Технология производства сгущенного молока

Технология производства сгущенного молока

Введение

Молоко играет основополагающую роль в питании людей независимо от возраста, пола, рода занятий и вероисповедания. Молочные продукты позволяют человеку получить наибольшее количество жизненно необходимых компонентов по сравнению с другими традиционными блюдами, оставаясь при этом одним из самых доступных.

Однако начало 90-х годов ознаменовалось существенным увеличением доли потребления населения немолочной пищи, что явилось причиной обеспокоенности производителей молочной продукции. По мнению

В.В. Молочникова, этот вопрос выходит за рамки узковедомственных задач. К нему следует подходить с должной основательностью с целью сохранения и поддержания здоровья общества. Социальный аспект повышения качества традиционных и создания новых видов молочных продуктов вышел на первый план.

В настоящее время ассортимент городского молочного завода средней мощности включает в себя около 50 наименований. При этом аналогичное европейское или североамериканское предприятие выпускает не менее 10 сортов одного только неароматизированного молока без учета жирности и различных упаковок.

В последние 10-15 лет формирование ассортимента молочной продукции и включение в его состав новых наименований ведется по нескольким базовым направлениям:

1.  Снижение калорийности за счет уменьшения доли жира и увеличение белка;

2.       Создание продуктов с различными вкусовыми добавками;

3.       Расширение производства продуктов с длительным сроком хранения;

.        Выработка свежих кисломолочных продуктов и напитков;

.        Увеличение выпуска продуктов с повышенным содержанием биологических и физиологических активных веществ;

.        Максимальная переработка всех составных частей молока;

.        Широкое применение новаций в области расфасовки и упаковки;

.        Постоянное обновление ассортиментного ряда.

По мнению специалистов, такой подход обусловлен непосредственным стремлением потребителя к пище, сбалансированной по содержанию белка, жира, углеводов, витаминов и минеральных веществ, загустителей и консервантов, но обогащенных балластными веществами, содержащимися во фруктах, ягодах и овощах.

Превалирующей тенденцией в развитии молочной промышленности конца второго тысячелетия является уменьшение калорийности продукции, в частности за счет снижения содержания жира.

Однако достижения высокой пищевой ценности продуктов зачастую сопровождаются адекватным повышением калорийности, что стало причиной одной из основных на сегодняшний день проблем современного человека - ожирения. При этом физиологические потребности организма в животном белке удовлетворяются недостаточно. Поэтому очевидной становиться актуальность постановки вопроса о потреблении молока и молочной продукции на уровне научно обоснованных форм, что должно способствовать увеличению уровня потребления белка.

В связи с этим можно предположить, что в ближайшем будущем молочная продукция превзойдет по объему продаж мясо и хлеб и выйдет на первое место в рационе питания человека. Так, уже сегодня значительно снизилось потребление высококалорийной пищи - мясо, сметаны, сливок - и соответственно увеличилось потребление йогуртов, десертов и т.д.

При расширении ассортимента особое внимание уделяется созданию продуктов, отличающихся высокими питательными и вкусовыми свойствами, которые рассчитаны на повышенный спрос населения. Кроме того, внесение ароматических добавок способствует существенному повышению вкусовых свойств продукции на основе нетрадиционных пищевых компонентов, например, улучшается вкус соевого молока и напитков из пахты и сыворотки.

У людей с высоким и средним уровнем доходов пользуются успехом молочные десерты - кремы, пудинги, коктейли, вырабатываемые в промышленном масштабе на основе разного по составу молока с добавлением свежих сливок, куриных яиц, какао - порошка, наполнителей и пенообразователей.

Одни из наиболее популярных молочных продуктов с длительным сроком годности - сгущенные молочные консервы с различными наполнителями на основе осмоанабиоза. По классическим представлениям консервирования сгущенное молоко (как с сахаром, так и без) относится к группе продуктов с промежуточной влажностью, что позволяет прогнозировать перспективность их дальнейших разработок.

По причине повышенного содержания сахарозы и несбалансированного с точки зрения геродиетики химического состава данный продукт не предназначен для людей пожилого возраста и тем более в случаях наличия алиментарно-зависимых различных патологий. Во ВНИМИ, разработана технология производства сгущенного сладкого молокосодержащего геропродукта со сбалансированным липидно-белковым составами, заменой сахарозы на фруктозу и содержащего БАД-ликопин.

Пути повышения ресурсов молока лежит в более полном использовании всех составных частей молочного белково-углеводного сырья и расширении выпуска продукции с фруктовыми наполнителями. Так, отечественной промышленностью для производства молока и молочной продукции используются почти 100 % (98) молочного жира и лишь немногим 60 % белка и лактозы.

Современный уровень технологий позволяет молочной продукции вернуть утраченные сегменты рынка. Происходит это благодаря своего рода революции в области упаковки и расфасовки.

1. РАЗДЕЛ. Описание технологического процесса

1.1 Характеристика стерилизованного и концентрированного сгущенного молока

В зависимости от содержания сухих веществ вырабатывают два вида консервов без сахара: сгущенное стерилизованное молоко и концентрированное стерилизованное молоко с повышенным содержанием сухих веществ.

Массовая доля сухих веществ в сгущенном стерилизованном цельном молоке должны быть не менее 25,5%, в том числе массовая доля жира не менее 7,8%, а в концентрированном стерилизованном молоке массовая доля сухих веществ не менее 27,5%, в том числе жира не менее 8,6%.

