CC BY
17
3. Селиверстов Г.В., Титов Д.П. Использование машин на принципах аппаратов вихревого слоя (АВС) для утилизации золошлаковых отходов // Наземные транспортно-технологические комплексы и средства: материалы междунар. научно-технической конф. / под общ. ред. Ш.М. Мер-данова. Тюмень: Изд-во ТИУ, 2017. С. 279-282.
Селиверстов Григорий Вячеславович, канд. техн. наук, доцент, s456789@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Титов Дмитрий Петрович, аспирант, titovd1981@yandex. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
THE ADVANTAGES OF APPARATUS OF THE VORTEX LAYER G. V. Seliverstov, D.P. Titov
The article deals with issues of imperfection of classical vortex layer devices. The author defines a way to improve those devices by introducing a rotor into the design, which allows implementing the generator mode. The advantages of the proposed vortex layer driving device operating in the generator mode are revealed.
Key words and phrases: device of a vortex layer, the classic apparatus of the vortex layer, the drive apparatus of the vortex layer, comparison, the resulting efficiency.
Seliverstov Grigory Vyacheslavovich, candidate of technical sciences, docent, s456789@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Titov Dmitriy Petrovich, postgraduate, titovd1981@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.798; 664 (075.8)
ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПОЛИМЕРНОЙ ТАРЫ В ФОРМЕ ПАКЕТОВ ДЛЯ СЫПУЧИХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
А.М. Рожков
Проведен анализ основных параметров процесса упаковывания сыпучих пищевых продуктов в плоские и объемные полимерные пакеты, проведено исследование методами компьютерного моделирования влияния основных геометрических параметров пакетов на расход по площади упаковочного материала.
Ключевые слова: полимерные пакеты, упаковка сыпучих пищевых продуктов, полимерная тара.
В пищевой промышленности встречается большое разнообразие сыпучих пищевых продуктов, к которым относят крупы (гречка, рис, овсянка), макаронные изделия, приправы, специи, орехи, соль, сахар, муку, вкусовые и другие добавки (сахарная пудра, кунжут, мак). Для упаковывания таких продуктов широко используется мягкая полимерная упаковка.
433
Согласно нормативным документам мягкая полимерная упаковка бывает в виде плоского или объемного пакета (рис. 1). Выбор ее конкретного вида обусловлен в первую очередь дозой фасуемого сыпучего продукта. При объеме продукта до 200 м используют плоские пакеты, так как при дальнейшем повышении объема значительно увеличивается и расход упаковочного материала. Объемные пакеты используют при различных
объемах фасуемого изделия, как маленьких (менее 200 м ), так и больших
(более 200 м3).
'V. I
а б
Рис. 1. Схемы полимерных пакетов: а - плоский четырехшовный;
б - объемный трехшовный
Как показал анализ современной литературы в области упаковки сыпучих пищевых продуктов в мягкую тару из полимерных материалов, тип и размер полимерного пакета полностью определяется конструктором в пределах заданных заказчиком. Это связано с отсутствием какие-либо практических рекомендаций, а также с тем, что современные стандарты устанавливают габариты исключительно жесткой тары с прямоугольным или круглым сечением в определенном диапазоне ее значений [1, 2].
Рассмотрим оборудование упаковывания сыпучих пищевых продуктов в различные по формам полимерные пакеты.
Схема упаковывания сыпучих пищевых продуктов в плоский четы-рехшовный пакет, образуемый двумя рулонами полимерной пленки, показана на рис. 2, а. Полосы полимерного материала 1 направляются роликами 2 и свариваются губками 3 с двух боковых сторон и губками 4 на дно. Когда губки разводятся, обеспечиваются фасование продукта и затем протягивание пакета с помощью роликов 5. При их остановке нож 6 разрезает по датчикам один пакет от другого, отделяя готовый 7 [3].
