Разработка оборудования для производства твердых сычужных сыров
Введение
Сыр является одним из наиболее
многофункциональных пищевых продуктов, имеющихся в настоящее время. Он
удовлетворяет многие вкусы, подходит для всех возрастных групп, и его можно
потреблять в любых количествах и по любым случаям. Основным сырьем для
производства сыра является коровье, козье или овечье молоко. В сыре содержится
от 18 до 25% белка, причем значительная его часть находится в растворимой
форме, поэтому хорошо усваивается организмом. В сухом веществе многих видов
сыров содержится 45-55% жира, от 1,5 до 3,5% минеральных солей. Наибольшую
часть рынка сыров занимают твердые сыры (65%), второе место занимают плавленые
сыры (24%) и только 11 % приходится на мягкие и кисломолочные сыры[4].
Российский потребитель отличается
приверженностью к твердым сырам, считая по праву этот вид продукции самым
натуральным и наиболее полезным. Сегодня на отечественном рынке сыров, помимо
твердых, представлены также мягкие сыры, сыры с плесенью, брынза и плавленые
сыры. Однако культура потребления этих видов сыра еще не сложилась. Потребление
сыра на уровне порядка 3 кг на душу населения в год - это в 2 раза меньше
рекомендованной медиками нормы. Для сравнения, во Франции потребление сыра
составляет около 20 кг в год.
Наибольшим спросом пользуются традиционные для
России марки сыра: "Российский", доля потребителей сыра этой марки
составляет почти половину (около 48% от числа всех потребителей сыра,
"Голландский’ около 34%), "Пошехонский" (около 29%) и
"Костромской" (около 23%), (далее следуют "Гауда" (около
18%) и "Эдамер" (около 15%), то есть также сыры твердых сортов,
близкие по вкусовым качествам к привычным для России сортам сыра[4].
Отечественное сыроделие - довольно непростой
бизнес. Это самая сложная в технологическом и техническом отношении отрасль
молочной промышленности, на успех которой влияет много факторов: закупка сырья
с неудовлетворительным качеством в условиях жесткой и часто нелояльной
конкуренции; переработка на морально и физически устаревшем технологическом
оборудовании; весьма капризные процессы созревания и хранения готового
продукта, его реализация в условиях специфической конъюнктуры рынка, невысокая
покупательная способность потребителя, большой ассортимент импортной продукции
и пр. Производство твердых сыров характеризуется низким выходом сыра за счет
низкого содержания влаги, медленным оборотом капитала за счет длительных сроков
созревания, низкой рентабельностью продукта за счет высокой себестоимости и
большого предложения. В результате ниша других сыров отдана импорту[5].
1. Литературно-патентный обзор
.1 Технологический обзор
К твердым сычужным сырам с низкой температурой
второго нагревания относят костромской, голландский брусковый, голландский
круглый, пошехонский, степной, ярославский, ярославский унифицированный,
эстонский, Станиславский, днестровский, буковинский, угличский, северный,
сусанинский.
Основными факторами, определяющими видовые
особенности сыров этой группы, являются следующие:
применение бактериальных заквасок, состоящих в
основном из мезофильных молочнокислых стрептококков, при выработке
днестровского и сусанииского сыров добавляют болгарскую палочку, Станиславского
- ацидофильную палочку, эстонского - биопрепарат;
температура второго нагревания сырного зерна
36-42° С в зависимости от вида сыра и способности зерна к обезвоживанию;
обеспечение влажности сыра после прессования
(43-48%);
определенный уровень активной кислотности сырной
массы на каждом этапе производства;
в сыре после прессования рН 5,3-5,6,
трехсуточном возрасте 5,2-5,25, в зрелом сыре 5,1-5,4;
умеренное содержание в сырах поваренной соли
(1,5-2,5%), для отдельных видов пониженное содержание соли (днестровский и
сусанинский сыры);
применение в процессе созревания нескольких
температурных режимов (10- 12, 14-16 и 10-12° С) для группы сыров типа
костромского и голландского.
1.1.1Технологическая схема производства сыров
При выработке сыров с низкой температурой
второго нагревания подготовка молока к свертыванию заключается в пастеризации и
предварительном созревании его в течение 10-14 ч при температуре 8-12° с
внесением в него 0,15- 0,3% бактериальной стрептококковой закваски.
Пастеризованное при 71-72 или 74-76° С с
выдержкой 20-25 с созревшее молоко нормализуется по жирности и охлаждается до
температуры свертывания. В подготовленное для свертывания молоко (смесь) вносят
40%-ный раствор хлористого кальция, бактериальную закваску или бактериальный
препарат, гидролизаты или биологические препараты, а затем оно свертывается
сычужным ферментом в течение 30-35 мин.
Полученный сгусток нормальной прочности с помощью
режущих и вымешивающих механических ножей и приспособлений режут и дробят в
целях получения сырного зерна необходимого размера и плотности, хорошо
выделяющего сыворотку.
После разрезки сгустка удаляют из аппарата
выработки сырного зерна сыворотку (30% от первоначального количества смеси).
При нормальном развитии молочнокислого процесса
кислотность сыворотки перед вторым нагреванием должна быть 11-12° Т, а в конце
обработки 13-14° Т. При повышении кислотности сыворотки против нормальной на 1
Т необходимо внести пастеризованную воду в количестве 5% от первоначального
количества смеси, при повышении на 2-3° Т - 10-15%.
