Разработка линии для производства глазированных сырков

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Молоко и молочные продукты играют большую роль в питании людей. Включение молочных продуктов в любой пищевой рацион повышает его полноценность, способствует лучшему усвоению других компонентов.

В наше время активно развивается направление безотходной технологии, т.е. наиболее полное использование составных частей молока, разрабатываются эффективные технологии переработки вторичных ресурсов, используются биотехнологические методы и приемы, направленные на сохранение и улучшение вкусовых и питательных качеств молока, применении биологических компонентов для создания новых полезных для здоровья молочных продуктов функционального назначения, разрабатываются интенсивные технологии производства длительно созревающих сыров. Расширение ассортимента достигается за счет применения естественных и искусственных наполнителей, применения современной упаковки с целью увеличения срока хранения продуктов и привлечения покупателей дизайном и емкостью.

В молочной промышленности исторически сложились и выделились цельномолочное производство, сыродельное, маслодельное, молочно-консервное, производство нежирной продукции, сухих молочных продуктов и мороженого.

1. Описание технологической схемы

Технологический процесс производства сгущенных с сахаром и кофе состоит из следующих основных операций (рис. 1.1):

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1.1. Технологическая схема получения сгущенного молока с сахаром и кофе

сгущенный молоко оборудование давление

Приемку молочного сырья и его подготовку (очистку, охлаждение и резервирование) проводят так же, как и при выработке других молочных продуктов. Компоненты готового продукта по рецептуре подготавливают согласно действующей документации. После подготовки молоко нормализуют с учетом содержания в готовом продукте жира, сухого молочного остатка, сухого обезжиренного остатка (СОМО) и соотношения жира и СОМО (Ж_пр/СОМО_пр). Это соотношение сравнивают с соотношением в перерабатываемой партии молока (Ж_м/СОМО_м). Если Ж_м/СОМО_м > Ж_пр/СОМО_пр, то для нормализации исходного молока используют обезжиренное молоко; если Ж_м/СОМО_м < Ж_пр/СОМО_пр, то молоко нормализуют сливками; если же Ж_м/СОМО_м = Ж_пр/СОМО_пр, то молоко не нормализуют.

Нормализованную молочную смесь пастеризуют при температуре 90 или 110^оС без выдержки. Для нежирных консервов обезжиренное молоко и пахту пастеризацию при 77^оС с выдержкой 10 мин и при 90^оС без выдержки. В нормализованное молоко перед пастеризацией вносят 25%-ный водный раствор соли - стабилизатора в количестве 0,01% массы молока. После пастеризации молоко рекомендуется охладить до 70^оС и отправить на сгущение. Выдержка молока при температуре пастеризации обеспечивает получение готового продукта повышенной вязкости.

Перед сгущением допускается гомогенизация молока. Её применяют в зимнее время, а также для консервов вязкостью менее 2,5 Па·с. Гомогенизацию проводят при температуре 60^оС и рабочем давлении 10 МПа, а для сгущенных консервов с кофе - при 80^оС и 12 МПа.

Сахарный сироп готовят путем растворения необходимого количества сахара и кофе в питьевой температурой 60^оС. После смешивания сахара и кофе с водой смесь доводят до кипения и очищают. Сахарный сироп рекомендуется готовить с концентрацией сахара 70%. С целью предотвращения расщепления (инверсии) сахарозы, а также засахаривания и загустения сироп нельзя выдерживают более 20 мин от начала кипения до начала его смешивания с молоком. Температура сиропа при этом должна быть 90^оС.

Сахарный сироп может поступать в вакуум-аппарат установки в смеси с молоком или поэтапно: сироп - молоко - сироп. Перед поступлением в выпарной аппарат молочную смесь с сахарным сиропом, молоко или сироп фильтруют. Сгущение проводят при температуре кипения в однокорпусной установке 58^оС в середине процесса и 63^оС в конце процесса, в двухкорпусной установке 80^оС в первом корпусе и 52^оС во втором корпусе. Продолжительность сгущения продукта в вакуум-аппарате должна быть минимальной. Для установления готовности продукта отбирают его пробу, охлаждают до 20^оС и определяют его плотность, массовую долю сухого вещества и органолептические показатели. Плотность сгущенного цельного молока с сахаром при 50^оС равна 1320 кг/м³. массовая доля сухих веществ в готовом продукте по рефрактометру при 20^оС составляет 73,8%. Консистенция пробы продукта при 50^оС должна быть слабовязкой. Продукт должен легко стекать со шпателя или ареометра при извлечении его из цилиндра, в котором определяли его плотность. Сгущенный продукт из вакуум-аппарата направляют на охлаждение. Для этой цели применяют охладители-кристаллизаторы и вакуумные охладители. Продукт охлаждают до температуры 20^оС в течение 60 мин.