Все продукты хорошо растворяются в воде и отличаются высокой пищевой ценностью, сладким, чистым вкусом, без посторонних привкусов и запахов. Продукт без вкусовых наполнителей обладает белым кремовым оттенком цвета. Консистенция однородная по всей массе. Вязкость колеблется 3-10 Па*с. не допускаются патогенные микроорганизмы. Сырьем для кефира служат цельное и обезжиренное молоко, сливки, сухое цельное молоко,

1.2 Основное сырье и материалы

К сырью, предназначенному для производства молочных консервов, предъявляют повышенные требования, так как пороки сырого молока в результате концентрирования сухих веществ усиливаются. Для консервирования пригодно натуральное молоко, соответствующее требованиям ГОСТ 13264-88. оно должно быть термоустойчивым, иметь кислотность 16…160Т (для концентрированного молока), не выше 190Т (для стерилизованных консервов) и 200Т (для других видов молочных консервов), а также иметь невысокую микробиологическую обсемененность. При подборе молока для консервов необходимо учитывать его химический состав и свойства. Массовая доля воды в молоке должна составлять 87,5%, жира 4,0%, СОМО 8,75%. Причем отношение жира к СОМО должно быть в пределах 0,4…0,69. Кроме того следует учитывать содержание сывороточных белков, которые понижают термостойкость. По этой причине считается непригодным для выработки консервов молозиво и стародойное молоко. Более пригодно молоко с меньшими размерами жировых шариков и мицелл казеина, так как в таком молоке замедляется отстаивание белково-жирового слоя при хранении. Таким образом, пригодность сырья устанавливают по результатам физико-химических и бактериологических анализов, а также органолептической проверки.

1.3 Технологическая схема стерилизованного и концентрированного сгущенного молока

Приемка и подготовка сырья

Очистка и охлаждение молока

Нормализация исходной смеси

Пастеризация

Сгущение

Гомогенизация

Внесение солей стабилизаторов

Фасовка и упаковка

Стерилизация молочных консервов

Хранение и реализация

Подобранное по качеству и очищенное молоко нормализуют по массовой доле жира и СОМО.

Нормализация осуществляется для получения в молочных консервах необходимого соотношения между составными частями сухого вещества. При этом соотношение массовых долей двух любых составных частей сухого вещества в нормализованной смеси и готовом продукте должны быть одинаковыми.

Нормализованную смесь перед пастеризацией обязательно проверяют на термоустойчивость, так как при производстве стерилизованных консервов молоко подвергается воздействию высоких температур и при низкой термоустойчивости может происходить свертывание, загустевание и образование хлопьев в готовом продукте. Термоустойчивость молока в значительной степени зависит от его химического состава и, особенно, от равновесия солевого состава.

Повышение термоустойчивости молока достигается внесением солей - стабилизаторов. Их добавляют в пастеризованную смесь или сгущенное молоко.

Способствует повышению термоустойчивости и режим пастеризации перед сгущением, обеспечивающий наиболее полную денатурацию сывороточных белков. В зависимости от применяемого оборудования молоко пастеризуют при следующих режимах: нагревают в потоке при температуре 88±20С, затем при температуре 125±50С с выдержкой 30 секунд с последующим снижением температуры до 86±20С путем само испарения в вакуумной камере или последовательно нагревают в четырех подогревателях вакуум - выпарной установки до температуры 88±50С, затем в высокотемпературном подогревателе до температуры 120±50С с последующим снижением температуры до 105 0С в вакуумной камере.

В пленочных мнрогокорпусных вакуум - выпарных установках непрерывного действия молоко сгущают в стандартном режиме: температура кипения молока не должна превышать в первом корпусе 780С, во втором корпусе 660С, в третьем 560С. Окончание процесса сгущения контролируют по достижению стандартной плотности и массовой доли сухих веществ в продукте.

В зависимости от типа применяемой вакуум - выпарной установки молоко сгущается до массовой доли сухих веществ 25…28 %.

Сгущение молока заканчивают после достижения плотности 1061…1063 кг/м3 (при 200С) при производстве сгущенного стерилизованного молока и 1066…1068кг/ м3 при производстве концентрированного молока.

Сгущенное молоко гомогенизируют на двухступенчатых гомогенизаторах при температуре 74±20С и общем давлении 18±1,0 МПа. Целесообразность применения двухступенчатого гомогенизатора обусловлено необходимостью постепенного повышения давления, так как гомогенизация при высоком давлении снижает термоустойчивость молока. После гомогенизации молоко охлаждают до температуры 4±20С. В охлажденное сгущенное молоко вносят соли - стабилизаторы для восстановления, нарушенного при пастеризации и сгущении баланса солей.

Для повышения термоустойчивости молока применяют смеси солей, состоящие из цитратов и гидрофосфата калия и натрия, взятых в соотношении, аналогичном соотношении этих солей в натуральном молоке.

При внесении солей - стабилизаторов в пастеризованное молоко общая продолжительность взаимодействия молока с солями составляет 6 часов. Вязкость продукта в этом случае идентична вязкости, полученной при выдерживании сгущенного молока с солями - стабилизаторами в течении 6…7 часов до стерилизации.