Перед вторым нагреванием удаляется еще 20-30%
сыворотки. Цель проведения второго нагревания сырного зерна - регулирование
развития молочнокислого процесса, ускорение выделения излишней сыворотки из
сырного зерна и обеспечение оптимального содержания влаги в сыре после
прессования (43-53%).
После второго нагревания проводят частичную
посолку зерна с сывороткой из расчета внесения 200-300 г соли на 100 кг молока.
Размер пласта устанавливают в зависимости от
количества перерабатываемого молока, и числа головок по расчету. Пласт сначала
подпрессовывается, а затем разрезается на куски одинакового размера. Сыры
маркируют во время самопрессования после первого переворачивания.
Сыры прессуют из расчета давления от 10
(вначале) до 40 кг (в конце) на 1 кг продукта, или 10-40 кПа. После прессования
сыры направляют на посолку.
Когда устанавливается склонность сыров к
излишнему брожению (вспучиванию), температуру рассола рекомендуется снизить до
6-8° С, продолжительность посолки сыра при этом увеличивается не более чем на
10-12 ч. Прн необходимости интенсифицировать развитие молочнокислого процесса
применяется ступенчатый режим созревания. По мере появления иа сырах плесенн
нли слизи (но не позднее чем через 10-12 сут после посолки) их моют в теплой
воде (30-40" С). После мойки проводят тепловую обработку сыров и
обсушивание.
Во время созревания сыры необходимо
переворачивать в течение первых 2-3 недель 2-3 раза, а в последующий период
через каждые 10-15 дней. При правильном уходе в нормальных условиях созревания
к 12-15-дневному возрасту на сыре образуется тонкая прочная корочка. После
этого сыры моют, обсушивают, маркируют, покрывают парафинополимерным сплавом
или упаковывают в полимерные пленки.
Костромской и пошехонский сыры. Особенность
технологии этих сыров заключается в интенсификации молочнокислого брожения при
выработке сыра. В этих сырах содержание влаги после прессования достигает
44-46%, в зрелом 40-41%. Температура созревания сыра после 20-дневного возраста
повышается до 14-16° С. Оптимальная активная кислотность сырной массы достигает
следующих значений: после прессования рН 5,4-5,6, 3-5-суточного сыра 5,15-
5,25; зрелого 5,3-5,4. Содержание поваренной соли составляет в среднем 2%.
Соблюдение указанных параметров технологии н интенсификация молочнокислого
брожения гарантируют ускоренное созревание этих сыров в течение 45 дней. Сыры
вырабатываются с содержанием 45% жира в сухом веществе продукта.[1]
Существуют способы интенсификации процесса
созревания сыра, увеличения срока хранения, которые представлены в следующих
патентах:
Номер патента:2105488 . Дата
публикации:27.02.1998
Использование дополнительной биологической
обработки молока с помощью ацидофильной закваски позволяет исключить применение
химической обработки (селитрой), а также ускорить технологический процесс и
срок созревания до 15 суток.
Номер патента:2199873. Дата
публикации:10.03.2003
Включение в состав бактериальной закваски 0,1-0,2%
Lbc. Plantarum позволяет ускорить срок созревания сыра.
Номер патента:2105490 . Дата
публикации:27.02.1998 Получение сыра с сокращенным сроком созревания, путем
декальцинирования и дефофорилирования казеинаткальцийфосфатного комплекса во
время созревания молока до кислотности 22 24oT при температуре свертывания 32
35oC, а также интенсификации физико-химических, микробиологических и
биохимических процессов во время созревания сырной массы. [Приложение [2] ]
1.1.2 Эскизная технологическая схема производства
Рисунок 1. Эскизная схема производства сыра
1.1.3 Принципиальная технологическая схема
Молоко, поступающее на завод, подают
самовсасывающим насосом через фильтр , воздухоохладитель и счетчик в
промежуточную емкость хранения.
Необходимое количество свежего, незрелого молока
поступает на созревание после его пастеризации, или непастеризованным. Для
созревания пастеризованного молока оно из емкости хранения самотеком или
насосои направляется в уравнительный бачок , откуда насосом подается в
регенеративную секцию пластинчатого пастеризатора для нагревания. Подогретое
молоко поступает в сепаратор-нормализатор для нормализации молока по жиру.
Нормализованное молоко направляют в секцию пастеризации и, наконец, в секцию
охлаждения.Созревшее иормализоваиное пастеризованное молоко насосом подается в
подогреватель , а затем через счетчик 4 - в аппарат выработки сырного зерна .
При созревании непастеризованного молока I сорта
оно из емкости хранения насосом подается в подогреватель 6,
сепаратор-молокоочиститель, охладитель и направляется в емкости для созревания.
Созревшее сырое молоко насосом направляется в уравнительный бачок , откуда
насосом подается в регенеративную секцию пластинчатого пастеризатора для
нагревания. Подогретое молоко нормализуется по жиру в сепараторе-нормализаторе
. Нормализованное молоко поступает в секцию пастеризации, а затем в секцию
охлаждения пастеризатора . Охлажденное до температуры свертывания
пастеризованное нормализованное молоко поступает через счетчик в аппарат
выработки сырного зерна где оно свертывается, а полученный сгусток режут и
обрабатывают в целях получения сырного зерна.
Готовое сырное зерно насосом 1 (или самотеком)
подается в аппарат формования сырной массы для образования пласта и резки его
на куски необходимого размера. Уложенные в формы куски сыра подают в прессы .
Отпрессованный сыр взвешивают, укладывают в контейнеры и помещают в солильные
бассейны . Посоленный сыр размещают на стеллажах-коитейнерах , которые
электропогрузчиком подаются в камеры созревания сыра. Освободившиеся формы
направляются по транспортеру в моечное помещение.