При охлаждении сгущенного молока с сахаром начинается кристаллизация лактозы. Это процесс неуправляем, результатом его является образование крупных кристаллов. Для получения продукта высокого качества необходимо, чтобы размеры кристаллов лактозы не превышали 10 мкм. Если образуются кристаллы большего размера, то консистенция сгущенного продукта становится мучнистой и даже песчанистой. Для интенсификации кристаллизации и образования мелких кристаллов лактозы в сгущенный продукт вносят затравку - сухую мелкокристаллическую лактозу с размером кристаллов 2 мкм. Количество затравки соответствует 0,2% массы продукта. Лактозу перед внесением прогревают при 105°С не менее 1 ч. После внесения лактозы в сгущенное молоко увеличивается число зародышей кристаллизации, которые способствуют образованию мелких кристаллов. В качестве затравки можно использовать сгущенное молоко предыдущей выработки. Его количество должно составлять не менее 10%. Температура кристаллизации лактозы 35°С.

О правильно проведенной кристаллизации лактозы судят по ее размерам. Согласно ГОСТ 2903 однородность консистенции продукта определяют по средним размерам и распределению кристаллов по группам, а их количество - подсчетом под микроскопом с применением окуляров-микрометров. Величину кристалла измеряют по длине грани. Все кристаллы делят на 4 группы. По средней величине кристаллов в каждой группе и их количеству вычисляют средний размер кристаллов в сгущенном молоке с сахаром. При определении размеров кристаллов молочного сахара измеряют не менее 100 кристаллов. В зависимости от размеров кристаллов молочного сахара выделяют следующую консистенцию продукта: до 10 мкм - консистенция, однородная по всей массе; от 11 до 15 - мучнистая; от 16 до 25 - песчанистая; более 25 - хрустящая на зубах.

Из охлажденного сгущенного молока отбирают также пробы для определения физико-механических и биохимических показателей. Если эти показатели соответствуют нормативной документации, то продукт направляют на фасование и закатывание. Готовый продукт фасуют и закатывают в жестяные банки №1,7, 13, металлические тубы №13, а также фанерно-штампованные или деревянные заливные бочки и металлические фляги.

Если продукт не соответствует по содержанию воды и жира требованиям ГОСТа и технических условий, его нормализуют (стандартизируют) после сгущения водой обезжиренным молоком или сливками. Вода должна быть кипяченой и очищенной. Ее количество можно определить по формуле

М_в⁼ (М_пр С _пр/С _тр) - М_пр, (1.1)

где М_в, М_пр - масса добавляемой воды и продукта, кг; С _пр, С _тр - массовая доля сухих веществ в нормализуемом продукте и требуемая массовая доля сухих веществ в готовом продукте, %.

Количество обезжиренного молока, которое необходимо для нормализации готового продукта, определяют по формуле

М₀ = М_пр[(Ж_пр/О_пр) - С_пр]/[С₀ - (Ж₀/0_пр)]_у, (1.2)

где М₀ - масса добавляемого обезжиренного молока, кг; Ж_лр, Ж₀ - массовая доля жира в продукте и обезжиренном молоке, %\ 0_пр - отношение массовых долей жира и СО МО, которое должно быть в готовом продукте; С₀ - массовая доля сухих веществ в обезжиренном молоке, %.

Количество сливок, которое необходимо добавить при нормализации сгущенного продукта,

М_сл⁼ М_пр (С_слО_пр - Ж_пр)/(Ж_сл - С_слО_пр), (1.3)

где, М_сл - масса добавляемых сливок, кг; С_сл - массовая доля СОМО в сливках, %.

Обезжиренное молоко и сливки, добавляемые в сгущенный продукт, пастеризуют при той же температуре, что и молоко, используемое для сгущения. Температура воды, обезжиренного молока и сливок, используемых для нормализации, должна быть равна температуре нормализуемого сгущенного молока. Если сгущенное молоко с сахаром содержит воды больше, чем предусмотрено нормативной документацией, то разрешается смешивать его с продуктом более низкой влажности другой варки.

2. Подбор оборудования и описание аппаратурно-технологическое

Емкости для хранения молока ОМГ-10 (л1, п1) Предназначены для накопления и долговременного хранения до переработки молока, воды, сокосодержащих напитков, виноматериалов, растительного маслa и всех других однородных по составу пищевых жидкостей. Емкости для хранения представляют собой термоизолированые резервуары закрытого типа, вертикальные или горизонтальные, устанавливаемые на опорах или фундаменте. Рабочий сосуд и облицовка изготавливается из пищевой нержавеющей стали. Межстенное пространство заполнено термоизолирующим материалом. На ряде емкостей имеется приварной змеевик для подачи хладоносителя. Перемешивающее устройство эжекторного типа (насос, трубопроводы и сопло), лопастного типа (мешалка, мотор, редуктор) позволяет предотвратить неизбежный процесс отстаивания молока. Моющие растворы подаются через реактивные, вращающиеся в двух плоскостях моечные головки, установленные на верхней крышке емкости, что обеспечивает качественную санитарную обработку и подключение к системам централизованной мойки. Коническое донышко изготавливается с минимальным количеством швов и обеспечивает полный слив продукта через штуцер наполнения. Расположенный на крышке или с боковой поверхности герметичный люк обеспечивает техническое обслуживание емкости. Пульт управления координирует процесс хранения продукта и контролирует технологические параметры.

