Производство рисовой каши мощностью 10000 кг в год
Министерство образования и науки
Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение
высшего профессионального образования
ИВАНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра
Технологии пищевых продуктов и
биотехнологии
КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА БАКАЛАВРА
Тема: Производство рисовой каши
мощностью 10000 кг в год
Дипломник _________________ Сидорова Е.А.
Руководитель _______________ Е. В. Кудрик
Зав. кафедрой _______________ С. В. Макаров.
Иваново 2015
Аннотация
Сидорова Е.А. Производство рисовой каши мощностью 10000 кг в год
Расчетно-пояснительная записка к квалификационной работе.- Иваново: ФГБОУ ВПО
ИГХТУ, 2016. -109с.
В квалификационной работе модернизирована технологическая линия производства
каши рисовой молочной «Умница», действующая на ООО «Ивановский комбинат
детского питания».
В отличие от действующего производства в работу внесен ряд изменений:
В рецептуру продукта введен молочный жир.
Дополнительно установлен дозатор для подачи молочного жира в реактор.
На стадиях гомогенизации заменены гомогенизаторы К5-ОГА-1,2 на
гомогенизаторы RamieAFV, что
позволяет повысить производительность технологической линии.
Расчетно-пояснительная записка содержит следующие расчѐты: расчѐт
производственной рецептуры, расчѐт фонда рабочего времени, расчѐт
единиц технологического оборудования и теплоэнергетический расчѐт.
В разделе «Охрана труда и охрана окружающей среды» рассчитана
производительность вентиляционных систем, так же проведена инвентаризация отходов
данного производства. В экономической части проведена оценка экономической
эффективности реконструкции.
Так же были разработаны разделы автоматизация технологических процессов и
строительная часть проекта. В приложении представлены чертежи линии производства,
строительный чертеж, схема автоматизации.
Содержание
Введение
. Обоснование необходимости реконструкции действующего
предприятия
. Аналитический обзор литературы
.1 Классификация детских каш и характеристика рынка
.2 Использование молочных жиров в производстве детских каш
.3 Обоснование выбора способа производства
. Технологическая часть
.1 Ассортимент и характеристика выпускаемой продукции
.2 Выбор сырьевой базы и энергоносителей
.3 Обоснование состава композиции. Правила взаимозаменяемости
сырья
.4 Теоретические основы технологических процессов
.5 Обоснование выбора технологического оборудования
.6 Описание технологической схемы производства и оборудования
.7 Контроль производства и качества продукции
.8 Дефекты изделия и способы их устранения
. Расчетная часть
.1 Материальный баланс
.2 Расчет фонда рабочего времени
.3 Расчет единиц оборудования
.4 Тепловой расчет оборудования
. Специальная разработка
. Автоматизация технологических процессов
. Строительная часть
. Охрана труда и охрана окружающей среды
. Экономическая оценка проектных решений
Заключение
Список использованных источников
Введение
В соответствии с современной концепцией сбалансированного питания в
рационе детей должны быть биологически полноценные молочные продукты,
соответствующие возрастным физиологическим и психологическим особенностям
ребенка.
Правильный выбор пищевых продуктов для ребенка обеспечит ему
сбалансированное питание и здоровье [1].
Продукты на зерновой и зерно-молочной основе (каши) занимают важное место
в питании детей раннего возраста. Каши принадлежат к числу традиционных и
излюбленных в нашей стране блюд, которые входят в рационы жителей всех
возрастов и регионов. Высокая пищевая ценность каш и их уникальность как
источника практически всех нутриентов делает оправданным широкое использование
каш в питании детей во всех возрастных группах [2].
Особую роль каши играют в питании детей первого года жизни, что в
значительной мере обусловлено жидкой или вязкой консистенцией, приближенной к
консистенции эволюционно запрограммированного продукта питания младенцев -
женского молока, и высокими вкусовыми характеристиками каш. Указанные продукты,
особенно молочные каши, наиболее удобны при постепенном переходе от
материнского молока к твердой пище [3]. Молочные каши могут служить для ребенка
важным источником белка, в том числе животного, жира, углеводов и энергии, ряда
витаминов и минеральных солей [4].
Каши «домашнего» приготовления зачастую не сбалансированы не только по
содержанию витаминов, но и по содержанию соли и сахара. Каши "Умница"
рекомендованы для употребления детям с 6 месяцев, не содержит глютена и
обогащена пребиотиками [5].
Целью квалификационной работы является модернизация действующей
технологической линии по производству молочной рисовой каши «Умница» действующей
на ООО «Ивановский комбинат детского питания».
Задачи:
ü Произвести подбор и расчёт необходимого оборудования для
увеличения производительности технологической линии.
ü Рассчитать новую рецептуру каши с учетом введения молочного
жира для получения функционального продукта сбалансированного по жирно-
кислотному составу.
ü Разработать систему мероприятий по охране труда и окружающей
среды.
ü Разработать разделы автоматизация технологических процессов и
строительная часть
ü Провести оценку экономической эффективности предлагаемых
нововведений.
молочный каша
производство рецептура
1. Обоснование необходимости реконструкции действующего предприятия
В условиях современной экономики для любого предприятия на первый план
выходит цель максимизации прибыли. Поскольку в настоящее время пищевые
предприятия работают на рынках, характеризующихся высоким уровнем конкуренции,
то основной их задачей является обеспечение устойчивого развития и устранение
конкурентов за счет ряда преимуществ:
полноценного цикла производства (от прямых закупок сырья до фирменной
упаковки готовой продукции);
высокого технологического потенциала (возможность лабораторного
моделирования контроля качества готовой продукции);
больших финансовых потенциалов (возможность привлечения внешних заимствований
инвестиций);
наличия сбытовой инфраструктуры (реализация через фирменную торговую
сеть, оптовых; посредников, розничную торговлю и посредством самовывоза) [1].
В условиях рыночной экономики действующим предприятиям выгоднее
вкладывать инвестиции в переоснащение своих производств или создание новых
производств в рамках действующего предприятия, выпускающих новый вид продукции.
Ивановский комбинат детского питания представляет собой современный
завод, расположенный в Ивановской области на окраине города Иванова на
земельном участке площадью 3,6 Га, с собственной инфраструктурой и
вспомогательными сооружениями [2].
Ассортимент выпускаемой продукции детского питания предусмотрен для
обеспечения детей до 3-х летнего возраста, а также детей дошкольного и
школьного возраста молочными продуктами в соответствии с рекомендациями
Минздрава России. Комбинат выпускает продукцию для всех слоев населения:
кефиры, йогурты и биойогурты, творожки, сметану и другую продукцию.
