История РАЗВИТия пищевой инженерии

Корпус аппаратов традиционной конструкции имеет вертикальную цилиндрическую обечайку, крышку, на которой устанавливается привод мешалки, и днище. В качестве материала корпуса используются стали (углеродистые и легированные, а также двухслойные), алюминий, титан и их сплавы. Корпуса аппаратов, предназначенных для обогрева открытым пламенем, иногда изготавливают из чугуна. Для защиты материала корпуса от коррозии широко применяются неметаллические покрытия – футеровка химически стойкими керамическими или резиновыми плитками, стеклоэмалирование, гуммирование, покрытие лаками и эмалями. Аппараты, правило, имеют эллиптические днища и крышки. При работе при атмосферном давлении («под налив») аппараты снабжаются плоскими днищами и крышками. Конические днища используются в аппаратах «под налив» в тех случаях, когда необходима периодическая выгрузка вязких продуктов или быстро расслаивающихся суспензий. Следует, однако, заметить, что такая конфигурация днища затрудняет перемешивание и способствует накапливанию частиц в нижней части конуса и забивке выпускного патрубка. Еще один недостаток аппаратов с коническим днищем заключается в том, что объем перемешиваемой среды ниже уровня расположения мешалки в них значительно больше, чем в аппаратах с днищами других типов. При опорожнении аппарата перемешивание прекращается после обнажения мешалки, что приводит к отложению большего количества осадка. Учитывая также повышенную металлоемкость и трудоемкость изготовления аппаратов с коническими днищами, их применение можно считать оправданным только в ограниченном числе специальных случаев (например, при необходимости декантации несмешивающихся жидкостей или суспензий низкой концентрации).

Корпуса аппаратов могут быть цельносварными или с отъемной крышкой. Применение отъемных крышек для корпусов большого диаметра считается нецелесообразным, прежде всего из-за повышенного расхода металла, трудоемкости изготовления фланцев большого диаметра и их уплотнения. Возможность внутреннего осмотра и чистки аппарата, а также сборки и разборки мешалок и внутренних устройств обеспечивается в этих случаях путем установки люков достаточно большого размера.

На крышке размещаются патрубки, предназначенные для подвода и отвода веществ, для установки контрольно-измерительных приборов и т. п. Размещение патрубков на корпусе аппарата менее желательно.

Для подвода или отвода теплоты корпуса аппаратов снабжаются теплообменными рубашками. Приводом перемешивающего устройства практически всегда служит электродвигатель, соединенный с валом мешалки прямой или понижающей передачей. Прямая передача встречается сравнительно редко; основными областями ее применения являются аппараты малого объема (менее 1 м3), переносные мешалки и аппараты с экранированным электродвигателем [2].

Перемешивание – один из наиболее распространенных процессов пищевой и химической технологии. Аппараты с перемешивающими устройствами используются для проведения весьма разнородных технологических процессов, таких как кристаллизация, абсорбция, экстрагирование, гомогенные и гетерогенные химические реакции и т. д.

Кроме того, при перемешивании часто имеет место процесс дробления частиц, капель и пузырьков. Поэтому в последнее время в рамках одной машины сочетаются функции нескольких, или сочетаются различные физические явления, позволяющие интенсифицировать процессы. Так, например, в гомогенизаторах (рис. 7) идет процесс перемешивания с одновременным измельчением частиц продукта. Причем частицы могут измельчаться в пределах от 1 до нескольких микрометров [9].

Рис. 7. Гомогенизатор

Все более широкое применение находит программное управление на основе использования ЭВМ, применение роботов – автоматических программно управляемых манипуляторов, способных выполнять сложные операции, часто встроенных в автоматические линии.

В настоящее время разработка новых перспективных технологий и интенсификация технологических процессов являются общепризнанными направлениями научно-технического прогресса, и их можно в ряде случаев осуществлять путем модернизации действующего оборудования силами самих предприятий и получать при этом значительный экономический эффект.

Сейчас при интенсификации технологических процессов пищевых производств получили развитие новые методы (гидродинамические, вибрационно-акустические, ионизационно-радиационные, магнитные) и новые технологии (мембранная, кристаллогидратная, суперкавитационная, электрохимическая, комплексная интенсификация и совмещение процессов).

Научной основой интенсификации технологических процессов является установление и использование новых физических эффектов. При разработке различных методов интенсификации было обнаружено в жидких средах значительное количество новых физических и физико-химических эффектов; нестационарности, пульсационный, оновления градиента переноса, полидисперсности, ударно-струйной интенсификации теплообмена, газожидкостный эффект интенсификации теплообмена и подавления накипеобразования вдувом газа или воздуха в поток жидкости в теплообменных аппаратах и испарителях, очистки поверхностей от отложений в электрическом поле, извлечения веществ в электрическом поле.

С целью интенсификации технологических процессов возможно использование метода тонкого измельчения суспензий. Замена жерновов мельницами ударного действия позволила интенсифицировать процессы тонкого помола, уменьшить разрушение оболочек зерна, улучшить отделение частиц, повысить качество продукта и увеличить его выход. Применение ультразвуковых методов помола сдерживается сложностью и ненадежностью соответствующей аппаратуры в условиях промышленного производства, а также большими удельными энергетическими затратами [10].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Будущее пищевой отрасли закладывается сегодня, и надо сделать так, чтобы каждое нынешнее достижение стало ступенью к завтрашним свершениям. Пищевая промышленность, пройдя многовековой путь развития, стоит на пороге новых открытий. Какой ей быть завтра – зависит от тех, кто избирает эту интереснейшую сферу деятельности своим призванием, от их труда и настойчивости, таланта и терпения, глубины постижения прошлого опыта и смелости творческого поиска.