Сыр после мойки и обсушки в машинах и покрывают
специальным сплавом или упаковывают в пленки и направляют на созревание. Зрелый
сыр упаковывают в тару.[1]
.2 Оборудование для постановки сырного зерна
Для постановки сырного зерна при производстве
твердых и мягких сыров применяют сыродельные ванны и сыроизготовители.
Сыроизготовители позволяют только вырабатывать сырное зерно, формирование и
разрезка сырного пласта осуществляются с помощью формовочных аппаратов.
Сыродельные ванны относятся к аппаратам периодического действия.
Технологический процесс получения сырного зерна и устройство практически не
отличается от сыроизготовителей. Исключение составляют конструкция
режуще-вымешивающего устройства, наличие гидравлических и пневматических
устройств для наклона ванны при перекачке продукта и мойке. Технологический
процесс получения сырного зерна и пласта в таких ваннах имеет законченный цикл
и не требует применения дорогостоящего оборудования для формирования сырной
массы. В оборудовании для постановки сырного зерна применяют мешалки двух
типов: рабочие инструменты вращаются вокруг своей оси, рабочие инструменты
вращаются вокруг своей оси, а так же совершают возвратно-поступательное
движение вдоль аппарата. Мешалки первого типа совершают только одну операцию-
вымешивание сгустка после постановки сырного зерна. Разрезание и постановка
производится вручную лирами, арфами. Мешалки второго типа: планетарные
универсальны, они выполняют все необходимые технологические операции. Мешалки,
используемые для постановки сырного зерна, могут быть переносными и
стационарными.
Ванна сыродельная представляет собой двустенную
прямоугольную емкость, причем внутренняя ванна закрыта кожухом. Между ванной и
кожухом ( в рубашке) находится теплоизоляция. Подвод пара воды и слив
конденсата осуществляется через патрубки.
Режуще-вымешивающий инструмент представляет
собой прямоугольную ножевую раму с вертикальными поворотными ножами. Привод
режуще-вымешивающего инструмента монтируется на корытообразной платформе
(каретке) и перемещается по направляющим, что исключает возможность попадания
загрязнений с привода в ванну.
Рисунок 2. Общий вид сыродельной ванны.
-домкрат, 2- мостовая конструкция, 3- привод, 4-
стойки, 5- кран клапанного типа, 6- нож, 7- подпятник, 8- штуцер для слива
конденсата, 9- мешалка, 10- отборник сыворотки, 11 - лира, 12 - мерная линейка,
13- кожух
Сыроизготовители - это теплообменные аппараты
поверхностного типа с рубашкой, в которых сгусток обрабатывается
режуще-вымешивающим инструментом. По расположению режуше-вымешивающего
инструмента сыроизготовители подразделяют на вертикальные и горизонтальные с валами
(одним, двумя и более).
Вертикальные сыроизготовители бывают
цилиндрическим, овальными и в виде сдвоенного цилиндра. Преимущества
вертикальных сыроизготовителей:
исключается обсеменение обрабатываемого молока
посторонней микрофлорой и улучшаются условия нагрева;
возможна безразборная мойка с помощью
разбрызгивающих моющих головок;
управление работой сыроизготовителя
осуществляется системами локальной и интегрированной автоматизации.
Недостаток вертикальных цилиндрических
сыроизготовителей - увеличение их вместимости в основном за счет увеличения
высоты, в результате чего на сырное зерно существенно влияет гидростатическое
давление продукта. Кроме того, для подъема сырного зерна, оседающего в нижней
части аппарата во время отбора сыворотки при остановленном режуще-вымешнваюшем
инструменте, необходимо увеличить число его оборотов, причем тем больше, чем
больше высота обрабатываемого слоя сырного зерна с сывороткой.
В цилиндрическом аппарате сопротивление
раскручиванию смеси сырного зерна и сыворотки мешалкой недостаточное, в
результате чего ухудшаются условия разрезания сгустка и требуется
дополнительное увеличение скорости инструмента. Несмотря на это поднять уже
осевшее на дно аппарата сырное зерно затруднительно; потери белка и жира с
сывороткой из-за динамического разрушения менее прочных зерен значительны.
Рисунок 3.Вертикальный сыроизготовитель
цилиндрического типа
рубашка,
2-переливной патрубок. 3- вариатор скорости, 4- планетарный нож,
5-электродвигатель,6 - редуктор, 7- планетарный нож, 8- стойка, 9- кожух, 10-
разгрузочный кран, 11-мешалка.
Для улучшения опорожнения цилиндрические
сыроизготовители устанавливают наклонно. Режущий и вымешивающий инструменты
располагают на общем валу и устанавливают с некоторым смешением по отношению к
нему.
Планетарный нож вместе с вертикальным валом
привода вращается вокруг оси редуктора против потока молока, который создается
круговым ножом. В результате достигаются интенсивное перемешивание, разрезание
сгустка и постановка зерна.
Для вымешивания сырного зерна ножи снимают и
устанавливают пропеллерную мешалку. Ножи и мешалка вращаются от
электродвигателя через червячный редуктор и вариатор, что обеспечивает плавную
работу ножей и мешалки. Приводной механизм укреплен на кронштейне.
Вертикальные сыроизготовители овальной формы в
виде сдвоен ного цилиндра (рис. ) применяют при производстве сыров с высокой
температурой второго нагревания (типа швейцарского), зерно которых имеет
меньшие размеры и соответственно повышенную прочность.
