Линия производства пастеризованного молока с расчетом установки для восстановления сухого молока

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по рыболовству РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет

ФГБОУ ВПО «ДАЛЬРЫБВТУЗ»

Институт «Пищевых производств»

Кафедра «Пищевая инженерия»

Курсовой проект на тему:

«Линия производства пастеризованного молока с расчетом установки для восстановления сухого молока»

Владивосток 2012



Содержание

Введение

1. Характеристика сырья

2. Описание технологического процесса

3. Продуктовый расчет

4. Подбор и расчет оборудования линии

5. Аналитический обзор оборудования для восстановления молока

6. Расчетная часть

Заключение

Список литературы



Введение

Молоко - продукт питания, наиболее совершенный по своему составу. Ценность молока заключается в идеальной сбалансированности питательных веществ. Молочные продукты играют огромную роль в питании человека, снабжая организм необходимыми для здоровья элементами. Молоко - наименее заменимый продукт, особенно для детского питания.

Молоко различных сельскохозяйственных животных отличается по химическому составу и питательной ценности. Наиболее широко в питании людей используется коровье молоко. В рационе народов различных регионов присутствует также молоко коз, овец, кобылиц, верблюдиц, ослиц, буйволиц, самок зебу, яка, северного оленя.

Восстановленное молоко. На огромной территорий нашей страны есть районы, где климатические условия не благоприятствуют разведению молочного скота.

В этих районах для снабжения населения используется восстановленное молоко. В зимний период крупные промышленные центры также снабжаются восстановленным молоком.

Его вырабатывают из сухого молока высокого качества, полученного распылительной сушкой. По физико-химическим и органолептическим показателям восстановленное молоко полностью соответствует нормализованному пастеризованному молоку и почти не уступает ему по биологической ценности.

Перед восстановлением в сухом цельном молоке определяют содержание воды и его растворимость. На основании этих данных рассчитывают массу сухого молока Сн (в кг) с учетом его фактической растворимости и массовой доли жира из расчета на 1000 кг.

Для смешивания сухого молока с водой можно использовать различное оборудование.

Наиболее удобны специальные установки для восстановления молока, которые обеспечивают непрерывность процесса.

Целью данного проекта является изучение линии производства пастеризованного молока с расчетом установки для восстановления сухого молока.



1. Характеристика сырья

Молоко - сложнейший продукт по своему химическому составу. В состав молока входят: вода, белки, молочный жир, молочный сахар - лактоза, минеральные вещества и микроэлементы - кальций и фосфор, большинство известных витаминов, ферменты, способствующие пищеварению; гормоны, иммунные тела, газы, микроорганизмы, пигменты.

Молоко - сырье для производства кисломолочных продуктов и напитков, сыра, сливочного масла, сливок, мороженого.

Молочная промышленность выпускает коровье молоко пастеризованное, стерилизованное, топленое, сгущенное и сухое.

Сухое молоко по ГОСТу Р 52791-2007 должно соответствовать требованиям таблиц 2.1 и 2.2

Таблица 2.1 Органолептические характеристики сухого молока

Наименование и показатели	Характеристика
Внешний вид и консистенция	Мелкий порошок или порошок, состоящий из единичных и агломерированных частиц сухого молока. Допускается незначительно количество комочков, рассыпающихся при легком механическом воздействии.
Цвет	Белый, белый со светло-кремовым оттенком.
Запах	Свойственные пастеризованному обезжиренному или цельному молоку без посторонних привкусов и запахов. Допускается привкус и запах кипяченого молока.

Таблица 2.2 Физико-химические показатели

Наименнование показателя	Норма для продукта
	обезжиренного	цельного
Массовая доля влаги,% не более,для продукта, упакованного в потребительскую тару	4,0	4,0
Массовая доля жира,%	Не более 1,5	Не менее 25,0
Массовая доля белка в сухом обезжиренном молочном остатке,% не менее	34,0
Индекс растворимости, см3 сырого осадка,не более,для продукта в потребительской таре	0,2	0,1
Группа чистоты, не ниже	1
Кислотность, 0Т (% молочной кислоты)	От 16 до 21 включительно
Массовая доля молочного сахара (лактозы),%	От 47,0 до 54,0 включительно	От 36,0 до 40,0 включительно

Содержание токсичных элементов, микотоксинов, антибиотиков, пестицидов и радионуклидов в продукте не должно превышать норм, установленных нормативными правовыми актами Российской Федерации.