Стерилизация сгущенных консервов может осуществляться двумя способами: в потоке перед розливом и в таре после розлива.

Для выработки сгущенных стерилизованных консервов в нашей стране широко используют стерилизацию в таре.

Режим стерилизации устанавливают в соответствие с формулой стерилизации, представляющей собой следующую условную запись теплового режима аппарата, в котором осуществляется стерилизация:

где Т1, Т2, Т3 - продолжительность соответственно подогревания, стерилизации, охлаждения, мин;

t - температура стерилизации, 0С.

Сгущенное или концентрированное молоко, выдержавшее пробную стерилизацию, разливают в предварительно вымытые и пропаренные металлические банки. Наполненные и упакованные банки проверяют на герметичность и направляют на стерилизацию. Для стерилизации продукта в таре используют стерилизаторы непрерывного действия гидростатического или роторного типа, а также стерилизаторы периодического действия. В стерилизаторах гидростатического типа банки со сгущенным или концентрированным молоком стерилизуют при температуре 116…1170С с выдержкой 14…17 минут. Температура охлаждения стерилизованных консервов должна составлять 20…400С. Готовые продукты хранят при температуре от 0 до 100С и относительной влажности воздуха не выше 85% в течении не более 12 месяцев со дня выработки.

2 РАЗДЕЛ. Описание основного оборудование

.1 Гомогенизаторы

На верхней части блока цилиндров, расположена гомогенизирующая головка, головка, манометр и предохранительный клапан. Основными рабочими деталями гомогенизирующей головки являются клапан и седло клапана. Регулировка давления клапана осуществляется с помощью рукоятки. Для подвода воды, охлаждающей плунжеры, служит смывное устройство.

Подвод гомогенизируемой жидкости к гомогенизатору и отвод ее могут быть осуществлены как с правой, так и с левой стороны блока цилиндра, путем перестановки всасывающего патрубка на соответствующую сторону блока.

Рисунок 2 - Гомогенизатора

-станина; 2-предохранительный клапан; 3-манометрическая головка; 4-плунжерный блок; 5-манометр системы смазки; 6-амперметр; 7-гомогенизирующая головка

.2 Сепараторы

Сепаратор - нормализатор - предназначен для получения сливок и нормализации молока по жиру.

В сепараторе - нормализаторе поверхность тарелок различна по назначению: периферийная часть предназначена для очистки молока, а центральная часть для выделения сливок. Количество уходящих сливок контролируется ротаметром и регулируется краном.

Сепараторы для высокожирных сливок эксплуатируются обычно в поточных линиях производства масла. Эти сепараторы предназначены для получения сливок с высокой массовой долей жира (80-85%), Конструкция сепаратора высокожирных сливок несколько отличается от конструкции обычного сепаратора-сливкоотделителя открытого типа. Вследствие высокой вязкости перерабатываемого продукта (сливок) размеры межтарелочных зазоров в сепараторе высокожирных сливок увеличены, производительность снижена и регулировка массовой доли жира в высокожирных сливках производится регулятором на линии пахты Через 1,5-2 ч работы сепаратор периодического действия необходимо останавливать для выгрузки осадка, мойки и чистки.

Сепаратор - диспергатор предназначен не только для очистки молока, но и для его частичной гомогенизации.

В пакете тарелок сепаратора - диспергатора выделяются лишь крупные жировые шарики. Мелкие жировые шарики уходят вместе с молоком. Сначала сливки поступают в камеру диспергатора и проходят через неподвижный диск с лопастями в кольцевой канал. Далее гомогенизированные сливки смешиваются с поступающим молоком. После гомогенизации молоко направляется в напорную камеру и под давлением удаляется в отводящее устройство.

К сепараторам для выделения тяжелой, фракции относятся сепараторы - молокоочистители; сепараторы - творогоочистители и сепараторы - отделители белка от сыворотки, сепараторы - бактериоотделители.

Сепаратор - молокоочиститель предназначен для выделения из молока механических и естественных (микроорганизмы, частицы грязи, крови и т.д.) примесей. Массовая доля примесей в молоке составляет в среднем 0,04 % .

2.3 Пастеризационно-охладительные установки

Пастеризационно - охладительные установки пластинчатого типа предназначены для тепловой обработки молока при выработке пастеризованного молока и молока, используемого для производства кисломолочных продуктов, а также для пастеризации сливок и смеси мороженого.

В состав пастеризационно-охладительной установки пластинчатого типа входят пластинчатый теплообменный аппарат, уравнительный бак с поплавковым регулятором уровня молока в баке, центробежный насос, сепаратор - молокоочиститель, выдерживатель, установка для подготовки теплоносителя, пульт управления с приборами контроля и регулирования процесса.

Пластинчатый теплообменный аппарат имеет секции, в которых осуществляются следующие процессы: пастеризация (нагревание продукта до температуры пастеризации), охлаждение (водой, охлаждение рассолом или ледяной водой), рекуперация теплообмен между горячим и холодным продуктами.

На двух стойках (передней и задней) аппарата укреплены две штанги, которые являются опорами теплообменных пластин, угловые отверстия пластин окружены прокладками. По периферии Пластины уложена прокладка.