Рисунок 4. Вертикальный сыроизготовитель в виде
сдвоенного цилиндра. 1-корпус, 2- отборник-фильтр, 3- привод, 4-
режуще-вымешивающий инструмент, 5- сливной патрубок, 6- опора.
Высота вертикального сыроизготовителя в виде
сдвоенного цилиндра меньше, чем цилиндрического, при одинаковой вместимости.
Это благоприятно отражается на обработке (равномерности нагрева и вымешивания)
в них сырного зерна. Кроме того, эффект раскручивания продукта при вымешивании
минимален. Режуще-вымешивающий инструмент имеет дополнительную пластину,
которая способствует подъему сырного зерна из нижней части аппарата. В
результате небольшой высоты осевшего сгустка получаемая масса менее подвержена
комкованию и, следовательно, облегчаются ее подъем и вымешивание.
Форма вертикального сыроизготовителя в виде
сдвоенного цилиндра позволяет увеличить отношение площади поверхности нагрева к
вместимости аппарата. Благодаря этому нагрев молока при орошении стенок
сыроизготовителя горячей водой становится более равномерным.
Днище сыроизготовителя выполнено в виде двух
конусов, в вершинах которых имеются сливные отверстия, закрываемые выпускными
пневмоуправляемыми клапанами. Оси обеих мешалок совпадают с вершинами конусов,
что позволяет размещать вымешивающие лопасти вблизи днища.
Горизонтальные сыроизготовители особенно
эффективны для обработки слабого сырного зерна, например при производстве
мягких сыров, а также при переработке сычужно-вялого молока или молока,
недостаточно полноценного по белковому и кальциевому составу.
направление движения мешалки совпадает с
направлением подъема сырного зерна (по стенке цилиндра);
относительно небольшая высота обрабатываемого
слоя продукта.
При вращении режуще-вымешивающего инструмента
вкруговую в сырную массу может врабатываться воздух, что нежелательно для сыров
голландской группы. Во избежание этого необходим раздельный инструмент: по одну
сторону вала - лира, которая разрезает сгусток по двум направлениям; по другую
сторону вала - вымешивающие лопасти.
Сыроизготовители имеют пульт управления, где
смонтирована контрольно-регулирующая аппаратура, осуществляющая управление всем
циклом выработки сырного зерна в полуавтоматическом и автоматическом режимах, в
том числе с использованием микропроцессоров для выхода на центральный компьютер
управления.
Рисунок 5. Горизонтальный сыроизготовитель
закрытого типа.
Опора, 2- корпус, 3- люк, 4- вал, 5 - привод, 6-
режуще-вымешивающее устройство [1].
Рассмотрим некоторые патенты на оборудование для
производства сыра (подробно см. Приложение).
Сырная ванна
Номер патента:2027351. Дата публикации
27.01.1995
Целью изобретения является улучшение процессов
получения и выгрузки сырного пласта за счет его формования (концентрирования) в
нижней зоне резервуара специальной конфигурации, исключения транспортировки
сырного зерна, ликвидации ручной перегрузки сырной массы.
Ванна состоит из полукруглого резервуара с
вмонтированной в нее решеткой. Решетка смонтирована у торцовой стенки и
двигается в продольном направлении, при этом ее профиль соответствует профилю
ванны и плотно прилегает к краям последней. Образовавшийся гель разрезается в
продольном направлении решеткой, движущейся вдоль ванны, а поперечный разрез осуществляется
вращающейся решеткой в момент, когда поперечная решетка находится на краю у
лицевой стороны ванны. Таким образом, после окончания всех технологических
операций с использованием продольных и поперечных решеток, внутренний объем
ванны полностью свободен для образования сырного пласта.
Установка для переработки молочной продукции
Номер патента:2083097 . Дата публикации
10.07.1997.
Целью изобретения является разработка
универсальной конструкции установки для производства молочной продукции:
творога, сыра, сметаны с улучшенными эксплуатационными свойствами.
Преимущества предложенной конструкции установки
заключаются в следующем. Отношение площади зеркала открытой поверхности
установки к ее объему в 0,5 - 1,0 по сравнению с аналогичными конструкциями
такого же объема, где такое отношение составляет 1,5 2,0, позволяет уменьшить
площадь зеркала открытой поверхности в 3-4 раза. Это дает возможность уменьшить
теплопотери до 3 раз. Уменьшение занимаемой установкой площади в помещении
позволяет размещать их на пунктах первичной обработки молока молочнотоварных
ферм колхозов или совхозов, а также позволяет уменьшить габаритные размеры
мини-заводов по переработке молочной продукции.[3]
.3 Выводы
Целью данного курсового проекта является
разработка оборудования для производства твердых сычужных сыров. Основным
оборудованием является аппарат для постановки сырного зерна. На основе
литературно-патентного обзора выбираем за основу ванну сыродельную типа
В2-ОСВ-5, в которой предлагается усовершенствовть конструкцию
режуще-вымешивающего устройства, согласно патенту №2027351. Сыродельные ванны в
отличие от сыроизготовителей позволяют не только вырабатывать сырное зерно, но
и производить формирование и разрезку сырного пласта, что не требует применения
дорогостоящего оборудования для формирования сырной массы. Технологический
процесс получения сырного зерна и устройство практически не отличается от
сыроизготовителей. Кроме того, оборудование позволяет использовать различные
технологические приемы для получения сырного зерна ( внесение различных
заквасок, изменение температурного режима и пр.)
2. Разработка основного технологического
оборудования
.1 Материальный баланс по стадиям производства
Требуется переработать 10000 л молока= 10330 кг
(плотность 1,033 кг/м³) в костромской
сыр, жирностью 45%.
