Тенденции и ближайшие перспективы машиностроения для переработки молока

 

Статья Гераймовича О.А., главного технолога ФГУП "МОЛМАШ" Россельхозакадемии в журнале "Молочная промышленность" №6-2014

Для молочной промышленности России периоды неблагоприятных тенденций в макроэкономике страны сопровождаются перераспределением  объемов переработки молока между крупными, средними и мелкими предприятиями. Рост экономики сопровождается увеличением доли переработки молока на крупных предприятиях. При неблагоприятных процессах макроэкономики имеет место увеличение количества малых предприятий и доли перерабатываемого молока на этих предприятиях. 

В период прошлого кризиса переработка молока на малых предприятиях характеризовалась использованием самых простых технологий и ограничивалась выпуском пастеризованного молока в наиболее дешевой упаковке. В редких случаях малые предприятия производили кисломолочные жидкие продукты, сметану, творог. В период роста экономики  более 50 % малых предприятий увеличили ассортимент продукции, ее технологическую сложность и, благодаря этому, удержались на рынке России.  Естественно, это привело к применению на малых предприятиях более сложных машин и аппаратов, что оценивается, как положительный момент развития  молочной промышленности и машиностроения для переработки молока. Особо ощутимые изменения произошли в машиностроении для фасовки и упаковки готовой продукции. Производство машин для фасовки и упаковки малой и сверхмалой производительности является новым сектором пищевого машиностроения, развивающегося на территории России последние 15 лет.  Следует отметить, что  кризис 1998г. «создал» новые направления в технологии производства молочной продукции, в первую очередь – линии по производству восстановленных молочных консервов с сахаром и спрэдов.   На продовольственном прилавке России появились новые группы продукции, как по составу, например,  молокосодержащие, бифидопродукты, так и по вкусовым характеристикам, например, «варенка», взбитые творожные пасты. В сфере тароупаковочных материалов произошла полная смена приоритетов и максимальное разделение ассортимента по цене, дизайну, эксплуатационным свойствам. Прошлый кризис  стимулировал определенный прогресс и в молочном машиностроении России.   Возник новый класс гидродинамических машин для реализации поточных и периодических процессов при производстве продукции сложного состава. Была создана индустрия производства скребковых пластинчатых теплообменных аппаратов для молочной промышленности производительностью до 1500 кг/ч, все более широко внедряемых на предприятиях Росси и стран СНГ в течение последних 15 – ти лет.

В производстве продукции, кроме машин и аппаратов принимает участие и внутризаводская технологическая и инженерная логистика.  Копирование принципов логистики технологий и инженерного обеспечения больших предприятий на мини заводах и предприятиях средней мощности  показало крайнюю не эффективность таких решений. Более того, в нынешний кризис именно эти предприятия оказались самими уязвимыми и экономически неустойчивыми.

Рассматривая внутризаводскую технологическую и инженерную логистику, как элементы  конкурентной устойчивости предприятия, следует отметить, что предприятия с гибкими, легко трансформируемыми схемами организации производственных процессов обладают большей устойчивостью. Классификационно, схемы технологической логистики подразделяются на распределяющие, концентрирующие и смешанные.

Типичным примером распределяющей схемы является схема технологических трубопроводов отделения приемки и хранения молока с нижней подачей и сливом продукта. При наличии двух постов приемки молока и двух линий слива, для обеспечения  нормальной работы отделения требуется система трубопроводов, состоящая из шести линий. Значительное количество трубопроводов требует применения сложных  схем коммутации и увеличивает количество маршрутов мойки трубопроводной системы.

Система трубопроводов подачи сырья и компонентов, используемая для производства кисломолочных напитков с фруктовыми, ягодными наполнителями и стабилизаторами консистенции при верхнем заполнении технологических резервуаров и нижнем сливе относится к концентрирующим схемам. Центрами концентрации технологических сред таких схем являются технологические резервуары. Технологическая независимость трубопроводов подачи и слива уменьшает количество маршрутов мойки и упрощает графики проведения этих операций.

Традиционно, на крупных молокоперерабатывающих  предприятиях используются распределяющие  схемы технологической логистики с редкими элементами концентрирующих схем. Такая организация, реализованная в соответствующих трубопроводных системах эффективна при стабильном, постоянном в течение длительного периода ( 10 и более лет) ассортименте продукции по его видовому составу. Максимально, что можно изменять при этом – значения массовых долей жира внутри  постоянного  группового ассортимента продуктов и виды молочнокислых микроорганизмов в ассортиментных группах кисломолочной продукции.

