На Авдіївському коксохімічному заводі

Кокс сухий валовий – 75,3

Пековий кокс – 0,02

Смола кам’яновугільна – 3,85

Нафталін – 0,15

Бензол кам’яновугільний – 0,87

Фталевий ангідрид – 0,001

Сульфат амонію – 0,01

Зворотний коксовий газ – 12,8

Сірчана кислота – 0,007

Підвищення економічної ефективності коксохімічного виробництва досягається насамперед удосконалюванням технології одержання коксу.

6.2. Переробка нафти

Сира нафта, що надходить на нафтоперегонні підприємства, переробляється на моторне паливо високої якості, мастильні й спеціальні масла різноманітного асортименту, бітуми і воскові суміші, парафіни, сажу, кокс для електродів.

Процес перегонки заснований на явищах випарення і конденсації суміші речовин із різними температурами кипіння. Технологічний процес перегонки нафти складається з чотирьох операцій: нагрівання суміші, випарення, конденсації й охолодження отриманих фракцій.

Нагрівання нафти і нафтопродуктів здійснюється в трубчастих печах, що мають по 3-4 камери.

Нагріту в печі суміш подають у нижню частину колони. Тиск у колоні нижчий, ніж у трубках печі, тому суміш закипає і розділяється на дві фази: пароподібну і рідку. Рідкі продукти стікають униз, а пара піднімається нагору по колоні.

У верхню частину колони подається зрошувальна рідина (флегма) – легка фракція, що перетікає униз із тарілки на тарілку по переливних патрубках. Пара, що піднімається знизу, підходить під ковпак і барботує через прошарок рідини на тарілці. Зустрічаючись із гарячою парою, зрошувальна рідина нагрівається і частково випаровується. Пара, віддаючи їй тепло, конденсується, а конденсат стікає в нижню частину колони. Цей процес багаторазово повторюється за усією висотою колони на кожній тарілці. В міру підйому з тарілки на тарілку температура парів і флегми зменшується. Температура регулюється існуючою подачею холодної легкої фракції для зрошення.

Фракційний склад флегми і пари з висотою колони безупинно змінюється: флегма, що стікає униз, усе більше збагачується важкими фракціями, а пара, що піднімається нагору – легкими. Насподі колони збирається рідина, що містить важкі фракції (мазут). Легкі фракції піднімаються по колоні нагору, поступово охолоджуючись. Найлегша бензинова фракція при температурі 180-200°С відводиться з колони у виді пари у конденсатор і відокремлюється від води в сепараторі.

З проміжних тарілок колони відводяться середні фракції: гасова, що кипить при 200-300°С, і газойлева (300-350°С). Іноді відводять також проміжні фракції, наприклад, лігроїни (160-200°С) і гасогазойлеву (270-320°С).

Мазут розділяють на фракції вакуумною установкою: на легку фракцію (важкий газойль), проміжну (масляні дистиляти: веретенний, машинний, циліндровий) і важку (гудрон).

Продуктивність ректифікаційних колон складає 3-9 тис. т нафти на добу, вакуумних установок – 1,5-3 тис. т мазуту на добу.

Таким чином, продукти перегонки нафти можна розподілити на три групи: паливні, масляні дистиляти і гудрон.

Найціннішою є паливна фракція – бензинова, вихід бензинів із нафти складає 3-15%, для легкої нафти – до 20%.

Лігроїни прямої перегонки використовуються для подальшої переробки на бензин і розчинники для лакофарбової промисловості, їхній вихід складає 7-10%.

Гаси – освітлювальний, моторний, компоненти реактивних і дизельних видів палива, вихід – 8-20%.

Легкі газойлі (соляр) є основою дизельних видів палива, а важкі – як сировина для подальшої переробки (крекінгу); їхній вихід складає в середньому 7-15%.

Мазут – фракція, що містить вуглеводні, парафін, масляні й смолисті речовини. Легкі мазути застосовують як паливо для котельних і газових турбін; вихід мазуту – 50-60%.

Масляні дистиляти – важкі фракції, з яких одержують різноманітні мастильні й спеціальні масла; їхній вихід – біля 20-25%. Гудрон складається зі смолистих речовин, парафінів і важких вуглеводнів і служить напівфабрикатом, із якого одержують бітуми і кокс для електродів; його вихід – 15-30%.

Порівняно малий вихід бензину при прямій перегонці обумовив необхідність розробки методу одержання легких фракцій із важких упровадженням крекінг-процесу.

Крекінг, піроліз і риформінг нафтопродуктів. Перегонкою не можна одержати з нафти більш того, що природно в ній міститься. Наприклад, у нафті міститься 10-15% бензину, і одержати більшу кількість бензину перегонкою неможливо.

Для значного збільшення виходу з нафти легких продуктів і насамперед бензину поряд із фізичними зараз застосовують і хімічні методи переробки нафтопродуктів, засновані на зміні їхнього хімічного складу. Цими новими методами є крекінг і піроліз. Сутність їх полягає в тому, що переробку нафтопродуктів здійснюють в умовах, за яких окремі вуглеводні розщеплюються (розпадаються на частини) і утворюють нові, більш легкі вуглеводні (із меншим числом атомів вуглецю) Таким шляхом досягається збільшення виходу бензину й інших легких продуктів поверх тієї кількості, що міститься у вихідній сировині.

Змістовий модуль 7. Системи технологій будівництва

7.1. Властивості будівельних матеріалів

Придатність будівельних матеріалів для конкретних умов визначають за їхніми властивостями, які є матеріалв різноманітними, що обумовлено головним чином їхнім речовинним складом. Виділяють фізичні, механічні, хімічні й інші властивості.

Фізичні властивості. Найважливішими з фізичних властивостей матеріалу є щільність і об’ємна маса.

Щільність – маса речовини матеріалу в одиниці його обсягу. Щільність будівельних матеріалів більше одиниці.

Об’ємна маса – маса одиниці об’єму матеріалу в природному стані (із порами і пустотами і т. ін.). Об’ємна маса будівельних матеріалів зазвичай менше щільності.