Центробежный насос Г2 - ОПА (л1, п2). Он предназначен для перекачивания молока и близких к нему по вязкости и химической активности жидких пищевых продуктов с температурой не выше 90^оС. Эти насосы одноступенчатые, одностороннего всасывания, с закрытыми лопастями рабочего колеса, устанавливающимися на трех ножках без фундамента. Детали, соприкасающиеся с молоком, выполнены из нержавеющей стали.

У насоса в месте прохода вала через корпус имеется торцевое уплотнение, которое препятствует подсосу воздуха и утечке молока из камеры во время работы насосов. Крышка насоса прижимается к корпусу зажимным кольцом. Уплотнение рабочей камеры осуществляется резиновым кольцом. Нагнетающий и всасывающий патрубки расположены на крышке насоса.

При работе рабочего колеса создается разряжение в герметически закрытой камере, благодаря чему в ней по всасывающему трубопроводу поступает жидкость, которая лопастями вращающегося колеса отбрасывается к периферии в выходной патрубок.

Жидкие продукты повышенной вязкости перекачивают шестеренными насосами с внешним и внутренним зацеплением. Однако их можно использовать и для перекачивания цельного молока, пахты, сыворотки.

Насосы с вращательным или вращательным и поступательно-возвратным движением рабочих органов, которые перемещают жидкую среду в результате периодического изменения объема заполняемых его камер или цилиндров, называются роторными

Пластинчатый односекционный аппарат установки А1-ОНС-25 (л1, п3) состоит из станины, нажимной плиты, набора теплообменных пластин и зажимного механизма. В собранном аппарате с обеих сторон каждой пластины, исключая концевые, имеются каналы, по которым с одной стороны движется молоко, а с другой - пар и конденсат. Герметичность каналов в аппарате создается резиновыми прокладками, приклеенными клеем в пазах пластин. Сжатие пластин в аппарате производится с помощью нажимной плиты и зажимного механизма.

Сырое молоко подают в уравнительный бак с поплавковым регулятором уровня и затем центробежным насосом - в нагреватель, где оно нагревается до заданной температуры. Нагретое молоко поступает в сепаратор, где разделяется на сливки и обезжиренное молоко. В случае нарушения заданного режима нагрева молоко направляется через клапан возврата в уравнительный бак.

Сепаратор-молокоочиститель Г9-ОЦМ (л1, п4) предназначен для очистки молока от примесей различного рода. Входит в состав пастеризационно-охладительных установок производительностью 15000 л/ч. Сепаратор полузакрытого типа, с ручной выгрузкой осадка.

Сепаратор-сливкоотделитель ОСН-С (л1, п5). Молоко, попавшее в сепарирующее устройство, проходит через отверстия в тарелкодержателе и вертикальные каналы пакета, распределяется в межтарелочных пространствах, разделяясь на сливки, оттесняемые к оси вращения, и обезжиренное молоко, оттесняемое к периферии сепарирующего устройства. Сливки и обезжиренное молоко выводится через камеры напорных дисков. Твердые и тяжелые частицы выделяются из молока и поступают в периферийный объем сепарирующего устройства, где происходит их накопление и уплотнение. Во избежание потерь молока применяют только частичную выгрузку осадка при открытии каналов.

Емкостное оборудование МЗ - ОПС - 500 (л1, п6). Резервуар предназначен для хранения и обработки жидких и вязких пищевых продуктов (охлаждение, сквашивание, созревание и др.) при производстве молочных продуктов. Емкости межоперационного назначения, устанавливаемые в технологических линиях, применяют в качестве накопителей продукта (накопительные емкости) для бесперебойной работы последующей машины или аппарата, а также в качестве уравнителей для поддержания постоянного уровня продукта и равномерной подачи продукта в последующую машину или аппарат.

Охладитель типа ООЛ - 25 (л1, п7). Он предназначен для быстрого охлаждения молока, сливок и других жидких молочных продуктов в тонкослойном непрерывном закрытом потоке.

Жидкий продукт в нем из резервуара для хранения подается в теплообменник, где встречным потоком ледяной воды охлаждается до необходимой температуры.

Охладитель представляет собой пластинчатый теплообменник с подсоединенными трубопроводами, на которых установлены приборы для контроля температуры и давления. Пластинчатый теплообменник состоит из одной секции с различным количеством пластин.

