Монтажный проект кефирного цеха мощностью 40 тонн в смену

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Кефир является одним из наиболее популярных кисломолочных диетических напитков и по праву занимает доминирующее положение среди всех продуктов переработки молока.

Родиной кефира является Северный Кавказ, где его долгое время изготовляли в бурдюках или в деревянных кадках. Технология его изготовления в аулах простая - кефирные грибки заливают парным молоком, охлажденным до 18-20 ⁰С, в процессе сквашивания и созревания продукт периодически взбалтывают. При созревании кефира вследствие усиленной аэрации активно развиваются дрожжи, что влияет на вкус и консистенцию продукта: консистенция становится жидкой, сметанообразной, вкус - специфическим, кислым, приобретает остроту.

В России кефир вырабатывался еще в 1866-1867 гг. кустарным способом на грибках, привезенных с Кавказа в сухом виде. Кефирные грибки оживляли в кипяченом охлажденном обезжиренном молоке и использовали для приготовления заквасок. Молоко для кефира подогревали до 16-23 ⁰С и заквашивали закваской, непосредственно слитой с грибков. После получения сгустка бутыли взбалтывали для ускорения процесса образования напитка и выдерживали в помещении при температуре 14-16 ⁰С в течение суток, а иногда и более продолжительное время.

По той же технологии вырабатывали кефир на городских молочных заводах, при этом применяли пастеризацию молока и розлив напитка в бутыли с герметичной укупоркой.

В результате длительности технологического процесса, трудоемкости многих операций выпуск кефира был ограничен и спрос населения на него не удовлетворялся, поэтому в 30-х годах ХХ в. технологию кефира изменили: его стали выпускать ускоренным способом, получившим впоследствии наименование термостатного.

Молоко, идущее на выработку кефира, стали сквашивать при высоких температурах в термостатах без встряхивания и соответствующего накопления продуктов дрожжевого брожения. В результате изменения технологии вместо мягкого по консистенции полужидкого напитка с характерным освежающим вкусом заводы стали выпускать продукт с плотным сгустком, по вкусу похожим на простоквашу.

В результате ряда научно-исследовательских работ был разработан резервуарный способ производства кефира, являющийся в настоящее время общепризнанным и широко внедренным в молочную промышленность.

кефирный цех производство кисломолочный напиток

Краткая характеристика кефирного цеха

Данным проектом предусматривается разработка монтажного проекта кефирного цеха мощностью 40 тонн в смену. Основным видом перерабатываемого сырья является сырое молоко, т.е. молоко, не подвергавшееся термической обработке при температуре более 40 єС или другому виду обработки, в результате которой изменяются его составные части. Поступающее на завод молоко должно соответствовать требованиям ГОСТ Р 52054-2003 «Молоко натуральное коровье - сырье. Технические условия». Оно должно быть получено от здоровых животных на территории, благополучной в отношении инфекционных и других, общих для человека и животных заболеваний, что подтверждается справкой о ветеринарно-санитарном благополучии хозяйства. Молоко на молокоперерабатывающее предприятие доставляется в атомолцистернах. Данным проектом предусматривается выпуск кефира. Для выработки кефира допускается молоко коровье не ниже первого сорта по ГОСТ Р 52054-2003 [10].

Мощность молочного предприятия составляет 40 000 кг в смену. Согласно нормам технологического проектирования, при данной мощности предприятия предусматривается приемка молока не менее 3 часов в смену.

Кефирный цех должен располагаться в комплексе с помещениями для заквасочной, лабораториями и др. Технологическое оборудование для тепловой и механической обработки молока и молочных продуктов (автоматизированные пластинчатые пастеризационно-охладительные установки, сепараторы-молокоочистители, гомогенизаторы) располагаются в строгой последовательности параллельно оконным проемам с основными проходами не менее 3 м. Строго по осевой линии должны располагаться пастеризационные установки и сепараторы, поскольку последние имеют приспособление в виде тельферной установки для поднятия барабанов. Здесь же следует располагать емкости для промежуточного хранения молока перед розливом. Ширина площадок для обслуживания емкостей не менее 2 м.

Такое расположение всего технологического оборудования позволяет целесообразно организовать технологический процесс, а также целесообразно организовать подачу тары и транспортирование готовой продукции в камеру хранения.

