Технологический процесс производства сухого молока

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ ОМСКОЙ ОБЛАСТИ

Бюджетное образовательное учреждение Омской области

среднего профессионального образования

«Омский механико-технологический техникум»

(БОУ СПО «ОМТТ»)

РЕФЕРАТ

Технологический процес производства сухого молока

Омск - 2014

Введение

Молоко является полноценным и незаменимым продуктом питания человека, так как содержит все необходимые для его жизнедеятельности вещества и витамины. молоко обезжиренный сгущенный автоматизация

Важным условием при производстве сухих молочных продуктов является качество сырья, соблюдение технологии их производства и условий хранения, использование надежной тары.

Консервирование сушкой широко применяют в молочной промышленности: сушат цельное и обезжиренное молоко, пахту, молочную сыворотку, смеси цельного молока с обезжиренным молоком, пахтой или сливками, без добавок или с добавками. Ассортимент сухих молочных продуктов довольно обширный: коровье цельное сухое молоко 20%-ной и 25%-ной жирности, сухое молоко «Домашнее», сухие сливки, сухие высокожирные сливки, сухие молочные продукты, сухие молочные продукты повышенной растворимости (сухое быстрорастворимое молоко), сухие многокомпонентные смеси (сухие смеси для мороженого, для пудинга). Эти продукты получают методом распылительной сушки.

Молоко сухое цельное - сухой молочный продукт с массовой долей жира не менее 20%; изготовляемый из цельного или нормализованною молока.

Молоко сухое обезжиренное - сухой молочный продукт с массовой долей жира не более 1%, изготовляемый из обезжиренного молока.

При производстве всех видов сухих молочных продуктов удаление свободной воды осуществляется в две ступени - сгущением и сушкой предварительно сгущенного продукта. Сгущение выпариванием осуществляется до такой общей массовой доли сухих веществ, при которой массовая доля ККФК в воде не превышает 18…20% и продукт не утрачивает текучести (при температуре выпаривания).

Сгущенные смеси высушивают до конечной влажности, устанавливаемой в зависимости от формы связи воды с составными частями сухого вещества. Конечная влажность сухого молочного продукта, представляющая собой связанную воду, составляет не более 15% массовой доли белка в нем. На этом основано нормирование массовой доли влаги в сухих молочных продуктах, по достижении которой заканчивается процесс сушки. В конце сушки того или иного продукта должно быть обеспечено равновесие между величиной заданной массовой доли влаги в нем и относительной влажностью воздуха, окружающего его.

Для повышения технико-экономических показателей процесса, упрощения управления им, сокращения числа сотрудников и обслуживающего персонала, повышения качества выпускаемой продукции все чаще начинает использоваться автоматизация технологического процесса (ТП). В современном мире автоматизация занимает основополагающие позиции и ее роль в технических процессах сложно переоценить.

Без применения автоматизации технологических процессов, или по другому без внедрения автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУ ТП), не обходиться ни одна отрасль производства. Проектирование и разработка АСУ ТП ведется на ряду с внедрением SCADA систем в производство, что делает такую систему универсальной, нередко распределенной системой управления (РСУ).

Важным преимуществом АСУ ТП является уменьшение влияния человеческого фактора на управляемый процесс, сокращение численности штата работников, экономия расходных материалов и сырья, ну и конечно же самого главного в наше время параметра как качество производимого продукта, что в конечном итоге влияет на эффективность производства.

1. Характеристика продукции

В сухом обезжиренном молоке по ГОСТу должно содержаться не более 1% жира, не более 4% влаги в герметической упаковке и не более 6% в негерметической упаковке. Индекс растворимости, определяемый в миллилитрах сырого осадка, для молока высшего сорта, полученного распылением, в герметической упаковке, не более 0,2 мл, в негерметической упаковке -- не более 0,6 мл, для молока первого сорта в герметической упаковке -- не более 0,8 мл, в негерметической упаковке -- не более 1,0 мл. Молоко стандартизуют, исходя из следующего планового состава готового продукта: 4-6 % влаги, 1% жира и 93 - 95% сухого обезжиренного вещества. При выработке сухого обезжиренного молока распылительным способом стандартизованное молоко сгущают до концентрации сухих веществ 43 - 48%. Плотность такого молока при 80°С 1,05 - 1,10 г/см3.