Проведение модернизации молочной промышленности позволит расширить
ассортимент вырабатываемой продукции, повысить пищевую и биологическую ценность
творожного продукта, снизить удельный расход энергоресурсов на единицу
выпускаемой продукции.
Реконструкция предприятия, такого как ООО «ИКДП» необходимо по нескольким
причинам. Во-первых, на комбинате детского питания достаточно устаревшее
оборудование и поэтому есть необходимость его технического перевооружения.
Во-вторых, усовершенствование рецептур уже выпускаемых продуктов позволит
повысить их качество, что увеличит спрос покупателей на товар.
2. Аналитический обзор литературы
.1 Классификация детских каш и характеристика рынка
Развитие индустрии детского питания, в общем случае, обусловлено тремя
основными моментами:
нарушением лактационной способности женщин, что требует использования
продуктов для искусственного и смешанного вскармливания детей первого года
жизни;
-наличием или (и) развитием у новорожденных патологий, что требует
использования специальных продуктов лечебной и лечебно- профилактической
направленности;
-необходимостью обеспечения детей питанием, сбалансированным по основным
макро- и микронутриентам [1].
В зависимости от состава и назначения сухие продукты детского и
диетического питания на злаковой основе разделяются на следующие группы:
Каши (для питания детей с пятимесячного возраста);
Различные виды диетической муки, для приготовления смесей или каш в
домашних условиях;
Смеси на диетической муке (для детей с трех месяцев и старше);
Смеси на отварах (для детей с двухнедельного возраста) [6].
Различают следующие виды детских каш [7].
1. По содержанию в составе каши растительного белка - глютена.
Глютен - это белок, содержащийся в некоторых злаковых. При поступлении глютена
в раннем возрасте может произойти атрофия ворсинок в кишечнике и нарушиться
всасывание. Это заболевание называется целиакией, оно не ощущается человеком и
впоследствии может стать причиной таких заболеваний, как анемия, низкорослость,
остеопороз, рак и др. А также может нарушиться работа нервной и иммунной систем.
К глютеновым злакам традиционно относят рожь, пшеницу, ячмень и овес.
Сюда же относятся манная каша и традиционный геркулес. Вводить их в качестве
первого прикорма не рекомендуется, ведь их особенность заключается в том, что
детскому организму сложно справиться с обработкой белка, его перевариванием.
Неустойчивая желудочно-кишечная система малыша вполне может заработать
нарушение перистальтики и как итог - выдать дисбактериоз и аллергию.
2. Каши могут быть изготовлены как на основе молока (молочные), так
и без него (безмолочные). В первом случае в состав входит аналогичный женскому
молоку заменитель, или привычная детям с искусственным вскармливанием молочная
смесь. Такие каши также могут стать мощным аллергеном в случае, если у малыша
непереносимость белка коровьего молока. А такой диагноз встречается достаточно
часто у грудничков. Что касается каш безмолочных, то их актуальность в качестве
прикорма определяется участковым врачом при невозможности введения молочного
варианта.
3. Каши могут отличаться моносоставом и, напротив, быть скомпонованы
на основе нескольких (2-х и более круп). Что касается первичного приобщения
ребенка к кашам, экспериментировать не стоит. Следует брать исключительно
монокомпонентные варианты, постепенно вводя их в ежедневный рацион малыша. И
лишь когда основные виды круп освоены и не вызывают протеста со стороны
детского организма, можно смело переходить к более сложным составам.
. Различаются детские каши и по способу приготовления. Это могут
быть как варианты, требующие длительной термической обработки (варки), так и
быстрорастворимые составы, для приготовления которых достаточно добавить
простого кипятка и готовые каши (готовые к употреблению). Особой разницы по
витаминному комплексу такие каши не имеют. Как правило, основное различие
заключается лишь в том, что каша, которой варка необходима - подходит более
старшим детям, в рацион которых постепенно начинает вводиться кусковая пища.
. Каши без добавок и с наполнителями. Это могут быть порошковые
фруктовые и овощные смеси, а также другие ингредиенты: йогурт, орехи, мед,
шоколад. Они увеличивают пищевую ценность потребляемого продукта, улучшают его
вкусовые характеристики, но одновременно с этим они могут вызывать аллергию у
ребенка.
. Каши различаются и по способу упаковки. Так, уже готовые составы
в стеклянных и металлических баночках прекрасно подойдут для использования в
дороге. Подобная порционность позволяет не возиться с приготовлением и
гарантирует сохранность всех полезных свойств продукта.
. Различают лечебно-профилактическую подгруппу каш, с входящими в
их состав про- и пребиотиками. Такие каши хороши для восстановления баланса
микрофлоры кишечника.
Классификация каш промышленного производства приведена на рисунке 2.1.
Рисунок 2.1- Классификация каш промышленного производства [8]
Помимо каш в нашей стране и за рубежом выпускается так называемое
растворимое печенье, которое очень близко по своим свойствам к кашам (например,
«Печенье Бебики» и «Печенье Бебики 6 злаков» («Дрога Колинска», Словения),
«Детское печеньице» и «Детское печеньице 6 злаков» («Хайнц», Италия/США);
«Первое детское печенье» («ХиПП», Австрия), «Банановое фигурки “Зоопарк”» и
«Ванильное фигурки “Ферма”» торговой марки Semper (Германия/Швейцария) [10].
Такое печенье легко растворяется в воде или молоке, превращаясь при этом
практически в кашу, которую можно давать младенцам с 5 месяцев. Позднее, с 7
месяцев, когда у ребенка появляются зубы, это же печенье можно давать малышу
уже без предварительного растворения. Детское печенье «Бебики» (производится в
Италии компанией “QualitiFootGroupS.p.a.”) обогащено витаминами группы В и минералами (кальцием,
железом, цинком). Фирма «Дрога Колинска» производит также «Печенье Бебики без
глютена», используя на заводе отдельную технологическую линию для производства
безглютеновых продуктов. Такое печенье может быть использовано в питании детей
с непереносимостью глютена, в гипоаллергенной диете детей с пищевой аллергией и
пищевой непереносимостью [10].
Дети старше 6 месяцев нуждаются в кашах, которые способствуют становлению
процесса жевания.
Учитывая особенности вкусовых пристрастий детей раннего возраста, каши
обогащают фруктово-ягодными наполнителями.
