссертации по теме «Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства», Алкаев, Дмитрий Сергеевич

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

В результате проведенных Государственных приемочных испытаний установлено, что «Автомат заточный для жестяных и алюминиевых банок» соответствует требованиям ТЗ, ГОСТ и технических условий.

На основании результатов Государственных испытаний комиссия рекомендует поставить на серийное производство автомат закаточный для жестяных и алюминиевых банок.

Председатель комиссии: Зам. председателя: Члены комиссии

Сорокин 11.Т Орлова Е.Н.

Милованова Г. Тымчук В.В. Изоитко В.М^ Селецкий С.А. Ноздрин Д.Н^й" Ян Е.А. Долгова Н.1 Заикин В.А. Толкачев В. Гореньков Э.С Туркин Ю.К. Карин В.В. Доровских ВЛ

С/ 1—

Расчет устойчивости технологического потока.

Оценка устойчивости технологической системы производства клубничного джема по величинам Е (коэффициент смещения), Т (коэффициент точности), Р (процент выхода годных изделий) массы фасованного продукта.

Для оценки качества процесса фасования джема в течение смены с конвейера линии, через равные промежутки времени, было отобрано по 20 банок с продукцией. Измерения массы нетто (в граммах) составили следующие вариационные ряды:

1 - 396, 396, 397, 397, 398, 398, 398, 398, 399, 399, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 402, 402, 402, 403;

2 - 395, 396, 397, 397, 398, 398, 398, 399, 399, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 401,402,402, 403,404;

3 - 395, 396, 396, 397, 398, 398, 398, 399, 399, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 402, 402, 402, 402, 404;

4 - 395, 395, 397, 397, 398, 398, 399, 399, 399, 400, 400, 400, 400, 400, 401, 401,401,402, 403,404;

5 - 396, 396, 397, 397, 398, 398, 398, 399, 399, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 401,402, 402, 402,403.

Выполним расчеты для первого вариационного ряда.

Рассчитаем выборочное среднее арифметическое (х): где п - число образцов в выборке. (£?=1 7985

V — —-— ■ V — -

20 ' Х 20 х = 399,25 г.

Рассчитаем выборочное среднее квадратичное отклонение 1 1

Рассчитаем коэффициент смещения, характеризующий систематическую составляющую производственной погрешности:

Е= 28' где е - величина смещения; е — |х — х0|,х0 — номинальное значение показателя, обусловленное технологической инструкцией. В нашем случае х0= 400 г: = |399,25 - 400| = 0,75 г, 8 - абсолютная величина половины поля допуска на данный показатель. 8 = ± 5 г, тогда

0,75

Е = —- = 0,075. 2-5

Рассчитываем коэффициент точности, характеризующий случайную составляющую производственной погрешности: 28

Т~ Тб ' где К - коэффициент, зависящий от закона распределения погрешностей показателя.

Для нормального закона распределения К = 6.

2 • 5

Г = 6097 = °'85'

Рассчитаем процент выхода годных изделий на основе зависимости Р=/(Е,Т). При Е = 0,075 и Т = 0,85 Р = 0,98, т. е. выход годных изделий по данному показателю составляет 98%.

Аналогичные расчеты проводим с остальными вариационными рядами. Результаты расчетов сводим в таблицу 1.

1 №2 №3 №4 №5

X 399,25 399,45 399,4 399,35 399,4

Б 1,97 2,25 2,29 2,89 1,98

8 0,75 0,55 0,6 0,65 0,6

Е 0,075 0,055 0,06 0,065 0,06

Т 0,85 0,74 0,73 0,58 0,84

Р 0,98 0,97 0,96 0,92 0,98

По данным таблицы 1 строим графики функциональных зависимостей оценки устойчивости технологической системы фасовки джема в течение смены (рисунок 1).

Т, Е, Р 1

0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 5 т Е Р

-Линейная (Т)

-Линейная (Е)

-Линейная (Р)

10

12

14

16

Рисунок 1 - Оценка устойчивости технологической системы

Таким образом, можно отметить устойчивость технологического процесса.

Расчет надежности технологического потока.

Ниже приведены данные об отказах технологической системы фасовки и укупориваиия банок с клубничным джемом. Отказом считали такой результат работы, когда величина вакуума в укупоренных банках была ниже необходимого предела. Величина вакуума в банках определялась автоматом контроля герметичности, который обеспечивал 100% контроль вакуума в банках по величине прогиба крышек. Бракованные банки автоматически удалялись с конвейера.