Потери на стадиях( см. рисунок 1):
Потери от массы молока
Очистка молока от механических примесей - 0,02%
Созревание молока - 8%
Нормализация по жиру - 0,17%
Пастеризация - 1%
охлаждение до температуры свертывания - 0,03%
нормализация по жиру - 0,17%
Созревание пастеризованного молока - 8%
Подогрев до температуры свертывания - 0,03%
Свертывание - потери отсутствуют
Потери от массы сгустка
Резка сгустка и постановка сырного зерна - 0,5%
Вымешивание перед 2 нагревом - 0,5%
нагрев - 0,03%
Вымешивание после 2 нагрева - 0,5%
Формование - 0,5%
Самопрессование - потери отсутствуют
Прессование - 7%
Посолка - 3%
Обсушка - 1%
Созревание сыра - 8%
Упаковка - 0,04%
На стадию 2 молока поступит:мол 2 = 10330∙(1-0,0002)=10328
кг
На стадию 3:мол 3 = 10328∙(1-0,08)=9502 кг
На 4:мол 4=9502∙(1-0,0017)=948/6 кг
На 5: G мол 5=9486∙(1-0,01)=9391 кг
На 6: Gмол 6 = 9391∙(1-0,0003)=9388 кг
На 7: G мол 7 = 9388∙(1-0,0017)=9372 кг
На 8: G мол 8=9372∙(1-0,08)=8622 кг
На 9: G мол 9=8622∙(1-0,0003)=8620 кг
Масса сгустка 60% от массы заквашенного молока
На стадию 10 сгустка приходит: G сг 10 =8620∙0,6=5172
кг
На 11: G сг 11=5172∙(1-0,005)=5146 кг
На 12: G сг 12=5146∙(1-0,005)=5120 кг
На 13: G сг 13=5120∙(1-0,0003)=5119 кг
На 14: G сг 14=5119∙(1-0,005)=5093 кг
На 15: G сг 15=5093∙(1-0,005)=5068 кг
На 16: G сг 17=5068∙(1-0,07)=4713 кг
На 17: G сг 18=4713∙(1-0,03)=4666 кг
На 18: G сг 19=4666∙(1-0,01)=4292 кг
На 19: G сг 20=4292∙(1-0,08)=4291 кг
Готового продукта получается: G сыра=4291∙(1-0,0004)=4289,3
кг.
.2 Подбор основного аппарата
Производительность сыродельной ванны:
П=Vгеом*ρ*β/τц
,
где Vгеом - геометрический объём ванны м3, ρ
- плотность
смеси кг/м3, β - коэффициент
заполнения, τц - время цикла, ч.
Отсюда можем найти геометрический объем
аппарата.
Время цикла для производства костромского сыра:
где слагаемые соответственно время нагревания,
свертывания, разрезки сгустка, вымешивания, второго нагревания, вымешивания
после второго нагревания, формования в минутах.
Время нагревания можно определить из уравнения:
τнагр=Gc(t2-t1)/kFΔtср
где G расход молока кг, с-теплоемкость молока
Дж/кгК, t2, t1 - конечная и начальная температура молока, k- коэффициент
теплопередачи Вт/м2К, Δtср-средняя
движущая сила.
Δtб=38 С, Δtм=2
С
Δtср=(Δtб-Δtм)/ln(Δtб/Δtм)=12,23
С
τнагр=10327,9*3798(32-12)/350*79*12,23=2319
с=38 мин
τц=38+30+15+10+15+40+10
=158 мин=2,6 чгеом =3,46кг/ч/(1,033кг/м3*0,8)*2,6ч=10,8 м3
Расход пара определим по формуле:
D= Gc(t2-t1)/(I-i)η,
где I-энтальпия пара Дж/кг,i- энтальпия
конденсатаДж/кг, η- коэффициент
использования пара. Для данной установки давление пара 0,5
МПа.=10327,9*3798(32-12)/(2754-637,7)*1000*0,8*3600=0,13 кг/с
Выбираем сыродельную ванну В2 ОСВ 10
Техническая характеристика:
Объем рабочий 10,0 м куб.
Геометрический объем 10,88 м куб.
Мощность электродвигателя 1,6 кВт
Тип режуще-вымешивающего устройства
универсальный
Частота вращения режуще-вымешивающего устройства
2…20 мин-1
Количество режуще-вымешивающих устройств 2
Масса 4800 кг
Габариты 6260х3720х2540 мм
Найдем рабочую высоту аппарата h=V/S , где
V-объем аппарата м3 , S- площадь сечения м2(примем размеры длины и ширины из
технической характеристики ванны см. чертеж 3).
=10,88/3,2*1,4,=2,5 м
.3 Расчет насоса для откачки сыворотки
Определяем диаметр трубопровода по формуле
d=(4*Gсыв/(π*3))^0.5;
=(4*0,37кг/с/9,42м/с)^0,5=0,05
м
Подбираем
ближайший больший трубопровод dвнеш=70 мм, dвнут=64 мм
Re=vdρ/μ=(3м/с*0,064м*1033кг/м2)/(1,079кг/м*с)=180-
критерий
Рейнольдса. Поток ламинарный, коэффициент трения для данного критерия λ=0,36.
Определяем
местные сопротивления трубопровода.
Всасывающая
линия:
вход
в трубу ξ=0,5;
выход
из трубы ξ=1;
отводы
(φ=90,
R=d) ξ=2*0.21=0.42;
задвижка
ξ=4;
∑ξ=5,92.