На протяжении всей истории человеческой цивилизации развитие пищевой промышленности напрямую зависело от развития сельского хозяйства, от уровня его механизации. Чем больше производилось продуктов питания, тем больше требовалось рук, чтобы её обработать и при этом сохранить все её ценные качества. А чтобы избавиться от нехватки рабочей силы создавались быстродействующие высокопроизводительные механизмы.

Но так как уровень механизации сельского хозяйства стал достаточно высоким лишь к началу XX века, то и необходимость развития машиностроения в пищевой индустрии появилась тоже в этот период. До этого времени для изготовления продуктов питания пользовались в основном достаточно примитивными приспособлениями. На развитие пищевой промышленности также сильно повлияла возможность использования достижений и изобретений других отраслей народного хозяйства и уровень науки на данный момент времени. 

Машиностроение и его основа – станкостроение получили очень быстрое развитие в XX в., и особенно за последние десятилетия. В большой мере оно обязано этим форсированно развивающимся подотраслям машиностроения: энергетическому (в том числе атомному) машиностроению, автомобилестроению, авиационной промышленности, электротехнической промышленности, промышленности приборостроения и средств автоматизации и др. При этом дело заключалось не столько в том, что расширилась потребность в различного рода станках и машинах, росла их производительность, но главным образом в повышении требований к качеству: точности изготовления изделий, быстродействию, повышению их автоматизации, вследствие чего обеспечивается рост производительности труда.

Все большее внимание ученых и практиков привлекают вопросы экономии энергии, причем не только, как говорится, «в большом», но и «в малом». Скажем, много ли тепла содержит свежевыдоенное молоко? Вроде бы такое незначительное количество, что и говорить о нем не стоит. А вот использование этого тепла для подогрева воды на поение, гигиенические операции ухода за животными, на отопление помещений позволило фермерскому хозяйству Нойкирхен (Германия) только за один год сэкономить 140 тонн бурого угля.

В целом, интенсивное совершенствование техники для обработки пищевого сырья успешно продолжается и следует ожидать в этой области интересных открытий, новых оригинальных конструкторских решений. Научная мысль ведет поиск по широкому спектру вопросов. Основные направления дальнейшего развития пищевого машиностроения:

1. Создание универсального оборудования, позволяющего выпускать продукцию широкого ассортимента и высокого качества без необходимости перестройки производственного процесса и внедрения дополнительных машин в технологическую линию.
2. Использование последних достижений в науке, интеграция с другими отраслями народного хозяйства для создания высокомеханизированного и автоматизированного оборудования, сочетающего в себе применение новейших эффектов, методов и технологий, позволяющих интенсифицировать производственные процессы.
3. Создание безотходных технологий производства, экологически чистых, безопасных.
4. Проведение в жизнь энергосберегающих принципов при разработке нового и совершенствовании, модернизации старого оборудования.
5. Создание ряда пищевых аппаратов для малых пищевых предприятий, даже для отдельных семей, которые должны отвечать таким требованиям как: малые габариты, мобильность, переналаживаемость, простота в обслуживании, надежность эксплуатации, долговечность, приемлемая стоимость.

И, конечно же, от внедрения новейших продуктов пищевой инженерии должен наблюдаться экономический эффект.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Актуальные вопросы истории техники. Под ред. д.т.н., проф. Г.Г. Григоряна, д.т.н., проф. А.А. Кузина. – 116 с.
2. Антипов, И.Т. Кретов, А.Н. Остриков и др. Машины и аппараты пищевых производств. В 2 кн. Кн. 1: Учебн. для вузов/С.Т..; Под ред. акад. РАСХН В.А. Панфилова. – М.: Высш. шк., 2001. – 703 с.
3. Брагинский Л.Н., Бегачев В.И., Барбаш В.М. Перемешивание в жидких средах: Физические основы и инженерные методы расчёта. – Л.: Химия, 1984 г. – 336 с.
4. Виргинский В.С., Хотеенков В.Ф. Очерки истории науки и техники с древнейших времен до середины XV века. – М.: Просвещение, 1993 г. – 288 с.
5. Губин В.Е., Косяков С.А. Малоотходные и ресурсосберегающие технологии в энергетике. – Томск: Изд-во НТЛ, 2002 г. – 252 с.
6. История техники. А.А. Заворыкин, Н.И. Осьмова, В.И. Чернышев, С.В. Шухардин. – М.: Издательство социально-экономической литературы, 1962 г. – 772 с.
7. Кириллин В.А. Страницы истории науки и техники. – М.: Наука, 1989 г. – 494 с.
8. Ковалёв Ю.Н. От амфоры до тетрапака. Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: ВО «Агропромиздат», 1989 г. – 206 с.
9. Лилли С. Люди, машины и история. История орудий труда и машин в её связи с общественным прогрессом. – М.: Прогресс, 1970 г. – 431 с.
10. Сенников А.А., Карпович Н.С., Супрунчик В.К. Техническое перевооружение предприятий пищевой промышленности.. – Киев: Урожай, 1988 г. – 256 с.