Микробиологические показатели продукта не должны превышать норм, установленных нормативными правовыми актами Российской Федерации.

2. Описание технологического процесса

Технологический процесс состоит из следующих операций:

Прием сырья.

Приемку осуществляют в соответствии с требованиями действующего стандарта, проверяя в сопроводительных документах качество и безопасность, с указанием даты и номера его производства, массы нетто продукта, качеству упаковки, правильности нанесения маркировки, органолептическим и физико-химическим показателям.

2. Нормализация.

Нормализация - это регулирование состава сырья для получения готового продукта, отвечающего требованиям стандарта.

Перед растворением в сухом молоке проверяют содержание на растворимость. На основании этих данных рассчитывают массу сухого молока с учетом фактической растворимости и массовой доли жира из расчета на 1 тонну. Для растворения сухого молока применяют доброкачественную питьевую воду, нагретую до 45 - 50 С. Холодная или горячая вода резко замедляет скорость растворения сухих веществ молока. По физико - органолептическим показателем восстановленное молоко должно полностью соответствовать нормализованному пастерилизованному молоку и не уступать ему по биологической ценности.

При нормализации исходного (цельного) молока по жиру могут быть два варианта: жира в цельном молоке больше, чем требуется в производстве, и жира в цельном молоке меньше, чем требуется. В первом варианте жир частично отбирают путем сепарирования или к исходному молоку добавляют воду. Во втором варианте для повышения жирности исходного молока добавляют к нему сухое цельное молоко. Массу сухого цельного молока, необходимого для добавления к исходному молоку, рассчитывают по уравнениям материального баланса, который можно составить для любой составной части молока.

Один из простейших способов нормализации по жиру - нормализация путем смешивания в емкости рассчитанных количеств нормализуемого молока и нормализующего компонента (сухого цельного молока). Нормализующий компонент добавляют при тщательном перемешивании смеси в емкости.

Нормализацию смешиванием можно осуществить в потоке, когда непрерывный поток нормализуемого молока смешивается в определенном соотношении с потоком нормализующего продукта.

3.Охлаждение.

Затем молоко охлаждают до 4 - 6 С и выдерживают в емкости с целью набухания белковых веществ и более плотного раствора сухого молока.

4.Пастеризация.

Пастеризация молока - это тепловая обработка молока с целью уничтожения вегетативных форм микрофлоры, в том числе патогенных. Режим пастеризации должен обеспечить также получение заданных свойств готового продукта, в частности органолептических показателей (вкус, нужные вязкость и плотность сгустка). Эффект пастеризации, обусловленный степенью гибели патогенной микрофлоры, влияет на выбор режимов и способов пастеризации. Из патогенных микроорганизмов наиболее устойчивы к тепловой обработке бактерии туберкулеза. Поскольку работа по определению возбудителей туберкулеза сложна, то эффективность пастеризации принято определять по гибели не менее стойкой кишечной палочки. Эффект пастеризации зависит от температуры t и продолжительности тепловой обработки z.

В зависимости от этих факторов различают три режима пастеризации: длительная пастеризация - при температуре 60...63°С с выдержкой 30 мин; кратковременная - при 74...78 °С с выдержкой 20 с; моментальная - при температуре 85...87 °С или 95...98 °С без выдержки.

Выбор режимов пастеризации предопределяется технологическими условиями и свойствами продукта. При содержании в продукте компонентов, отличающихся низкой термоустойчивостью, следует применять длительную пастеризацию. Процесс длительной пастеризации хотя и обеспечивает надежное уничтожение патогенных микробов и наименьшее изменение физико-химических свойств молока, однако требует больших затрат, связанных с использованием малопроизводительного оборудования.