п
=(λ*l/d+∑ξ)ω2/(2*g)
где
hп - потери напора м, l- длина трубопровода м, d-диаметр трубопровода м, ω-скорость
потока м/с, g-ускорение свободного падения м/с2.
п=(0,36*2,8/0,064+5,92)/19,6=9,95
м.
Нагнетательная
линия:
вход
в трубу ξ=0,5;
выход
из трубы ξ=1;
отвод
(φ=90,
R=d) ξ=0.21; вентиль
ξ=4;
п=(0,36*7/0,064+5,71)/19,6=20,2
м.общ=9,95+20,2=30,15м
Потребный напор насоса определяем по формуле:
Н=(p2-p1)/ρg+Hг+
hобщ,
где p2-давление в ванне, p1- давление в приемной
емкости, ρ-плотность жидкости,
Hг-геометрическая высота подъема жидкости.
Н=2+4+30,15=36,15м.
Мощность насоса N=Nп/(η*ηпер),
где Nп- полезная мощность насоса кВт, η- кпд
насоса, ηпер-
кпд передачи от электродвигателя насосу (для центробежного насоса 1)
п=GρgH=3.7кг/с*9,8м/с2*36,15=1,3
кВт=1,3/0,6=0,22 кВт
Выбираем насос центробежный марки Х45/54 (Н=42
м, n=48 с-1, электродвигатель АО2-71-2, N=22 кВт),
.4 Описание конструкции основного аппарата
Сыродельная ванна В2-ОСВ-10 состоит из: ванны 1,
привода 2 режуще-вымешивающего инструмента, пневмоцилиндра 5 для наклона ванны,
пульта управления , устройства 8 для подачи горячей воды в ванну, колонн 9 и
11, мостовой конструкции 10, датчиков 4 и 12 контроля уровней сыворотки и
молока в ванне, запорного клапана 13 для спуска сырного зерна в смеси с сывороткой,
центробежного насоса 14 для перекачки сырного зерна и лестницы 3.
Двустенная ванна 3 (см. черт. 3) представляет
собой жесткую сварную конструкцию, внутренняя часть которой изготовляется из
нержавеющей стали. Внутренняя ванна заключается в кожух из углеродистой стали.
Пространство между ванной и кожухом заполняется термоизоляционным материалом,
закрываемым сверху диетами из нержавеющей стали.
Между наружным и внутренним дном установлен
барботер. Пар подводится от заводской сети через патрубок диаметром 25 мм. Слив
воды из рубашки-через патрубок диаметром 50 мм в нижнем днище.
Охлаждающая вода подводится через патрубок
диаметром 32 мм, выступающий за наружное днище. Вода через перфорированную
трубу, являющуюся бортом ванны, стекает между двумя боковыми стенками, омывая
при этом внутреннюю ванну.
Клапан 13 для спуска из ванны зерна в смеси с
сывороткой расположен со стороны, противоположной подводящим патрубкам воды,
пара, слива воды из рубашки.
Контроль за наполнением емкостей молоком
осуществляется автоматически, для этого на боковой стенке ванны вмонтирован
датчик контроля верхнего уровня молока 12.
Наклон ванны осуществляется пневмоцилиндром,
также установленным в колонне. Для установки привода к ванне крепятся болтами
две колонны. Мостовая конструкция 7, крепящаяся на колоннах, состоит из двух
балок коробчатого сечения и соединяющих их элементов.
Режуще-вымешивающий инструмент представляет
собой ножевую раму с вертикальными поворотными ножами. Привод 6
режуще-вымешивающего инструмента перемещается внутри моста на направляющих,
приваренных к балкам. Весь привод монтируется на корытообразной платформе, что
полностью исключает возможность попадания загрязнений с привода в ванну.
Для сообщения платформе
возвратно-поступательного движения используют втулочно-роликовую цепь. В одном
из звеньев цепи вместо оси закреплен в рычаге палец с роликом. Это обеспечивает
вращательное движение звездочек и равномерное вращательно-поступательное
движение каретки. Постоянное натяжение втулочно-роликовой цепи осуществляется
перемещением колонки ведомого вала вместе с закрепленной на нем звездочкой при
помощи винта, расположенного в одной из торцевых стенок каретки.
Ванну наполняют молоком сверху, затем включают
привод. При непрерывном перемешивании подогревают молоко до температуры
свертывания. В молоко, подогретое до нужной температуры, вносят бактериальную
закваску, раствор фермента и другие компоненты. При этом смесь продолжают
перемешивать до получения однородной массы. По окончании перемешивания
отключается двигатель, после чего происходит свертывание.
Когда сгусток достигает желательной плотности,
включают привод и режуще-вымешивающим инструментом сырный сгусток разрезают.
Для разрезки сгустка режуще-вымешивающий инструмент вращают по часовой стрелке.
Процесс начинают с наименьшего числа оборотов инструмента.
После окончания разрезки сгустка и частичной
постановки сырного зерна отбирают нужное количество сыворотки. Отбор сыворотки
из сыродельной ванны осуществляется через устройство для отбора сыворотки при
работающем режуще-вымешивающем инструменте.
После отбора сыворотки выполняют второе
нагревание при вращающемся инструменте и подсушивают зерно, после чего
прекращают подачу пара, и сырное зерно в смеси с сывороткой при наклонном
положении ванны перекачивают насосом или самотеком в формовочные устройства или
на отделители сыворотки.
3.Описание модернизации основного аппарата
Проблему уменьшения потерь продукта предлагается
решить при помощи усовершенствования конструкции основного аппарата согласно
патенту №2027301 (см. Приложение).