Поток отказов был сформирован по результатам оценки выходов пяти объектов аналогичного назначения в течении нескольких смен работы. Отсчет времени вели с начала до конца периода установившегося режима. Время указано в минутах (учитывали только чистое время функционирования объектов). Данные по объекту №1:9, 27, 157,219, 230, 281, 316, 358, 389, 410. Данные по объекту №2: 11, 15, 48, 90, 193, 276, 345, 387, 406. Данные по объекту №3: 15,44, 147,210,242,291,353,390. Данные по объекту №4: 14, 97, 130, 149, 266,331,363,435. Данные по объекту №5: 8, 50, 153, 196, 221, 228, 269, 299, 340, 372, 391, 400.

Строим упорядоченный вариационный ряд случайной величины (наработки на отказ) и определяем его размах. Значения наработок записываем в таблицу 1.

4) Заключение

Устойчивость уплотнительной прокладки на винтовых крышках «твист-офф» к продавливанию зависит от температуры прокладки. При повышении температуры глубина продавливания при постоянной нагрузке монотонно увеличивается.

Устойчивость уплотнительной прокладки на крышках «твист-офф» к продавливанию зависит от величины нагрузки. При повышении нагрузки устойчивость к продавливанию уменьшается при всех температурах. При нагрузке 5 кг (0,83 кг/см2 ) прокладка полностью прорезается уже при температуре 110°С, а при нагрузке 1 кг (0,17 кг/см ) 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 «твист-офф» при определении противодавления в автоклаве на этапах подъема температуры, стерилизации и охлаждения во избежание разрушения уплотнительной прокладки на крышках.

3.1.2 Влияние параметров сопряжения элементов банок и крышек при укупоривании винтовым способом

Для укупоривания применяются стеклянные банки с различными номерами венчика горловины типа III (резьбовой) в соответствии с требованиями ГОСТ 5717.1, ГОСТ 5717.2, ГОСТ 24980 и ГОСТ 30005.

Допускается применение стеклянных банок импортных или изготовленных по Техническим условиям заводов-изготовителей с размерами венчика горловины и с показателями качества, соответствующих требованиям вышеуказанных ГОСТов.

Основные из технических требований следующие:

Стеклянная банка.

-торец венчика горловины стеклянной банки должен быть гладким, ровным, с волнистостью максимум 0,1 мм;

-овальность венчика горловины должна быть не более 0,4 мм;

- угол наклона винтовых элементов на венчике горловины банки должен быть в диапазоне 6-10°С;

- расположение винтовых элементов на венчике горловины должно соответствовать высоте применяемых крышек таким образом, чтобы при расположении кулачка крышки примерно на 1/3 длины винтового элемента банки происходило замыкание укупорки, т.е. венчик горловины банки должен врезаться в эластичную прокладку крышки, что обеспечит герметичность укупорки.

Металлическая крышка.

- крышка должна быть изготовлена из жести необходимой твердости: кулачки крышки не должны отгибаться при навинчивании на винтовые элементы стеклянной банки при моменте навинчивания 25-45 кг'см;

- крышки могут быть изготовлены из жести толщиной от 0,16 мм до 0,25 мм, при этом каждой толщине жести должна соответствовать необходимая твердость;

- крышка должна иметь уплотнительную прокладку, обладающую эластичными свойствами при температурах от 40 до 120°С;

- уплотпителышя прокладка должна иметь необходимую адгезию к поверхности крышки при вышеуказанных температурах, не растрескиваться и не отслаиваться от поверхности крышки;

- внутренняя поверхность крышки должна иметь лакокрасочное покрытие, устойчивое к воздействию консервных сред при стерилизации и хранении консервов и обладающее необходимой адгезией к уплотнительной прокладке.

Изготовление банок по ТУ позволяет расширить диапазон используемых банок по высоте, диаметру, вместимости и форме.

С учетом требований ГОСТ 5717.2 (п. 4.5) наружный диаметр венчиков типа III относится к обязательным требованиям по безопасности и являются контролируемыми, остальные размеры венчиков горловины даны для изготовления формо-комплекгов. Замеры этих параметров осуществляются специальными шаблонами, которые должны находиться в заводской лаборатории. Показатели качества стеклянных банок оформляются протоколом.

Нами были проведены измерения размеров венчика стеклянных банок и металлических крышек к этой таре, используемых промышленными предприятиями при производстве консервированной продукции (рисунок 3).

Для проведения таких замеров были использованы стеклянные банки вместимостью 350 см с венчиком горловины типа III диаметром 66 мм и крышки - 66/4С, 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 «Банки стеклянные для консервов. Основные требования для стеклянной тары с венчиком горловины типа III Технические условия» с изменениями 1 и 2.

Рисунок 3 - Результаты замеров диаметров выступов крышек и диаметров венчиков горловины стеклянных банок

Для банок и крышек по указанным ГОСТам размеры соответствуют кривой распределения Гаусса, характеризующей нормальное распределение исследуемых объектов по количеству самих предметов в пределах отклонения значения от номинала.

