Автоматизация производства сливочного масла непрерывным способом

1

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Украины

Харьковский государственный университет питания и торговли

Кафедра процессов и автоматизации пищевых производств

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

на тему: Автоматизация производства сливочного масла непрерывным способом

Харьков 2010

Содержание

Введение

1. Состав и потребительская ценность сливочного масла. Технология производства

1.1 Характеристика сливочного масла

1.2 Пищевая ценность сливочного масла

1.3 Технология производства сливочного масла

2. Описание схемы автоматизации

3. Задание на разработку схемы автоматизации

4. Спецификация на средства контролирования и автоматизации

Список используемой литературы

Введение

Автоматизация представляет собой одно из важнейших средств осуществления перехода к качественно новому производству за счет повышения производительности работы, улучшение качества продукции, оптимизации процессов, снижения себестоимости продукции, обеспечение безопасности работы оборудования, улучшение условий и культуры производства.

Автоматизация изготовления масла непрерывным способом очень актуальна на сегодняшний день. Так, как в отличие от прерывного способа производства сливочного масла, он обеспечивает экономию времени, занимает меньшую площадь, снижает количество бактерий, которые попадают в масло во время протекания процесса, снижает себестоимость продукта, разрешает более тщательно следить за всем протеканием процесса, за счет приборов автоматизации.

1. Состав и потребительная ценность сливочного масла.

Технология производства

1.1 Характеристика сливочного масла

Сливочное масло - пищевой продукт, вырабатываемый из коровьего молока, состоящий преимущественно из молочного жира, обладающий специфическим свойственным ему вкусом, запахом и пластичной консистенцией (при температуре 10-12°С). Компонентами сливочного масла являются молочный жир и белки молока, лактоза, фосфолипиды, вода, минеральные вещества и др.

Сливочное масло является дисперсной системой - показатели его качества во многом определяются устойчивостью и долговечностью структуры, такими показателями, как вязкость, пластичность, жиро- и влагоудерживающая способность. Потребительные показатели сливочного масла зависят от состава компонентов, качества сырья и условий производства. Массовая доля основных компонентов в разновидностях сливочного масла (в %) различна: жира - от 50 до 82,5, воды - от 16 до 42%, остальное - сухой обезжиренный молочный остаток. Соблюдение установленного состава компонентов масла гарантируется государственными стандартами.

В формировании структуры сливочного масла участвуют вещества, находящиеся в различных агрегатных состояниях: твёрдом - жир, жидком - жир и водные растворы, газообразном - воздух, коллоидном - белки. На структуру, качество, стойкость масла в хранении оказывают влияние однородность распределения и размер капель воды, размер пузырьков воздуха и др.

Вкусовыми компонентами сливочного масла являются: диацетил, летучие жирные кислоты с короткой углеродной цепью, некоторые эфиры жирных кислот, лецитин, белок, жиры, молочная кислота. В своей совокупности они придают ему своеобразные приятные вкус и запах. Следует отметить также, что каротин (естественное красящее вещество) придает маслу приятную желтую окраску. В зависимости от содержания каротина масло имеет сочный цвет с тёмно-желтым оттенком или бледно-желтую окраску, а иногда почти белую. В ряде стран для придания так называемому зимнему маслу желтого цвета используют пищевые красители.

1.2 Пищевая ценность сливочного масла

Под пищевой ценностью понимают соответствие химического состава продукта формуле сбалансированного питания взрослого человека. Пищевая ценность продукта тем выше, чем в большей степени он удовлетворяет потребностям организма в пищевых веществах, а его химический состав соответствует формуле сбалансированного питания.

Пищевая ценность сливочного масла обусловливается его химическим составом, главным образом содержанием в нем молочного жира, восполняющего энергетические затраты организма человека.

Сливочное масло является носителем витаминов и поставщиком жирных кислот, использующихся в организме человека для синтеза незаменимых аминокислот и других органических веществ. В молочном жире жирных кислот содержится значительно больше, чем в любом другом пищевом жире. Соотношение в сливочном масле ненасыщенных жирных кислот к насыщенным составляет 0,4:0,6, а количество свободных жирных кислот 0,26-0,42%.