Пористість характеризує кількість пор і мікротріщин в одиниці об’єму матеріалу

Чим більша пористість, тим менша міцність і теплопровідність, більші водо- і газопроникність.

Звичайно матеріали мають вологу на внутрішній поверхні пор, мікротріщин та інших дефектів.

Водопоглинання – кількість води, що може поглинути занурений у воду матеріал, а потім утримати молекулярними і капілярними силами при атмосферному тиску.

Водонасичення визначається кількістю води, що може поглинути матеріал при вакуумі або підвищеному тиску. Тоді з відкритих пор витісняється повітря, внаслідок чого матеріал насичується водою більше, ніж при атмосферному тиску. Водопоглинання і водонасичення граніту змінюються в межах 0.02-0.7, асфальтобетону 2-5, цегли 8-15, пористих теплоізоляційних матеріалів – до 100%.

Пористі будівельні матеріали змінюють свій об’єм при зміні вологості. Усадкою називають зміну розмірів матеріалу при його висиханні; набрякання – збільшення обсягу при насиченні матеріалу водою. Усадка (набрякання) деревини змінюється в межах 30-100, цегли – 0.03-0.1, граніту – 0,02-0,06 мм/м. Багатократне висихання і зволоження матеріалу прискорює його руйнацію.

Водонепроникність (газонепроникність) – спроможність матеріалу не пропускати воду (газ) при заданих умовах. Вона вимірюється розміром граничного тиску (МПа), при якому вода (газ) не проходить через даний прошарок матеріалу.

Теплопровідність – спроможність матеріалу передавати через свою товщу тепловий потік, що виникає внаслідок різниці температур на поверхнях, що обмежують матеріал.

Механічні властивості. Міцність – найважливіша властивість матеріалу, у більшості випадків визначає можливість його використання в будівельній конструкції. Зараз міцність матеріалів вимірюється мегапаскалями (МПа).

Пругкість – властивість матеріалу зворотньо поглинати енергію, передану зовнішніми впливами, що виражається у відновленні початкової форми й об’єму зразка після припинення дії зовнішніх сил, під впливом яких форма матеріалу в тій або іншій мірі змінилася.

В’язкість – властивість твердих тіл під впливом зовнішніх сил незворотньо поглинати механічну енергію при пластичній деформації.

З в’язкістю і пругкістю матеріалів відомою мірою пов’язані пластичність і крихкість.

Пластичність – спроможність матеріалу незворотньо деформуватися під впливом діючих на нього зусиль без розірвання суцільності (утворення тріщин).

Крихкість – властивість матеріалів під впливом зовнішніх сил руйнуватися, не даючи залишкових пластичних деформацій. Крихкість протилежна пластичності.

Повзучість – спроможність матеріалів довгостроково деформуватися під дією постійного навантаження.

Хімічні властивості враховують при оцінці придатності матеріалу для тих або інших цілей у будівництві.

Розчинність – спроможність утворювати справжні розчини в результаті взаємодії матеріалу з водою або іншими розчинниками.

Корозійна стійкість – властивість матеріалу не руйнуватися в агресивних середовищах (лужне, кислотне середовище, проточна вода й ін.).

Атмосферостійкість – властивість матеріалу не руйнуватися під впливом кліматичних умов (температури повітря, опадів, сонячної радіації та ін.).

Твердіння – властивість матеріалу затвердівати (переходити з пластичного стану в твердий) у результаті хімічних і фізико-хімічних процесів і набувати ряду нових властивостей – опірність різноманітним за видами і характером навантаженням, агресивним впливам зовнішнього середовища.

Адгезія – властивість одного матеріалу прилипати до поверхні другого.

Горючість – властивість матеріалів брати участь у швидкоплинних хімічних реакціях, що супроводжуються виділенням тепла і світла.

Токсичність – властивість деяких матеріалів спричиняти отруєння і захворювання у людей.

Конструкційні властивості обумовлюють можливість створення з матеріалу конструкції з заданими механічними властивостями. Тому поряд із механічними властивостями до цієї групи відносять твердість, стиранність, зношуваність матеріалів, коефіцієнт конструктивної якості та ін.

Ізоляційні властивості включають: тепло-, електро-, світло-, звукопроводність, газо-, водо-, паропроникність та ін. Ці властивості сприяють створенню оптимальних умов у помешканнях для роботи, життя людини, експлуатації машин, устаткування за рахунок ізоляції помешкання від навколишнього середовища.

Технологічні властивості характеризують поводження матеріалу при технологічних процесах, його обробці й переробці (наприклад, буримість, дробимість скельних гірських порід, формованість, злежуваність, нерозшарування бетонних сумішей, в’язкість рідиноподібних матеріалів і сумішей, твердіння, адгезія й ін.).

Експлуатаційні властивості. Довговічність матеріалу характеризує тривалість його роботи (термін служби) у конструктивних елементах споруджень і в умовах експлуатації до гранично припустимої зміни властивостей.

Часто довговічність матеріалу характеризують морозостійкістю – його спроможністю при поперемінному заморожуванні й відтаюванні не виявляти помітних ознак руйнації.

Морозостійкість кам’яних матеріалів залежить від крупності складових, об’ємної маси і пористості.

Декоративні властивості забезпечують естетичні вимоги до спорудження. До них відносять колір, яскравість, малюнок і особливості поверхні матеріалів (шорсткість та ін.). Нині цим властивостям усе більше і більше приділяють уваги.

7.1.1. Виробництво цементу і його різновиди

Будівельними в’язкими мінеральними речовинами називають порошкоподібні матеріали, що при змішуванні з водою утворюють пластичну зручнооброблювану масу, спроможну затвердівати у міцне каменеподібне тіло. Вони відомі людям декілька тисячоріч. До них належать: глина, гіпс, вапно, цемент.

