Основы проектирования технологических линий

УДК  664:66.013.5(075.8) 
ББК  36.81 
В18 
 
 
Рецензенты: 
д-р техн. наук, доцент Т. В. Першакова 
(Краснодарский научно-исследовательский институт хранения и переработки  
сельскохозяйственной продукции - филиал Северо-Кавказского  
федерального научного центра садоводства, виноградарства, виноделия); 
канд. техн. наук, директор Г. А. Купин 
(Краснодарский научно-исследовательский институт хранения и переработки  
сельскохозяйственной продукции - филиал Северо-Кавказского  
федерального научного центра садоводства, виноградарства, виноделия) 
 
 
 
 
 
 
 
Варивода, А. А. 
В18  
Основы проектирования технологических линий : учебное пособие / А. А. Варивода, Е. А. Красноселова. - Москва ; Вологда : 
Инфра-Инженерия, 2024. - 136 с. : ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-1627-6 
 
Рассмотрены принципы выбора оборудования для перерабатывающей 
промышленности. Изучены основы конструирования машин, принципиальные 
схемы технологических линий, методики технологического проектирования. 
Приведены этапы проектирования линий. После каждой темы даны вопросы, 
позволяющие контролировать степень усвоения материала. 
Для обучающихся по направлению подготовки 19.03.02 «Продукты питания из растительного сырья» по аграрным направлениям, а также преподавателей, аспирантов и специалистов, работающих в области пищевой технологии. 
 
УДК 664:66.013.5(075.8) 
ББК 36.81 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-1627-6 
” Варивода А. А., Красноселова Е. А., 2024 
 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 
2 
 

ВВЕДЕНИЕ 
В соответствии с посланиями президента РФ В. В. Путина и его указами, одной из важнейших задач является проведение тотальных реформ в агропромышленном комплексе Российской Федерации. Помимо 
реформирования земледелия, садоводства, овощеводства и животноводства, нужны детальные изменения в перерабатывающей промышленности продуктов вышеуказанных отраслей АПК. 
Президент РФ В. В. Путин, в обращении к работникам сельского хозяйства и перерабатывающей промышленности, посвященному профессиональному празднику отметил: «Уверен, наши производители могут не 
только в полном объеме обеспечить внутренний рынок качественными 
продуктами питания: у нас есть потенциал для того, чтобы Россия стала 
одним из крупнейших производителей продовольствия в мире. Это масштабная, но, подчеркну, абсолютно реалистичная задача, главное - последовательно двигаться к заданной цели». 
В течение длительного времени происходит анализ состояния пищевой промышленности с точки зрения использования современного 
модернизированного оборудования. Результат проведенного анализа 
неутешителен. Процент обеспеченности новым оборудованием составляет порядка 60-70 , из которых около 30  - импорт. Связано это 
еще с отголосками реформ, проводимых в 90-е годы, из-за которых осуществлялась массовая закупка импортного оборудования, а свое производство уничтожалось. 
Технологический процесс получения продуктов питания до сих пор 
на 50  состоит из трудоемких операций с привлечением ручной рабочей силы, приводящей к тому, что производительность труда при переработке сельскохозяйственного сырья на российских предприятиях 
в 2-3 раза ниже, чем аналогичных зарубежных предприятиях. Общий 
уровень механизации производственных процессов пищевых перерабатывающих предприятий не превышает 44 . 
В автоматическом режиме работает порядка 48  действующего 
оборудования. Большое количество оборудования превысила при использовании свой амортизационный срок в два и более раз, а степень 
износа основных средств составила порядка 70 . 
Приведенные цифры свидетельствуют, что технологические линии 
для производства продуктов питания в основной массе своей устарели и 
для реализации новых прогрессивных технологий необходима модерни3 
 