Их внесение способствует также повышению пищевой ценности продуктов за
счет органических кислот, калия, пищевых волокон. Разнообразие ассортимента и
привлекательные органолептические свойства каш позволяют использовать их в
питании детей в разное время дня, в том числе в полдник. Примерами таких
продуктов служат каши производства фирмы «Дрога Колинска» (Словения) - молочные
каши для полдника «С печеньем и ежевикой» (на рисовой основе), «С печеньем,
вишней и яблоком» (на овсяной основе), «С печеньем и черной смородиной» (на
основе овсянки), на пшеничной основе с молоком «Печенье с грушами», «Печенье с
малиной и вишней». Все указанные каши обогащены витаминами и минеральными
веществами в соответствии с физиологическими нормами потребности детей в
витаминах и минеральных веществах и с учетом требований к продуктам,
обогащенным микронутриентами, количество вносимых витаминов и минеральных
веществ в 100 г готового продукта составляет 10-45 % рекомендуемой суточной
нормы потребления нутриента для детей первого года жизни [11].
В настоящее время рынок детского питания продолжает уверенно развиваться.
Согласно оценке компании КОМКОН, показатели объема рынка детского питания
в 2012 году находились в пределах от 200 до 300 млн. долл. [12]. На сегодняшний
день этот рынок имеет большой потенциал. Ежегодный его рост в России составляет
до 20 %. Главным образом это связано с увеличением рождаемости. Кроме того,
немаловажным является рост доходов россиян и, как следствие, изменение культуры
потребления продуктов детского питания: потребители все больше приобретают
готовые продукты промышленного производства, а не готовят их самостоятельно.
В данный момент российский рынок детского питания представлен двумя
основными сегментами: заменителями материнского молока (сухими и жидкими, 21 %
рынка) и продуктами прикорма (79 % рынка). К последним относится как каши, мясные,
овощные и фруктовые пюре, так и натуральные соки, детская вода и десерты.
Если раньше детское питание можно было приобрести только в
специализированных магазинах или в детской молочной кухне, то сейчас частью
этого рынка стали также магазины и супермаркеты: по данным исследовательских
компаний, для половины молодых родителей они уже стали наиболее популярным
местом покупки продуктов детского питания.
Потребители предъявляют все более жесткие требования к продуктам детского
питания: они желают приобретать высококачественный, разнообразный, удобный и
безопасный товар. Поэтому цена уже давно перестала быть решающим фактором
выбора. Основными критериями выбора детского питания теперь являются состав,
неаллергенность, обогащенность продукта витаминами и минеральными веществами
[12].
Эксперты считают, что на рынке будут появляться более дорогие марки,
станет важным качество не только продукта, но и упаковки. Продолжится развитие
сегментов и вывод новых позиций в категориях детского питания.
По прогнозам BusinesStat, средний объем покупки каш и зерновых смесей и
объем затрат на покупку будет расти. Если в 2012 г родители покупали 2,1 кг в
год, то в 2016 г объем покупки увеличится до 2,4 кг. [12]
Сухие смеси на диетической муке - наиболее популярный продукт для питания
детей на российском рынке детских каш и смесей. Второй по популярности вид
детского питания - готовые каши, на их долю пришлось 38 % от общего объема
продаж продуктов прикорма. Практически все потребляемые детские каши и сухие
смеси - российского производства [12].
По мнению экспертов, логика дальнейшего развития отечественного рынка
детских продуктов будет подчинена современным глобальным тенденциям. В первую
очередь, это касается развития сегмента готовых к употреблению продуктов в
порционной упаковке - адаптированных молочных смесей и жидких каш. Сейчас
детские каши в России - это "сухая формула": порошок, который надо
разводить водой или молоком. Такой способ приготовления ограничивает
возможность мобильных городских мам по использованию продукта. Готовой же кашей
можно без особых проблем кормить ребенка даже во время прогулки в парке или в
автомобиле по дороге к бабушке. Другая интересная категория, пока не
представленная в России, - жидкие витаминизированные смеси из злаков на
молочносоковой основе, значительно обогащающие рацион питания ребенка.
По объему производства продуктов для детского питания в России с большим
отрывом от конкурентов лидирует Вимм-Билль-Данн ("Агуша").
Ассортимент "Агуши" очень широк: адаптированные молочные и
кисломолочные смеси, рекомендованные к употреблению с рождения; молоко,
витаминизированное и с добавлением лактулозы - пребиотика, способствующего
профилактике дисбактериоза; традиционный кефир и кисломолочные продукты с
добавлением бифидобактерий: сливки и йогурт, творожки, каши [11].
Другой крупный производитель детского питания - компания «Danone»
(торговая марка "Тема") специализируется на молочном сегменте
(адаптированная молочная смесь; продукт кисломолочный, обогащенный, с
бифидокультурами, йодом и натуральным фруктовым наполнителем;
витаминизированное и обогащенное молоко; кефир, творог; молочные каши готовые к
употреблению) [11].
Рынок детского питания имеет перспективу роста - за счет появления новых
производителей и товаров, а также - за счет объемов производства и повышения
качества детских продуктов [12].
.2 Использование молочных жиров в производстве детских каш
В настоящее время практически все ведущие европейские предприятия для
расширения ассортимента, улучшения качества и получения недорогих, полезных продуктов
питания используют молочные жиры [13].
В последние годы были сделаны фундаментальные находки, изменившие взгляды
на здоровое питание. Роль жиров в организме человека очень значима:
жиры обладают высокой калорийностью;
выполняют теплозащитные функции;
жиры участвуют в пластических процессах, являясь структурной частью
клеток и их мембранных систем, выполняя различные физиологические и
биологические функции;
жиры являются растворителями витаминов и способствуют их усвоению.
жиры являются источниками ценных веществ: фосфатидов (лецитины),
полиненасыщенных жирных кислот, стеринов, токоферолов и участвуют в усвоении
некоторых нутриентов.
В то же время ни один из природных жиров не является идеальным по своему
жирно-кислотному составу и свойствам. В связи с этим существуют реальная
потребность и необходимость создания функциональных жировых продуктов с
заданным оптимальным сочетанием жирных кислот [14].
В рационе россиян присутствует недостаточное количество молочных
жиров.Используя в пищевой промышленности жировые системы на основе молочных
жиров можно решить проблему направленного и сбалансированного питания.
Для этого специалистами создаются жировые системы на основе молочных
жиров, которые используются для производства продуктов сбалансированного состава.
В настоящее время во всем мире используются различные жировые системы в
производстве молочных, кондитерских, пекарных и хлебобулочных изделий. В
молочной промышленности используют жировые системы, приближённые к молочному
жиру по следующим показателям: жирнокислотному составу, физико-химическим и
структурно-механическим свойствам.