2. Производственный процесс

2.1 Общая характеристика технологического процесса

Технологический процесс производства сухого обезжиренного молока (СОМ) состоит из следующих основных последовательно осуществляемых операций:

* приёмка и оценка качества сырья; * очистка, охлаждение и кратковременное хранение; * получение и хранение обезжиренного молока; * тепловая обработка (пастеризация) обезжиренного молока; * сгущение обезжиренного молока; * сушка обезжиренного молока; * охлаждение, расфасовка и хранение СОМ.

Несмотря на важность всех осуществляемых в технологическом процессе операций стадии получения обезжиренного молока, тепловой обработки, сгущения и сушки являются наиболее трудоемкими, и именно они определяют качество конечного продукта. Поэтому в дальнейшем будем рассматривать описание только основных операций: получения обезжиренного молока, пастеризации обезжиренного молока, сгущение обезжиренного молока и его сушка. Остальные операции подробно описаны не будут.

2.2 Получение обезжиренного молока

Данная стадия обработки необходима для удаления из получаемого молока жира и сливок (при их удалении получаемый продукт будет более рассыпчатым). Для осуществления данной обработки молоко необходимо направить в сепаратор-сливкоотделитель. Перед подачей молока в сепаратор-сливкоотделитель над ним необходимо произвести ряд тепловых обработок для лучшего удаления сливок:

* охлаждение до температуры 5 - 15°С в охладителе пластинчатом ОХП1; * нагрев до температуры 35 - 45°С в пастеризаторе трубчатом.

После проведения процесса обезжиривания молоко вновь необходимо охладить примерно до температуры 5 - 15°С.

2.2.1 Пастеризация обезжиренного молока

Чем меньше бактерий в молоке, направляемом на сгущение, тем эффективнее консервирование. Поэтому в технологический процесс производства СОМ включена пастеризация обезжиренного молока. Пастеризация молока позволяет резко сократить общее количество микрофлоры в нем, и резко ослабить действие ферментов, которое может быть причиной различных пороков молочных консервов. Кроме того, стандартизованное молоко, поступающее после пастеризации в вакуум-аппарат, сразу же закипает.

Виды пастеризации применяемые в молочной промышленности.

В молочной промышленности в настоящее время применяются три вида пастеризации :

нагревание до 60--68°С с последующей выдержкой при этой температуре 30 мин, кратковременная пастеризация при средней температуре -- нагревание до 70--75°С с последующей выдержкой при этой температуре 15 мин, моментальная пастеризация - нагревание до 80 - 90°С без выдержки.

Эффективность этих трех видов пастеризации почти одинакова. При выборе метода пастеризации молока в производстве молочных консервов следует учитывать, что при сгущении и сушке молоко подвергается дополнительному тепловому воздействию (после нагрева молоко охлаждается до температуры 50 - 55°С).

Выбор вида пастеризации.

При сушке обезжиренного молока распылительным методом применяют обычно моментальную пастеризацию, учитывая необходимость инактивирования фермента липазы, которая устойчива к действию повышенной температуры (особенно липаза бактериального происхождения). Пастеризация при высокой температуре приводит к денатурации альбумина, выпадению фосфатов кальция.

Температуру пастеризации при выработке сухого обезжиренного молока можно снизить до пределов кратковременной пастеризации (70--75°С), вследствие чего растворимость сухого молока распылительной сушки улучшится. Вместе с тем молоко будет поступать в вакуум-аппарат с температурой ниже 60°С и немедленно закипать, что исключает местный перегрев и пригар молока.