Гомогенизатор плунжерный К5-ОГА-1.2 (л1, п8) Гомогенизаторы предназначены для механической обработки молока и молочных смесей, соусов и майонезов, сгущенного молока и смеси мороженого, соков без мякоти и с мякотью, с целью улучшения вкуса и потребительских качеств вышеперечисленных продуктов. Принцип действия гомогенизатора основан на раздроблении жировых шариков продукта (клетчатки у соков) путем создания максимально возможного перепада давления. Достигается продавливанием продукта с определенной температурой сквозь узкие щели. Давление создается насосами плунжерного типа. Полидисперсные жидкости, например цельное молоко, диаметр жировых шариков которого находится в пределах от 1 до 10 мкм, путем гомогенизации превращаются в однородные размером жировых шарики в от 0,8 до 1,0 мкм.

Пастеризатор трубчатый ПЗ-ОЛФ-3 (л1, п9) Возможно использование установки для любого вязкого продукта как просто для нагрева, так и для пастеризации. Данная установка предназначена для нагрева и пастеризации в закрытом потоке пищевых жидкостей с повышенной вязкостью (сливки 35% жирности и т.д.). Применяется при производстве сливочного масла, сгущенного молока, мороженого. Предназначен для быстрой пастеризации в потоке молока на предприятиях молочной промышленности. Установка эффективно используется в случаях, когда последующий процесс обработки молока происходит при температуре, мало отличающейся от температуры пастеризации (например, молоко после пастеризации направляется в вакуум-выпарные установки).

Емкость с промежуточным хладоносителем РПО - 2,5-2 (л1, п10) представляет собой двухстенный аппарат с мешалкой. Внутренний корпус аппарата изготовлен из листовой коррозионно-стойкой стали, а наружная стенка - из углеродистой. Межстенное пространство образует полость охлаждения. Две крышки емкости имеют люки для заполнения молоком и проветривания, которые закрываются пластмассовыми крышками. Во время заполнения на люк устанавливают сбрасыватель, направляющий струю молока на стенку емкости.

Мешалка представляет собой прямоугольную лопасть из коррозионно-стойкого листа, которая с помощью полого вала соединена с редуктором. Мешалка работает непрерывно в ручном или автоматическом режиме во время циркуляции хладоносителя и полуавтоматической промывки емкости. Она сблокирована с крышками емкости - при поднятой или снятой крышке отключается электродвигатель мешалки.

Технологический процесс состоит из следующих операций: ополаскивание емкости теплой водой, заполнение ее молоком, охлаждение молока, хранение охлажденного молока, перемешивание молока перед опорожнением, опорожнение емкости и ее промывка.

Емкость ополаскивают теплой водой с помощью моющего устройства. Заполнение молоком может происходить различными способами: из молокопровода с помощью самовсасывающего насоса, заливкой из ведер и бидонов через люки на крышке.

Охлаждение молока до установленной температуры 4°С, поддержание ее в этих пределах при хранении, а также непрерывное перемешивание в ходе охлаждения и периодическое перемешивание во время хранения (в течение 3 мин через каждые 30 мин паузы) осуществляются автоматически.

Перед опорожнением емкости молоко перемешивают в течение 10 мин, включив мешалку в ручном режиме. Емкость опорожняют через сливной кран одним из трех способов: с помощью насоса, всасыванием в молоковоз или свободным сливом.

Емкость для хранения молока Г6-ОМГ-25 (л1, п11) представляет собой термоизолированный сосуд, в который заливают охлажденное молоко, накапливают его и хранят без образования отстоя жира. Она представляет собой алюминиевый корпус, защищенный стальным кожухом, пространство между которыми заполнено изоляционным пенопластом. Сосуд устанавливают на регулируемые по высоте опоры. Наполнение и опорожнение резервуара осуществляются через сливной патрубок, к которому подсоединяется через переходник молочный трехходовой кран.

Фильтр зернистый Ф-01М (л1, п12) можно отнести к закрытым цилиндрическим фильтрам. В качестве фильтрующего материала применяют гранулы титанового сплава ВТ5-1 или белый электрокорунд «шлифзерно», сертифицированные Госсанэпиднадзором РФ.

Фильтр работает следующим образом. Работа фильтра начинается после включения насоса. После этого молоко поступает на верхнюю сетку предварительной очистки, а затем на зернистый слой тонкой очистки. Задерживаемые механические примеси (частицы корма, пыль, шерсть животного и т.д.) постепенно концентрируются на верхней сетке и по высоте зернистого фильтроматериала. Очищенное молоко поступает в сборную емкость. По окончании фильтрации оставшееся молоко удаляют из фильтра. В режиме промывки фильтр первоначально отсоединяют от контура на 5-10 мин с целью предотвращения забивания нижней сетки остатками примесей из трубопроводов. Затем фильтр подсоединяют на режим промывки, поменяв при этом местами на штуцерных разъемах подводящий и отводящий шланги так, чтобы напорная линия была подсоединена к нижнему штуцеру фильтра. Регенерация фильтрующего материала осуществляется восходящим потоком промывочной жидкости при расходе не менее 4 м³/ч. Это сопровождается энергичным перемешиванием гранул зернистого слоя и удалением из рабочего объема фильтра удержанных примесей. Для регенерации фильтра используют стандартные моющие растворы. В случае образования воздушного пузыря в верхней части фильтра нужно открыть кран на верхней крышке для удаления воздуха.