До повітряних в’язких речовин, що після змішування з водою твердіють на повітрі, належать: повітряне вапно, гіпсові й магнезіальні в’язкі, кислототривкі цементи, рідке скло; до гідравлічних – портландцемент, глиноземістий цемент, шлакові цементи.

За тривкістю цементного каменю розрізняють високотривкі цементи марок 550, 600 і вище; підвищеної тривкості 500; рядові цементи марок 300 і 400; низькотривкі – марок нижче 300.

За швидкістю твердіння цементи розрізняють: особливо швидко твердіючі (1 доба), швидкотвердіючі (від 3 до 28 діб), звичайні (понад 28 діб).

За термінами тужавлення розрізняють цементи швидкотужавіючі (менше 45 хв), нормальнотужавіючі (від 45 до 90 хв) і повільнотужавіючі (більше 1,5 годин).

Для одержання портландцементу високої якості клінкер має містити 75-78% вапняку і 22-25% глини. Такою природною сировиною є вапняні мергелі, але в природі їх мало, тому цементні заводи викорис­товують штучні суміші.

Вихідний матеріал подрібнюють у щокових або валкових дробарках; крейду, глину додають у залізобетонні резервуари, із яких глиняний шлам перекачується в трубний млин. Останній являє собою сталевий циліндр діаметром 3 м і висотою до 15 м, що обертається навколо горизонтальної осі.

Розмелювання (здрібнювання клінкеру) здійснюється в трубних стрічкокамерних млинах. Готовий цемент транспортується пневматично в шлоси для охолодження, потім його розфасовують по 50 кг у багатошарові паперові мішки або завантажують у спеціально обладнані автомобілі (цементовози), у залізничні або водяні транспортні засоби. Зберігати цемент необхідно в закритих складах із щільним дахом, стінами і дерев’яною підлогою з метою захисту від впливу вологи. Важливо пам’ятати, що активність цементу знижується при збереженні: через 3 місяці – на 20%, 6 місяців – 30% і через рік на 40%.

7.1.2. Виробництво гіпсу і вапна

Гіпсові в’язкі речовини (гіпс) одержують у результаті теплової обробки і помолу сировини, що складається в основному з напівводного гіпсу або ангідриду. Сировиною для виробництва гіпсу служить природний гіпсовий камінь CaSO4·2H2O і природний ангідрид CaSO4, а також відходи хімічної промисловості, що містять з’єднання кальцію.

Як і цемент, гіпс спікається в печах, потім розмелюється в млинах. Розрізняють гіпс будівельний, формувальний і високоміцний. Гіпс – це швидкосхоплююча і швидкотвердіюча в’язка речовина. Терміни тужавлення – до 15 хв (марка А), до 30 хв (марка Б) і понад 30 хв (марка У).

Будівельний гіпс застосовують для виробництва гіпсових і гіпсобетонних будівельних виробів і матеріалів для внутрішніх елементів будинків і споруджень (панелей і плит для перегородок, сухої штукатурки, для декоративних і оздоблювальних матеріалів).

Будівельним вапном називається в’язка речовина, одержувана в результаті помірного випалу (не до спікання) і наступного помолу кальцієво-магнієвих карбонатних гірських порід – вапняку, крейди, доломіту.

Технологічний процес виробництва будівельного вапна складається з підготовки сировини (роздрібнення, сортування), випалу, помолу або гасіння кускового вапна.

Випал вапна здійснюють в обертових шахтних печах діаметром до 4 і висотою до 20 м. Середня зона – зона випалу, куди подається паливо (газ) і де розвивається температура 1000-1200°С. У результаті випалу одержують негашене кускове вапно, що надходить на помол або гасіння. Мелене негашене вапно утворюється шляхом тонкого здрібнювання кускового вапна на млинах, куди і вводять мінеральні добавки. Найважливіші показники якості вапна: активність (що залежить від процентного вмісту відходів магнію, спроможних гаситися) і тривалість гасіння.

Гідратне (гашене вапно) являє собою тонкодисперсний порошок білого кольору, що утворюється шляхом додавання в негашене вапно води 70-100% від маси вапна. При взаємодії оксидів кальцію і магнію з водою утворюються їхні гідрооксиди, процес супроводжується виділенням великої кількості тепла.

Твердіння вапна може відбуватися тільки у повітряно-сухому середовищі в результаті випарювання води і кристалізації гідрооксидів кальцію і магнію.

7.2. Технологія будівництва. Класифікація будинків і споруд та їхніх елементів

Будинки – різноманітні наземні будівлі, призначені для житла, виробничих, культурно-побутових й інших цілей.

За призначенням будинки поділяють на такі групи: житлові й суспільні (житлові будинки, театри, клуби, навчальні заклади і т. ін.); промислові (будівлі теплоелектростанцій, цехів, заводських, насосних станцій і т. ін.); сільськогосподарські (тваринницькі будівлі, сховища й ін.).

За кількістю поверхів будинки діляться на одно- і багатоповерхові, у тому числі висотні.

Спорудження – будівлі спеціального призначення (мости, греблі, шахти й ін.). Усі спорудження залежно від об’ємно-планувального рішення розділяють на лінійні (трубопроводи, лінії електропередач, дороги), майданчикові (спортзали, стадіони, аеродроми), підземні й гли­бинні спорудження (метрополітени, сховища, свердловини, колодязі й ін.).

Будинки і спорудження розділяють на кам’яні (із цегли, каменів), бетонні й залізобетонні, дерев’яні та змішані.

За довговічністю (терміном служби) розрізняють будівельні конструкції трьох ступенів: перший – термін служби більше 100 років, другий – більше 50 років, третій – більше 20 років.

Будинки складаються з конструктивних елементів: фундаментів, колон, стін, перегородок, перекриттів, покриттів, стріхи, східців і ліфтів, вікон, дверей і воріт. Усі елементи будинків діляться на дві групи: несучі, сприймаючі навантаження від ваги інших елементів будинку, устаткування, людей і зовнішніх навантажень (вітер, сніг та ін.), і захисні, що служать для огородження (ізоляції) помешкань одного від другого і захисту від атмосферних впливів.