Технология производства кефира

В нашей стране выпускается ассортимент кефира, различающегося по химическому составу, с внесением или без внесений наполнителей, с внесением или без внесения бифидобактерий. Основным видом является кефир с массовой долей жира не менее 2,5 %, но также выпускается кефир с повышенной или пониженной массовой долей жира.

Технологический процесс производства кефира осуществляется в соответствии с технологической схемой производства кефира (рис 1). Вначале оценивается качество молока и производится его приемка, в процессе которой молоко перекачивается центробежным насосом из автомолцистерны в емкости для промежуточного хранения. Одновременно устанавливается масса молока взвешиванием его на весах, в емкостях с тензометрическим устройством или регистрируется объем молока с помощью счетчиков для молока. Измерение массы молока можно также осуществлять путем использования тарированных автомолцистерн или емкостей.

После взвешивания молока или регистрации его объема оно охлаждается до 4 - 6 єС на пластинчатом охладителе. Молоко с температурой не более 10 єС допускается принимать без охлаждения. Сырое охлажденное молоко хранится в емкостях различной вместимости. Горизонтальные и вертикальные емкости вместимостью 2000-3000 литров размещаются внутри зданий, а крупные емкости 50 000-100 000 литров устанавливаются вне здания, поскольку они имеют достаточно большую высоту.

Принятое цельное молоко после хранения подается в ёмкость для нормализации. В эту же ёмкость подается обезжиренное молоко. Далее нормализованная смесь подвергается нагреву в рекуперативной секции пластинчатой пастеризационно-охладительной установки, куда нормализованная смесь подается насосом из емкости, до 40-45 єС и очистке на сепараторах-молокоочистителях от механических примесей.

Очищенная нормализованная смесь далее поступает во вторую секцию рекуперации пластинчатой пастеризацоинно-охладительной установки, где нагревается путем теплообмена с горячим пастеризованным молоком, гомогенизируется в случае необходимости на гомогенизаторе, а затем поступает в секцию пастеризации, где его температура увеличивается до 90-92 єС в результате теплообмена с горячей водой. Из секции пастеризации молоко направляется в змеевиковый выдерживатель, который оно проходит за 2-8 минут[5]. На выходе из секций охлаждения пластинчатой пастеризационно-охладительной установки размещен термометр сопротивления, за которым следует возвратный клапан. Он регулирует направление потока пастеризованного охлажденного молока к аппаратам для фасования или в уравнительный бак для повторной пастеризации при нарушении режима пастеризации [6].Затем молоко охлаждается до 4-6 єС в секциях рекуперации и охлаждения и подается в емкость для сквашивания, туда же поступает закваска. Заквашенная смесь перемешивается и оставляется для скашивания до определенной кислотности 85-90^оТ. Сгусток снова перемешивается и охлаждается холодной водой до 20 єС. Далее сгусток оставляют в покое для созревания на 6-10 ч. Затем подают на фасовочно-упаковочный аппарат. Охлажденный кефир разливается в стеклянные бутылки и бумажные пакеты вместимостью 0,5 и 1 л., а также в полиэтиленовые пакеты вместимостью 0,5 и 1 л.[5].

Рис.1.Технологическая схема производства кефира

Таблица

Таблица

Расчет и подбор технологического оборудования

Подбор и расчет технологического оборудования основывается на составленной схеме производства, в которой указывается очередность технологических процессов. По этой схеме определяют систему машин с учетом выбранных технологических режимов, продолжительность работы в течение смены, суток или производственного цикла.

Оборудование для перекачивания и механической обработки молока: насосы, сепараторы (молокоочистители, сливкоотделители, нормализаторы), гомогенизаторы, фризеры и другое оборудование для фасования продукции - подбирают по часовой интенсивности процесса. При несоответствии производительности машины или аппарата паспортной выбирается ближайшая - большая по паспорту.

Основное требование при выборе оборудования - максимальное использование машин и аппаратов. Выбираемое оборудование должно обеспечивать режим работы всей технологической схемы во времени и по производительности. Работа каждого аппарата или машины должно органически увязываться с работой предыдущего и последующего оборудования. Это значит, что каждая отдельная машина, работающая в комплексе с другим оборудованием, должна иметь производительность, равную предыдущей машине или близкую к ней. Не следует брать производительность последующей машины меньше производительности предыдущей, чтобы не создать «узких» мест.