Достоинством конструкции этого фильтра является возможность его полной разборки для очистки внутренних поверхностей корпуса и сеток от жирового налета, остаточных загрязнений (волосы животного, остатки корма). Такая профилактическая разборка фильтра проводится после 1 месяца его эксплуатации.

Двухкорпусная пленочная вакуум - выпарная установка А2-ОВВ-2 (л1, п13). Исходное молоко насосом подается в трубчатый подогреватель первой ступени и нагревается вторичным паром 65°С, поступающим из сепаратора второго корпуса. Из подогревателя первой ступени молоко переходит в подогреватель второй ступени, который обогревается греющим паром, поступающим из термокомпрессора.

После подогревателя второй ступени молоко, поступающее в калоризатор первого корпуса, тонкой пленкой стекает сверху вниз внутри трубок. Межтрубное пространство калоризатора заполнено греющим паром, который поступает из термокомпрессора. При течении пленки молока вниз оно кипит, и в сепаратор попадает смесь подсгущенного продукта и вторичного пара. Подсгущенное молоко опускается в низ сепаратора и циркуляционным насосом передается в калоризатор второго корпуса. В межтрубное пространство этого калоризатора поступает вторичный пар, который в сепараторе первого корпуса полностью освобождается от частичек продукта. В этом калоризаторе также происходит пленочное кипение продукта. Из сепаратора насосом готовое сгущенное молоко непрерывно отводится к сушильной установке.

Конденсат, образованный в калоризаторе первого корпуса, через подпорную шайбу переходит в межтрубное пространство калоризатора второго корпуса, откуда попадает в подогреватель первой ступени и затем в конденсатор. Из подогревателя второй ступени конденсат через подпорную шайбу переходит в подогреватель первой ступени и далее в конденсатор. Весь конденсат, образовавшийся и собравшийся в конденсаторе, отводится из него вместе с воздухом и газами вакуум-насосом. Технологическая характеристика выпарной установки А2-ОВВ-2 приведена в таблице 1.

Таблица 1. Техническая характеристика вакуум - выпарного аппарата А2-ОВВ-2

Производительность по испаренной влаге, кг/ч	2045
Давление рабочего пара, МПа	0,8
Разряжение в конденсаторе, МПа	0,092
Расход пара, кг/ч	620
Массовая доля веществ в сгущенном молоке с сахаром и кофе, %	43-50
Продолжение таблицы 1
Потребляемая электроэнергия, кВт·ч	11,6
Габаритные размеры, мм	5610х4760х6500
Масса, кг	9470
Температура исходного продукта,°С	9
Температура греющего пара,°С	80
Температура кипения продукта,°С	60
Температура пастеризации,°С	90
Температура охлаждаемой воды,°С:
на входе в конденсатор	26
на выходе из конденсатора	30
Содержание сухих веществ в исходном продукте, %	10

Установка трубчатая пастеризационно-охладительная ТПУ - 2,5М (л1, п14). Предназначена для пастеризации и охлаждения молока и других молочных продуктов. Основной элемент - цилиндрический трубчатый теплообменный аппарат, обогреваемый паром, состоящий из цилиндра, трубных решеток, пастеризационных трубок и вытеснителей. Конструктивно установка состоит из четырех секций - трубчатых теплообменников, которые попарно укреплены на стойках.

Насос типа НРМ - 2 (л1, п16) является роторным шестеренным насосом с внутренним зацеплением рабочих элементов - бронзового ротора с девятью зубьями и шестерни из нержавеющей стали с семью зубьями.

При вращении пары шестерен, перекачиваемый продукт поступает в рабочую камеру через всасывающий патрубок и перемещается между зубьями шестерни и вкладышем. При переходе к нагнетательному патрубку шестерни вновь входят в зацепление. Это не дает возможности продукту передвигаться далее по окружности.

Резервуар-охладитель для молока фирмы «Альфа-Лаваль» (л1, п17) представляет собой емкость, выполненную из нержавеющей стали, с низкоскоростной мешалкой, которая быстро перемешивает молоко при любом уровне заполнения без подсбивания молочного жира. Внизу на штоке мешалки встроены сопла для мойки емкости. Двигатель мешалки снабжен специальным герметичным соединением шланга со штоком мешалки. Рабочая вместимость этих емкостей составляет от 7,15 до 16 м³. Частота вращения мешалки составляет 0,4 с^-1. Слив молока осуществляется через трехходовой патрубок.