Схема упаковывания сыпучих пищевых продуктов в объемный трехшовный пакет, образуемый одним рулоном полимерной пленки, показана на рис. 2, б. После дозирования сыпучего продукта 1 происходит формование пакета 2 с помощью термосвариваемых губок. Затем пакет с продуктом 3 по транспортеру направляется на утряску 4, зажим и открытие 5, ввод трубки 6, откачку лишнего воздуха 7, подачу газа 8, отвод трубки, раздвижение зажимов и образование верхнего шва сварочными губками 9. Наполненный газом пакет с сыпучим продуктом 10 отводится из автомата [4].
С целью обеспечения рациональных параметров полимерной тары в форме пакетов для сыпучих пищевых продуктов проанализируем расход полимерного упаковочного материала при производстве пакетов двух видов в автоматических машинах рассмотренных типов.
а
б
Рис. 2. Схема упаковывания сыпучих пищевых продуктов в плоские четырехшовные (а) и объемные трехшовные (б) пакеты
Анализ оборудования показал, что для упаковки единицы сыпучего продукта необходим некоторый объем упаковочного материала. При этом при создании плоского четырехшовного пакета требуются два рулона полимерной пленки, а при создании объемного трехшовного пакета - достаточно одного.
Обозначим необходимое количество полимерного упаковочного материала, необходимого для упаковывания продукта с объемом дозы ¥д,
равным отношению массы дозы тд продукта в одном пакете к насыпному
весу р сыпучего продукта, через объем Уп.
Тогда объем ¥и можно выразить двумя способами. С одной стороны, он выражается через отношение объема дозы ¥д к коэффициенту к заполнения (к < 1) полимерного пакета сыпучим продуктом:
УТ
п
к
(1)
Анализ современного фасовочно-упаковочного оборудования показал, что для машин с транспортером (рис. 2, б) коэффициент к значительно выше, чем у машин с тянущими губками (рис. 2, а).
С другой стороны, объем ¥и можно выразить через геометрические параметры полимерной пленки для изготовления 1 пакета. Расчетная схема представлена на рис. 3 (толщина пленки кп не показана, определяется свойствами полимера, из которого изготавливается пакет).
Тогда с использованием расчетной схемы (рис. 3) получим
Уп = (Ьп + 2АШ1) • (/п + 2Аш2) • Ип . (2)
В то же время размеры развертки полимерной пленки, требуемой для упаковки сыпучих продуктов и характеризуемых параметрами Вп и Ьп, можно определить по приведенным ниже выражениям:
- для фасовочно-упаковочных машин, образующих полимерный пакет из двух рулонов пленки (см. рис. 2, а), получим размеры каждого рулона
Вп = Ьп + 2Л ш1;
Ьп = /п + 2ЛТ
(3)
- для фасовочно-упаковочных машин, образующих полимерный пакет из одного рулона пленки (см. рис. 2, б), получим размеры рулона по формуле
Вп = 2(Ьп + 2Л ш1);
Ьп = 1п + 2ЛТ
(4)
п п ш2
Анализируя выражения (2) - (4), количество полученных пакетов из определенной площади £ полимерной пленки выразим по формуле
П = 2(ЬП + 2Лш1 )-(/п + 2Лш2)' (5)
Для достижения поставленной цели анализ расхода полимерного упаковочного материала при производстве пакетов двух видов в автоматических машинах рассмотренных типов построим графики, характеризующие зависимость изменения количества пакетов по площади от свойств полимерной пленки.
Рис. 3. Расчетная схема упаковочного полимерного материала
для сыпучих продуктов
Как показал анализ рынка и размеров тары, в которую упаковывают сыпучие пищевые продукты, ее размеры колеблются в следующих диапазонах: ширина пакета без учета швов Ьп - от 5 до 20 см, а длина /п - от 5 до 30 см в зависимости от нужд заказчика.