Несучі елементи: фундаменти, колони або стовпи, стіни і перекриття будинків; захисні – зовнішні й внутрішні стіни; перегородки і перекриття, підлоги, покриття, віконні й дверні заповнення і ліхтарі.

Природні основи повинні мати необхідну міцність, невелику і рівномірну стискуваність, не вимиватися грунтовими водами, не піддаватися здійманню при промерзанні. Прошарок несучого грунту має бути достатньо потужний і нерухомий.

Штучні основи влаштовують у тому випадку, коли ґрунт має недостатньо несучу спроможність.

Фундаменти мають задовольняти вимогам міцності, стійкості, морозостійкості, опору впливу грунтових і агресивних вод, за довговічністю відповідати терміну служби будинку або споруди, бути індустріальними й економічними.

Стіни – вертикальні огороджуючі конструкції будинків, розташовані над фундаментом. Вони розділяються на зовнішні і внутрішні. Зовнішні стіни мають задовольняти вимогам міцності, теплозахисту, звукоізоляції, морозостійкості, атмосферостійкості й архітектурної виразності та індустріальності, а внутрішні – вимогам міцності й звукоізоляції.

Перекриття – горизонтальні захисні конструкції, що розділяють будинки по висоті на поверхи. Вони сприймають вертикальні навантаження від людей, устаткування і матеріалів, що знаходяться на них.

За розташуванням в будинку перекриття розділяють на міжповерхові, горищні та перекриття над підвалами.

Перекриття, залежно від призначення, мають задовольняти, крім обов’язкових вимог до міцності, жорсткості, індустріальності й економічності, ще й додатковим вимогам до тепло- і звукоізоляції, вогнестійкості, газо-, паро- і водонепроникності.

Одним з основних конструктивних елементів будинку є підлога. До неї висуваються такі вимоги: вона має бути міцною, не деформуватися під впливом механічних навантажень, не виділяти пилюки, не іскрити при ударах, бути безшумною і забезпечувати необхідну звукоізоляцію всього перекриття, легко очищуватися від забруднення. Підлоги мають бути економічними й індустріальними у виготовленні.

Розрізняють підлоги суцільні (цементні, бетонні, асфальтні, мастичні, мозаїчні), із рулонних матеріалів (лінолеуму і синтетичних килимів), із штучних матеріалів (плиткові підлоги); дерев’яні (дощаті й паркетні).

Перегородки цивільних будинків залежно від призначення поділяють на міжкімнатні, міжквартирні й перегородки, що відгороджують санітарні вузли і кухні; за видом матеріалів бувають дерев’яні, цегляні, із гіпсобетонних, керамзитобетонних і шлакобетонних панелей, із фібролітових плит, скляних виробів.

Перегородки цивільних будинків повинні мати гарні звукоізоляційні властивості, малу масу, бути вогнестійкими. Поверхня перегородок має бути гладкою, без тріщин і щілин. Як й інші елементи будинків, перегородки мають бути індустріальні та економічні.

До перегородок промислових будинків висувають додаткові вимоги щодо міцності, газонепроникності й корозійної стійкості.

Верхнє огородження будинку, призначене для його захисту від атмосферних впливів, називають дахом, а водонепроникну оболонку даху – покрівлею.

За конструктивними особливостями дахи розділяють на горищні й безгорищні (сполучені). Горищні дахи, у свою чергу, й розділяють на одно-, двох- і чотирьохскатні, безгорищні – на утеплені й неутеплені (холодні).

Дахи усіх видів мають задовольняти вимогам міцності й стійкості, вогнестійкості, атмосферостійкості й довговічності, економічності й індустріальності.

Покрівлі виготовляють із рулонних матеріалів, азбестоцементних і металевих листів, черепиці.

Покрівлі з рулонних матеріалів (руберойду, толю в 2...4 прошарки) мають невеличку масу, нетрудомісткі й прості у виконанні, водонепроникні, але невогнетривкі, їхнє утримання пов’язане зі значними екс­плуатаційними витратами.

За останні роки набули широкого розповсюдження безрулонні плоскі мастичні покрівлі. Їх виконують по підготовленій основі з холодних покрівельних мастик з азбестовим або скловолокнистим наповнювачем. Їхній устрій може бути цілком механізований.

Основні вимоги висуваються до водонепроникності, довговічності, вогнестійкості та економічності покрівель.

Сходи служать для сполучення між поверхами будинків. Для тих же цілей влаштовують ліфти, ескалатори (рухливі східці), пандуси (похилі площини без щаблів). Сходи в основному розміщують у спеціальних приміщеннях, обгороджених стінами і називаних сходовими клітинами. Ліфти монтують у спеціальних ліфтових шахтах.

Сходи поділяють на основні, призначені для постійного сполучення між поверхами, допоміжні, аварійні, горищні, підвальні й пожежні. Вони мають забезпечувати необхідну (розрахункову) пропускну спроможність для своєчасної евакуації людей з усіх поверхів, відповідати вимогам пожежної безпеки, мати природне освітлення через вікна в зовнішніх стінах і зручні виходи; бути достатньо міцними при переміщенні юрби людей і вантажів; конструктивні елементи сходів мають бути індустріальними й економічними.

Ліфти влаштовують у житлових будинках які мають 5 і більше
поверхів, у багатоповерхових цивільних і промислових будинках для підйому людей і вантажів. За призначенням їх поділяють на пасажирські, вантажні й грузопасажирські. Ліфти розміщують у сходових клітинах будинків або в спеціальних прибудовах до будинків – шахтах. Над шахтами розміщують приміщення машинного відділення – приводів ліфтів.

Вікна потрібні для освітлення приміщень природним світлом і їхнього провітрювання. Вони належать до огороджуючих конструкцій будинків і повинні мати визначені теплотехнічні й звукоізоляційні якості. Вікна можуть мати одинарне, подвійне, а іноді й потрійне засклення, стики елементів віконних заповнень старанно герметизують. Розміри вікон визначаються з розрахунку необхідного природного освітлення приміщень. Наприклад, у житлових помешканнях світлова площа вікон має складати 1/8...1/5 від площі підлоги залежно від географічної широти й орієнтації будинків за сторонами світу.