зация оборудования, машин и аппаратов, что возможно обеспечить подготовкой высококвалифицированных специалистов в области проектирования, создания технологического оборудования для получения высококачественной отечественной продукции на пищевых предприятиях. 
Это умение и навыки позволят создать машины и аппараты, которые повысят производительность труда за счет автоматизации процессов, 
уменьшат негативное влияние на окружающую среду, а также сократит 
используемые сырьевые и энергоресурсы. 
Также в послании к Федеральному Собранию РФ Владимир Владимирович сказал «…на данном этапе развития страны мы должны совершить прорыв». Это относится как к экономической, так и промышленной областям развития государства. Претворение в жизнь одного из 
направлений указов президента и является развитие производства промышленного оборудования, в том числе для агропромышленного комплекса страны. 
Поэтому реализовать программу импортозамещения в перерабатывающей промышленности АПК архинужно и архиважно. 
Развитие промышленного комплекса и, в частности, пищевых предприятий во втором и последующем десятилетии XXI века набирает все 
большие определяющие экономические показатели развития нашей 
страны. Выделяются гранты молодым ученым, работникам развивающихся хозяйств. Применение знаний технологии, основ проектирования 
технологических линий, последовательности этапов их внедрения в 
производство обеспечат прорыв и экономический прогресс в развитии 
сельского хозяйства и пищевой индустрии России. 
Также необходимы знания в области автоматизации пищевых производств, которая не должна уменьшить количество работников на 
предприятии, а обучить их и вывести на новый виток развития технологий. Этому должно способствовать обучение прогрессивным технологиям в вузах молодых специалистов - технологов и конструкторов. 
Взаимное взаимодействие технологов и конструкторов позволит 
разработать и создать современные конструкции машин и аппаратов,  
а также технологической линии в целом. 
Для формирования системы знаний и умений, необходимых для 
профессиональной деятельности, навыков проектирования на стадиях 
разработки технического предложения, эскизного проектирования машин, технически грамотного оформления графической части и текстовых 
документов в соответствии с требованиями Единой системы конструкторской документации, необходим методический подход к изложению 
4 
 

учебного материала, который в течение ряда лет используется при изучении курса «Основы проектирования технологических линий». 
Пособие предназначено для обучающихся по направлению подготовки 19.03.02 Продукты питания из растительного сырья, по аграрным 
направлениям, а также преподавателей, аспирантов и специалистов, 
работающих в области пищевой технологии. 
 
 
 
5 
 

ГЛАВА 1. ПОНЯТИЕ О ПРОЕКТИРОВАНИИ  
И ПРОЕКТЕ  
 
1.1. Требования при проектировании зданий  
и сооружений 
 
Строительство или реконструкции зданий и сооружений, осуществляемое проектными организациями и содержащее все необходимые документы, называется проектированием и является первоочередной задачей инженерных изысканий. 
По нормативной документации здания имеют помещения для любого 
вида деятельности людей, сооружения не имеют подобных помещений. 
Здания подразделяются на гражданские и промышленные, которые 
используются для производства различных видов продукции серийного 
производства как пищевого, так и промышленного назначения. 
По требованиям нормативной документации все здания и сооружения проектируются и строятся в соответствии с эксплуатационными, 
техническим и архитектурными характеристиками. 
К основным требованиям при проектировании относится выбор экономически выгодной и удобной территории с необходимыми транспортными развязками и коммуникациями под строительство, а также с благоприятными погодно-климатическими условиями. 
 
1.2. Требования при разработке проекта  
промышленного предприятия 
 
Разработка проекта производственного предприятия осуществляется двумя разными способами: 
- 1-й способ - одностадийное проектирование, которое осуществляется при проектировании малых производств производства и цехов 
малой мощности, а также при использовании типовых проектов; 
- 2-й способ - для сложных производств большой мощности, для 
производств с широким ассортиментным рядом продукции и для инновационных производств, сначала выполняют технический проект, а затем рабочие чертежи к нему. 
При проектировании необходимо учитывать, выбирать и обосновывать в разрабатываемых проектах высокопроизводительные и безопасные машины и аппараты, при этом учитывать, что большинство техноло6 
 

гических операций должны быть автоматизированными и отвечать требованиям наилучших доступных технологий, то есть быть экологичными, 
безотходными и энергоемкими, используя такой принципиальный подход, 
подбирают все технологическое оборудование на современных линиях. 
Кроме грамотного подбора оборудования необходимо функционально распределить все помещения и здания на предприятии. Основной и самой главной частью пищевого предприятия является производственный цех, в котором осуществляется выработка готовой продукции. 
В зависимости от мощности, от ассортиментного ряда продукции, вырабатываемой на предприятии, может быть от одного до нескольких цехов; 
так и складских помещений для сырья, полуфабрикатов, инвентаря и готовой продукции может быть предусмотрено от одного до нескольких. 
Полный проект предприятия состоит из графической части, представленной генеральным планом, планами цехов и их разрезов, технологическими линиями, при необходимости чертежами технологического 
оборудования и пояснительной запиской, состоящей из расчетов отопления и вентиляции, водопровода и канализации, тепло-, холодо- и 
энергоснабжения, КИП (контрольно-измерительные приборы), автоматики и экономических расчетов. 
 