Нарушения липидного обмена, характеризующиеся в первую очередь повышенным
содержанием в крови холестерина и триглицеридов, являются важнейшими факторами
риска атеросклероза и связанных с ним заболеваний сердечно-сосудистой системы.
Концентрация в плазме крови общего холестерина или его фракций, тесно связано,
с заболеваемостью и смертностью от коронарной болезни сердца и других
осложнений атеросклероза.
Наиболее частой патологией жирового обмена у детей является избыточное
отложение жира (ожирение) вследствие различных причин (перекорм, дисфункции
эндокринных желез, церебрального происхождения) [15]. Возможны и нарушения
противоположного характера, сопровождающиеся исхуданием, что нередко является
следствием лихорадочного состояния с анорексией и нарушением всасывания [15].
Под понятием молочный жир чаще всего понимается жир, содержащийся в
молоке молочных сельскохозяйственных животных, а также выделенный оттуда чистый
молочный жир (в нём отсутствует белок и очень мало или нет воды, в отличие
отсливочного масла), и кроме того топлёное сливочное масло (в процессе
перетапливания удаляется существенная часть белка и воды).Основная
биологическая ценность молочных жироов заключается в высоком содержании в них
насыщенных жирных кислот. При их недостатке организм человека плохо
приспосабливается к неблагоприятным условиям внешней среды, нарушается обмен
веществ, снижается сопротивляемость инфекциям [16].
.3 Обоснование выбора способа производства
В настоящее время известна технология термодинамического взрыва зерна.
Наиболее часто взрыву подвергают зерновое сырье, например пшеницу, рис, овес,
гречку и др. Из взорванных зерен и круп получают питательные и функциональные
продукты, обладающие иммуномодулирующими, радиопротекторными и абсорбирующими
свойствами. Продукты из взорванных круп (батончики, мюсли, каши и пр.)
обогащают организм жизненно важными витаминами, микро- и макроэлементами, а
также клетчаткой.
Однако, в процессе взрыва за счет высокой температуры нагрева и
избыточного давления зерно освобождается от оболочки, которая в значительном
количестве содержит нерастворимые пищевые волокна, и от зародыша, содержащего
необходимые для нормальной физиологии аминокислоты, а также растворимую
клетчатку-инулин, что значительно снижает питательную ценность продукта.
Кроме того, при высокой температуре и высоком давлении разрушаются
основное количество водорастворимых витаминов В1, В2, В3, В6, В12, РР, С и
жирорастворимых А, D и Е.
По всем технологическим режимам подбирают калиброванное цельное зерно,
или крупы, или бобовые и подвергают влажностно-тепловой обработке, которая
происходит во вращающемся закрытом барабане путем распыления заданного
количества воды (определяется экспериментально, измерением влаги в зерне до
взрыва). Для каждого вида зерна или крупы необходимо строго определенное
количество влаги перед взрывом, от этого зависит степень вспучивания зерна. Чем
больше соответствует процент влажности определенного зерна расчетному, тем качественней
вспученное зерно и меньше отходов [17].
При производстве каш одной из главных задач стоит оптимизации рецептурной
композиции. Рецептура многокомпонентных продуктов прикорма должна быть
сбалансирована в соответствии с возрастными физиолого-биохимическими
особенностями детского организма по комплексу качественных характеристик и
обладающих высокими органолептическими свойствами.
Каши должны обеспечивать стимуляцию формирования процессов жевательного и
пищеварительного аппарата детей в сочетании с исключением чрезмерного
раздражения слизистой оболочки желудка и кишечника. Консистенция каш для детей
второго полугодия жизни должна быть существенно более плотная, чем для детей в
возрасте до 6 месяцев, они должны содержать мелкие мягкие хлопья круп, что будет
требовать от ребенка активного жевания и активной деятельности пищеварительных
желез по расщеплению биополимеров круп (крахмала, белка) до мономеров, в виде
которых происходит всасывание пищевых веществ. Более плотная консистенция каш и
наличие в них хлопьев и кусочков фруктов стимулируют кишечную перистальтику
детей [18].
С этой же целью в каши можно включать измельченное печенье, которое в
дальнейшем может использоваться в питании детей как самостоятельный продукт.
Для однородности каши проводят гомогенизацию смеси. В гомогенизаторе
повышенное давление, это позволяет провести процесс при более низких
температурах, это позволяет предотвратить разрушение витаминов.
3. Технологическая часть
.1 Ассортимент и характеристика выпускаемой продукции
ООО «Ивановскийкомбинатдетскогопитания»производит следующий ассортимент
молочной продукции, представленный в таблице 3.1.
Таблице 3.1-Ассортимент молочной продукции ООО «Умница»
|
Наименование продукта
|
Нормативный документ
|
Вес, кг
|
Упаковка
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
|
Молоко «Умница» питьевое
стерилизованное витаминизированное с массовой долей жира 3,2%
|
ТУ 9222-250-00419785-06
|
0,2
|
TetraBrikAseptic
|
|
Молоко «Агуша» питьевое
стерилизованное, обогащенное витаминами А и С, с массовой долей жира 2,5%
|
ТУ 9222-116-05268977-11
|
0,2
|
TetraBrikAseptic
|
|
Каша овсяная молочная
«Умница»
|
ГОСТ Р 52405-2005
|
0,25
|
TetraBrikAseptic
|
|
Каша пшеничная молочная
«Умница»
|
ГОСТ Р 52405-2005
|
0,25
|
TetraBrikAseptic
|
|
Каша молочная из 5 злаков
«Умница»
|
ГОСТ Р 52405-2005
|
0,25
|
TetraBrikAseptic
|
|
Каша рисовая молочная «Умница»
|
ГОСТ Р 52405-2005
|
0,25
|
TetraBrikAseptic
|
|
Детский творог «Умница», с
массовой долей жира 5%
|
ТУ 9222-478-00419785-2011
|
0,1
|
Пластиковые стаканы
|
|
Детский творог «Умница» с
яблоком и грушей, с массовой долей жира 4,2%
|
ТУ 9222-478-00419785-2011
|
0,1
|
Пластиковые стаканы
|
|
Детский творог «Умница» с
яблоком и бананом, массовой долей жира 4,2%
|
ТУ 9222-478-00419785-2011
|
0,1
|
Пластиковые стаканы
|
|
Детский творог «Умница» с
персиком, массовой долей жира 4,2%
|
ТУ 9222-478-00419785-2011
|
0,1
|
Пластиковые стаканы
|
|
Детский творог «Умница» с
абрикосом, массовой долей жира 4,2%
|
ТУ 9222-478-00419785-2011
|
0,1
|
Пластиковые стаканы
|
В данной
работе рассматривается производство жидкой каши «Умница», качество которого
должно соответствовать требованиям ГОСТ Р 52405-2005 [19]. Органолептические
показатели жидкой каши приведены в таблице 3.2.