Наибольший интерес представляют полиненасыщенные жирные кислоты (иногда их называют жировыми витаминами), которые входят в состав липидов жировых клеток и фосфолипидов и являются наиболее активными. К активным полиненасыщенным жирным кислотам относятся арахидоновая (0,2%), линолевая (3,2,%) и линоленовая (0,7%). Они участвуют в клеточном обмене веществ, являются факторами роста у детей, обладают антисклеротическим действием. Повышенная активность указанных жирных кислот в биологических процессах объясняется наличием в них нескольких двойных связей. Полиненасыщенные жирные кислоты играют большую роль в обеспечении нормального углеводно-жирового обмена, а также в регулировании окислительно-восстановительных процессов, протекающих в организме человека, и нормализации холестеринового обмена.

Биологическая ценность сливочного масла повышается благодаря наличию в нем минеральных веществ, лактозы, водо- и жирорастворимых витаминов. В сливочном масле содержатся витамины А, Е, В, В, С, О, в-каротин и др.

Очень важную роль играют содержащиеся в масле лецитин и холестерин. Холестерин (жироподобное вещество) является исходным веществом для образования желчных кислот; он участвует в образовании надпочечных и половых гормонов, оказывает защитное действие в отношении кровяных телец, может действовать как антитоксин и пр. В крови человека отношение между фосфолипидами (в том числе лецитином) и холестерином примерно 1:1. Содержание холестерина в масле составляет приблизительно 200-240 мг%, лецитина - несколько превышает 200 мг%.

Содержание в сливочном масле полиненасыщенных жирных кислот, фосфолипидов, витаминов, минеральных веществ и других питательных веществ зависит главным образом от времени года, географической зоны, метода и режимов выработки, вида масла. Поэтому целесообразно проводить витаминизацию масла, в частности в результате использования в-каротина, что одновременно улучшает внешний вид масла и повышает его стойкость при хранении.

1.3 Технология производства сливочного масла

сливочное масло производство автоматический сбивание

Технологический процесс производства масла включает концентрирование жира молока, заключенного внутри жировых шариков, до желаемого содержания его в масле и формирование структуры продукта с заданными свойствами (выделение жировых шариков из молока и превращение их в сливочное масло). Технологический процесс производства масла включает в себя такие операции: приемка молока, охлаждение, хранение, подогревание, сепарирование молока, пастеризация сливок, низкотемпературная подготовка сливок (физическое созревание сливок), сбивание сливок, промывка масляного зерна, механическая обработка масла, упаковка, хранение масла на заводе. В зависимости от того, каким способом достигается выделение жировых шариков молока и концентрирование жира молока до желаемого содержания его в масле, различают два способа производства сливочного масла: способ сбивания сливок (традиционный) и способ преобразования высокожирных сливок (поточный).

При выработке масла способом сбивания сливок концентрирование жира молока до желаемого содержания его в масле достигается путем сепарирования молока и последующего сбивания полученных сливок, а также во время механической обработки масляного зерна, полученного при сбивании сливок. Таким образом, процесс концентрирования жира молока при производстве масла способом сбивания сливок является многоступенчатым.

В соответствии с типами применяемых маслоизготовителей различают способы периодического сбивания сливок, когда масло вырабатывают в маслоизготовителе периодического действия, и непрерывного сбивания сливок, когда масло получают в маслоизготовителях непрерывного действия. Способ непрерывного и периодического сбивания сливок относят к пенному способу получения сливочного масла. За рубежом способ непрерывного сбивания сливок именуется методом Фритца, по фамилии автора, который первым сконструировал маслоизготовитель непрерывного действия. Метод Фритца в принципе аналогичен способу непрерывного сбивания сливок.

При производстве масла способом сбивания сливок сливочное масло можно выработать только при условии предварительного превращения сливок из эмульсии в суспензию, содержащую отвердевшие жировые шарики.

При изготовлении масла способом сбивания сливок нормализация по содержанию влаги осуществляется во время его механической обработки, а при выработке масла способом преобразования высокожирных сливок - до начала термомеханической обработки высокожирных сливок. При производстве масла осуществляется после завершения процесса кристаллизация глицеридов молочного жира, во время физического созревания сливок и достижения желаемой степени отвердевания жира.