Основным недостатком ванны В2 ОСВ 10 является
то, что пласт разрезается и вынимается из аппарата вручную, при этом
режуще-вымешивающее устройство снимается.Этого недостатка лишена
усовершенствованная конструкция ванны для сквашивания молока. Ее особенностью
является решетка для разрезания сырного сгустка. Ванна состоит из полукруглого
резервуара с вмонтированной в нее решеткой. Решетка смонтирована у торцовой
стенки и двигается в продольном направлении, при этом ее профиль соответствует профилю
ванны и плотно прилегает к краям последней. Образовавшийся гель разрезается в
продольном направлении решеткой, движущейся вдоль ванны, а поперечный разрез
осуществляется вращающейся решеткой в момент, когда поперечная решетка
находится на краю у лицевой стороны ванны.
Таким образом, исключается транспортировка
сырного зерна из ванны в формовочный аппарат, оно не испытывает значительных
механических воздействий, следовательно уменьшаются потери зерна, а так же
снижаются затраты времени на установку и снятие режуще-вымешивающего
устройства.
Заключение
Учитывая хороший спрос на сыры и перспективность
развития данного вида производства, следует увеличивать объемы производства
твердых сыров. В условиях недостатка сырья необходимо отдать предпочтение небольшим
заводам по переработке молока. В данном курсовом проекте приведена технология и
разработано оборудование для выработки твердых сыров, которое обеспечивает
снижение себестоимости продукта. В технологическом смысле необходимо повышать
выход продукта, сокращать срок созревания (см. Приложение: патенты №2105490, №
2199873, №2105488). При этом оборудование обеспечивает экономичность,
экологическую безопасность, а так же является механизированным и
автоматизированным.
Список использованных источников
Белова
Г.А. Бузов И.П. и др./Технология сыра: Справочник/ под ред. Шилера Г.Г.-М.:
Легкая и пищевая промышленность,1984.- 312 с,
Бредихин
С.А. Юрин В.И./ Техника и технология производства сливочного масла и сыра.- М.:
Колосс,2000.- 400 с.:ил.
Оноприйко
А. В. /Сыроделие на мини- заводах и специализированных модулях.- СПб.: ГИОРД,
2004.-154 с.
Ж-л
Молочное дело, №9,2005, стр 12-13,40 с.
Приложения
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ТВЕРДОГО СЫЧУЖНОГО СЫРА
Номер патента:2105490
Дата публикации:27.02.1998
Способ используется в молочной промышленности
при производстве твердого сычужного сыра. Проводят нормализацию молока,
пастеризацию, охлаждение. Затем вносят закваску молочнокислых культур закваски
для мелких сычужных сыров, ферментный препарат ксилой фосфатазы фосфофетидина
Г2ОХ, перемешивают, проводят созревание, свертывают. При обработке сырного
зерна во время второго нагревания вносят пастеризованную воду. Это обеспечивает
в сыре оптимальное соотношение форм кальция, повышает его качество, ускоряет
срок созревания и увеличивает срок хранения.
Изобретение относится к сыродельной отрасли
молочной промышленности и может быть использовано при производстве твердых
сычужных сырое с низкой температурой второго нагревания типа голландского,
костромского, эдам, гауда.
Целью изобретения является получение
высококачественного сыра с сокращенным сроком созревания, имеющего
физико-химические и органолептические характеристики, типичные для твердых
сыров голландской группы с низкой температурой второго нагревания.
Поставленная цель достигается путем
декальцинирования и дефофорилирования казеинаткальцийфосфатного комплекса во
время созревания (биоактивации) молока до кислотности 22 24oT при температуре
свертывания 32 35oC, а также интенсификации физико-химических,
микробиологических и биохимических процессов во время созревания сырной массы
за счет разрыхления параказеинового комплекса и его доступности для
протеолитических энзимов, регулирования активной кислотности сырной массы и
степени ее деминерализации.
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СЫЧУЖНОГО СЫРА ГОЛЛАНДСКОЙ
ГРУППЫ
Дата публикации:10.03.2003
Номер патента:2199873
Способ производства сычужного сыра голландской
группы включает пастеризацию нормализованного по жиру молока, внесение
препарата кислой фосфатазы в количестве 1-4 г на каждые 100 кг молока, молочных
культур, хлористого кальция и молокосвертывающего фермента, свертывание смеси,
разрезку сгустка, постановку зерна, второе нагревание, обработку зерна,
формование, прессование, посолку и созревание. В состав бактериальной закваски
включают 0,1-0,2% Lbc. Plantarum, в процессе постановки зерна отливают 35-40%
сыворотки, заменяя ее пастеризованной при 85oС и охлажденной до 42-44oС водой в
количестве 35-40% от количества перерабатываемого молока. Затем смесь зерна с
сывороткой подвергают второму нагреванию при 38-42oС в течение 15-20 мин,
вносят раствор поваренной соли из расчета 250-300 г соли на каждые 100 кг
перерабатываемого молока, вымешивают в течение 18-20 мин для просаливания,
созревание сыра проводят в пакетах. Изобретение позволяет ускорить срок
созревания сычужного твердого сыра.