В данном проекте выбирается только основное технологическое оборудование, которое используется непосредственно для осуществления технологического процесса. Вспомогательное оборудование (столы, тележки, ванны для мытья труб и частей оборудования, этажеры для труб и пр.) в проекте не рассматривается.

Выбор машин и аппаратов производится таким образом, чтобы при одинаковой длительности технологического процесса количество выпускаемой продукции было максимальным [4]. При расчете и подборе технологического оборудования немаловажно предусмотреть новые, модернизированные, высокопроизводительные прогрессивные машины и аппараты. Кроме того необходимо стремиться к тому, чтобы обеспечить бесперебойную работу завода (цеха) и осуществить все технологические процессы по принятой технологической схеме, лучшие условия труда, хорошее качество и низкую себестоимость выпускаемой продукции [3].

Подбор емкостей для промежуточного хранения молока

Ёмкости для хранения молока и жидких молочных продуктов бывают различной вместимости. Продолжительность хранения зависит от интенсивности последующих операций, связанных с тепловой и механической обработкой молока. Рассчитывают эти емкости по времени задержки в них сырья или по массе сырья, необходимой для непрерывной работы последующего оборудования, с учетом графика работы, схемы технологического оборудования.

Подбор оборудования для тепловой обработки молока

К оборудованию для тепловой обработки молока относят охладители, рекуператоры, аппараты для тепловой обработки продуктов, пастеризационно-охладительные установки. Оборудование для тепловой обработки подбирают по часовой интенсивности с учетом массы сырья, режима тепловой обработки сырья, графика организации технологических процессов и норм производительности (в смену).

Применяют пастеризационно-охладительные установки производительностью 3000, 5000, 10 000, 15 000, 25 000 л/ч

Время эффективной работы установки 4 часа.

Таким образом, данным проектом предусматривается выбор автоматизированной пластинчатой пастеризационно-охладительной установки производительностью 10 000 л/ч в количестве 2 установок.

Подбор насосов

На предприятиях молочной промышленности применяются насосы различных конструкций и назначений.

Насосы подбирают по интенсивности процесса в соответствии с графиком организации технологического процесса с учетом напора, создаваемого насосом. Производительность центробежных насосов изменяется в зависимости от создаваемого напора. Паспортную производительность и напор центробежных насосов принимают по максимальному или близкому к КПД .

Таким образом, для перекачивания сырья из резервуаров для промежуточного хранения на тепловую обработку на пластинчатую пастеризационно-охладительную установку данным проектом предусматривается проектирование 4 центробежных насосов производительностью равной производительности установки, а именно 10 000 л/ч и 4 винтовых насосов для перекачивания готового продукта производительностью 10000 л/ч.

Определяем количество емкостей по формуле:

N_ем=М_хран/V*P, где

М_хран - масса молока, поступающего на завод, кг

V - объём емкости для хранения, м³

Р - плотность молока, кг/м³ (Р=1028 кг/м³)

N_ем=40000/10*1028=4 шт

Подбираем пластинчатую пастеризационно - охладительную установку:

П_уст=М_хран/Т_эф, где

Т_эф - эффективное время работы установки

П_уст = 40000/4=10000 л/ч, выбираем 2 автоматизированные пластинчатые пастеризационно-охладительные установки производительностью 10 000 л/ч.

Таблица. Сводная ведомость подобранного оборудования

Расчет площади цеха

В данном проекте площадь цеха с размещением технологического оборудования рассчитывают в зависимости от габаритов технологического оборудования, площадок обслуживания машин и аппаратов, размещения проходов, проездов, расстояний от стен и колонн здания до оборудования [3].

Расчет площади цехов ведут с учетом коэффициента запаса, который учитывает площади, занятые рабочими местами, проходами, лестницами. Коэффициент запаса зависит от габаритных размеров оборудования: чем они меньше, тем коэффициент запаса выше. Для различных предприятий он имеет различные значения[2].

Если технологическое оборудование состоит из отдельных машин и аппаратов, линий и установок, то площадь цеха определяется по формуле:

(1)

Где F - площадь цеха, м²;

K - коэффициент запаса площади;

F_об - площадь отдельных машин и аппаратов, м²;

F_лин - площадь линий и установок, м².