Наиболее распространенный способ в производстве пастеризованного молока, кисломолочных продуктов и мороженого - кратковременная пастеризация. Этот способ также надежен для инактивации микробов и максимального сохранения исходных свойств молока. Моментальная пастеризация по воздействию на микробы и свойства молока аналогична кратковременной. Она рекомендуется для пастеризации сливок, из которых вырабатывают масло, и при производстве молочных консервов. Таким образом, все способы пастеризации позволяют получить продукт, безвредный для непосредственного употребления в пищу, но имеющий ограниченный срок хранения.

Сопротивляемость микроорганизмов тепловой обработке увеличивается при повышении содержания жира и сухих веществ в продуктах (сливки, смесь для мороженого), так как жировые и белковые вещества оказывают защитное действие на микробные клетки. Поэтому для продуктов с повышенным содержанием жира и сухих веществ температура пастеризации должна быть увеличена на 10...15 С по сравнению с температурой пастеризации молока.

5.Фасование готового продукта в тетра-пак.

Оборудование предназначено для розлива молока в упаковку Тетра Пак. Производственный процесс полностью автоматизирован, высечки Тетра Пак из накопительного узла подаются на узел формирования и запайки, затем осуществляется внутренняя мойка H2O2, сушка и дезинфекция упаковки, разливается продукт, запаивается Тетра Пак, подгибаются и припаиваются углы, готовые упаковки выдаются на накопительный стол. Узел запайки использует высокочастотную импульсную запайку, что обеспечивает высокую надёжность спаивания швов. Оборудование розлива тетра пак оснащено ёмкостью высокотемпературной (UHT) стерилизации продукта, что позволяет продлить срок годности упакованной продукции до 12 месяцев. Горизонтальная конструкция машины компактна, не требует больших производственных площадей, удобно в эксплуатации и техническом обслуживании оборудования.

3. Продуктовый расчет

Продуктовый расчет на одну смену (продолжительность смены 8 часов, производительность 5 т/ смену)

Готовый продукт: молоко пастеризованное ( МДЖ 3,7 %) - 5000 кг

Масса готового продукта (Мгп) равна 5000 кг. По массе готового продукта определяем массу нормализованного молока (Мн) с учетом предельно допустимых потерь молока при приемке, обработке и фасовке:



Мн = , (1)

Где: Мн - масса нормализованного молока, кг;

Мгп - масса готового продукта, кг

Р - норма расхода нормализованного молока на 1 т продукта, кг/т (Р=1008,6)

Мн = = 5043 (кг)

Массовую долю жира в нормализованном молоке рассчитываем по формуле:

Жн = Жгп + 0,05, (2)

где, Жн - жир нормализованного молока,%

Жгп - жир готового продукта,%

Жн= 3,7+ 0,05=3,75%

Определяем сколько требуется цельного сухого молока:

Мц= , (3)

где, Мц - масса цельного сухого молока, кг;

Жц - жир цельного молока,%

Жо - жир обезжиренного молока.

Мц= = 4846,5(кг)



Мо= ,(4)

Мо= = 73,08 (кг), проверка:

Мн= Мц+ Мо

4846,5+73,08= 4919,58 (кг)

Результаты продуктового расчета приведены в таблице 4.

Таблица 4 Таблица продуктового расчета

Продукты	Затрачено, кг	Получено
	Нормализированное молоко	В том числе	Готового продукта
		Цельное молоко	Обезжиренное молоко
Молоко с м.д. ж. 3,7 %	5043	4846,5	73,08	5000

4. Подбор и расчет оборудования линии

Приемное отделение.

Мощность молочного предприятия составляет 5000 кг в смену. Согласно нормам технологического проектирования, при данной мощности завода предусматривается приемка сухого цельного молока в 1 смену, не менее 8 часов в смену.

Часовая производительность оборудования определяется по формуле:

Q = Mm/t =5000 /8 = 625 кг/ч

где Mm - масса молока в смену, кг;

t - время приемки молока, ч.