При сборке аппарата и сжатии пластин образуются две изолированные системы герметичных каналов. В одном канале движется горячая среда, а в другом - холодная. Собранные пластины объединяются в секции. Внутри секций пластины группируются в пакеты, в каналах которых продукт движется параллельно. Уравнительный бак представляет собой емкость с патрубками для входа и выхода продукта. Внутри бака установлен поплавковый регулировочный клапан, поддерживающий постоянный уровень продукта в баке.

Центробежный насос предназначен для забора молока из бака и подачи его в пластинчатый теплообменный аппарат.

В сепараторе - молокоочистителе подогретое в аппарате молоко очищается от механических примесей.

Пастеризация питьевого молока, кисломолочных продуктов, питьевых сливок и мороженого осуществляется в различных пастеризационно - охладительных установках.

В пастеризационно-охладительной установке для питьевого молока сырое молоко поступает в уравнительный бак, а котором с помощью поплавкового регулятора поддерживается постоянный уровень продукта. Центробежный насос забирает продукт из бака и подает его в первую рекуперационную секцию теплообменника, где молоко нагревается до 40-45 °С. установленный за центробежным насосом регулятор потока обеспечивает постоянный расход молока, поступающего в теплообменник. Нагретое молоко поступает в сепаратор - молокоочиститель, где очищается от механических примесей, и затем подается во вторую секцию рекуперации 11, где нагревается до 65-70 °С. Далее молоко по внутреннему каналу переходит в секцию пастеризации 111, где нагревается , водой до 76-78 °С: Молоко выдерживается при температуре пастеризации и направляется на охлаждение сначала в секции рекуперации 11 и 1, затем в секции водяного 1 V и рассольного V охлаждения. Охлажденное до 4-6 °С молоко проходит через возвратный клапан, который направляет поток молока или в емкости хранения (при соблюдении режимов обработки), или на повторную пастеризацию в уравнительный бак (при нарушении режимов пастеризации).

Рисунок 4 - Схема пастеризационно - охладительной установки для молока;

1 - уравнительный бак; 2 - поплавковый регулятор уровня; 3 - насос для молока; 4 - ротаметрический регулятор; 5 - пластинчатый теплообменный аппарат; 6 - сепаратор-молоко очиститель; 7 - выдерживатель; 8, 12 - датчики температуры; 9, 10, 13, 14, ,20, 22, 23 - манометры; 11 - вентиль рёгулировки подачи рассола; 15 - возвратный клапан; 16 - насос горячей воды; 17 - бачок-аккумулятор; 18, 19 - клапаны, регулирующие подачу пара; 21 - насос для пастеризованного молока

.4 Центробежные насосы

В молочной промышленности применяют насосы различных типов и конструкций.

В зависимости от конструкции различают центробежные лопастные, мембранные и поршневые насосы.

Их применяют для однородных маловязких продуктов (молоко, обезжиренное молоко и сыворотка).

Центробежные насосы применяют для однородных маловязких продуктов (молоко обезжиренное и цельное, сыворотка). Выпускаю центробежные насосы: лопастные (одноступенчатые с одной лопастью и многолопастные), дисковые и самовсасывающие. КПД одноступенчатых насосов 0,4-0,5 двухступенчатых 0,7-0,8. Производительность центробежных насосов для молока до 50м3/ч Они конструктивно просты, компактны, доступны для мойки разбираются и собираются. Привод осуществляется непосредственно от вала электродвигателя, частота вращения рабочего 15 - 30 с1.

Рисунок 5 - Центробежный дисковый насос

-нагревательный патрубок; 2 - электродвигатель; 3 - насадка; 4 - кронштейн;

- торцевое уплотнение; 6 - сальник; 7 - корпус; 8 - рабочее колесо;

- всасывающий патрубок

Принцип действия лопастных и дисковых центробежных насосов одинаков. При быстром вращении лопаток или дисков развивается центробежная сила, под влиянием которой жидкость отбрасывается к периферии камеры насосов, а из нее поступает в нагнетательный трубопровод. Освободившееся от жидкости центральное пространство камеры заполняется жидкостью, поступающей по всасывающему трубопроводу под действием атмосферного давления на свободную поверхность.

Роторные насосы применяют для продуктов вязких однородных (сгущенное молоко, сливки, смеси для мороженого и молочно-белковые), высоковязких однородных (высокожирные сливки), пластичных однородных мягких разрушающихся (кисломолочные продукты) и легко изменяющихся при механическом воздействии (творог, сырное зерно в сыворотке.).

Мембранные насосы предназначены для перекачивания сливок повышенной жирности, молочно-белковых смесей и закваски.

.5 Емкость для хранения молока

Емкости хранения предназначены для накопления и хранения молока и молочных продуктов вязкостью не более 0,07 Пас и температурой до 35 0 С на предприятиях молочной промышленности.

Резервуары представляют собой сварной алюминиевый рабочий сосуд цилиндрической формы, но по требованию заказчика форма может быть и прямоугольной.

Корпус резервуара покрывают теплоизоляцией и стальным защитным кожухом.

Резервуары снабжают механическими мешалками, которые должны в течение не более 10 мин обеспечивать равномерное распределение по всей массе жира, отстоявшегося в нем в результате хранения в спокойном состоянии в течение 4 ч.

Рабочий корпус резервуара должен быть испытан на герметичность гидравлически при избыточном давлении 0,5 атм не менее 10 мин, а арматура и соединительные части трубопроводов должны быть испытаны в соответствии с требованиями действующего ГОСТа.