Процесс производства сливочного масла можно представить в виде следующей технологической схемы (рис 1.1):

Сепарирование молока

Процесс сепарирования представляет собой механическое разделение молока на фракции под действием центробежной силы. Сепарирование применяют для разделения молока на сливки и обезжиренное молоко, а также для его очистки от механических и естественных (кровь, слизь и т.п.) примесей. Кроме этого при сепарировании из сыворотки выделяют белки, получают высокожирные сливки, отделяют микроорганизмы от молока (бактериоотделение) и др. Под действием центробежной силы молоко разделяется благодаря различию плотностей фракций: плотность дисперсной фазы (жира) меньше, чем дисперсионной среды (плазмы молока), или плотность дисперсионной среды (плазмы молока) меньше, чем дисперсной фазы (частиц механических и естественных примесей). Сепарирование молока осуществляется в специальных машинах - сепараторах.

Приемка молока

v

Охлаждение молока (4-5°С)

v

Хранение молока

v

Подогревание молока (30°С)

v

Сепарирование молока

(температура молока составляет 35-45°С)

v

Пастеризация сливок

(при температуре до 85°С без выдержки)

v

Низкотемпературная подготовка сливок к сбиванию

(физическое созревание сливок)

v

Сбивание сливок и образование масляного зерна

(скорость движения сливок в аппарате 5-7м/с)

v

Промывка масляного зерна

(температура - 1-5°С, давление - 0,49-0,73 МПа)

v

Механическая обработка масляного зерна и масла

v

Фасовка, упаковка и хранение масла

Рис. 1.1 - Технология производства сливочного масла способом

сбивания сливок

Эффективность сепарирования зависит от содержания жира в молоке, размеров и дисперсности жировых шариков. Чем крупнее шарики, тем быстрее они выделяются. Механическое и тепловое воздействия на молоко приводят к перераспределению в нем жировых шариков. Часть шариков агрегируется, образуя комочки, а крупные шарики дробятся на множество мелких. Поэтому необходимо сохранять исходные размеры жировых шариков и избегать больших механических воздействий на молоко до сепарирования при транспортировании его насосами, перемешивании, встряхивании, охлаждении, подогреве, пастеризации и т.п. Скорость выделения жировых шариков обратно пропорциональна вязкости молока, зависящей от температуры. Рекомендуемая температура молока при сепарировании составляет 35-45°С и соответствует температуре подогрева молока в секции рекуперации пластинчатых пастеризационно-охладительных установок. Молоко с массовой долей жира 4% и выше сепарируют с дополнительным подогревом и уменьшением подачи его в сепаратор.

Пастеризация сливок

Цель пастеризации - полное уничтожение патогенных микроорганизмов, максимальное снижение остаточной микрофлоры, инактивация ферментов, ускоряющих порчу масла, а также участие в формировании вкуса готового продукта.

Пастеризация сливок обеспечивает хорошие результаты только при правильно выбранных режимах.

При выборе температуры пастеризации учитывают влияние её не только на микрофлору, но и на бактериальную липазу и пероксидазу. Полное разрушение липазы и пероксидазы достигается при нагревании сливок до 85°С без выдержки при этой температуре. Поэтому пастеризация сливок ниже этой температуры не допускается.

При выборе режимов пастеризации сливок учитывают вид вырабатываемого масла, а также качество сливок.

Низкотемпературная подготовка сливок к сбиванию

Цель данной технологической операции - перевести часть молочного жира (не менее 30-35% жира) в твердое состояние. При появлении внутри жировых шариков кристаллов жира уменьшается прочность связи белковых оболочек и прилегающего к ним жира. Это вызывает десорбцию некоторой части веществ оболочки в плазму и снижение устойчивости жировой дисперсии сливок. С увеличением глубины охлаждения и выдержки сливок данное влияние усиливается. Описанное явление служит основой процесса выделения из сливок жировой фазы и получения масляного зерна.

Выбор режимов подготовки сливок к сбиванию зависит от состава молочного жира, периода года, условий кормления животных и других факторов. В технологическом плане режимы физического созревания сливок подразделяют на традиционные (длительный и ускоренный), бесступенчатые, ступенчатые и комбинированные (летние и зимние).