Моечная машина МЖУ-125М (л1, п19) предназначена для пустых и наполненных цилиндрических и фигурных банок и устанавливается в технологических линиях после упаковочной машины и автоклава, а также на участке подготовки пустых жестяных банок к наполнению.

Машина состоит из корпуса, моечной камеры, ванны, коммуникации пара, привода и смесителя.

Перед началом работы машины бак заполняется водой, открываются вентили барботера и подогревателя. После разогрева воды в баке до температуры 90°С вентиль впуска пара в барбатер закрывается. В дальнейшем температура поддерживается за счет теплообменника. Банки по специальному мостику попадают внутрь моечной камеры и попадают на транспортер, который перемещает их вдоль камеры. банки омываются струями горячей воды и прошпариваются, а на выходе из камеры ополаскиваются чистой горячей водой 80°С.

Использованная вода из моечной камеры попадает в ванну через систему фильтров, откуда насосами подается в коллекторы.

Дозировочно-закаточный агрегат Б4-КАД-1 предназначен для заполнения консервных банок и их закатывания при производстве молочных консервов. Этот агрегат используют и в других отраслях пищевой промышленности. В состав агрегата Б4-КАД-1 в зависимости от назначения входят: наполнительный автомат ДН1-1-250-1 (л1, п 18); дозировочно-наполнительные автоматы ДН2-01-250-1, ДН2-03-250-1 для агрегатирования без собственного привода и конвейера выдачи банок; закаточная машина ЗК8-1-250-3 (л1, п 20) без механизма маркирования банок. Закаточные машины в агрегатном исполнении имеют вал отбора мощности для подсоединения наполнителя. Приемный конвейер закаточной машины прикреплен к наполнителю. Закаточную машину и наполнительный автомат устанавливают на общей раме.

Наполнительный автомат ДН1-1-250-1 карусельного типа непрерывного действия, принимает банки с цеховых транспортных устройств, делит их поток по шагу, формирует дозы, удаляет наполненные банки с карусели, выдает банки в закаточную машину. В состав автомата входят станина, разливочное устройство, продуктовый бак, продуктовод, механизм приема банок, карусель, столики, конический редуктор.

Станина из чугунной плиты, сварной рамы и кожуха из нержавеющей стали служит для установки и крепления всех узлов автомата. На полом валу карусели сборной конструкции закреплены диск со столиками, зажим и продуктовый бак. Столики для подъема и транспортирования банок поднимаются при обкатывании ролика по копиру. Механизм приема банок включает шнековое устройство, конвейер и приемную звезду. Конический редуктор для передачи крутящего момента от закаточной машины к механизмам наполнительного автомата установлен на станине.

Продуктовый бак накапливает продукт, поступающий по продуктопроводу. В его верхней части установлен регулятор уровня продукта в баке, в нижней - разливочные устройства (патроны) для наполнения банок. Пустые банки поступают в приемное устройство и звездой направляются на столики карусели, при вращении которой столик поднимается по копиру, и банка, упираясь в корпус патрона, поднимает его, открывая выход продукта в банку. При опускании наполненной банки продукт прекращает поступать и банка передается на закатывание.

Машина закаточная ЗК8-1-250-2 относится к унифицированному ряду закаточных машин. Ее частями являются станина, механизмы приема и подачи, закаточная карусель, выбросной механизм, маркер, коробка скоростей, электрооборудование.

Механизм приема банок от наполнителя состоит из неподвижного стола и цепи с носителями, размещенными по шагу. Механизм подачи банок с одновременной ориентацией крышек относительно банок и транспортирования их в закаточную карусель состоит из подающей звезды, направляющей и магазина для крышек. Маркер представляет собой роликовый штамп со сменными матрицами и пуансонами. Закаточная карусель для закатывания банок двойным закаточным швом состоит из верхнего корпуса, нижней планшайбы и соединительной колонны. В расточках верхней планшайбы установлены шпиндели, несущие патроны и закаточные узлы первой и второй операций, на нижней планшайбе - поджимные столики для поджима банок к закаточным патронам. Выбросной механизм для удаления закатанных банок из закаточной карусели включает выбросную звезду, столик и направляющие.

Наполненные на автоматическом наполнителе банки передаются на неподвижный стол цепью с носителями. По пути движения банка отжимает рычаг блокировки, после чего магазин выдает крышку, которая маркируется и звездой с носителями подается в закаточную карусель, где надевается на банку. Банка с крышкой устанавливается в патрон закаточного механизма, закатывается, снимается с патрона и выдается из машины выбросной звездой.

3. Инженерно-технологические расчеты

3.1 Производительность

При расчете выпарных аппаратов используют уравнения материального и теплового балансов и уравнение теплопередачи.