Рисунок 6 - Резервуар (танк)

- электродвигатель; 2 - редуктор; 3 - мешалка; 4 - моющее средство; 5 - труба для наполнения; 6 - светильник; 7 - рабочий сосуд; 8 - изоляция; 9 - указатель уровня; 10 - кожух; 11 - термометр; 12 - крышка люка; 13 - кран для взятия проб; 14 - сливной кран; 15 - опора.

.6 Вакуум-выпарная установка

Трехкорпусная вакуум - выпарная установка непрерывного действия пленочного типа предназначена для сгущения молока.

Основными элементами установки являются: калоризатор, пароотделитель, конденсатор, эжектор, подогреватель и вакуум насос.

Сырье насосом 1 через счетчик 2 подается в двухсекционный трубчатый подогреватель 3. В первой секции сырье подогревается вторичным паром температурой 450С, поступающим из пароотделителя 17. Во второй секции происходит дальнейший нагрев вторичным паром температурой 620С, поступающим из пароотделителя 130С. Из подогревателя 3 сырье с температурой 540С проходит через сепаратор 4 и направляется в двухсекционный подогреватель 5. В первой секции подогревателя 5 сырье нагревается вторичным паром температурой 750С, поступающим из пароотделителя 10, а во второй секции окончательный нагрев осуществляется до температуры 800Сс помощью греющего пара, который представляет собой смесь острого пара и вторичного пара, поступающей из паровой рубашки калоризатора 12. Греющий пар температурой 950С получается в термокомпресоре 7. При температуре 800С сырье поступает сверху в калоризатор 6 первого корпуса.

Для равномерного распределения сырья в трубках вверху предназначены форсунки либо перфорированные диски. Сырье стекает в пароотделитель 10. в паровую рубашку калоризатора первого корпуса термокомпрессорами 7 и 8 подается греющий пар, температура которого 950С.

стерилизованный концентрированный сгущенный молоко

Рисунок 7 - Вакуум выпарной установки

- насос; 2 - счетчик; 3,5 - трубчатые подогреватели; 4 - сепаратор-очиститель; 6,12,16 - калоризаторы (сепараторы); 7,8 - термокомпрессоры; 9 - распределители сырья в трубки; 10,13,17 - пароотделители (сепараторы); 11,14,18 - продуктовые насосы; 15 - подогреватель; 19 - конденсатор смешения; 20,21 - насосы; 22 - воздухоотделитель; 23,24,25 - подпорные шайбы; 26,27 - рабочие эжекторы; 28 - пусковой эжектор; 29 - промежуточный конденсатор; 30 - парораспределитель; 31 - водоотделитель; 32 - обратный клапан.

.7 Автомат для упаковки

Автомат для фасовки сгущенного молока представляет собой конструкцию, в состав которой входят резервуар для сгущенного молока цилиндрической формы и дозаторы поршневого типа. Основными частями дозатора являются цилиндр и поршень.

Шестипатронный автомат карусельного типа показан на рисунке 7.

На дне резервуара 2 укреплены мерные цилиндры 1, внутри которых находятся поршни 3, перемещаемые штоками 4. каждый цилиндр имеет фланец с закрепленным на нем золотником 5. золотник с помощью ролика 6 и направляющей 7 может перемещаться в вертикальном направлении. Находясь в нижнем положении, золотник соединяется через боковое отверстие пространства резервуара 2 с мерным цилиндром. В этот момент поршень 3 двигается вниз.

Мерный цилиндр заполняется сгущенным молоком. Находясь в верхнем положении, золотник соединяет мерный цилиндр с наконечником для выхода продукта. Поршень движется вверх и выталкивает порцию сгущенного молока в жестяную банку.

Рисунок 8 - Автомат для фасовки сгущенного молока

- мерный цилиндр; 2 - резервуар; 3 - поршень дозатора; 4 - шток; 5 - золотник дозатора; 6 - ролик; 7 - направляющая золотника; 8 - направляющая поршней

3 РАЗДЕЛ. Литературно патентный обзор

В молочной промышленности применяют гомогенизаторы различных марок.

Существуют гомогенизаторы следующих марок К5-ОГА-1,2, А1-ОГМ-2,5, К5-ОГА-10 и А1-ОГ2-С. Они предназначены для дробления и равномерного распределения жировых шариков в молоке и жидких молочных продуктах, а так же в смесях для мороженного. Применяются на предприятиях молочной промышленности в различных технологических линиях для обработки молока и молочных продуктов.

По типу гомогенизирующей головки гомогенизаторы можно подразделить на одно-, двух- и многоступенчатые. На практике применяют только одно- и двух- ступенчатые, так как многоступенчатые не оправдывают себя, поскольку приводят к громоздкости конструкции, неудобству эксплуатации и незначительному улучшению эффекта гомогенизации по сравнению с двухступенчатыми.

Все марки гомогенизаторов состоят из следующих основных узлов: кривошипно-шатунного механизма с системой смазки и охлаждения, плунжерного блока с гомогенизирующей и манометрической головками, предохранительным клапаном и станины с приводом. Привод гомогенизатора осуществляется с помощью клиноременной передачи.

Наибольшее распространение получили клапанные гомогенизаторы, основными узлами которых являются насосы высокого давления и гомогенизирующая головка.