Сбивание сливок и образование масляного зерна

Сущность процесса сбивания сливок заключается в агрегации (слипании) содержащихся в них жировых шариков. Процесс происходит под воздействием внешней силы, сопровождается постепенным уменьшением количества жировых шариков и заканчивается образованием масляного зерна. При этом оболочки жировых шариков разрушаются и около 50-70% их компонентов переходит в пахту. Основу жесткого каркаса образующихся структурных агрегатов масляного зерна составляют связи между частицами в результате взаимодействия сил слипания.

Промывка масляного зерна

Промывка масляного зерна - операция многоцелевая. Кроме удаления части нежелательных веществ, промывка оказывает влияние на упруго-вязкие свойства и слипаемость масляного зерна, эффективность его механической обработки и консистенцию готового масла.

Промывкой можно удалить из масляного зерна до 50% содержащейся в плазме лактозы и 15-27% белка. Вымываются водорастворимые вещества, содержащиеся в поверхностных каплях плазмы. Степень удаления плазмы зависит от размеров масляного зерна и его консистенции. Из крупного масляного зерна с мягкой консистенцией плазма удаляется труднее, чем из мелкого, однородного, твердого.

Вода, применяемая для промывки масляного зерна, должна соответствовать требованиям, предъявляемым к питьевой воде.

Механическая обработка масляного зерна и масла

Сущность данной операции заключается в формировании из разрозненных агрегатов масляного зерна монолита масла, равномерном распределении компонентов и пластификации продукта. Это влияет на вкус масла, его консистенцию, стойкость при хранении, товарные показатели. Эффективность обработки масляного зерна во многом зависит от его структуры, состава и свойств. Масляное зерно может иметь компактную структуру отдельных агрегатов правильной формы с плотной поверхностью или рыхлую с неровной поверхностью, соответственно, при использовании маслоизготовителей периодического и непрерывного действия.

При механической обработке масла одновременно происходят диспергирование и коалесценция капель плазмы (дробление и соединение). Механическую обработку начинают сразу после слива (отжатия) пахты или промывной воды.

Масляное зерно обрабатывают в маслоизготовителях различных конструкций. В непрерывно действующих маслоизготовителях масляное зерно подвергают экструзионной обработке с помощью шнеков, которыми оно продавливается через специальное устройство, состоящее из металлических решеток и мешалок. При этом происходит спрессовывание масляного зерна, гомогенизация, уплотнение монолита и его пластификация. В процессе спрессовывания шнеками из масляного зерна удаляется пахта. При гомогенизации происходит диспергирование плазмы и равномерное распределение компонентов. Уплотнение монолита масла осуществляется в конической насадке.

Фасовка и упаковка масла

Сливочное масло, выработанное методом сбивания сливок, может быть расфасовано в транспортную и потребительскую тару.

В качестве транспортной тары используют картонные ящики массой нетто по 20,0 кг по ГОСТ 13515-00, а также ящики из гофрированного картона по ГОСТ 13511-91, ГОСТ 13512-91, ГОСТ 13513-86, ГОСТ 13516-86, ГОСТ 16535-95 массой нетто 20,0; 15,0; 10,0; 5,0 кг.

Внутренняя поверхность коробов и ящиков перед их заполнением должна быть выстлана пергаментом марки А по ГОСТ 1341 или алюминиевой каптированной фольгой. Монолит масла в коробе или ящике должен быть плотным, без пустот, с ровной поверхностью. Упаковочный материал должен плотно прилегать ко всей поверхности монолита.

После заполнения тары маслом, его поверхность выравнивается и закрывается упаковочным материалом.

При эксплуатации маслоизготовителя непрерывного действия масло из аппарата по направляющей трубе подают в бункер фасовочного аппарата.

Перед началом работы все детали фасовочного аппарата, соприкасающиеся с продуктом, обрабатывают антиприлипающими растворами.

Для сливочного масла, вырабатываемого методом сбивания сливок (вне зависимости от типа маслоизготовителя), традиционно применяют фасовку формированием брикетов. Предусмотрено фасовку брикетами массой 10, 15, 20, 30, 50, 100, 150, 200 и 250 г, батончиками по 200, 250, 400 и 500 г.

2. Описание схемы автоматизации

Технологический процесс производства сливочного масла методом сбивания включает следующие операции: непрерывную подачу сливок, непрерывное сбивание, отделение пахты, обработку масляного зерна, вакуумную обработку, фасовку и упаковку.