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ТВЕРДОГО СЫРА С НИЗКОЙ
ТЕМПЕРАТУРОЙ ВТОРОГО НАГРЕВАНИЯ
Номер патента:2105488
Дата публикации:27.02.1998
Использование: в молочной промышленности при
производстве твертого сыра с низкой температурой второго нагревания. Сущность
изобретения: молоко пастеризуют, охлаждают до температуры свертывания, вносят
хлористый кальций, проводят биологическую обработку молока ацидофильной
закваской неслизистых рас в количестве 1 - 2%. Затем вносят мезофильную
закваску в количестве 1 - 2%, молокосвертывающий фермент из расчета 1,8 - 2,0 г
на 100 кг молока. После образования сычужного сгустка проводят разрезку сгустка,
постановку сырного зерна, сыворотку удаляют в один прием в количестве 60 - 70%,
второе нагревание проводят горячей водой до температуры сыворотки 37 - 38oС,
самопрессование. Прессование осуществляют в течение 120 - 140 мин.
Поставленная задача решается тем, что в способе
производства твердого сыра с низкой температурой второго нагревания
дополнительно проводят биологическую обработку молока ацидофильной закваской
неслизистой расы в количестве 1 2% мезофильную закваску вносят в количестве 1
2% молокосвертывающий фермент добавляют из расчета 1,8 2,0 г на 100 кг молока
Ацидофильная закваска на чистых культурах
неслизистой расы обладает пробиотическими свойствами и подавляет активность
посторонней микрофлоры (технически вредной) гнилостной, кишечной, маслянокислых
бактерий. Использование биологической обработки молока с помощью ацидофильной
закваски позволяет исключить применение химической обработки (селитрой), что
допускается традиционной технологией по производству твердых сыров (Сборник
технологических инструкций по производству твердых сычужных сыров. М. ЦНИИТЭИ,
1974).
Кроме того, ацидофильная закваска активизирует
жизнедеятельность молочнокислых бактерий, используемых при производстве
твердого сыра, что позволяет сократить технологический процесс производства
сыра до созревания и ускорить процесс созревания сыра до 15 сут.
СЫРНАЯ ВАННА
Номер патента:2027351. Дата публикации
27.01.1995
Целью изобретения является улучшение процессов
получения и выгрузки сырного пласта за счет его формования (концентрирования) в
нижней зоне резервуара специальной конфигурации, исключения транспортировки
сырного зерна, ликвидации ручной перегрузки сырной массы.
Известны формовочные аппараты марок Я5-ОФИ и
Я5-ОФИ-1, которые осуществляют приемку сырного зерна с сывороткой, предварительное
прессование его в монолитный пласт, выгрузку его с одновременной разрезкой на
бруски. Аппарат Я5-ОФИ используется, как правило, с сыродельной ванной марки
В2-ОСВ-5, аппарат Я5-ОФИ-1 - с сыродельной ванной В2-ОСВ-10. В сыродельной
ванне производится выработка сырного зерна, затем оно сливается самотеком или
перекачивается в формовочные аппараты. Такая схема получения сырного пласта
используется в основном при производстве сыров, формуемых из хорошо обсушенного
сырного зерна.
Основным недостатком описанных аппаратов
является то, что выработка сырного зерна производится в одном аппарате,
образование пласта - в другом, при этом зерно при транспортировке испытывает
значительные механические воздействия. В случае, когда сырный пласт образуется
в том же аппарате, в котором вырабатывалось и сырное зерно, пласт разрезается и
вынимается из аппарата вручную, при этом режуще-вымешивающее устройство
снимается.
Последнего недостатка лишена усовершенствованная
конструкция ванны для сквашивания молока. Ее особенностью является решетка для
разрезания сырного сгустка. Ванна состоит из полукруглого резервуара с
вмонтированной в нее решеткой. Решетка смонтирована у торцовой стенки и
двигается в продольном направлении, при этом ее профиль соответствует профилю
ванны и плотно прилегает к краям последней. Образовавшийся гель разрезается в
продольном направлении решеткой, движущейся вдоль ванны, а поперечный разрез
осуществляется вращающейся решеткой в момент, когда поперечная решетка
находится на краю у лицевой стороны ванны. Таким образом, после окончания всех
технологических операций с использованием продольных и поперечных решеток,
внутренний объем ванны полностью свободен для образования сырного пласта.
Однако, если сырное зерно с сывороткой не сливается, а пласт образуется
непосредственно в ванне, то впоследствии он удаляется вручную, что является
существенным недостатком.
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МОЛОЧНОЙ ПРОДУКЦИИ
Номер патента:2083097
Дата публикации:10.07.1997
Целью изобретения является разработка
универсальной конструкции установки для производства молочной продукции:
творога, сыра, сметаны с улучшенными эксплуатационными свойствами. Сущность
изобретения заключается в следующем.
Отношение площади зеркала открытой поверхности
установки к ее объему составляет 0,5 -1,0.
Конструкция установки снабжена вытеснительным
устройством для разгрузки продукции.
Применена лопастная мешалка скребкового типа.
Устройство снабжено лотком для разгрузки
продукции. Преимущества предложенной конструкции установки заключаются в следующем.
Отношение площади зеркала открытой поверхности установки к ее объему в 0,5 -
1,0 по сравнению с аналогичными конструкциями такого же объема, где такое
отношение составляет 1,5 2,0, позволяет уменьшить площадь зеркала открытой
поверхности в 3-4 раза. Это дает возможность уменьшить теплопотери до 3 раз,
увеличить слой отстоянной сметаны, что позволяет механизировать процесс
разгрузки методом вытеснения. Уменьшение занимаемой установкой площади в
помещении позволяет размещать их на пунктах первичной обработки молока
молочнотоварных ферм колхозов или совхозов, а также позволяет уменьшить
габаритные размеры мини-заводов по переработке молочной продукции