Молоко непосредственно из пастеризатора-охладителя направляют при температуре 50 - 55°С в двухступенчатый вакуум - выпарный аппарат.

2.2.2 Сгущение обезжиренного молока

Наиболее совершенными аппаратами для сгущения молока являются вакуум-выпарные аппараты (ВВА). Выпаривание в них происходит при температуре 65--75°С, что позволяет получать продукт более высокого качества. Кроме того, скорость выпаривания в вакуум-аппаратах повышается за счет большого перепада температур между температурой греющего пара и температурой кипения молока. Для сгущения молока в вакуум-аппарате можно применять мятый (отработавший) и вторичный (соковый) пар. Вследствие пониженной температуры кипения и интенсивной циркуляции молока на греющих поверхностях вакуум-аппарата практически не образуется пригара, что позволяет значительно увеличить продолжительность работы вакуум-аппарата без чистки. При выпаривании в вакуум-аппарате уменьшаются потери тепла, а следовательно, и расход греющего пара также меньше. При выпаривании молока в герметически закрытом аппарате, соединенном с отводом конденсата, можно создать вакуум за счет конденсации части подаваемого на сгущение пара. Это резко увеличивает затраты тепла на выпаривание, так как во вторую секцию вакуум - выпарного аппарата необходимо вновь подавать греющий пар, а не использовать в ней вторичный обогрев.

Вакуум-выпарные установки, применяемые в молочной промышленности

По принципу работы вакуум-аппараты делят на периодически и непрерывно действующие. В периодически действующие вакуум-аппараты молоко поступает периодически, сгущается и выгружается, после чего начинается новая варка. В вакуум-аппараты непрерывного действия исходное сырье подается непрерывно, а сгущенное молоко также непрерывно отводится. В этом случае степень сгущения молока в вакуум-аппарате все время находится на уровне конечной концентрации.

По принципу работы различают также вакуум-аппараты циркуляционного и пленочного типов. Циркуляционные аппараты характеризуются большим рабочим объемом сгущаемого продукта и многократной циркуляцией его в аппарате при выпаривании. В пленочных вакуум-выпарных установках объем сгущаемого продукта невелик, и выпаривание в них осуществляется за один проход аппарата без рециркуляции.

По использованию вторичного пара различают вакуум-аппараты, в которых вторичный пар не используется, и вакуум-аппараты, работающие с использованием вторичного пара. К этой же группе относится вакуум-выпарные установки с механической компрессией вторичного пара и с применением замкнутого холодильного цикла.

2.3 Сушка сгущенного обезжиренного молока

Температура сгущенного молока, поступающего в сушильную башню, должна быть не ниже 50°С. Это способствует более быстрому испарению влаги из распыленного молока и менее резкому снижению температуры и влагоемкости воздуха.

При работе сушилки наблюдают за степенью высушивания молока. О неполном высушивании молока свидетельствуют капли и подтеки на стенках башни. Высушивание бывает неполным из-за низкой температуры сушащего воздуха. По окончании сушки башню охлаждают, пропуская через нее воздух из цеха при помощи вытяжного вентилятора. Особенно тщательно очищают от молочного порошка воздухораспределительную колонку, на которой оседает много порошка. Подгоревший порошок собирают отдельно. Диск или форсунки снимают, очищают от порошка, тщательно промывают и затем просушивают. Типовая система управления процессом сушки на современных сушильных установках с дисковым распылением предусматривает: регистрацию температуры горячего воздуха, поступающего в сушильную камеру. При этом КПД сушилок возрастает с повышением температуры поступающего на сушилку воздуха, а также при снижении температуры отработавшего воздуха. Необходимо поддерживать параметры работы сушилки: температура воздуха, поступающего в сушильную башню 170-190°С.

3. Автоматизация оборудования для производства сухого молока на производстве

На производстве может применяться интегрированная SCADA система TRACE MODE в системе автоматизации сушильной установки А1-ОР2Ч для производства сухого молока.