Материальный баланс по нелетучему растворенному веществу определяется уравнением:

М₁·S₁=S₂·(M₁-W), (3.1)

где S₁ - начальная концентрация растворенного вещества, %;

W - количество выпаренного растворителя, кг/ч;

S₂ - конечная концентрация растворенного вещества, %;

М₁ - производительность по растворенному веществу, кг/ч.

Откуда конечная концентрация сухих веществ равна

S₂=М₁·S₁/(M₁-W); (3.2)

S₂=2726·10/(2726-2045)=40,03%;

S₂=40,03%.

Масса сгущенного продукта в час:

М₂=М₁ - W, (3.3)

М₂=М₁-W=2726-2045= 681 кг/ч;

М₂ = 681 кг/ч.

3. Удельный расход пара на выпаривание представляет собой отношение общего расхода пара к количеству выпаренной воды:

, (3.4)

4. Расход греющего пара:

D_o=D_г·(1+u), (3.5)

где D_г-расход греющего пара, кг/ч;

D₀=620/(1+0,6)=584,9 кг/ч;

d =584,9/2045=0,29 пар/ч.

5. Коэффициенты испарения и самоиспарения:

a - коэффициент испарения, показывающий количество воды, выпариваемой за счет использования теплоты 1 кг греющего пара:

, (3.6)

a=(2639 - 314)/(2608 - 60·3,97)=0,98;

a=0,98.

b - коэффициент самоиспарения, показывающий количество воды, выпаренной за счет использования теплоты 1 кг раствора, кДж/(кг К):

, (3.7)

b=((78 -60)·3,97)/(2608 - 60·3,97)=0,03;

b=0,03.

3.2 Расчет температуры и давления

1. Давление вторичного пара в конденсаторе

Р_конд = Р_атм - Р_вак, (3.8)

где Р_атм - атмосферное давление, Р_атм = 0,1013 МПа;

Р_ваак - вакуум в конденсаторе, Р_ваак=70,5 кПа;

Р_конд=0,1013 - 0,0705 = 0,0313 МПа;

Р_конд= 0,0313 МПа;

2. Общая разность температур вычисляется по формуле:

?t_общ=t_гр - t_конд, (3.9)

где t_гр - температура греющего пара, ?С;

t_конд - температура на входе в конденсатор, ?С.

Находим по таблицам t_конд = 70?С, t_гр = 145?С, следовательно

?t_общ=145 - 70=75?С;

?t_общ=75?С.

3. Температура вторичного пара в сепараторе выпарного аппарата:

t_вт = t_конд + ?_г, (3.10)

где ?_г - гидравлическая депрессия, принимается равной 1?С;

t_вт = 75 + 1 =76 ?С.

4. Давление в выпарном аппарате находим по таблице «Водяной пар в состоянии насыщения»: при t_вт = 76 ?С, Р_вт = 0,040 МПа.

5. Определим температурную депрессию сгущенного молока при Р_вт = 0,029 МПа:

?_t =, (3.11)

где Т² - абсолютная температура кипения воды при данном давлении, К;

r - теплота испарения воды при данном давлении, Дж/кг;

?_t^а - температурная депрессия при атмосферном давлении, ?_t^а=10 ?С;

?_t = 16,2·348²·10/(2320·10³)=8,5?С;

?_t = 8,5?С.

6. Температура кипения раствора на поверхности определяется по формуле:

t_к = t_вт + ?_t + ?_г, (3.12)

t_к = 75 + 8,5 + 1 =85,5?С.

7. Потери от гидравлического эффекта определяются по формуле:

?_г.с. = t_к.с. - t_к, (3.13)

где t_к.с - температура кипения раствора посередине греющих труб при давлении:

Р_с = Р_вт + ?Р_г, (3.14)

где Р_с - давление раствора у середины греющих труб;

Р_вт - давление в выпарном аппарате.

?Р_г = h·с_э·g, (3.15)

h = h_изб + h_тр/2, (3.16)

где h_изб - расстояние от уровня раствора в аппарате до трубной решетки, м

h_изб = 0,1 м;

h_тр - длина греющих труб, м:

h_тр = 2 м.

h =0,1 + 2/2 = 1,1 м;

где с_э плотность парожидкостной эмульсии в греющих трубах, кг/м³.

с_э=(0,5?0,7)с, (3.17)

где с - плотность молока, кг/м³:

с = 1030 кг/м³;

с_э = 0,55 · 1030 = 566,5 кг/м³;

с_э = 566,5 кг/м³.

Тогда ?Р_г = 1,1·566,5·9,81 = 0,0061 МПа;

?Р_г =0,0061 МПа.

Давление раствора у середины греющих труб:

Р_с = 0,040 + 0,0061 = 0,0461 МПа.

Температура кипения растворителя определяется по таблице насыщенного водяного пара при давлении Р_с = 0,0461 МПа, t_р.с. = 79,5?С;

Тогда ?_г.с. = t_p.c - t_вт = 4,5?С.