Рассмотрим гомогенизатор марки К5-ОГА-1,2.

Производительность данного гомогенизатора 1200 л/ч, габаритные размеры составляют 965×930×1400 (мм), масса 850 кг.

Станина гомогенизатора устанавливается на четырех регулируемых по высоте опорах. Боковые окна станины закрываются съемными крышками.

Верхняя часть станины закрыта кожухом, предназначенным для ограждения механизмов от повреждений и придания гомогенизатору необходимой эстетической формы.

Конструкция корпуса и сравнительно небольшие нагрузки на кривошипно-шатунный механизм гомогенизатора позволяют охладить масло, помещенное внутри корпуса, за счет теплоотдачи с поверхности в окружающую среду.

Кривошипно-шатунный механизм гомогенизатора предназначен для преобразования вращательного движения, передаваемого клиноременной передачей от электродвигателя, в возвратно-поступательное движение плунжеров, которые посредством манжетных уплотнений входят в рабочие камеры плунжерного блока и, совершая всасывающие и нагнетательные ходы, создают в нем необходимое давление гомогенизирующей жидкости 20МПа.

Рисунок 9 - Гомогенизатор марки К5-ОГА-1,2

-станина; 2 - предохранительный клапан; 3 - плунжерный блок; 4 - манометрическая головка; 5 - гомогенизирующая головка; 6 - амперметр

Кривошипно-шатунный механизм состоит из: корпуса; коленчатого вала, установленного на двух конических роликоподшипниках; крышек подшипников; шатунов с крышками и вкладышами; ползунов, шарнирно-соединенных с шатунами при помощи пальцев; стаканов; уплотнений; крышки корпуса и ведомого шкива, консольно закрепленного на конце коленчатого вала. Внутренняя полость корпуса кривошипно-шатунного механизма является масляной ванной. В задней стенке корпуса смонтированы маслоукозатель и сливная пробка. Смазка трущихся деталей кривошипно-шатунного механизма гомогенизатора производится путем разбрызгивания масла вращающимся коленчатым валом. Частота вращения коленчатого вала имеет следующее значение 260 об/мин.

Рассмотрим гомогенизатор марки К5-ОГА-10

Производительность данного гомогенизатора 10000 л/ч, габаритные размеры составляют 1800×1500×1900 (мм), масса 4000 кг.

Станина гомогенизатора устанавливается на шести регулируемых по высоте опорах 19. Боковые окна станины закрываются съемными крышками.

Верхняя часть станины закрыта кожухом, предназначенным для ограждения механизмов от повреждений и придания гомогенизатору необходимой эстетической формы.

Этот гомогенизатор имеет принудительную систему смазки наиболее нагруженных трущихся пар, которая применяется в сочетании с вбрызгиванием масла внутри корпуса, что увеличивает теплоотдачу. Охлаждение у гомогенизатора производится водопроводной водой посредством змеевика 16, охлаждающее устройство, уложено на дне корпуса, а плунжеры охлаждаются водопроводной водой, падающей на них через отверстия в трубе. В системе охлаждения установлено реле протока, предназначено для контроля за протеканием воды.

Рисунок 10 - Гомогенизатор марки К5-ОГА-10

- станина; 2 - устройство для натяжения ремней; 3 - сливная пробка; 4 - маслоуказатель; 5 - кривошипно-шатунный механизм; 6 - крышка шатуна; 7 - коленчатый вал; 8 - шатун; 9 - вкладыш; 10 - палец; 11 - ползун; 12 - манометрическая головка; 13 - гомогенизирующая головка; 14 - плунжерный блок; 15 - плунжер; 16 - змеевик; 17 - электродвигатель; 18 - плита; 19 - опора; 20 - шкив ведущий; 21 - шкив ведомый; 22 - маслонасос

Этот гомогенизатор представляет собой пятиплунжерный насос высокого давления с гомогенизирующей головкой. Состоящий из станины 1 с приводом, кривошипно-шатунного механизма 5 с системами мазки и охлаждения, плунжерного блока 14 с гомогенизирующей 13 и манометрической12 головками и предохранительным клапаном. Внутри плунжерного блока 14 имеется плунжер 15, соединенный с ползуном 11. Привод гомогенизатора осуществляется от электродвигателя 17 через ведущий 20 и ведомый 21 шкивы и клиноременную передачу. Внутри станины 1 шарнирно закреплена плита 18, положение которой регулируется винтами 2.

Кривошипно-шатунный механизм 5 состоит из: чугунного корпуса; коленчатого вала 7, установленного на двух конических роликоподшипниках; крышек подшипников; шатунов 8 с крышками 6 и вкладышами 9; ползунов 11, шарнирно-соединенных с шатунами 8 при помощи пальцев 10; стаканов; уплотнений; крышки корпуса и ведомого шкива, консольно закрепленного на конце коленчатого вала. Внутренняя полость корпуса кривошипно-шатунного механизма является масляной ванной. В задней стенке корпуса смонтированы маслоукозатель 4 и сливная пробка 3. В корпусе, представляющим собой резервуар с наклонным дном, размещены кривошипно-шатунный механизм 5, система охлаждения, масляный сетчатый фильтр и маслонасос 22.

Регулированием давления пружины на клапан достигается оптимальный режим гомогенизации для различных продуктов.