Сушильная установка А1-ОР2Ч производительностью 650 кг/исп.вл.час серийно выпускается с 2004 года. В 2007 году в связи с ростом требований потребителей - молочных и сырных заводов - к производительности, экологичности, удобству эксплуатации и качеству оборудования перед производствами встала необходимость разработки новой модели установки для производства сухого молока, обеспечивающей:

* снижение норм расхода сырья (молока);

* повышение выхода готового продукта;

* улучшение экологических характеристик процесса производства сухого молока за счет дополнительной очистки отработанного воздуха;

* автоматизацию технологического процесса.

Данная задача была решена как за счет оптимизации технологического процесса производства сухого молока, так и путем создания современной системы автоматизации производства. Модернизация сушильной установки была проведена.

Система автоматизации разработана на основе приборов разных производителей:

* NuDAM-6054;

* EX-9017;

* МІК-25;

* МТР-8;

* частотные преобразователи Hitachi L200-022HFE.

Для создания операторского интерфейса системы автоматизации может быть выбрана SCADA система TRACE MODE, что позволит интегрировать оборудование разных производителей в единую, слаженно работающую систему.

Система сбора и отображения информации для сушильной установки А1-ОР2Ч предназначена для автоматизации процесса производства сухого молока, а также для стабилизации качества сухого молока путем поддержания заданной температуры продукта на выходе из сушильной камеры регулировкой расхода исходного продукта частотным регулятором, который управляет насосом-дозатором.

Система автоматизации сушильной установки А1-ОР2Ч обеспечивает:

* автоматическое поддержание заданной температуры продукта на выходе из сушильной камеры регулировкой расхода исходного продукта с помощью ПИД-регулятора частоты, управляющего насосом-дозатором;

* дистанционное регулирование оборотов двигателя насоса-дозатора;

* индикацию на многоканальных щитовых приборах и дисплее компьютера следующих сигналов:

o температуры молока в танках;

o температуры воздуха;

o температуры готового продукта (сыворотки);

o разряжения и избыточного давления в камере;

o уровней молока в танках;

o работы двигателей;

o работы нагревательных элементов охладителя;

o состояния клапанов;

o токов нагрузки двигателей;

o оборотов двигателя насоса-дозатора;

o и т.д.

В качестве операторского интерфейса АСУТП сушильной установки А1-ОР2Ч может быть использован Монитор реального времени SCADA TRACE MODE, на который возложены функции:

* мониторинга;

* оперативного диспетчерского управления;

* архивирования технологической информации;

* ведения журнала тревог.

Проведенная модернизация сушильной установки А1-ОР2Ч кроме увеличения производительности оборудования обеспечит и значительное уменьшение себестоимости готового продукта за счет снижения потребления энергоресурсов.

Экономия газа в данной модели сушильной установки составляет примерно 30%.

При проведении модернизации и реконструкции действующих сушильных установок специалисты предприятий используется специально разработанный алгоритм анализа работы сушильного оборудования, что позволяет научно обосновать рекомендации по улучшению работы молочного оборудования.

Заключение

В результате деструктивных процессов в экономике России в начале 90-х годов прошлого столетия произошло значительное сокращение производства продуктов питания отечественными отраслями пищевой промышленности. Вследствие этого в стране на 30-40% возрос импорт продуктов молочной промышленности.

Особую значимость в условиях рыночных отношений и экономических санкций, введённых для нашей страны, приобретает вопрос обеспечения населения высококачественными продуктами питания отечественного производства, в частности сухими молочными консервами.

Технический прогресс в молочной промышленности характеризуется возрастающей сложностью и интенсификацией технологических процессов комплексной переработки сырья животного происхождения, необходимостью системного анализа всего многообразия определяющих факторов и связей между ними, многокомпонентностью целевой функции качества продукции и жесткими ограничениями на технологические режимы.

