Рациональный состав производственных помещений шампиньонницы

Введение. Одной из основных задач, намеченных Госпрограммой развития сельского хозяйства, является обеспечение населения качественными продуктами питания. Положительное влияние на улучшение качества питания может оказать выращивание на промышленной основе шампиньонов, содержащих до 7% белка, ряд витаминов и минеральных веществ. В современных шампиньонницах годовой объём продукции с 1га культивационной площади составляет не менее 1500т, что равноценно 70-90 т сухого пищевого белка. Как известно, белки являются важнейшим строительным материалом человеческого организма.

Российская Федерация с годовым объёмом выращивания грибов 141 тыс.т занимает 9 место в мире [1, 2]. В отечественном грибоводстве основной объём производства шампиньонов приходится на комплексы импортной поставки, также используются приспособленные сооружения и помещения. С целью снижения единовременных строительных затрат для выращивания грибов возможно использование утеплённых лёгких арочных сооружений с поликарбонатной или плёночной кровлей [3, 4, 5].

Одной из причин, сдерживающих разработку отечественных шампиньонниц промышленного типа является отсутствие научных основ их проектирования. В разработанных нормах технологического проектирования шампиньонных комплексов в зданиях для выращивания шампиньонов должны предусматриваться три вида производственных помещений по назначению: для пастеризации субстрата, проращивания грибницы в субстрате, выращивания грибов. При этом требуемое соотношение производственных помещений, обусловливающее ритмичность и безотказность технологического процесса, не определено и должно при проектировании определяться расчётом. Для строительства нормами рекомендована номенклатура культивационных площадей шампиньонниц 0.35, 0.7 и 1 га [6].

Цель исследования предусматривала обоснование соотношения производственных помещений различных видов, обеспечивающего надёжность функционирования шампиньонницы и грибоводческого комплекса в целом.

Результаты работы. Обоснование соотношения производственных помещений шампиньонницы проводилось на примере разработанного планировочное решение шампиньоннцы с тремя видами помещений основного производственного назначения (рис. 1).

Длительности технологических процессов в производственных помещениях шампиньонницы зависят от ряда факторов и их можно рассматривать как случайные величины. Так, субстрат пастеризуется (обрабатывается горячим влажным воздухом) 6 - 10 сут., рост грибницы в субстрате продолжается 9-14 сут., плодоношение грибов длится 56-63 сут [3, 6].

14 г * 15

204.0

Рисунок 1 – Планировочное решение шампиньонницы площадью выращивания 1 га: 1 – помещения выращивания грибов; 2 – помещения пастеризации субстрата и проращивания грибницы; 3 – коридор для загрузки и разгрузки помещений;

4 – коридор; 5 – вентиляционное оборудование; 6 – холодильное оборудование;

7 –центральный кондиционер; 8-18 – помещения вспомогательного назначения

С использованием положений теории вероятности и основ теории массового обслуживания [7-9] были составлены функции распределения для этих случайных величин (рис. 2):

период пастеризации:

период развития грибницы:

период роста грибов:

Рисунок 2 – Графики функций распределения длительностей процессов: а – пастеризации субстрата; б – проращивания грибницы; в – выращивания грибов

Блок производственных помещений можно представить в виде непрерывно функционирующей многоканальной системы (рис. 3), используемой для получения результатов в теории массового обслуживания [7-9], что позволило установить необходимое соотношение помещений различных видов.

Рисунок 3 - Функциональная схема блока помещений основного производства шампиньонницы:

1 - помещения пастеризации субстрата; 2 - помещения проращивания грибницы;

3 - помещения выращивания грибов

Работоспособность системы считается обеспеченной, если среднее число событий в единицу времени (плотность потока сырья) в различных помещениях будет одинаковым

А п = А г = А в ( 1/сут. )

А п = NA; А г = МЛ ; А в = N_в/t в ,                        (1)

где А п , А г , А в - соответственно плотность потока сырья, последовательно проходящего через помещения пастеризации субстрата (λ п ), проращивания грибницы (А г ), выращивания грибов (А в );

М п , М г , М в - соответственно количество помещений пастеризации субстрата, проращивания грибницы, выращивания грибов;

t o , t r , t s - соответственно длительность процесса пастеризации субстрата, проращивания грибницы, выращивания грибов.

Преобразовав формулу (1), получим:

М п : М г : М в = t п : t r : t в                                              (2)

На основании выражения (2) можно сформулировать следующее правило определения соотношения производственных помещений шампиньонницы, обеспечивающего минимально необходимый состав помещений для проведения технологического процесса в шампиньоннице:

соотношение помещений для пастеризации субстрата, проращивания грибницы, выращивания грибов должно соответствовать соотношению длительностей, проводимых в них процессов.

Например, при соотношении длительностей технологических процессов (t п =6сут.) : (t г =12 сут.) : (t в =48сут) = 1 : 2 : 8 соотношение соответствующих помещений также должно быть равно 1:2:8. А именно, на одно пастеризационное помещение требуется два помещения для роста грибницы и восемь помещений для плодоношения грибов.

При эксплуатации шампиньонницы возможен «отказ» одного из производственных помещений из-за поломки инженерного или технологического оборудования, который повлечёт за собой нарушение технологического процесса. Наиболее опасным является «отказ» помещения пастеризации субстрата, являющегося начальным звеном в технологическом процессе. Для предотвращения «отказа» при определении соотношения производственных помещений необходимо предусмотреть резервное время на ремонт пастеризационного помещения.

Длительность использования пастеризационного помещения при этом составит

^пр ^п + £p ,    ^п.р. ^П + £р                               (3)

где tn – технологически требуемая длительность процесса пастеризации;

tp – резервное время.

Требуемое резервное время определялось на основании выведенной формулы

где µ – плотность потока обрабатываемого сырья одним непрерывно занятым помещением (величина, обратная среднему времени обслуживания одной партии сырья)

tn \сут/

Установлено, что необходимое резервное время для устранения «отказа» пастеризационного помещения можно принять равным двум суткам.

Определённое на основании формулы (2) минимально необходимое соотношение производственных помещений может быть нерациональным, так как отдельные технологические операции в шампиньоннице (загрузка и разгрузка помещений, укладка покровного материала и др.) могут совпадать с выходными днями. В связи с этим признано целесообразным длительности процессов пастеризации субстрата, проращивания грибницы и выращивания грибов принимать кратными одной неделе, так как при этом исключается занятость рабочих в выходные дни.

Таким образом, принцип проектирования помещений основного производственного назначения можно сформулировать в следующем виде: соотношение пастеризационных помещений (N П ), проращивания грибницы (N Г ) и выращивания грибов (N В ) должно быть равно соотношению длительностей, осуществляемых в них процессов, принимаемых кратными одной неделе

N П : N Г : N В = Т П : Т Г : Т В

Формирование блока производственных помещений в соответствии с предложенным принципом позволяет обеспечить его функциональную надёжность, а также ритмичность и «комфортность производства» на грибоводческом комплексе в целом.

Вывод. Разработанные основы формирования структуры блока производственных помещений шампиньонницы позволяют обеспечить надёжность и ритмичность производственного процесса как в шампиньоннице, так и на шампиньонном комплексе.