Таблица 3.2 - Органолептические показатели качества жидкой каши «Умница»
|
I Наименование показателя
|
Характеристика
|
|
1
|
2
|
|
Консистенция
|
Однородная вязкая масса. Не
допускается расслоение
|
|
Вкус и запах
|
Свойственные одноименным
кашам с соответствующими данному продукту вкусом и запахом добавленных
компонентов
|
|
Цвет
|
Свойственный данному
продукту с различными оттенками. Допускается наличие темноокрашенных частиц
гречневой муки, толокна, манной крупы и фруктово-овощных добавок
|
По физико-химическим показателям жидкая каша должна соответствовать
требованиям, указанным в таблице 3.3.
Таблица 3.3- Физико-химические показатели жидкой каши «Умница»[19]
|
Наименование показателя
|
Значение показателя
|
|
1
|
2
|
|
Массовая доля сухих
веществ, %
|
от 12,0 до 16,20
|
|
Массовая доля жира, %
|
от 2,0 до 4,0; от 1,5 до
3,0
|
|
Массовая доля белка, %, не
менее
|
от 1,8 до 3,0
|
|
pH, не менее
|
6,5
|
|
Кислотность, °Т, не более
|
20
|
|
Массовая доля инулина, %,
не менее
|
0,4
|
|
Температура при выпуске с
предприятия, °С
|
не выше 25ºС
|
Микробиологические показатели дляжидкой кашипредставлены в таблице 3.4.
Таблица 3.4 - Требования к микробиологическим показателям жидкой каши
«Умница» [19]
|
Наименование показателя
|
Значение показателя
|
|
1
|
2
|
|
Мезофильные аэробные и
факультативно-анаэробные микроорганизмы, КОЕ/г, не более
|
5∙104
|
|
Бактерии группы кишечных
палочек (колиформы
|
Не допускаютсяв 0,1 г
продукта
|
|
Патогенные микроорганизмы в
том числе Salmonellaи L.monocytogenes
|
Не допускаются в 50 г
продукта
|
|
Плесени. КОЕ/г, не более
|
200
|
|
Дрожжи. КОЕ/г, не более
|
100
|
|
S. aureus
|
Не допускаются в 1.0 г
продукта
|
.2 Выбор сырьевой базы и энергоносителей
Для производства жидкой каши «Умница» используют муку рисовую, сливки,
молоко обезжиренное, крахмал картофельный, фруктозу, воду, комплекс инулина с
витаминами FI-1, молочный жир. Показатели качества, контролируемые у сырья,
используемого при производствежидкой каши «Умница», приведены в таблице 3.5.
Таблица 3.5 - Органолептические, физико-химические и микробиологические
показатели качества сырья
|
Наименование сырья и
материалов
|
Нормативный технический
документ
|
Показатели, обязательные
для проверки
|
|
|
Наименование
|
Значение по НТД
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
|
Мука рисовая
|
ГОСТ Р 53495-2009 [20]
|
Внешний вид
|
Однородный, сыпучий продукт
с мелкими частицами оболочек
|
|
|
Цвет
|
Белый, белый с кремовым или
желтоватым оттенками
|
|
|
Запах
|
Свойственный рисовой
муке.без посторонних запахов. не затхлый, не плесневый
|
|
|
Вкус
|
Свойственный рисовой муке,
не кислый, не горький, без посторонних привкусов
|
|
|
Наличие минеральной примеси
|
При разжевывании муки не
должно ощущаться хруста
|
|
|
Массовая доля влаги. %.не
более
|
12,0
|
|
|
Кислотность, градусы, не
более
|
2,0
|
|
|
Кислотное число жира, мг
КОН на 1 г жира
|
80,0
|
|
|
Зараженность и
загрязненность вредителями
|
Не допускается
|
|
|
Металломагнитная примесь
(размер отдельных частиц в наибольшем линейном измерении 0,3 мм и/или масса
не более 0.4 мг) мг на 1 кг муки, не более
|
3,0
|
|
|
Готовность продукта к
употреблению (при приготовлении из муки по способу, указанному на этикетке),
мин, не более
|
5,0
|
|
|
Крупность помола, % Остаток
на сите, не более (из проволочной сетки Ne45) Проход
через сито, не менее (из полиамидной ткани №43 ПА-70) по ГОСТ 4403
|
5,0 50,0
|
|
Сливки
|
ГОСТ 1349-85 [21]
|
Вкус, запах и цвет
|
Без посторонних привкусов и
запахов, цвет белый
|
|
|
Кислотность, ºТ, не более
|
16,0
|
|
|
Массовая доля жира, %
|
20-40
|
|
|
Группа чистоты, не ниже
|
II
|
|
Молоко обезжиренное
|
ГОСТ Р 52791-2007 [22]
|
Вкус и запах
|
Чистые, без посторонних
привкусов и запахов Допускается слабовыраженный кормовой привкус и запах. Допускается
для молока обезжиренного пастеризованного привкус, свойственный
пастеризованному молоку
|
|
|
Внешний вид и консистенция
|
Однородная жидкость без
осадка и хлопьев
|
|
|
Цвет
|
Белый со слегка синеватым
оттенком
|
|
|
Массовая доля жира, %, не
более
|
0,5
|
|
|
Массовая доля белка, %, не
менее
|
2,8
|
|
|
Кислотность, °Т
|
19,0
|
|
|
Плотность, кг/м , не менее
|
1030,0
|
|
|
Группа чистоты, не ниже
|
II
|
|
Фруктоза
|
Сертификат, спецификация
фирмы производителя
|
Вкус, запах, цвет
|
Сладкий порошок без запаха
белого цвета
|
|
Крахмал картофельный
|
ГОСТ 7699-78 [23]
|
Сорт
|
«Экстра»
|
|
|
Цвет
|
Белый с кристаллическим
блеском
|
|
|
Запах крахмала,
предназначенного для пищевых целей
|
Свойственный крахмалу, без
постороннего запаха
|
|
|
Массовая доля влаги, %
|
17 - 20
|
|
|
Массовая доля общей золы в
пересчете на сухое вещество, %, не более
|
0,30
|
|
|
золы (песка), нерастворимой
в 10 %-ной соляной кислоте, %, не более
|
0,03
|
|
|
Кислотность - расход
раствора гидроокиси натрия молярной концентрацией 0,1 моль/дм3 (0,1 н.) на
нейтрализацию 100 г сухого вещества, см3, не более
|
6,0
|
|
|
Количество крапин на 1
дм2поверхности крахмала при рассмотрении невооруженным глазом, шт., не более
|
60,0
|
|
|
Массовая доля сернистого
ангидрида (SO2), %, не более