1.3. Требования к типовым проектам 
 
Типовым называется утвержденный соответствующими инстанциями проект, предназначенный для многократного использования его при 
строительстве одинаковых по назначению объектов.  
Назначение типовых проектов является обеспечение строительства 
промышленных и гражданских объектов заранее разработанными и экономически рассчитанными проектами. 
Необходимость разработки типовых проектов обусловлена тем, что 
при их применении существенно сокращаются сроки и стоимость проектных изысканий, позволяющие удовлетворить потребность строительства современными проектами, содержащими новейшие достижения 
науки, техники и технологий строительства. 
Для начала разработки типового проекта требуется техническое задание, которое составляется заказчиком проекта. В техническом задании содержатся требования к проектному объекту и технические условия, которым должно отвечать строительство этого объекта. 
Типовой проект состоит из расчетно-пояснительной записки и чертежно-графической составляющей. 
7 
 

Типовой проект должен обязательно содержать заключение экспертизы промышленной безопасности, подтверждающей, что проект разработан с соблюдением требований всех строительных норм и правил и 
иных нормативных актов, предъявляемых к разрабатываемому проекту. 
Также к проекту должно прилагаться положительное заключение экологической экспертизы о безопасности проектируемого объекта для людей 
и окружающей среды при его возведении и эксплуатации по назначению 
в будущем. 
Расчетно-пояснительная записка включает в себя общую часть, исходные данные для проектирования, перечень поставщиков и оборудования. 
В общей части приведен перечень документов и нормативных актов, 
на основании которых произведена разработка проекта и общее описание проекта. 
Также в расчетно-пояснительной записке содержатся данные об 
энергоемкости проектируемого объекта, производственной мощности 
(для проектируемых предприятий), численности востребуемого промышленного-производственного персонала, рентабельности производства и финансово-экономической эффективности строительства, а также 
иные технико-экономические преимущества в сравнении с ранее разработанными проектами. 
На каждый типовой проект ведущая проектная организация оформляет паспорт установленного образца. 
Из перечня паспортов типовых проектов составляются каталоги, где 
каждому проекту присваивается индекс и номер. Каталоги обновляются 
с появлением новых более прогрессивных проектов. Устаревшие проекты из каталогов удаляются. Каталоги переиздаются. 
Существуют определенные рекомендации строительства пищевых 
предприятий. При разработке технико-экономического обоснования 
строительства пищевого перерабатывающего предприятия в соответствии с экономическими расчетами и требуемыми техническими характеристиками производится подбор оптимального типового проекта. 
При выборе типового проекта мощностной размер пищевого предприятия определяется по наименьшим показателям эксплуатационных 
расходов и капиталовложений на единицу мощности. При этом принимается во внимание, что увеличение мощности предприятия позволяет 
улучшить технико-экономические показатели. 
Выбранный типовой проект привязывается к условиям того места, 
где планируется строительство. При привязке учитываются топографи8 
 

ческие, геологические, гидрогеологические и клинические показатели 
района строительства. 
Толщина наружных стен, конструкции покрытий, проектирование 
отопления и вентиляции зависят от климатических условий местности, 
где планируется реализация типового проекта. 
Для расширения спектра применения типовых проектов, на стадии 
разработки и проектирования могут быть заложены возможности внесения изменений в проект в виде применения взаимозаменяемых конструкций, выполненных в соответствии с местными условиями строительства, 
с учетом местных цен на материалы и изделия, применения более современных и прогрессивных конструкторских решений, технологических 
схем производства. При реализации возникших в процессе строительства 
необходимых изменений все действия по их внесению проектная организация согласует с соответствующими контролирующими органами. 
В ходе проектирования предусмотрены технические изыскания, 
привязка типового проекта, осуществляемая в две стадии, и составление проектного задания, включающего в себя пояснительную записку 
(без повторения того, что имеется в типовом проекте), ситуационный и 
генеральный планы, паспорт применяемого типового проекта, сметную 
документацию, определяющую стоимость строительства со всеми внесенными изменениями и дополнениями, составленную по рабочим чертежам. Изменения и уточнения в рабочих чертежах показываются тушью 
на светокопиях этих чертежей. К генеральному плану площадки даются 
указания и привязка зданий и сооружений, вертикальная планировка.  
В проектном задании приводится схема генерального плана с нанесенными на нее инженерными сетями. 
 