Результатами аналитического исследования являются графики зависимостей п8 (Ьп, /п) при £ = 1 м2 (рис. 4, а, в) и £ = 10 м2 (рис. 4, б, г) при ширине швов Л ш1 =Л ш2 = 8 мм (рис. 4, а, б) и £ = 10 м2 (рис. 4, в, г) при ширине швов Л ш1 = Л ш2 = 20 мм.
Построенные методами компьютерного моделирования графики позволяют оценить количество пакетов для упаковки сыпучих продуктов, которые можно получить из определенного количества полимерной пленки в зависимости от геометрических параметров пакета.
436
Например, при 1п = 20 см и Ьп = 5 см и Аш1 = Аш2 = 8 мм получаем количество пакетов п8 = 50 при значениях площади £ = 1 м2 (рис. 4, а) и п8 = 500 при £ = 10 м2 (рис. 4, б), а при 1п = 20 см и Ьп = 5 см и Аш1 =Аш2 = 20 мм получаем п8 = 45 при £ = 1 м2 (рис. 4, в) и п8 = 450 при £ = 10 м2 (рис. 4, г).
в г
Рис. 4. Графики зависимости количества полимерных пакетов щ, которые можно получить из полиамидной пленки с площадями £ = 1 м2 (а, в) и £ = 10 м2 (б, г) от длины 1п и ширины Ьп
при ширине швов Аш1 = Аш2 = 8 мм (а, б) и Аш1 = Аш2 = 20 мм (в, г)
Таким образом, с целью обеспечения рациональных параметров расхода полимерной пленки при упаковывании сыпучих продуктов необходимо подобрать размеры самого пакета и его швов. При более узких швах пакета расход материала будет минимальным, но необходимо соблюсти целостность пакета при его транспортировке и хранении, исключающую просыпание сыпучего продукта. Кроме этого, унификация размеров пакета позволит стандартизировать фасовочно-упаковочное оборудование, снизив себестоимость тары.
Список литературы
1. Ефремов Н.Ф., Лемешко Т. В., Чуркин А. В. Конструирование и дизайн тары и упаковки: учебник. М.: МГУП, 2004. 424 с.
2. ГОСТ 21140-88 Тара. Система размеров. М., 2004. 19 с.
3. Пантюхина Е.В., Котляров В. С., Пантюхин О.В. Перспективные технологии изготовления пищевой упаковки: учебник. Тула: Изд-во ТулГУ, 2018. 212 с.
4. Рожков А.М. Анализ фасовочно-упаковочного оборудования пищевых изделий в пакеты flow-pack// Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. № 10. С. 522-526.
Рожков Александр, Михайлович, магистрант, rojkov. am@yandex. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
TO ENSURE RA TIONAL PARAMETERS PLASTIC CONTAINERS IN THE FORM OF PACKAGES FOR BULK FOOD PRODUCTS
A.M. Rozhkov
The article analyzes the main parameters of the process of packaging of bulk food products in flat and volumetric polymer bags, and studies the influence of the main geometric parameters of packages on the consumption of packaging material by area using computer modeling methods.
Key words: polymer bags, bulk food packaging, polymer containers.
Rozhkov Alexander Mikhailovich, masters, rojkov.am@yandex.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.798; 664 (075.8)
ОЦЕНКА ПОТЕРЬ КОМПОНЕНТОВ ПОСЫПКИ ДЛЯ ЭСКИМО В ФАСОВОЧНО-УПАКОВОЧНОМ ОБОРУДОВАНИИ
М.Б. Иголкина
Проанализированы и выявлены проблемы в работе фасовочно-упаковочного оборудования при производстве эскимо с посыпкой из сухих пищевых продуктов. Представлены результаты экспериментального исследования и предложенная методика расчета потерь компонентов посыпки.
Ключевые слова: мороженое, эскимо, фасовочно-упаковочные линии, посыпка мороженого.
В настоящее время рынок мороженого стремительно развивается, появляются его новые виды, которые требуют разработки и создания высокоэффективного фасовочно-упаковочного оборудования.
438