7.3. Загальні принципи організації будівництва

Будівництво будинків і споруджень будь-якого призначення здійснюється тільки за відповідними проектами. Проект – це технічний документ, що складається з двох частин: графічної і розрахунково-текстової (креслень, розрахункових і пояснювальних записок і кошторисів).

Технологія будівельного виробництва – це сукупність методів і послідовність виконання робіт на будівничому об’єкті. Під будівельною продукцією розуміють готові будинки й споруди. При їхньому зведенні виконуються загальнобудівельні, спеціалізовані та монтажні роботи.

Будівництво – це виробничий процес на будівельному майданчику, за результатами якого одержують готову продукцію – будинки і спорудження. Залежно від характеру робіт будівельні процеси підрозділяють на підготовчі, транспортні, основні, допоміжні й заключні. За ступенем механізації розділяють процеси механізовані, напівмеханізовані й ручні.

Організація праці в будівництві має забезпечувати раціональне використання трудових ресурсів, поділ і кооперацію праці, її нормування і стимулювання, правильну організацію робочих місць та їхнє обслуговування, технічне забезпечення безпечних умов праці.

Поточний метод організації будівництва забезпечує безперервність і ритмічність виконання робіт, рівномірність використання ресурсів і випуску готової продукції у виді готових будинків і споруд. Якщо, наприклад, будується декілька корпусів, то бригада, що виконала земляні роботи на одному корпусі, передає фронт робіт бригаді з устрою фундаментів, а сама переходить на другий корпус. Бригада бетонників після устрою фундаментів передає фронт робіт бригаді зі зведення стін і переходить на корпус, де закінчені земляні роботи і т.д.

7.3.1. Сучасні методи виконання основних

будівельних робіт

До основних будівельних робіт належать земляні, кам’яні, бетонні й монтажні.

Земляні роботи пов’язані з розробкою, переміщенням і укладкою грунтів. Розробку ґрунту ведуть механічним, гідромеханічним, вибуховим або комбінованим способами.

Кам’яні роботи виконують при влаштуванні фундаментів, стін і т. ін. Залежно від матеріалів кам’яні кладки розділяють на бутову (із природних каменів неправильної форми), тесову (із природних обтесаних або пилених каменів), цегельну (із глиняної або силікатної цегли), дрібноблочну (із дрібних керамічних і бетонних блоків), великоблочну (із крупних керамічних і бетонних блоків).

Бетонні роботи виконуються при влаштуванні бетонних і залізобетонних (збірних і монолітних) конструкцій. Процес зведення будинків і споруджень із монолітного залізобетону складається з взаємозалежних заготівельних (виготовлення опалубки, арматурних каркасів, готування бетонної суміші) і будівельних процесів (установка опалубки, монтаж арматури, транспортування, укладка й ущільнення бетонної суміші, догляд за бетоном, розбирання опалубки).

Монтажні роботи – це індустріальний механізований комплексний процес зведення будинків і споруджень із готових бетонних, залізобетонних, азбестоцементних, дерев’яних, металевих конструкцій, блоків або об’ємних елементів. Удосконалювання монтажних процесів пов’язане зі застосуванням нових прогресивних конструкцій (трьохшарових стінових і покрівельних, сталевих і алюмінієвих панелей з ефективними утеплювачами, трубчастих конструкцій покриттів, нових синтетичних герметиків для зашпарування стиків), а також із підвищенням рівня їхньої технологічності.

Технологічний процес монтажу будинків і споруджень складається з транспортних (доставка і завантаження, складання конструкцій), підготовчих (перевірка якості конструкцій, такелажних засобів і пристосувань, складання конструкцій і підготовка їх до монтажу) і власне монтажних процесів (строповка, підйом, установка, закріплення конструкцій і зашпарування стиків).

Змістовий модуль 8. Система технологій в харчовій промисловості

8.1. Технологія виробництва цукру і муки

Цукор – харчовий продукт, одержуваний головним чином із цукрового буряка і цукрової тростини. Випускається у виді цукру-піску і цукру-рафінаду. Калорійність 100 г цукру становить біля 400 ккал. Найважливішим показником якості цукру є його кольоровість, що в одиницях Штаммера не має перевищувати 1.0.

Цукровий буряк – дворічна рослина із сімейства маревих. Середня врожайність коренеплодів 25...40 т/га, на поливних землях України – понад 60 т/га.

Вміст цукру в буряку 16...18% від маси кореня, іноді за сприятливих умов – 20%. Тривалість вегетаційного періоду коливається від 150 до 180 діб. Сума середньодобових температур за період вегетації – 2400...2800°С, потрібне достатнє зволоження.

Масове викопування коренеплодів проводять із другої половини вересня. Доставлений транспортними засобами буряк до переробки зберігається в кагатах (буртах). Для попередження гнилісних процесів буряк у кагатах обприскується вапняним молоком, а в жарку погоду зрошується водою.

Тростинний цукор-сирець, вироблюваний в Індії, Бразилії і на Кубі, є продуктом переробки соку, що віджимається зі стеблин цукрової тростини. Вміст сахарози в соку – 97...98%, а в стеблах тростини – 12...15%, урожай 40...60 т/га.

Віджатий тростиний сік піддається хімічному очищенню невеличкою кількістю вапна, фосфорної кислоти й сірчистого газу і у відфільтрованому виді надходить на випарювальну установку. Після згущення сироп із випарки уварюють до виділення кристалів цукру, які відокремлюють на центрифугах у виді цукру-сирцю.

Цукробурякове виробництво є масовим, поточним. У ньому в єдиному виробничому потоці здійснюються основні технологічні процеси і проміжні операції з переробки буряка з одержанням одного виду масової товарної продукції – білого цукру-піску. Побічними видами товарної продукції є жом і патока-меляса.