Для приемки заданного количества молока предусматривается насос центробежный Г2-ОПА (6 м3/ч) и пластинчатый охладитель одноконтурный для молока ОП-1000М (1000 л/ч).

Для промежуточного хранения сырого молока в соответствии с ВНТП вместимость резервуаров должна составить 100% от суточного поступления. В связи с этим предусматривается 1 резервуар вместимостью молока ОМ3-6000, вместимостью до 6000 литров.

Аппаратное отделение

Для производства восстановленного молока используется Tetra Almix LV20 , который представляет собой автоматическую систему для смешивания жидкостей и мягких сухих веществ. Заданное количество предварительно нагретой воды подается в смесительный резервуар, в котором создан вакуум. Сухое цельное молоко автоматически подаются в смесительный резервуар под действием вакуума. Исходные материалы смешиваются, образуя гомогенную жидкость, при этом она либо постоянно циркулирует только внутри смесительного резервуара, либо циркулирует через буферный танк. Эта система имеет плюс в том, что гомогенизация проходит в смесительном узле и ее не нужно проводить на отдельном оборудовании.

Для проведения пастеризации молока, согласно продуктовому расчету, удобна установка марки ПМР-02 ВТ. Она обеспечит необходимые режимы. Время эффективной работы установки 6 часов. 5000/6= 833,3 кг/ч. Таким образом, предусматривается пастеризационно- охладительная установка производительностью 1200 л/ч ПМР-0,2Вт. Время ее работы при производстве молока пастеризованного составляет: 625/1200= 0,52

Отделение розлива.

В этом отделении предусмотрим емкость для хранения пастеризованного молока до розлива РВТ-6,3 (6,3м3). Насос Г2-ОПА (6 м3/ч). Автомат фасовочно-упаковочный Tetra Pak A3/Speed для упаковки готового продукта в поллитровые пакеты, производительностью до 150 упаковок в минуту. Время его работы составит: 625/0,5= 1250 уп/ч

Вспомогательное оборудование

Оборудование для промежуточных операций- насос центробежный Г2-ОПА, пластинчатый охладитель одноконтурный для молока ОП-1000М и резервуар ОМ3-6000.

5. Аналитический обзор оборудования для восстановления молока

Сравнивая установку для восстановления сухого молока Tetra Almix LV20 с установкой для восстановления сухого молока УВМ-10, мы видим что обе установки предназначены для восстановления сухого молока в воде с целью дальнейшего использования восстановленного молока на предприятиях молочной пищевой промышленности и для продажи данного молока. Так же между этими двумя установками существуют отличия, такие как: 1) Tetra Almix LV20- габариты 2765*2731*1000,а у установки УВМ-10 габаритные размеры 4500*1800*3000; 2) Tetra Almix LV20- мощность электродвигателя 1,5 кВт, а у установки УВМ- 10 - мощность электродвигателя 8кВт; 3) Tetra Almix LV20- предсталяет собой самозагружающийся смесительный узел, который может работать в 2-х режимах: с непрерывной или с периодической выгрузкой в буферный бак, а установка УВМ-10 - состоит из резервуара с мешалками, блендера, узла приготовления горячей воды, насоса, трубопроводной обвязки и запорной арматуры, рамы, датчиков и щита управления; 4) Tetra Almix LV20- полностью автоматизированный процесс, а установка УВМ-10 - процесс полуавтоматический; 5) Tetra Almix LV20- принцип действия установки заключается в том, что нагретая вода подается в смесительный резервуар, в котором создан вакуум, автоматически в резервуар подаются и сухое молоко, где смешиваются образуя гомогенную жидкость, в итоге получаем гомогенный продукт без комков,а в установке УВМ-10 - принцип действия установки заключается в смешивании в блендере теплой воды с сухим молоком при циркуляции жидкости на кольце и последующей выдержке в резервуарах восстановленного молока для набухания белка, гомогенизация не производится.

6. Расчетная часть

Расчет и выбор двигателя.