|
0,005
|
|
|
Примеси других видов
крахмала
|
Не допускаются
|
|
|
Присутствие
металломагнитных примесей
|
Не допускается
|
|
Комплекс инулина с
витаминами FI-1
|
Сертификат, спецификация
фирмы производителя
|
Вкус, запах, цвет
|
Соответствующий составу
|
|
Вода
|
СанПиН 2.1.4.559-96 [24]
|
Запах
|
Либо полное отсутствие,
либо слабый, едва различимый запах
|
|
|
Вкус
|
Допускаются слабые горький,
сладковатый, кисловатый привкусы
|
|
|
Цвет
|
|
|
Железо (Fe), мг/дм³, не более
|
0,3
|
|
|
Жесткость общая, моль/м³, не более
|
7,0
|
|
|
Марганец (Мn), мг/дм³, не более
|
0,1
|
|
|
Медь (Сu 2+), мг/дм³, не более
|
1,0
|
|
|
Хлориды (Сl-), мг/дм³, не более
|
350,0
|
|
Молочный жир
|
ГОСТ 32262-2013 [25]
|
Прозрачность, запах и вкус
|
Нейтральный ,характерен для
молочного жира
|
|
|
Цветное число, мг йода, не
более
|
12
|
|
|
Кислотное число, мг KОН/г,
не более
|
0,3
|
|
|
Массовая доля влаги и
летучих веществ, %, не более
|
0,1
|
|
|
Массовая доля нежировых
примесей (отстой по массе), %
|
Отсутствуеют
|
|
|
Массовая доля
фосфорсодержащих веществ, %, не более: в пересчете на стеароолеолецитин в
пересчете на P2О5
|
0,05 0,004
|
|
|
Мыло (качественная проба)
|
Отсутствует
|
|
|
Температура вспышки
экстракционного масла, °С, не ниже
|
240
|
|
|
Перекисное число, ммоль/кг,
1/20, не более
|
10,0
|
.3 Обоснование состава композиции. Правила взаимозаменяемостисырья
В данной работе рассматривается производство жидкой каши «Умница»
рецептура которой приведена в табл.3.6.
Таблица 3.6- Рецептура жидкой каши «Умница» с соевым маслом
|
Наименование показателя
|
Количество компонента в кг
на 1000кг продукта без учета потерь
|
|
1
|
2
|
|
Молоко обезжиренное, 0,05%
|
474
|
|
Сливки, 20%
|
92,9
|
|
Мука рисовая
|
20
|
|
Крахмал картофельный
|
15
|
|
Фруктоза
|
15
|
|
Комплекс инулина с
витаминами FI-1
|
4
|
|
Молочный жир
|
8
|
|
Вода
|
371,1
|
Молоко- продукт нормальной физиологической секреции молочных желез
сельскохозяйственных животных, полученный от одного или нескольких животных в
период лактации при одном и более доении, без каких-либо добавлений к этому
продукту или извлечений каких-либо веществ из него [26].
Молоко состоит из воды и распределенных в ней пищевых веществ - жиров,
белков, углеводов, ферментов, витаминов, минеральных веществ, газов. Эти
вещества после удаления воды и газов называют сухим молочным остатком (СМО).
При оценке состава и качества молока традиционно принято выделять
содержание жира и молочной плазмы, представляющей собой все остальные вещества,
кроме жира, - сухогообезжиренногомолочного остатка (СОМО). Содержание СОМО
составляет 5-8 %. СОМО является наиболее ценной частью, и при производстве
стремятся к максимальному его сохранению.
В молоке содержится в среднем 87 % воды.
Молочный жир имеет наибольшее значение для переработки молока по
сравнению с другими его компонентами.Основу молочного жира составляют
триглицериды, представляющие собой сложные эфиры трехатомного спирта глицерина
и жирных кислот.
В молочном жире определено более 60 жирных кислот. Важнейшими из них
являются пальмитиновая, миристиновая, олеиновая и стеариновая. Содержание
жирных кислот в молочном жире в зимнее и летнее время различно. Зимой молочный
жир характеризуется более высоким уровнем миристиновой, лауриновой и
пальмитиновой кислот, а летом - олеиновой и линолевой. Особенностью молочного
жира является наличие большого числа низкомолекулярных летучих, растворимых в
воде кислот.
Массовая доля жира в коровьем молоке в среднем составляет 3,6-3,9 %. Он
находится в молоке в виде мелких шариков: в охлажденном молоке - в виде
суспензии, а в неохлажденном - эмульсии. Число, размер и свойства жировых
шариков зависят от породы скота, периода лактации, кормов, условий содержания,
кормления, доения, здоровья животного, времени года и других факторов. Диаметр
жировых шариков от 0,1 до 20мкм (средний -3-5 мкм) [27].
Сливки - это жировая часть молока, получаемая сепарированием. Пищевая и
биологическая ценность сливок обусловлена максимальным содержанием
белково-лецитинового комплекса. Сливки являются богатым источником фосфатидов.
Из биологически активных веществ, влияющих на рост и развитие детей, особая
роль принадлежит витамину А, которого в сливках в 5-6 раз больше, чем в молоке,
а также белково-лецитиновому комплексу.
Сливки получают путем сепарирования молока и в зависимости от массовой
доли жира вырабатывают 8-, 10-, 18-, 20-, 33- и 35 % жирности.
Вырабатывают еще пластические (высокожирные) сливки жирностью 73-83 % для
технологических целей.
Технология сливок аналогична технологии молока, но применяется более
высокая температура пастеризации 85-87 ºС, которая зависит от жирности
сливок.
Сливки жирностью 8 и 10 % имеют кислотность не выше 19 ºТ, жирностью 20 % - не выше 18 ºТ, жирностью 35 % - не выше 17 ºТ [28].
Рисовая мука является источником легко усвояемых природных
микроэлементов, витаминов и минеральных веществ. Рисовая мука не содержит белок
глютен, который является пищевым раздражителем и источником таких нарушений,
как расстройство пищеварения, метеоризм, изжога, запор, диарея.