Проводились замеры 100 банок и 100 крышек, используемых на Георгиевском консервном заводе и 25 крышек с Московского жирового комбината. Результаты проведенных замеров, позволяют сделать следующие выводы:

1) 10 крышек и 10 банок с Георгиевского консервного завода (10% измеренных) не стыкуются между собой по размеру (крышка не надевается на банку - в диапазоне размеров от 62,0 до 62,25 мм, диаметр крышки меньше диаметра венчика банки). Такое сочетание крышек и банок не может быть использовано в производстве при укупоривании на автомате.

2) Крышки, взятые на Московском жировом комбинате, по размерам близки к крышкам, изготовленным по ГОСТ 25749-83.

3) Крышки и стеклянные банки, изготавливаемые по техническим условиям предприятия, должны иметь размеры сопрягаемых элементов, соответствующие требованиям вышеуказанных ГОСТов.

Стеклянная тара, прошедшая входной контроль, должна подвергаться санитарной обработке в соответствии с требованиями «Инструкции по санитарной подготовке тары и крышек, используемых для фасования консервной продукции», утв. 08.12.2001 г.

Для укупоривания желательно применять металлические винтовые крышки, изготовленные в соответствии с требованиями ГОСТ 25749 «Крышки металлические винтовые. Общие технические условия» или по Техническим условиям заводов-изготовителей или импортные с параметрами и размерами резьбовых элементов крышек, соответствующих размерам венчиков горловины стеклянных банок, указанных в ГОСТ 5717.2.

3.2 Определение технологических параметров для обеспечения герметичности укупоривания при фасовке жидких и пюреобразных плодоовощных продуктов в стеклянную тару

Одним из важнейших параметров правильной работы укупорочного автомата является образование необходимого строго постоянного вакуума внутри банок после укупоривания. Вакуум создается за счет впрыска под крышку в свободное пространство банки непосредственно перед укупориванием определенной дозы перегретого пара, а также за счет охлаждение 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 20°С должна быть в пределах 0,2 - 0,6 атмосферы.

Строго определенный постоянный вакуум в укупоренных банках с продукцией весьма важен для проведения дальнейших операций консервного производства. Во время процессов стерилизации и охлаждения укупоренных банок с продукцией давление в автоклаве устанавливается в зависимости от величины вакуума в банках. Оно должно быть не слишком большим, чтобы не прорезалась уплотнительная прокладка на крышке, отчего происходит потеря герметичности укупорки. Давление должно быть также не слишком малым, чтобы крышки не приподнимались, и не происходило выкипание продукции. Это очень опасное явление, так как в этом случае при охлаждении происходит подсос автоклавной воды и массовая порча продукции.

Наличие необходимого вакуума в банках с продукцией после охлаждения обеспечивает устойчивость продукции к транспортным воздействиям при перевозках. При винтовой укупорке крышка удерживается на банке не за счет механического затвора, а только за счет наличия вакуума в банке.

Слишком большой вакуум в банках с готовой продукцией вызывает трудности у потребителей при вскрытии банок. Часто наблюдаются случаи, когда банки просто невозможно открыть вручную. На основании литературных данных и исследований, проведенных во ВНИИКОП, установлено, что момент отвинчивания крышек при открывании банок с продукцией должен быть в пределах 20 - 25 кг см. В этом случае никаких проблем при открывании банок с продукцией не будет происходить.

Для экспериментальных работ нами использован способ создания вакуума с применением однопатронного укупорочного полуавтомата (рисунок 4)

Рисунок 4 - Укупорочный полуавтомат

Величина вакуума, которую нужно создавать в банке при укупоривании, т.е. количество перегретого пара, которое нужно подать в свободное пространство банки под крышку, зависит от следующих факторов:

- от температуры продукта при укупоривании;

- от величины свободного пространства в банке (степень наполнения);

- от типа продукта (наличие воздуха в продукте);

Чем выше температура продукта при укупоривании, тем меньший вакуум необходимо создавать при укупоривании. Если температура продукта 80 - 90°С, то подача перегретого пара должна быть минимальна.

Нами проводились эксперименты по замеру значений вакуума в наполненных банках при остывании, в зависимости от температуры пара, подаваемого в подкрышечное пространство при укупоривании. Измерения проводились методом прокола крышек вакуумметром. Например, на предприятии 000«ТД«Богучарово-Маркет» получены данные при производстве яблочного повидла при разных температурах. Результаты приведены на рисунке 5. Аналогичные результаты мы получили и на других предприятиях.

Из полученной зависимости видно, что величина вакуума в укупоренных банках зависит от температуры пара, подаваемого в подкрышечное пространство. Чем выше температура, тем выше величина вакуума. о

100 110 120 130 140

Температура, °С

Рисунок 5 - Зависимость величины вакуума от температуры пара.

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

На рисунках 6 и 7 показаны графики внутреннего давления в банке, образующегося в процессе стерилизации для банок с различным свободным объемом для двух типов продуктов.