Щоб запобігти розкладанню сахарози, усі технологічні процеси виконуються при температурі, що не перевищує 90...100°С (тільки в перших корпусах випарки до 120...125°С), і в лужному середовищі (за винятком слабокислої реакції дифузійного соку).

Найважливішими стадіями технології виробництва цукру з буряка є такі: приймання, збереження і подання буряка на завод; очищення коренів буряка від землі і сторонніх домішок; здрібнювання (нарізання) буряка в стружку й одержання з неї соку дифузійним способом; очищення соку; випарювання води із соку з одержанням сиропу; уварювання сиропу в кристалічну масу – утфель I і наступний поділ цієї маси шляхом центрифугування на білий кристалічний цукор і патоку; уварювання патоки в утфель II, додаткова його кристалізація і центрифугування з одержанням жовтого цукру і кінцевої патоки-меляси – відходу виробництва при роботі за схемою з двома утфелями.

Якщо роботи виконуються за схемою з трьома утфелями, то патока від утфеля II не є кінцевою. Вона ще раз уварюється на утфель III, із якого після кристалізації і центрифугування утворюється ще один жовтий цукор і вже як відхід виробництва – меляса.

Використання відходів. Найбільш цінним відходом цукробурякового виробництва є кормова патока, що майже наполовину складається з цукру і містить також інші живильні речовини. Внаслідок цього патоку використовують як концентровані корми для худоби (безпосереднім згодовуванням або в складі комбікормів). Крім того, кормову патоку переробляють на спирт, дріжджі, лимонну і молочну кислоту й інші продукти.

Особливою переробкою з кормової патоки можна витягти цукор, що міститься в ній, і тим самим підвищити загальний його вихід із буряка і знизити його собівартість. Для цієї цілі на деяких цукрових заводах побудовані цехи, у яких роблять знецукрення кормової патоки.

Іншим відходом є жом – позбавлена цукру бурячна стружка. Жом, що вивантажується з дифузорів, за допомогою води транспортують у сховища (жомові ями). Жом живильний, і його охоче поїдають тварини; він використовується у тваринництві для відгодівлі худоби. При деяких цукрових заводах є і свої скотовідгодовувальні пункти.

Для тривалого збереження жом висушують до вологості 10-12%, застосовуючи для сушіння топкові гази.

Виробництво цукру-рафінаду. Біля 20...25% виробленого цукру-піску піддається рафінуванню з метою одержання більш чистого харчового продукту у твердому (грудковий рафінад) або розсипчастому кристалічному (рафінадний цукор-пісок) вигляді.

Для промислової переробки (на рафінування) допускається цукор-пісок із вологістю не більше 0,15%, вмістом цукрів не менше 99,75% і кольоровості до 1,8 одиниць Штаммера.

Сутність процесу рафінування цукру полягає в тому, що цукор-пісок розчиняють, отриманий сироп очищають і уварюють на кристал.

Після виливання рафінадного утфеля у форми і його охолодження одержують цукор високої твердості – виливний цукор. Крупні шматки виливного цукру розбивають на більш дрібні або розпилюють на шматочки правильної форми.

Застосовують і інший засіб виробництва грудкового цукру –пресування отриманого з рафінадного утфеля зволоженого цукру-піску у формах. Так одержують пресований цукор, що має меншу твердість, чим виливний.

Рідкий рафінад використовується в хлібопекарській промисловості і виробництві морозива.

Колір рафінаду повинний бути чисто білим, без плям, допускається блакитнуватий відтінок, одержуваний шляхом додавання ультрамарину.

Вихід готового цукру-рафінаду складає біля 98,5% до маси узятого у виробництво цукру-піску. Сахаро-рафінадні заводи в Одесі, Сумах і Черкасах працюють цілий рік.

Борошно виготовляють в основному з пшениці і жита. Борошно з ячменю, сої, кукурудзи, вівса використовується як домішок до пшеничного або житнього борошна.

Розрізняють житньо-пшеничне борошно (60% жита і 40% пше­ниці) і пшенично-житнє (70% пшениці і 30% жита).

Корисною частиною зерна (рис. 8.1), що повинна залишитися в борошні при помелі, є борошнисте зерно (ендосперм). Необхідно вилучати оболонки й алейроновий (крайовий) прошарок ядра.

Борошно, що містить зародок, швидко прогоркає і має більш темний колір. Помел зерна й одержання з нього борошна здійснюється на сучасних мірошницьких комбінатах. Вони мають декілька цехів, у котрих послідовно здійснюють переробку зерна й утилізацію відходів виробництва.

Рис. 8.1. Будова зерна пшениці:

1,2,3 – оболонки;

4 – алейроновий прошарок;

5 – ендосперм;

6 – брунька;

7 – зародок.

Першим цехом заводу є зерносховище, що приймає зерно, яке надходить на завод для розвантаження його із залізничного, водного або автомобільного транспорту. Застосовують механічні або пневматичні транспортуючі засоби. У зерносховищі є відділення для роздільного збереження зерна різних сортів і якості.

У зерноочисному цеху роблять підготування зерна до помелу. За допомогою сепараторів, трієрів і магнітних установок зерно звільняють від домішок. Потім на лущильних машинах його очищують від поверхневих покровів. Після цього роблять кондиціювання (гідротехно­термічне), змішування в одну помольну партію різноманітних сортів зерна (для одержання визначеної якості борошна), надання зерну необхідної вологості (до 15,5%) і т.д.

Основним процесом борошномельного виробництва є подрібнювання зерна на вальцьових верстатах у розмольному цеху. Продукти помелу розділяють за розмірами часток за допомогою машин, що просівають (механічних сит).