Рассмотрим гомогенизатор марки А1-ОГ2-С

Производительность данного гомогенизатора 500 л/ч, габаритные размеры составляют 1300×900×1500 (мм), масса 645 кг.

Предназначен для механической обработки вязких молочных продуктов типа сливочных, плавленых и пластических сыров для придания однородности продукту с целью улучшения его качества.

Рисунок 11 - Гомогенизатор марки А1-ОГ2-С

- кривошипно-шатунный механизм; 2 - крышка; 3 -подмоторная плита; 4 - электродвигатель; 5 - натяжной винт; 6 - плунжер; 7 - предохранительный клапан; 8 - гомогенизирующее устройство; 9 - плунжерный блок; 10 - ползун; 11 - пальцы; 12 - шатун; 13 - станина; 14 - коленчатый вал; 15 - ведомый шкив; 16 - ведущий шкив; 17 - съемная крышка; 18 - клеммная коробка; 19 - опоры;

Гомогенизатор представляет собой горизонтально расположенный трех-плунжерный насос высокого давления с гомогенизирующим устройством 8.

Привод насоса осуществляется от электродвигателя 4 с помощью клиноременной передачи, ведомого 15 и ведущего 16 шкивов. Гомогенизатор состоит из следующих основных узлов: станины 13 с приводом, кривошипно-шатунного механизма 1, гомогенизирующего устройства 8, предохранительного клапана 7, плунжерного блока 9, бункера, кожуха, станины 13.

Кривошипно-шатунный механизм 1 включает литой чугунного корпуса; коленчатого вала 14, установленного на двух конических роликоподшипниках; шатунов 12 с крышками 2 и вкладышами; ползунов 10, шарнирно-соединенных с шатунами 12 при помощи пальцев 11; стаканов и уплотнений. Внутренняя полость корпуса кривошипно-шатунного механизма является масляной ванной.

В задней стенке корпуса смонтированы указатель уровня масла и сливная пробка. Смазка трущихся деталей кривошипно-шатунного механизма гомогенизатора производится путем разбрызгивания масла вращающимся коленчатым валом. Корпус кривошипно-шатунного механизма закрыт крышкой, в которой имеется горловина с фильтрующей стенкой для залива масла. Привод гомогенизатора осуществляется от электродвигателя 4, который установлен на качающейся подмоторной плите 3, укрепленной на корпусе кривошипно-шатунного механизма 1. Натяжение клиновых ремней обеспечивается с помощью натяжных винтов 5.

Кривошипно-шатунный механизм крепится при помощи шпилек к станине 13, которая представляет собой сварную конструкцию, облицованную листовой сталью. На станине имеется съемная крышка 17, предназначенная для ограждения вращающихся и перемещающихся механизмов. В нижней части станины 13 установлена клеммная коробка 18.

Станина установлена на четырех регулируемых по высоте опорах 19. к корпусу кривошипно-шатунного механизма при помощи двух шпилек крепится плунжерный блок 9, который предназначен для всасывания продукта из бункера и нагнетания его под высоким давлением в гомогенизирующее устройство 8. Плунжерный блок 9 состоит из блока, плунжеров 6, полых цилиндрических стаканов с отверстиями в стенках. Всасывающие клапаны и уплотнения отсутствуют, в рабочие камеры плунжерного блока продукт непосредственно из бункера засасывается через полые цилиндрические стаканы.

Уплотнение плунжеров, учитывая малую текучесть расплавленной сырной массы, достигается путем точного изготовления с небольшими допусками сопряженных поверхностей плунжеров и отверстий стаканов.

К плунжерному блоку при помощи шпилек крепится гомогенизирующее устройство, предназначенное для осуществления гомогенизации продукта за счет прохода его с большой скоростью под высоким давлением через щель между клапаном и седлом.

Гомогенизирующее устройство 8 состоит из корпуса, прокладок, нагнетательных клапанов, седел клапанов, пружин, гомогенизирующего клапана с седлом, стакана, рукоятки.

Для контроля давления гомогенизации служит манометр, который крепится к торцу корпуса гомогенизирующего устройства. Сверху на гомогенизирующем устройстве расположен предохранительный клапан 7, предназначенный для ограничения повышения давления выше заданного. Он состоит из стакана, фланца, клапана, седла клапана, пружины, нажимного винта и колпака. Предохранительный клапан регулирует рабочее давление гомогенизации с помощью винта.

Продукт, подлежащий гомогенизации, подается в бункер гомогенизатора, представляющий собой сварную емкость из нержавеющей стали.

При возвратно - поступательном движении плунжеров в рабочей полости плунжерного блока создается разряжение и продукт из бункера засасывается в рабочую полость, а затем плунжеры выталкивают продукт в гомогенизирующее устройство, где он под давлением 20МПа с большой скоростью проходит через кольцевой зазор, образующийся между притертыми поверхностями гомогенизирующего клапана и его седлом. При этом продукт становится более однородным. Из гомогенизирующего устройства через патрубок он направляется по трубопроводу на дальнейшую обработку. На гомогенизаторе установлен амперметр, с помощью которого контролируют показания манометра.

Рассмотрим гомогенизатор марки А1-ОГМ-2,5

Производительность данного гомогенизатора 2500 л/ч, габаритные размеры составляют 1430×1110×1640 (мм), масса 1710 кг.