Основными направлениями увеличения объемов производства молочных продуктов являются повышение эффективности использования сырьевых ресурсов и внедрение безотходных и малоотходных технологий переработки сырья животного происхождения в заданный ассортимент продуктов питания со сбалансированными показателями биологической ценности и качества. В связи с этим сокращение потерь на всех стадиях производства и увеличение объемов продукции, вырабатываемой из единицы сырья, являются одними из главных задач перерабатывающих отраслей агропромышленного комплекса и достигаются в первую очередь оптимизацией технологических схем, структур и систем в целом с рациональным использованием ресурсов сырья, производственных мощностей и промышленных технологий.

Сложность решения отмеченных задач обычными методами для предприятий молочной промышленности определяется большими объемами переработки структурно-сложного сырья животного происхождения (молока) и широким ассортиментом выпускаемой продукции; начальной неопределенностью внешней среды, обусловленной неравномерностью поступления сырья, разбросом его свойств и параметров, колебаниями спроса на продукцию, а также высокой биологической ценностью сырья и продуктов и ограниченными сроками их реализации; необходимостью резервирования отдельных видов продукции в качестве сырья для дальнейшей переработки.

Современная промышленная переработка молока представляет собой сложный комплекс последовательно выполняемых взаимосвязанных химических, физико-химических, микробиологических, биохимических, биотехнологических, теплофизических и других трудоемких и специфических технологических процессов. Эти процессы направлены на выработку молочных продуктов, содержащих либо все биологически активные компоненты молока. Производство молочных консервов связано с сохранением всех сухих веществ в молоке после удаления из него влаги. Поэтому важным является соблюдение технологического регламента, то есть поддержание технологических параметров на определенном уровне.

Молоко имеет высокую пищевую и биологическую ценность. В его состав входят необходимые для организма человека и хорошо усвояемые пищевые компоненты: молочный жир, белки, углеводы, молочный сахар и минеральные вещества.

Сырье для производства сухого молока и молочных продуктов имеет нестабильные качественные и количественные характеристики, что требует контроля и управления параметрами технологического процесса в режиме реального времени.

В рыночных отношениях одним из путей повышения эффективности производства является выпуск высококачественной продукции, в частности, производство сухого молока и молочных продуктов, отвечающего требованиям мировых стандартов. Согласно ГОСТ 4495-87 сухое молоко должно удовлетворять следующим физико-химическим показателям: массовая доля влаги - не более 4,0%, массовая доля жира - не менее 25,0%, кислотность -21°Т, индекс растворимости сырого осадка - не более 0,3 см3, чистота - не ниже 2 группы.

Одной из важнейших задач при производстве сухого молока является управление температурно-влажностным режимом в реальном режиме времени, что существенным образом влияет на производительность оборудования, себестоимость и качество продукции. В связи с этим актуальным является контроль качества продукции в реальном режиме времени.

Список использованной литературы

1. Бредихин С.А., Космодемьянский Ю. Технология и техника переработки молока. - М.: Колос, 2003. - 400 с.

2. «ОВЕН» Оборудование для автоматизации. Каталог 2012 г.

3. Лаврищев И.Б., Кириков А.Ю. «Разработка функциональных схем автоматизации при проектировании автоматизированных систем управления процессами пищевых производств: Метод. указания к практическим занятиям по курсовому проектированию для студентов спец. 210200. - СПб.: СПбГУНиПТ, 2002. - 51 с.

4. Воробьева Н.И. «Основы автоматизации технологических процессов мясной и молочной промышленности». М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1983,- 328 с.

5. Автоматизация оборудования для производства сухого молока //http://www.dissercat.com/content/avtomatizirovannaya-sistema-resursosberegayushchego-upravleniya-protsessom-sushki-moloka-i-m

6. Шиянова Н.И. Автоматизированная система ресурсосберегающего управления процессом сушки молока и молочных продуктов /Дис. канд. технич. наук: 05.13.06 - Москва, 2006. - 154с. // http://www.tracemode.ua/apps/news/milk_dryer_automation/

Размещено на Allbest.ru