8.2. Виробництво кефіру і рослинних масел

Кефір утворюється завдяки сквашуванню молока так називаними кефірними грибками. Ці грибки являють собою конгломерат різноманітних мікроорганізмів, у тому числі і дріжджів. Мікро-біологічна природа цих грибків остаточно не з’ясована. Виробництво кефіру в молочній промисловості здійснюється двома способами: резервуарним і термостатним. При першому способі сквашування пастеризованого молока й утворення згустка відбувається у великих резервуарах, при другому – сквашування молока й утворення згустка здійснюється безпосередньо в пляшках, розміщених у спеціальні термостати.

Молочна промисловість випускає декілька видів кефіру: кефір жирний (6 і 3,2% жиру), кефір нежирний, кефір талліннський жирний (1% жиру, 4,3-4,5% білку) і нежирний.

Збільшення кількості білка досягається додаванням сухого знежиреного молока. Кефір виробляють із суцільного коров’ячого молока (щільність не нижче 1,028 г/см3), із знежиреного молока (не нижче другого гатунку, кислотністю 19оТ (Тельнера) із використанням вершків (вміст жиру не більш 30% і кислотність плазми не вище 24оТ), молока, відновленого із сухого (або суцільного вищого гатунку, знежиреного).

Термостатний способ виробництва кефіру. Вихідне молоко нормалізують за вмістом жиру в резервуарі і спрямовують на теплову і механічну обробку.

Нормалізація молока – зниження або підвищення вмісту жиру або сухих знежирених речовин молока при виробітку молока або молочних продуктів.

Підігріте до 40-50°С у секції регенерації пластинчастої пастеризаційної установки молоко очищають від можливих механічних домішок на сепараторах-молокоочисниках. Потім його пастеризують і спрямовують у гомогенізатор.

Ефективність пастеризації по знищенню туберкульозної палички як найбільше термостійкої залежить від температури нагрівання і тривалості її дії. При температурі 85-87°С витримка складає 5-10 хвилин, а при 90-92°С нормалізоване молоко витримується 2-3 хвилини. При такому режимі теплової обробки молока гине патогенна мікрофлора й одночасно відбуваються фізико-хімічні зміни вершків і молока, що істотно впливає на консистенцію готового продукту.

Гомогенізація молока – процес інтенсивної механічної його обробки з метою подрібнення жирових кульок (5-10мкм) на більш дрібні (1-2 мкм). Молоко гомогенізують при температурі не нижче 60°С, ступінь подрібнення жирових кульок залежить від температури і тиску, що складає 15МПа, але не нижче 12,5МПа. Гомогенізація необхідна для того, щоб запобігти відстоюванню жиру, поліпшити консистенцію готового продукту і підвищити його стійкість при збереженні.

Заквашене молоко далі розливають у скляні пляшки на автоматі і спрямовують у термостатну камеру для сквашування й утворення згустка. Потім пляшки зі згустком надходять у холодильну камеру для охолодження продукту і його дозрівання. Проміжне збереження готового продукту і його дозрівання відбуваються в холодильній камері.

Резервуарний спосіб, при якому заквашування, сквашування і дозрівання кефіру проводиться в одній ємкості. Молоко нормалізують за вмістом жиру в резервуарі, підігрівають у пластинчастому пастеризаторі, очищують від можливих механічних домішок у сепа­раторі-молокоочиснику. Потім молоко пастеризують і гомогенізують у гомогенізаторі. Після витримки молока при температурі пастеризації у витримувачі його прохолоджують до температури заквашування в тепло­обмінному апараті й подають у резервуари для сквашування й утворення згустка. Резервуари мають охолоджувальні сорочки й мішалки для перемішування молока і сквашування згустку.

Перемішування закінчується через 15-20 хв після заповнення резервуара молоком. Після перемішування суміші дають спокій для дозрівання на 8-12 годин. Закінчення сквашування визначають за структурно-механічними властивостями і кислотністю згустку, яка має бути в межах 85-100оТ.

Температура дозрівання кефіру – 14-16°С. При різкому охолодженні кефіру до 10°С і нижче припиняється розвиток дріжджів і бактерій, що ароматизують, внаслідок чого утворюється продукт невираженого смаку. Тривалість дозрівання залежить від бажаного смаку і лікувальних властивостей кефіру. По закінченні дозрівання кефір прохолоджують і розливають у дрібну тару місткістю 0,25; 0,5 л при температурі 14-16°С. Після розливу кефір прохолоджують до 5-8°С.

8.3. Технологія виробництва рослинної олії

Сировина для виробництва олії. Всі культури, що є сировиною для виробництва олії, можна розділити на дві групи: рослини, що вирощують для одержання рослинної олії, і рослини, що служать для одержання інших продуктів, а вже потім для одержання олії. До першої групи належать соняшник, кліщовина, рапс. Другу групу складають: бавовник, льон, коноплі, соя, арахіс, гірчиця, кліщовина.

Основну кількість рослинних олій одержують із насіння соняшнику, бавовнику, льону, сої, кліщовини. Залежно від вмісту жиру в ядрі всі олійні культури розподіляються на 3 групи: малоолійні з вмістом жиру 15-35% (соя); середньоолійні – 33-55% (бавовник); багатоолійні – 55% і вище (соняшник, арахіс, льон).

Зберігання олійного насіння. Насіння олійних культур зберігають на підприємствах до переробки, створюючи найсприятливіші умови для підтримки їхньої високої якості і запобігання псування.

Для кращого зберігання якості насіння при тривалому збереженні створюють умови, за яких інтенсивність біохімічних процесів, у тому числі дихання, мінімальна. Основними чинниками, що впливають на інтенсивність дихання, є вологість і температура, а також наявність доступу повітря до насіння, що зберігається.

Для забезпечення гарної якості олійного насіння застосовують такі режими: 1) збереження насіння при вологості на 2-3% нижче критичної; 2) збереження в охолодженому стані; 3) збереження без доступу повітря. Можна сполучити декілька режимів (наприклад, збереження сухого насіння при низьких температурах і т. ін.).

Підготовка олійного насіння до витягу олії. Підготовка олійного насіння до витягу олії полягає в очищенні його від усіх видів домішок і сушінні.