Не маловажную роль при выборе логистических принципов в организации производственных процессов играет стоимость производственных помещений.  Упорно приближаясь к значению 2000$ за кв. метр, эта экономическая составляющая  вынуждает искать новые решения для ее сокращения  в стоимости продукции. Одним из путей уменьшения этого вида затрат является применение на  предприятиях малой и средней мощности подвижных, транспортируемых аппаратов, позволяющих не только сокращать величину производственных площадей, но использовать принципы концентрирующей технологической логистики с отсутствием трубопроводного транспортирования сырья и продукции.  Значение удельной площади производственных помещений предприятий малой мощности при применении традиционных схем трубопроводной логистики находится в пределах от  30  до 80 квадратных метров на тонну перерабатываемого молока в смену при производительности предприятия 5 и 10 тонн переработки молока в смену соответственно. Прослеживается тенденция увеличения этой величины с увеличением производительности предприятия. В то же время  площадь  под оборудованием в 2,5 – 3 раза меньше, чем  площадь, очерченная зонами технологического обслуживания, внутрицеховой монтажной ремонтной логистики,  трубопроводных систем и  безопасности.

Сокращение потребности производственных площадей на единицу перерабатываемого сырья, сокращение затрат на обустройство и эксплуатацию молокопроводов, резкое улучшение санитарного состояния рабочих зон производственных участков достигается применением транспортируемых технологических аппаратов, производство которых совпало с началом нынешнего кризиса и в настоящее время набирает обороты. Следует отметить,  что данный вид оборудования находит применение и на предприятиях большой мощности в качестве передвижных заквасочников и резервуаров для активации сухих бактериальных концентратов, что полностью исключает необходимость использования трубопроводов и насосов для подачи этих сред в технологические емкости.

Экономические аспекты нынешнего периода «запустили» интенсивные разработки в области проектирования непрерывных процессов и конструирования аппаратов для их реализации. Это касается процесса непрерывной кристаллизации лактозы при производстве сгущенного молока с сахаром, производства творога непрерывными способами, производства жидких кисломолочных продуктов в биореакторах непрерывного действия, производства обезвоженного молочного жира, производства спрэдов непрерывным способом, разработками тепловых аппаратов термоударной инактивации микроорганизмов. Последний из упомянутых технологических процессов не является новым для молочной отрасли. Одним из самых эффективных его применений является непосредственный впрыск пара в аэрозоль молока. Отсутствие на российском рынке вакуумных выпарных аппаратов непрерывного действия малой и средней мощности (до 1000 кг. исп. влаги в час) отечественного производства сдерживало внедрение этого процесса на предприятиях отрасли. Освоение в 2013 году серийного выпуска рассматриваемых выпарных аппаратов с падающей пленкой  открывает перспективы для внедрения в промышленности переработки молока пастеризаторов и стерилизаторов непосредственного впрыска пара. Параллельно с этим новые принципы организации теплового обмена в аппаратах с разделенными потоками теплоносителя и продукта привели к созданию компактных пастеризационных охладительных установок  и стерилизаторов, которые начинают поступать на перерабатывающие  предприятия.

Многие  технологические процессы инактивации многократно проверены на чистых культурах, часть из них длительно используются в смежных отраслях пищевой промышленности и производстве фармацевтических препаратов, однако специфика переработки молока требует новых проектных и конструкторских решений.  В качестве примера можно рассмотреть процесс кавитации, являющийся сочетанием физических и химических процессов с очень высокой эффективностью по инактивации и времени обработки. В настоящее время этот принцип инактивации молока в отечественных аппаратах не применяется по причине отсутствия соответствующих конструкторских проработок.

Следует особо отметить  тенденцию роста производительности машин и аппаратов, выпускаемых отечественными предприятиями молочного машиностроения. В качестве примера можно привести динамику производительности теплообменных аппаратов. За 10 последних лет производительность аппаратов для УВТ обработки и стерилизации молока выросла от 10000 кг/ч до 15000 кг/ч, пластинчатых скребковых – от 1500 кг/ч до 3000 кг/ч,  изготовителей творога закрытого типа – от 2500 литров до 5000литров.