Для городских молочных заводов мощностью 30 т/см коэффициент запаса составляет К=5 - 6 [3].

Тогда имеем:

Площадь цехов и других производственных помещений можно выразить в строительных квадратах или в строительных прямоугольниках, размер которых зависит от сетки колонн. При сетке колонн 6 х 12м площадь строительного прямоугольника равняется 72 м². При этом значение площади выражаются целым числом строительных квадратов (прямоугольников) [3].

В данном проекте количество строительных единиц будет составлять:

N=695,9/72=9,67

Принимаем 10 строительных прямоугольников.

Расчет диаметра молокопровода

При увеличении скорости движения перекачиваемой жидкости в трубопроводе возрастает сопротивление движению и увеличивается расход энергии на работу насоса. Поэтому при выборе трубопровода необходимо правильно определить как его диаметр, так и скорость движения жидкости.

Необходимый диаметр d трубопровода зависит от требуемого количества перекачиваемой жидкости в единицу времени. Его вычисляют по формуле

(2)

Где V- расход жидкости (молока) через трубопровод круглого сечения м³/ч;

w - Скорость движения жидкости, м/с;

с- плотность молока, м³/кг [7].

Тогда

При этом среднюю скорость движения молока в нагнетательном трубопроводе следует принимать для молока цельного 0,8 - 1,5 м/с.

Таким образом, принимаем диаметр молокопровода равным 62 мм (2,5``).

Устройство, монтаж и эксплуатация оборудования

Расположение машин и аппаратов в плане производственных цехов должно иметь максимальную компактность в сочетании с удобствами обслуживания монтажа и ремонта. Компоновка технологического оборудования должна в первую очередь удовлетворять требованиям охраны труда и правилам техники безопасности по их эксплуатации.

При компоновке машин и аппаратов необходимо обеспечить кратчайший путь движения сырья от начальной до конечной операции технологического процесса, максимально сократив длину трубопровода. Для удобства обслуживания трубопроводов и прочих навесных коммуникаций желательно их располагать на расстоянии 2 м от уровня чистого пола. Технологическое оборудование должно быть размещено таким образом, чтобы в цехе оставались необходимые по длине и ширине проходы, а также площадки для его обслуживания и подходы к нему. Расположение оборудования обусловливается направлением технологического потока. Отдельные машины и аппараты желательно располагать единую производственную линию[3].

Монтаж оборудования для промежуточного хранения молока

Молкохранительные емкости наиболее совершенное оборудование для приемки и кратковременного хранения молока (рис 2). Емкости размещают непосредственно в цехе или вне его.

Емкости поставляются без упаковки с закрепленными на ножках деревянными салазками. На этих салазках их транспортируют к месту установки. В зависимости от допустимого давления на грунт или перекрытие емкости устанавливают на опорных ножках или подставках непосредственно на чистом полу либо на рамы из швеллеров, заделываемые в пол и служащие дл распределения нагрузки на грунт или перекрытие.

Горизонтальный резервуар не имеет опорных ножек и поставляется с металлической рамой, имеющей опорные полотенца, на которые устанавливается резервуар. Раму, изготовленную с уклон 1,5° в сторону сливного крана, ставят на пол, а на нее устанавливают резервуар так, чтобы консольные концы корпуса были одинаковыми.

После выверки резервуара устанавливают на места детали и узлы, снятые на время транспортировки: оправу с термометром, краны и др. На патрубок воздушника устанавливают сетку. Затем в соответствии с проектом к резервуару подключают трубопроводы молока и моющей жидкости, а также электропроводку. В патрубки ввинчивают датчики нижнего и верхнего предельных уровней. Устанавливают датчик дистанционного термометра. При монтаже нескольких резервуаров, соединяемых общим трубопроводом для молока, их устанавливают так, чтобы сливные краны располагались на одной оси, что проверяют по натянутой струне [8].

Монтаж установки для пастеризации молока

В установку входит следующее основное оборудование: пластинчатый пастеризатор - охладитель, уравнительный бак с поплавком, насос для молока, регулятор равномерности потока, два сепаратора - молокоочистителя, автоматический клапан отвода недопастеризованного молока, бойлер для нагрева воды, паровой инжектор для нагрета воды, насос для горячей воды и пульт управления с выдерживателем. Кроме того, установки комплектуют трубопроводами для пара и рассола с регуляторами давления и расхода.