20 25 ЗО 35 40 45 50 55 60 6Ь 70 75 80 85 ЭО 95 ТОО 106 11£> 115 120 125 1ЭО 135

Температуря °С

Для банок со 100% жидким содержимым

Рисунок 6- Графики зависимостей внутреннего давления в банке от свободного пространства при стерилизации жидких продуктов твердым содержимым

Рисунок 7 - Графики зависимостей внутреннего давления в банке от свободного пространства при стерилизации двухфазных продуктов

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. Измерение вакуума в банках после укупорки, следует производить только после охлаждения банок до 20°С. Измерение производят обычно ручным вакуумметром при прокалывании крышек на 5 образцах. Показано, что необходимая величина вакуума в банках после укупоривания при 20°С должна быть в пределах 300 -350 мм рт.ст. Для каждой партии консервной продукции, подающейся на укупоривание, необходимо производить регулировку укупорочного автомата по количеству подаваемого пара с тем, чтобы после укупоривания получить вышеуказанную величину вакуума в банках.

На качество укупоривания большое влияние оказывает твердость уплотнительной прокладки крышки. Кольцевая прокладка крышки представляет собой пленку желированного пластизоля на основе поливилхлорида толщиной 1,0 - 1,5 мм. Твердость прокладки зависит от температуры желирования, которая, как правило, находится в пределах 230 -250°С. Чем выше температура желирования, тем выше твердость прокладки.

Однако температура желированпя не может быть ниже той, при которой полностью пройдут эти процессы, т.е. все молекулы поливилхлорида перейдут из гелеобразного в состояние золя. В противном случае прокладка не будет обладать необходимыми технологическими свойствами: упругостью при деформации, устойчивостью к нагреву при стерилизации консервов. Желировапиая пленка поливилхлорида представляет собой термопласт -полимерный материал, обладающий термопластичными свойствами, т.е. уменьшающий свою твердость при нагревании. При укупоривании уплотиительная прокладка должна иметь такую твердость, чтобы при моменте завинчивания 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 во ВНИИКОП с крышками различного диаметра с прокладками из различных марок пластизолей, показала, что для получения необходимой твердости прокладки крышки необходимо предварительно нагревать до температуры 70 - 80°С

Конструктивно это осуществляется путем подачи перегретого пара в закрытый кожухом участок транспортера, подающего ориентированные крышки к укупорочной головке. При этом постоянно должна контролироваться температура крышек, и система автоматического регулирования должна прибавлять или уменьшать подачу пара для поддержания установленной температуры.

В таблице 2 и на рисунке 8 отображены полученные данные замеров глубины отпечатка в уплотнительной прокладке при нанесенном слое пластизоля толщиной 1,3 мм в зависимости от момента завинчивания и температуры подаваемого пара.

Температура пара, °С Момент завинчивания, кг м

0,2-0,25 0,3-0,35 0,4-0,45

Глубина отпечатка, мм

100 0,3 0,3 0,4

110 0,3 0,4 0,4

115 0,4 0,4 0,5

120 0,4 0,5 0,5

125 0,4 0,5 0,7

130 0,5 0,6 0,9

135 0,5 0,8 1,0

140 0,6 0,9 1,0

Температура, °С и 0.8-1 ■ 0.6-0.8 0.4-0.6

0.2-0.4

0-0.2 0,45

Момент завинчивания, Нм

Рисунок 8 - Глубина отпечатка в зависимости от величины момента завинчивания и температуры подаваемого пара.

Таким образом, при проведении процесса фасовки продукта и укупоривания стеклянных банок винтовым способом необходимо комплексное рассмотрение технологических параметров для обеспечения сохранности продукции.

В результате замеров установлено, что глубина отпечатка зависит от температуры подаваемого пара, а также от момента завинчивания крышек, что нужно учитывать при настройке автомата укупоривания.

Важным параметром процесса укупоривания является величина момента завинчивания крышки на венчике горловины стеклянной банки. При завинчивании кулачки, сформированные при производстве крышек на нижнем подкатанном крае, перемещаются по резьбовым элементам венчика горловины стеклянной банки. Величина момента завинчивания зависит от следующих факторов:

- от диаметра крышки и банки;

- от толщины и твердости жести, из которой изготовлены крышки;

- от конструкции резьбовых элементов стеклянной банки (длина резьбового элемента, угол наклона резьбового элемента, наличие горизонтального участка на резьбовом элементе);

- от конструкции кулачков на крышке (угол наклона плоской площадки кулачка, ширина площадки);

Естественно, чем меньше диаметр крышки и банки, тем меньший должен быть момент завинчивания. На основании литературных данных и опытов, проведенных во ВНИИКОП, могут быть рекомендованы моменты завинчивания, указанные в таблице 3