Угол наклона ременной передачи

=60

Ресурс работы привода L=3000 ч

Типовой режим нагружения-2I.

Определим требуемую мощность

Требуемая мощность

,

где

з1- пары подшипников=0,99

з2- КПД клиноременной передачи=0,96

Итого

Номинальная частота вращения:

а) nном =3000*(1-0,021)=2937 об/мин

б) nном=1500*(1-0,023)=1465 об/мин

Выбираем двигатель с числом оборотов 1500 марки АИР 80 В4, (четырехполюсный) и считаем передаточное число привода:

Возьмем из списка передаточных чисел червячного редуктора u1=8, тогда передаточное число клиноременной передачи равно:

u2=u/u1=12,8/8=1,6

Полученный двигатель имеет следующие размеры:

марки АИР 80 В4, где АИР- электродвигатель, изготавливаемый по евростандарту DIN, 80- габарит двигателя( равен расстоянию от низа лап до центра вала в миллиметрах), В- длина сердечника или станины (вторая длина), 4- количество полюсов электродвигателя. Мощность 1,5 кВт, 1500 об/мин, масса электродвигателя 14,7 кг.

Расчет клиноременной передачи.

1. По номограмме в зависимости от частоты вращения меньшего шкива n1 (в нашем случае n 1= nдв =1465 об/мин) и передаваемой мощности Р= Р дв=1,26 КВт принимаем сечение клинового ремня. Вращающий момент:

2. Диаметр меньшего шкива определяют по эмпирической формуле:



Диаметр большего шкива

Принимаем d2 =24 см

3. Уточняем передаточное отношение

При этом угловая скорость вала будет:

Окончательно принимаем диаметры шкивов d1 =15см, d2=24см.

4. Межосевое расстояние следует принять в интервале:

Принимаем предварительно близкое значение

5. Расчетная длина ремня определяется по формуле:



Принимаем по стандарту ГОСТ 1284.1-80 значение длины ремня 65 см

6. Угол обхвата меньшего шкива

7. Коэффициент режима работы, учитывающий условия эксплуатации передачи:

Коэффициент, учитывающий влияние длины ремня:

СL=1

Коэффициент, учитывающий влияние угла обхвата: С=0,98

Коэффициент, учитывающий число ремней Сz=0.95

8. Число ремней в передаче

Р0=6,6 ,принимаем число ремней равным 1.

9. Натяжение ветви клинового ремня находим по формуле:

,

где скорость



Коэффициент, учитывающий центробежную силу: для ремня , тогда

10. Давление на валы

11. Ширина шкивов

12. Найдем долговечность ремней

,

Ресурс работы привода считается по формуле:



,

и



Заключение

В данной работе я описал характеристику сухого молока, описал технологический процесс изготовления восстановленного молока, произвел продуктовый расчет, выбрал оборудование нужное для данной линии производства, описал установку для восстановления молока, определил мощность электродвигателя, произвел кинематический расчет, а также графически оформил машинно-аппаратурную схему, общий вид установки для восстановления молока и смеситель установки.

молоко сухой токсический органолептический



Список литературы

1. Крусь Г.Н. и др. Технология молока и молочных продуктов / Г.Н. Крусь, А.Г. Храмцов, З.В. Волокитина, С.В. Карпычев; Под ред. А.М. Шалыгиной. - М.: Колос, 2006. - 455 с.

2. Курочкин А.А., Ляшенко В.В. Технологическое оборудование для переработки продукции животноводства / Под ред. В.М. Баутина. - М.: Колос, 2001. - 440 с.

3. Шидловская В.П. Органолептические свойства молока и молочных продуктов. Справочник. - М.: Колос, 2000. - 280 с.

4. Дикис М.Я. Технологическое оборудование консервных заводов.Изд: «Пищевая промышленность» 1969.

5. Твердохлеб Г.В. Технология молока и молочных продуктов. - М: Агропромиздат, 1991. - 463 с.

6. Барабанщиков Н.В., Шувариков А.С. Молочное дело.М.: МСХА, 2000г.

Размещено на Allbest.ru