По биологической ценности белка, содержанию крахмала, рисовая мука занимает
ведущее место среди других видов злаковой муки.
Химический состав муки рисовой применяемой в детском питание представлен
в таблице 3.7 [29].
Таблица 3.7- Химический состав муки рисовой применяемой в детском питание
|
Показатель
|
Содержание в 100 г муки, г
|
|
1
|
2
|
|
Моно- и дисахариды
|
0,4
|
|
Крахмал
|
81,6
|
|
Клетчатка
|
0,4
|
|
Белки
|
7,4
|
|
Жиры
|
0,6
|
|
Тиамин, В1
|
0,06
|
|
Рибофлавин, В2
|
0,03
|
|
Никотиновая кислота, РР
|
1,4
|
|
Калий
|
0,05
|
|
Кальций
|
0,02
|
|
Магний
|
0,03
|
|
Фосфор
|
0,12
|
Крахмал картофельный(С6Н10О5)n. Крахмал-это углевод группы полисахаридов [30].
Применение крахмала в чистом виде для пищевых целей обусловлено его
способностью образовывать вязкие клейстеры, переходящие при достаточной
концентрации крахмала в студни. Крахмалыотносятся к дешевымингредиентам,
ихвключаютврецептурывзначительныхколичествах. Однако
слишкомбольшоесодержаниекрахмалаотражаетсянаорганолептическихсвойствахэмульсий,
вызываяощущениелипкостиигустоты.
Зерна картофельного крахмала имеют больший размер относительно зерен
пшеничного и кукурузного крахмалов, и более высокое содержание амилопектиновой
фракции.
Подавляющая часть крахмальных зерен приходится на амилозу и амилопектин -
полисахариды, в основе которых лежит глюкоза (97-99%) .
Молекула амилозы - неразветвленная (или слабо разветвленная) цепь из 1,4-связанных
остатков глюкопиранозы. Молекула амилопектина - разветвленная цепь из остатков
глюкопиранозы, связанных в остатках цепей связями a-1,4, а в точках ветвления - a-1,6 (рис. 2.1)[31].
Полисахариды отличаются не только строением, но и степенью полимеризации.
Средняя степень полимеризации амилозы около 103, но может достигать 105-106,
для амилопектина - на 2-3 порядка выше (более 107). В среднем длина ответвлений
в амилопектине составляет от 20 до 30 глюкозных остатков. Но при этом более
компактная молекула амилопектина с общим количеством глюкозных остатков около
100 000 имеет диаметр = 50 нм, а линейная: амилоза - 500 нм.
Рисунок 3.1 - Строение амилозы и амилопектина
Полисахаридам в крахмальных зернах сопутствуют фосфорная, кремниевая и
жирные кислоты. Фосфорная кислота связана с обоими полисахаридами, при этом в
картофельном крахмале ее больше в амилопектине.
Соотношение между самими полисахаридами в различных продуктах таково: амилозы
содержится в картофеле - 30 %, амилопектина - до 80 % [32].
Фруктоза (С6Н12О6) - один из основных источников углеводов, являющийся
важным природным сахаром. Она не может непосредственно усваиваться организмом
человека, поэтому в процессе обмена веществ преобразуется в глюкозу, но, в
отличие от глюкозы, служащей универсальным источником энергии, фруктоза не
поглощается инсулин-зависимыми тканями, поэтому может быть основным источником
углеводов для больных, страдающих сахарным диабетом.Фруктоза в полтора раза
слаще сахарозы и в три раза слаще глюкозы, количество необходимого для
изготовления продукта сахара можно сократить на 30-50%[32].
Комплекс инулина с витаминами FI-1содержащий инулин и семь витаминов (А,
Е, В1, В6, С, РР, фолиевая кислота).
Инулин (C6H10O5)n - органическое вещество из группы полисахаридов,
полимер D-фруктозы. Инулин в виде порошка и кристаллов, легко растворимый в
горячей воде и трудно в холодной.
Инулин относится к пребиотическим веществам, веществам, которые
практически не адсорбируются в кишечнике человека, но оказывают селективное
воздействие, приводящее к активации метаболизма и роста полезной микрофлоры
кишечника.
Полимер фруктозы - инулин - обеспечивает рост бифидо- и лактобактерий,
положительно влияет на метаболизм и оказывает иммуномодулирующее действие [32].
Вода - важная составляющая пищевых продуктов. Она присутствует в
разнообразных растительных и животных продуктах как клеточный и внеклеточный
компонент, как диспергирующая среда и растворитель, обусловливая их консистенцию
и структуру и влияя на внешний вид, вкус и устойчивость продукта при хранении.
Благодаря физическому взаимодействию с белками, полисахаридами, липидами и
солями, вода вносит значительный вклад в текстуру пищи [32].
.4 Теоретические основы технологических процессов
При производстве жидких каш основными процессами является пастеризация,
растворение сухих веществ, клейстаризация крахмала.
Пастеризация молока.Цель пастеризации молока - уничтожение патогенной и
токсинообразующей микрофлоры, инактивация фермента, денатурация белка [27].
Процессы, протекающие при пастеризации молока:
Основные процессы на стадии пастеризации: физические и коллоидные.
Физические связаны с уничтожением патогенных микроорганизмов и инактивации
ферментов. Сущность теплового разрушения микроорганизмов состоит в тепловой
денатурации белковых компонентов клеток, при которой происходит развертывание
их полипептидных цепей с потерей биологических свойств.
Уничтожение патогенной микрофлоры. Условные микроорганизмы,
встречающиеся, в молоке делят на 3 группы: патогенные, молочнокислые,
микроорганизмы, вызывающие пороки молока.
На стадии пастеризации в основном идет уничтожение патогенной микрофлоры.
В молоке к ним относятся возбудители туберкулеза, чумы, сибирской язвы, пищевых
отравлений (кишечная палочка, сальмонелла).
Стойкость различных патогенных микроорганизмов к температуре неодинакова.
Обычно большинство погибает при невысоких температурах. Режимы пастеризации
полностью инактивируют сальмонеллы, бактерии группы кишечной палочки, которые
не выдерживают нагревания молока до 60 ºС в течение 30 мин. Наиболее стойкая
к нагреванию туберкулезная палочка. Это объясняется тем, что в клетках
возбудителя туберкулеза количество липидов может достигать 40 % (в клетках
других бактерий 3-10 %), что и обеспечивает устойчивость к высоким
температурам. Данные по стойкости микроорганизмов различны, т.к. возможны
различные штаммы возбудителя туберкулеза. Следовательно, при использовании
молока от коров с подозрением на туберкулез, необходимо нагревать его до 80 ºС в течение 30 мин. или кипятить.