Установки ОПУ поставляют в деревянных ящиках. Оборудование к месту монтажа целесообразно доставлять в заводской упаковке. С особой осторожностью следует транспортировать пульт управления и пастеризатор, оберегая их от толчков и ударов. Распаковку пульта управления необходимо выполнять аккуратно, чтобы не задеть выступающие над обшивкой и установленные снаружи приборы.

Пластинчатый пастеризатор - охладитель, имеющий значительную массу, в ряде случаев удобно доставлять к месту монтажа со снятыми теплообменными пластинами и промежуточными плитами. Для снятия пластин и промежуточных плит отвинчивают нажимные гайки до полного освобождения распорных втулок, которые снимают затем с нижней и верхней штанг. Гайки отвинчивают постепенно, поочередно на нижней и

верхней штангах, чтобы не допустить перекоса пластин и промежуточных плит. Затем отодвигают нажимную плиту в сторону распорной стойки, наклоняют первую теплообменную пластину секции рассольного охлаждения под некоторым углом к вертикальному положению, чтобы она отошла от нижней штанги и, поворачивая ее в сторону, снимают с верхней штанги. Таким же образом снимают последующие пластины. Снятые пластины не тележке, уложив под них гладкий деревянный щит, габариты которого несколько больше самих пластин.

Все оборудование, входящее в состав ОПУ, за исключением сепараторов - молоочистителей и водяных насосов, устанавливают на чистом полу без фундаментов.

Монтаж оборудования начинают с установки на фундаменты сепараторов - молокоочистителей. Затем устанавливают пастеризатор - охладитель. В первую очередь монтируют теплообменные пластины, снятые при транспортировке аппарата. Перед установкой их протирают и промывают теплым содовым раствором. Штанги протирают тканью, пропитанной техническим вазелином, а резьбу смазывают.

Устанавливают пластины в соответствии с их порядковыми номерами. Устанавливать, передвигать пластины, а также промежуточные и нажимные плиты следует вдвоем, стоя по обе стороны пастеризатора и передвигая пластины и плиты в сторону стойки, не допуская перекоса их между штангами.

Затем устанавливают уравнительный бак и молочный насос и соединяют всасывающий патрубок насоса с баком. После этого устанавливают пульт управления и монтируют трубопроводы, соединяющие пастеризатор - охладитель с насосом и пультом управления, а также пульт с уравнительным баком.

Бойлер для подогрева воды и водяной насос устанавливают в последнюю очередь, выверяя положение их по отношению к пастеризатору - охладителю.

После монтажа пастеризационно - охладительной установки проводят индивидуальное испытание вхолостую сепараторов - молокоочистителей. Остальное оборудование, входящее в установку, вхолостую не испытывают[8].

Список используемой литературы

1.Твердохлеб Г.В., Сажинов Г.Ю., Раманаускас Р.И. Технология молока и молочных продуктов. - Спб.: СПбГУНиПТ, 2003.-622с.

2.Проектирование предприятий молочной отрасли с основами строительства: Учеб. Пос./ Голубева Л.В., Глаголева Л.Э., Степанов В.М., Тихомирова Н.А.- Спб.: ГИОРД,2006.-288с.

3.Николаев Л.К. Технологическое оборудование предприятий молочной промышленности: Метод. Указания к курсовому проекту. Спб.: СПбГАХПТ,1994.-18с.

4.Крусь Г.Н., Тиняков В. Г., Фофанов Ю.Ф. Технология молока и оборудование предприятий молочной промышленности.-М.: Агропромиздат, 1986.-280с.

5.Сурков В.Д., Липатов Н.Н., Золотин Ю.П. Технологическое оборудование предприятий молочной промышленности. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983.-432с.

6.Томбаев Н.И. Справочник по оборудованию молочной промышленности. М.: - Пищевая промышленность, 1972. - 543с.

7.Забодалова Л.А., Технико-химический и микробиологический контроль на предприятиях молочной промышленности. - Спб.: Троицкий мост, 2009.- 224с.

8.Ковалев Ю.Н., Молочное оборудование животноводческих ферм и комплексов: Справочник.- М.: Россельхозиздат, 1987. - 367с.

Размещено на Allbest.ru