" Контрольные вопросы 
 
1. Каким требованиям должны соответствовать здания и сооружения"  
Расшифровать. 
2. В каких случаях предусмотрено одно- и двухступенчатое проектирование" 
3. Что должно быть предусмотрено при разработке проекта промышленного  
предприятия" 
4. Производственная структура пищевого предприятия. 
5. Что представляет собой проект на строительство промышленного предприятия" 
6. Из чего состоит типовой проект" Расшифруйте. 
 
9 
 

ГЛАВА 2. КОНСТРУИРОВАНИЕ МАШИН  
И АППАРАТОВ 
 
2.1. Понятие конструирования технологических линий 
 
Технологическая линия включает в себя последовательно расположенное оборудование, имеющее свои особенности в конструкциях деталей, из которых оно состоит, а также определенные параметры, которые 
обеспечивают бесперебойную его работу. 
Большое внимание уделяется именно конструированию отдельных 
машин и аппаратов. Для этого, согласно требованиям технического задания, проводятся расчеты, осуществляется графическое исполнение 
чертежей, определяются оптимальные варианты конструктивных решений. 
На основе полученных данных проводится оценка оптимальной конструкции на соответствие ряду требований, а именно функциональнотехническим параметрам, надежности, технологичности, безопасности, 
эргономичности и эстетичности, которые зависят от заданной производительности линии. 
 
2.2. Виды расчетов для определения  
функционально-технических параметров  
оборудования 
 
Чтобы определить функционально-технические параметры оборудования, при конструировании производят технологические, кинематические, энергетические, теплотехнические и прочностные расчеты. 
 
2.2.1. Технологический расчет 
 
При технологическом расчете учитывают параметры, виды и особенности технологического процесса, осуществляемого на оборудовании разрабатываемой конструкции. В основу технологического расчета 
линии положены следующие материалы: 
- техническое задание, в котором указаны производительность линии и групповой ассортимент готовой продукции; 
10 
 

- стандарты, рецептуры и технологические инструкции по выработке изделий; 
- инструкции по определению производственных мощностей предприятий соответствующей отрасли пищевого подкомплекса АПК и другая нормативно-техническая документация. 
Технологический расчет включает в себя расчеты размеров и скоростей рабочих органов конструкций, расчеты характеристик теплообменных поверхностей аппаратов. 
Объемный расход любого i-го компонента Wi (м3/ч) (1): 
 
 
ܹ
௜ൌʞ௠ή ߛ௜ȀሺͳͲͲ ή ߩ௜ሻ, 
(1) 
 
где  Пт – теоретическая производительность линии, кг/ч;  
Ȗi, - массовая доля i-го компонента в выпускаемой продукции согласно требованиям стандартов, рецептур и нормативно-технической документации, ;  
ȡi, - плотность (насыпная масса) i-го компонента, кг/м3. 
 
В зависимости от конструктивных особенностей, принцип работы 
оборудования может быть периодического или непрерывного действия.  
В случае применения оборудования, работающего по принципу периодического действия, продукция может с операции на операцию переходить 
в виде отдельных порций, поштучно либо в виде непрерывного потока.  
В этом случае необходимо учитывать производительность, время загрузки в аппарат. 
При использовании оборудования, работающего по принципу непрерывного действия, учитывается скорость потока, а время загрузки отсутствует. 
Для конструкции периодического действия вместимость рабочей 
емкости Vn (м3) (2) 
 
 
ܸ
௡ൌσ ܹ
௜ή ܶ
˙ ή ʙˊ, 
(2) 
 
где  ȈWi – суммарный объемный расход обрабатываемых компонентов, 
м3/ч;  
 
Тц – продолжительность цикла, равная суммарному времени, затраченному на загрузку, обработку и выгрузку продукта, ч;  
Кз – конструктивный коэффициент запаса, учитывающий расширение или вспенивание обрабатываемого продукта, неравномерность порций, образование воронки при перемешивании жидкости и т. п. 
11