Анализ рынка  оборудования, разрабатываемого и выпускаемого российскими предприятиями молочного машиностроения показывает, что в периоды кризиса происходит концентрация усилий по созданию машин и аппаратов, максимально приспосабливающих переработчиков молока к условиям объективной экономической ситуации в стране.

Технологически это явление проявляется в требовании заказчиков оборудования максимально сокращать количество технологических этапов, металлоемкость и занимаемые оборудованием площади, обеспечивать непрерывность производства и сокращение удельных затрат инженерных сред и ручного  труда. Примером такого оборудования может быть маслообразователь на базе оппозитного скребкового пластинчатого теплообменника с устройством для фасовки масла в потребительскую тару непосредственно из маслообразователя. Исходя из этих требований, ближайшие несколько лет следует ожидать появления на отечественном рынке новых видов оборудования для переработки молока следующих видов: 

•  трубчатых теплообменных аппаратов с применением интенсивных процессов инактивации посторонней микрофлоры;

•   установок непосредственного впрыска пара в молоко для пастеризации и стерилизации;

•  пластинчатых скребковых теплообменников для тепловой обработки вязких продуктов и кристаллизации масла, жиров, их смесей и сгущенного молока высокой производительности (более 3000 кг/ч); 

•  линий непрерывного производства сахарных сиропов на водной и молочной основе;

•   линий непрерывного производства сливочного масла и  спрэдов на базе плавителей непрерывного действия;

•  биореакторов  непрерывного сквашивания для производства жидких кисломолочных продуктов.

Рассматривая все аспекты влияния экономических кризисов на машиностроение для переработки молока, нельзя не отметить и такое явление, как аппараты с заранее   заданной в их конструкции концепцией  модернизации. Как известно, модернизация оборудования с улучшением его технических и технологических характеристик является наиболее экономически оправданным действием развития производства.

Началом системных работ по модернизации оборудования условно можно считать предкризисный период и кризис 1998 г.  В это время на территории страны было положено начало формированию рынка вторичного оборудования. Возникли десятки предприятий, скупающих оборудование разорившихся молочных заводов, осуществляющих его ремонт и реализующих для новых предприятий. При этом, очень часто по заданию заказчиков технические характеристики изменялись. По существу это была стихийная модернизация без проведения соответствующих конструкторских и экспертных работ.

Нынешний период характеризуется наличием целевых программ разработки нового вида оборудования, специально предназначенного для модернизации существующих процессов, аппаратов и линий на их основе. Более того, в конструкциях многих новых аппаратов предусматриваются элементы для будущей модернизации. Основное монтажное свойство аппаратов и линий с концепцией перспективной модернизации – их полная заводская готовность со стандартизованными блоками для подключения продуктовых потоков, инженерных сред и энергии.   Рассматриваемое оборудование создает новые возможности для его приобретателей. В первую очередь  - это возможность поэтапного наращивания ассортимента и объемов производства без его остановки и привлечения крупных инвестиций, во-вторых, осуществлять модернизацию собственными силами или с минимальным привлечением сторонних организаций.  В качестве примера можно рассмотреть оборудование для модернизации трубчатых  теплообменных аппаратов. Количество аппаратов типа ОТЛ - 5, ОТЛ – 10 и других аналогичных типов на предприятиях молочной промышленности страны исчисляется несколькими тысячами. Надежность конструкции и мизерные затраты на эксплуатацию создали неоспоримое преимущество этих аппаратов. Но, из-за отсутствия до последнего времени приемлемого аппарата для регенерации тепла и соответствующего выдерживателя, пастеризационные установки, скомпонованные исключительно из трубчатых аппаратов потребляют на 35 – 40 % больше тепла и холода, чем установки с регенераторами. Новые разработки регенераторных аппаратов для модернизации пастеризаторов на базе трубчатых теплообменников позволяют в кратчайшие сроки и с минимальными затратами создавать на базе эксплуатируемого на предприятиях оборудования полноценные экономичные пастеризационные охладительные установки.

Такую же экономическую эффективность создают аппараты для непосредственной фасовки масла и спрэдов в потребительскую тару после маслообразователя, обезвоживатели – охладители творога и другое оборудование, в конструкции которого предусмотрены элементы перспективной модернизации. Можно предположить, что рассматриваемое направление конструирования оборудования будет продолжено и в после кризисный период.