Температура кипения раствора посередине греющих труб:

t_к.с. = t_к + ?_r.с =85,5 + 4,5 = 90 ?С.

8. Полезная разность температур:

?t =?t_общ - ??, (3.18)

где ?? - сумма потерь общей разности температур (депрессий), ?С;

?? = ?_t + ?_г.с. +?_г; (3.19)

?? = 8,5 + 4,5 +1,0 = 14?С;

?t =75 - 14 = 61?С.

3.3 Тепловые расчеты

1. Тепловая нагрузка в вакуум-аппарате

, (3.20)

где F - площадь поверхности теплообмена греющей камеры, м², F = 1250 м²;

Z - продолжительность выпаривания, Z = 1 час;

q=620·(2639 - 314)/1250·1 =1153,2 Вт/м²;

q=1153,2 Вт/м².

2. Интенсивность процесса:

I =, (3.21)

I = 2045/1250 = 1,77 кг·влаги/м².

3. Усредненный коэффициент теплопередачи:

I =, (3.22)

где k - усредненный коэффициент теплопередачи;

?t_п = t_п - t₁, (3.23)

t_п - температура пастеризации, ?С, t_п = 90 ?С;

?t_п = 90 - 60 = 30 ?С;

r_в =, (3.24)

r_r = 2086 кДж/кг;

r_в = 2114,1/0,98 = 2157 кДж/кг;

k =, (3.25)

k = 1,77·2157/3600·30 = 0,035;

k = 0,035.

3.4 Энергетические расчеты

1. Скорость витания

V_вит = , (3.26)

где V_вит - скорость витания, м/с;

d_к - диаметр капель, d_к = 200 мкм;

g - ускорение свободного падения, g = 9,81 м²/с;

с^/ - плотность продукта, с^/ = 1030 кг/м³;

- коэффициент сопротивления, зависящий от числа Ренольдса.

Re = , (3.27)

где V_п - скорость потока, м/с.

V_п = , (3.28)

где V - расход пара.

d - диаметр аппарата, м, d = 3,1 м;

V_п = 4·620/3,14·(2,8)² =100,7 м/с;

н_п - ускорение потока, м²/с, н_п = 15·10^-6м²/с;

Re = 100,7·200·10^-6/15·10^-6 = 1342,67.

Если Re > 500, то

=0,44,

V_вит = (4·9,81 (1030 - 0,1) 200·10^-6/3·0,44·0,1)^? = 7,8 м/с.

2. Продолжительность нахождения вторичного пара в аппарате:

ф =, (3.29)

где V_а - объем аппарата, м³;

V_в.п. - скорость вторичного пара, м/с, V_в.п. = 9,58 м/с.

V_а = , (3.30)

где h - высота аппарата, м, h = 6,5 м;

V_а = 3,14 (2,8)²·6,5/4 = 40 м³.

ф = 3600·40/2045·9,58 = 7,35 с;

ф = 7,35 с.

Заключение

В вакуум-выпарных установках можно сгущать жидкости, кипение которых при атмосферном давлении ведет к изменению физико-механических свойств и потере питательной ценности продукта; использовать в рабочем цикле отработавший и вторичный пар; эффективно использовать пар ввиду значительного перепада температур между теплоносителем (паром) и выпариваемой жидкости. Широкое применение выпаривание получило при изготовлении сгущенного цельного молока с сахаром.

С каждым годом растут потребности населения. С этим ростом возникает необходимость в постоянном усовершенствовании выпарных установок. Но модернизация в одной отрасли приводит к большим изменениям во всех отраслях, связанных с пищевой, например, машиностроительной.

Литература

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

2. Сурков В.Д., Липатов Н.Н., Золотин Ю.П. Технологическое обеспечение предприятий молочной промышленности. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. - 432 с.

3. Самойлов В.А., Нестеренко П.Г. Справочник технолога молочного производства. т. 7: Оборудование молочных предприятий, - СПб.: ГИОРД, 2004. - 832 с.: ил.

4. Степанова Л.И. Справочник технолога молочного производства: технология и рецептура: т. 1: цельномолочные продукты, в 3 т. - СПб.: ГИОРД, 2003. - 379 с.

5. Антипов С.Т., Кретов И.Т., Остриков А.Н. и др.; Под ред. акад. РАСХН Панфилова В.А. Машины и аппараты пищевых производств. - М.: высш. шк., 2001. - 680 с.: ил.

6. Притыко В.П., Лунгрен В.Г. Машины и аппараты молочной промышленности. - М.: Пищевая промышленность, 1979. - 463 с.

7. Храмцов А.Г., Василисин С.В. Справочник мастера по промышленной переработке молочной сыворотки. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. - с. 172.

8. Храмцов А.Г., Нестеренко П.К. Технология продуктов из молочной сыворотки: Учебное пособие. - М.: ДеЛи принт, 2004.

Размещено на Allbest.ru

...