Станина гомогенизатора устанавливается на четырех регулируемых по высоте опорах. Боковые окна станины закрываются съемными крышками.

Верхняя часть станины закрыта кожухом, предназначенным для ограждения механизмов от повреждений и придания гомогенизатору необходимой эстетической формы.

Рисунок 12 - Гомогенизатор марки А1-ОМГ-2,5

- станина; 2 - сливная пробка; 3 - маслоуказатель; 4 - кривошипно-шатунный механизм; 5 - шатун; 6 - вкладыш; 7 - палец; 8 - ползун; 9 - плунжер; 10 - гомогенизирующая головка; 11 - плунжерный блок; 12 - змеевик; 13 - электродвигатель; 14 - плита; 15 - устройство для натяжения ремней; 16 - опора; 17 - шкив ведущий; 18 - шкив ведомый; 19 - коленчатый вал; 20 - клиновой ремень; 21 - маслонасос

Предназначен для получения однородного тонкоизмельченного продукта, гомогенизатор состоит из электродвигателя 13, станины 1, кривошипно-шатунного механизма 4 с системами смазки 21 и охлаждения, плунжерного блока 11 с гомогенизирующее 10 и манометрической головками и предохранительным клапаном.

Принцип работы гомогенизатора заключается в нагнетании продукта через узкую щель между седлом и клапаном гомогенизирующей головки. Давление продукта 20…25МПа, после клапана близко к атмосферному. При таком резком перепаде давления наряду со значительным увеличением скорости продукт измельчается.

Гомогенизатор представляет собой горизонтально расположенный трех-плунжерный насос. Каждый из трех плунжеров, совершая возвратно-поступательное движение, всасывает жидкость из приемного канала, закрытого всасывающим клапаном, и нагнетает ее через нагнетательный клапан в гомогенизирующую головку под давлением 20…25МПа.

Гомогенизирующая головка является наиболее важной и специфической частью гомогенизатора. Она представляет собой стальной корпус, в котором находится цилиндрический центрируемый клапан. Под давлением жидкости клапан поднимается, образуя кольцевую щель, через которую жидкость проходит с большой скоростью и затем выводиться через штуцер из гомогенизатора.

Регулированием давления пружины на клапан достигается оптимальный режим гомогенизации для различных продуктов.

Внутри станины шарнирно закреплена плита, положение которой регулируется винтами. На плите установлен электродвигатель 13, приводящий в движение кривошипно-шатунный механизм 4 через клиноременную передачу. В корпусе 2, представляющем собой резервуар с наклонным дном, размещены кривошипно0шатунный механизм 3, система охлаждения и масляный сетчатый фильтр. Система охлаждения предназначена для подвода холодной воды к плунжерам 9. Она включает в себя змеевик 12, уложенный на дне корпуса, перфорированную трубку над плунжерами и патрубки для подвода и отвода воды. Система смазки служит для подачи масла к шейкам коленчатого вала для уменьшения трения.

Техническая характеристика гомогенизаторов рассмотренных выше представлена в таблице ниже.

По выше представленным характеристикам видно, что наиболее подходящим гомогенизатором для производства, сгущенного концентрированного и стерилизованного молока является гомогенизатор марки А1-ОМГ-2,5.

4 РАЗДЕЛ. Основные расчеты

1.       При гомогенизации часть механической энергии превращается в теплоту, в следствии чего происходит повышение температуры гомогенизируемого продукта Δt (К)

где p - давление гомогенизации, Па;

c - удельная теплоемкость молока, Дж/(кг·К);

ρ - плотность молока, кг/м3

2.       Средний диаметр жировых шариков (м) в диапазоне измерения давления от 2,0 до 20,0Мпа определяется по формуле:

где p - давление гомогенизации, Па;

Данные: р=20000Па

с=960Дж/(кг·К)

ρ=1028 кг/м3

Расчет: 1. Δt=20000/(1028*960)=0.2 К

2.       dcp=3.8*10-6/=0,0000008 м

Заключение

В результате проделанной курсовой работы я изучила различные виды гомогенизаторов, составила описание технологического процесса, а также описание основного оборудования на линии производства сгущенного концентрированного и стерилизованного молока. Произвела расчет, составила литературно-патентный обзор.

Графическая часть курсовой работы представлена:

Схема технологического процесса производства сгущенного концентрированного и стерилизованного молока

Сборочный чертеж гомогенизатора марки А1-ОМГ-2,5

Рабочий узел гомогенизатора

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.       Журнал «Молочная промышленность» - №4,2006 /Молочная промышленность России: первая пятилетка XXI века/В.Н.Сергеев,4стр.

2.       Машины и аппараты для переработки молока и мяса / Курочкин А.А., Зимняков В.М., Чагин Б.А., Учебное пособие. Под редакцией А.А. Корчагина.- Пенза.: Пензинский технологический институт, 1999.- 454 с.

.        Технология молока и молочных продуктов/Г.Н.Крусь, А.Г.Храмцов, З.В.Волокитина, С.В.Карпычев; Под ред. А.М.Шалыгиной. - М.: КолосС, 2004. - 455с

.        Технологическое оборудование предприятий молочной промышленности / Сурков Н.Н., Золотин Ю.П. - 3-е изд. перераб. И доп.- М .: Легкая и пищевая пром-ть, 1983.- 432 с.