Сливки из сливкосозревательного резервуара через уравнительный бак винтовым насосом подаются в цилиндр маслоизготовителя. Масляное зерно, которое образовалось, с маслянкой попадает в первую камеру отделочника, где зерно подвергается первому промыванию и механической обработке шнеками. Маслянка отделяется от масляного зерна в бак для пахты и дальше насосом подается для дальнейшей переработки. Масляный пласт образовывается в первой камере отделочника. Во второй камере происходят окончательное промывание и дальнейшая обработка масляного зерна. В третьей камере вакуумом создается разрежение для удаления воздуха. Дальше масло продавливается через решетки с мелкими отверстиями, между которыми установлены ножи для перемешивания пласта масла. Масло, которое выходит из насадки маслоизготовителя, по транспортеру направляется на фасовку и упаковку. Для дозирования масла есть насос-дозатор. Емкость с мешалкой служит для перемешивания рассола при производстве соленого масла.

Автоматическое регулирование параметров процесса сбивания существенным образом влияет на качество сливочного масла.

Для нормального хода процесса сбивания необходимо обеспечить равномерную подачу сливок, для чего в схеме используется уравнительный бак с поплавком регулятором уровня и винтовой насос подачи сливок. Управление работой маслоизготовителя осуществляется со щита управления.

Первичным измерительным преобразователем частоты обращения взбивателя есть тахогенератор, соединенный с показательным прибором. Для измерения величины тока, потребляемого электродвигателем при сбивании, на пульте установленный амперметр.

Контроль давления и температуры ледяной воды, которая поступает для промывания масляного зерна в первой камере и промывание пласта масла во второй камере отделочника, осуществляется соответственно манометром и манометрическим термометром. Манометрический термометр имеет сигнальное устройство, которое выдает электрический сигнал при повышении температуры проточной воды в сравнении с заданным значением, при этом на пульте вспыхивает лампа HL3. На вакуумной линии отделочника установленный вакуумметр.

Содержимое влаги в масле определяется величиной диэлектрической проницаемости масла. Система автоматического контроля и регулирование содержания влаги в сливочном масле является высокочастотным влагоизмерителем, основанным на емкостном методе измерения. Система состоит из первичного измерительного преобразователя проточного типа, установленного на выходе масла с маслоизготовителя, блока преобразователя, показательного и регулирующего прибора и программного устройства, электродвигателя, насосы-дозаторы, обеспечивают импульсное регулирование; содержимое влаги в сливочном масле.

3. Задание на разработку схемы автоматизации

Таблица 3.1 - Задание на разработку

4. Спецификация на средства контролирования и автоматизации

Таблица 4.1 - Спецификация на изделия

Список используемой литературы

1. Грищенко А.Д. Сливочное масло. // Легкая и пищевая промышленность. - М.: 1983. - С. 135-139.

2. Вышемирский Ф.А. Производство сливочного масла. - М.: Агропромиздат, 1987. - С. 182-185.

3. Твердохлеб Г.В., Диланян З.Х., Чекулаева Л.В., Шиллер Г.Г. Технология производства сливочного масла. - М.: Агропромиздат, 1991. - С. 65-67.

4. Перцевий Ф.В., Гурський П.В., Гринченко О.О. та ін. Технологія переробки молока: Навчальний посібник. / ХДУХТ. ? Харків, 2006. - С. 87-90.

5. Кук Г.А., Селеванов Н.И., Крупин Г.В. и др. Технологическое оборудование предприятий молочной промышленности. ? М., 1940. - С. 261-262.

6. Справочник технолога молочного производства. Т 7. Оборудование молочных предприятий. / Под. ред. Храмцова А.Г. - СПб.: ГИОРД, 2004. - 832 с.

7. Технологическое оборудование предприятий молочной промышленности. / Сурков В.Д., Липатов Н.Н., Золотин Ю.П. - 3-е изд., перераб. и доп. ? М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1983. - С. 116-118.

8. Степанов Л.И. Справочник технолога молочного производства. / Технология и рецептуры. Т. 2. Масло коровье и комбинированное. - СПб.: ГИОРД, 2003. - 336 с.

9. Бредихин С.А., Космодемьянский Ю.В., Юрин В.Н. Технология и техника переработки молока. - М.: Колос, 2003. - 400 с.

Размещено на Allbest.ru