Засоби і методи очищення, а також принципи роботи відповідного устаткування засновані на відмінності домішок від олійного насіння за розмірами, формою, аеродинамічними і магнітними властивостями.

В промисловості для очищення олійного насіння від домішок в основному використовують високоефективні комбіновані машини. Найбільше поширені повітряно-ситові сепаратори, в яких насіння для відділення домішок просівають через сито з підібраними розмірами отворів, а на вході й виході із сепаратора насіння провівають повітрям, яке відносить легкі домішки.

Кондиціонування олійного насіння. Кондиціонування (зниження вологості) насіння досягається шляхом висушування. Для цього використовується теплова обробка сумішшю димових газів і повітря. Сушіння здійснюється в сушарках різних конструкцій при суворому дотриманні режиму. Висушене насіння має бути охолоджене до температури, що перевищує температуру зовнішнього повітря не більш ніж на 5°С.

Відділення оболонки від ядра олійного насіння покращує якість одержуваної олії, при цьому збільшується продуктивність технологічного устаткування, знижуються втрати олії, підвищується харчова, кормова цінність макухи і шроту.

Для шеретування олійного насіння застосовують різноманітні засоби відповідно до властивостей оболонок і ядер. Так, шеретування насіння соняшнику засновано на ударній дії, що розколює зовнішню оболонку. Для цього використовують батіжні шеретівки з багатократним ударом, а також відцентрові шеретівки з багатократним ударом.

Очищене ядро, призначене для пресового засобу витягу олії, має містити не більш 3% оболонки, для екстракційного засобу – не більше 8%. Олійність відділеної оболонки не повинна бути більш ніж на 0,5% вище ботанічної.

Здрібнювання насіння. Олія утримується в клітинах насіння або ядер, тому для його добутку необхідно зруйнувати клітинну структуру олійного матеріалу. У результаті здрібнювання утвориться олійний матеріал нової структури – м’ятка.

Видобуток олії з рослинної сировини здійснюється зараз двома способами: пресуванням і екстракцією. Пресування являє собою механічне видавлювання олії на шнекових пресах. Пресування може бути одноразове і дворазове – із попереднім і остаточним видавлюванням олії.

Метод екстракції заснований на розчиненні олії в легколетючих органічних розчинниках; використовується для прямої екстракції і для екстракції з одноразовим попереднім видавлюванням олії на шнекових пресах.

Пресовий засіб добутку олії. При переробці багатоолійного насіння застосовується дворазове пресування. Цей процес (рис. 8.2) складається з попереднього знімання основної кількості олії на шнекових пресах і остаточного видобутку олії на пресах високого тиску. Попередньому видобутку олії передує стадія вологотеплової обробки м’ятки.

Екстракційний спосіб видобутку олії. Цей засіб найекономічніший, забезпечує максимальне знежирювання олійної сировини, дозволяє одержати високу якість олії і знежиреного залишку – шроту.

При переробці малоолійної сировини (насіння сої та інших) застосовують пряму екстракцію олії (рис. 8.3).

Для знежирювання більшості багатоолійного насіння олію попередньо виділяють пресуванням, а потім спрямовують на наступний остаточний видобуток його шляхом екстракції Так переробляють насіння соняшнику, бавовнику, льону, арахісу й ін.

Рис. 8.2. Схема видобутку рослинної олії пресуванням

Рис. 8.3. Схема видобутку рослинної олії прямою екстракцією

Змістовий модуль 9. Наука і наукові дослідження

9.1. Поняття науки

Наука – це сфера людської діяльності, що полягає у виробленні й теоретичній систематизації об’єктивних знань про реальну дійсність. Вона містить у собі як діяльність для набуття нових знань, так і її результат – систематизовану суму знань, що лежать в основі наукової картини світу і виробничої діяльності людини.

Безпосередні цілі науки – опис, пояснення і прогноз процесів та явищ дійсності, що складають предмет її вивчення на основі законів, що відкриваються наукою.

Система наук умовно поділяється на природничі, суспільні й технічні науки. Зародившись у древньому світі в зв’язку з потребами суспільної практики, наука в ході історичного розвитку перетворилася на продуктивну силу і найважливіший соціальний інститут, що має значний вплив на всі сфери життя суспільства.

Обсяг наукової діяльності з XVII ст. подвоюється приблизно кожні 10-15 років (зростання відкриттів, наукової інформації, кількості науковців).

Розвиток науки відзначається чергуванням екстенсивних і революційних періодів – наукових революцій, що приводять до змін її структури, принципів пізнання, категорій і методів, а також форм її організації.

За своєю спрямованістю, безпосереднім відношенням до практики окремі науки поділяють на фундаментальні й прикладні. Завданням фундаментальних наук є пізнання законів, які керують поведінкою та взаємодією базисних структур природи, суспільства і мислення. Ці закони і структури вивчаються, так би мовити, в „чистому виді”, безвіднос­но до їхнього можливого використання. Тому фундамен­тальні науки іноді називають „чистими”.

Безпосередня мета прикладних наук – використання результатів фундаментальних наук для розв’язання не тільки пізнавальних, а й соціально-практичних проблем. У такому разі критерієм успіху є не тільки досягнення істини, а й міра задоволення соціального замовлення. Прикладні науки можуть розвиватися за напрямом і теоретичної, і практичної проблематики. Наприклад, у сучасній фізиці фундаментальну роль віді­грають електродинаміка і квантова механіка, використання яких у пізнанні конкретних предметних сфер створює багато різних галузей теоретичної прикладної фізики – фізику металів, фізику напівпровідників і т. ін. Подальше перенесення їхніх результатів у практику спричинило появу різноманітних практичних прикладних наук – металознавство, напівпровідникову технологію тощо, а їхній прямий зв’язок із виробництвом здійснюється за допомогою відповідних конкретних розробок. Усі технічні науки є прикладними.

Вища атестаційна комісія (ВАК) України за погодженням з Міністерством освіти і науки України затвердила національну класифікацію наук.

Дата добавления: 2014-01-04