Остальная патогенная микрофлора погибает при более низких температурах, то при
обосновании режимов пастеризации за основу принимают тепловую устойчивость
туберкулезной палочки [28].
При нагревании повышается активности SН-групп. При этом возрастает возможность отщепления летучих
сульфидов, которые участвуют в формировании привкуса кипячения. Пример:
отщепление H2S от казеина представленана схеме 3.1.
Схема 3.1- Отщепление сероводорода от казеина
При увеличении количества свободных SН-групп с ростом интенсивности нагрева может даже появиться
привкус перепастеризации. При обычных режимах пастеризации молока специфический
запах, и вкус выражены слабо и исчезают обычно через 2-3 дня, не считается
пороком. Пастеризованное при высоких температурах или стерилизованное молоко
обязательно обладают в той или иной степени (в зависимости от температуры и
продолжительности) этими привкусами.
Инактивация ферментов. В молоке содержится более 20 ферментов. Большая их
часть образуется в клетках молочной железы животного и попадает в молоко во
время секреции. Другая часть попадает из крови животного. Их относят к группе
нативных ферментов. Микроорганизмы молока также выделяют много ферментов в процессе
своей жизнедеятельности. Их относят к группе микробных ферментов.
Наибольшее практическое значение имеют 2 класса ферментов:
оксиредуктазы - катализируют реакции окисления- восстановления
(дегидрогеназы, оксидазы (нативнаяксантиноксидаза), пероксидаза, каталаза);
гидролитические - катализируют гидролиз составных частей молока
(протеазы, липазы, лактазы, фосфатазы, амилазы).
Белковые компоненты ферментов близки по строению к структуре и свойствам
сывороточных белков. Они также денатурируют при нагревании. В результате
происходит их инактивация. Тепловая устойчивость ферментов индивидуальна.
Наиболее чувствительны к нагреванию липаза, каталаза и щелочная фосфатаза [34].
Щелочная фосфатаза денатурирует при 63 ºС в течение 30 минут, при 72оС - 15
секунд, при 80 ºС - мгновенно. Эти режимы сопоставимы с температурами,
вызывающими денатурацию белков клеток патогенной микрофлоры. Поэтому фосфатаза
выбрана в качестве индикатора для определения эффективности проведения
низкотемпературной пастеризации. Например, для молока (пробы на фосфатазу)[28].
Устойчивы к нагреванию кислая фосфатаза, ксантиноксидаза, пероксидаза.
Дляихинактивациинужна температура более 85 оС. Пероксидаза инактивируется при
80 ºС без выдержки, поэтому по ее
присутствию можно определить эффективность высокотемпературной пастеризации
молока (проба на пероксидазу).
Протеазы выделяются микрофлорой молока. Вызывают пороки вкуса,
способствуют росту микроорганизмов, т.к. при расщеплении белков образуются
необходимые для развития микроорганизмов аминокислоты. Протеазы инактивируются
при температуре более 75 ºС.
Липазы-катализаторы гидролиза эфирных связей триглицеридов молочного жира
с образованием свободных жирных кислот, могут быть причиной ярко выраженных
пороков вкуса и запаха в молочных продуктах. Даже небольшой след свободных
жирных кислот и продуктов их превращения придают продукту неприятный прогорклый
вкус. Нативная липаза инактивируется при 80 ºС, бактериальная липаза при 90 ºС.
Инактивация ферментов при пастеризации является положительным фактором,
так как замедляются процессы порчи молочных продуктов при их хранении [26].
Сульфидные группы обладают восстановительными свойствами и
противодействуют окислению и связанному с ним появлению окисленного привкуса. SН-группы легко отдают протон радикала
ненасыщенной жирной кислоты и прерывают цепную реакцию самооксилительной порчи
молочного жира при хранении, выступая в роли антиоксиданта.Представлена на
схеме 3.2. Максимальная активизация SН-групп достигается при 110 ºС.
R1-SH + 2R2-CH=CH-ĊHR3 → R1 -S-S- R1 + 2R2-CH=CH-CH2-R3
Схема 3.2 - Самоокисление молочного жира
Превращения белков при нагревании. В коровьем молоке белки составляют
примерно 1/4 от общего содержания сухих веществ молока. В среднем 3,2%. В
состав молока входит 3 группы белков:
казеин (около 80 % все белков);
сывороточные белки (около 20 %);
белки оболочек жировых шариков (около 1 %).
Превращения сывороточных белков при нагревании. К сывороточным белкам
относятся белки, остающиеся в сыворотке после осаждения казеина в
изоэлектрической точке (β-лактоглобулин-52 %, α-лактоальбулин-23 %,
иммуноглобулины-16 %, альбумин сыворотки крови-8 %, протеозопептоны-1 %) [27].
Сывороточные белки отличаются высоким содержанием водородных легко
расщепляемых ковалентных связей и особенно подвержены изменениям при
нагревании. Кроме того, в них больше серы, образующей свободные сульфгидрильные
группы S-Н. Наличие серы обусловлено
присутствием серосодержащих аминокислот (метионин, цистин, цистеин). Они влияют
на органолептические показатели молока при тепловой обработке.
Самым высоким содержанием SН-групп
и самым нестабильным при нагревании является β-лактоглобулина. Тепловая денатурация
его приводит к коагуляции белка. При 85-100 ºС он коагулирует полностью. Основную
роль в коагуляции играют гидрофобные взаимодействия и
окислительно-востановительные реакции связанные с превращением SН-групп в дисульфидной связи -S-S- между β-лактоглобулина и казеином
представлена на схеме 3.3. Это приводит к связыванию денатурированных белковых
молекул и их агрегации [34].
R -SH + SH- R1 → R-S-S- R1 + H2
Схема 3.3 -ПревращениеSН-групп
в дисульфидые связи -S-S- между β-лактоглобулина и казеином
В зависимости от условий нагревание приводит:
частичной или полной денатурации сывороточных белков;
реакциям между сывороточными белками и казеином;
реакциям между сывороточными белками и другими компонентами молочного
сырья.
Основной физический процесс при пастеризации - денатурация белков. При
ней происходит изменение структуры белка по сравнению с его нативным
состоянием. Причем, в результате развертывания третичной и вторичной структур
высвобождаются расположенные, внутри их функциональные группы. Например, при
развертывании цистина происходит увеличение реактивности SН-групп, лизина - аминогрупп,
тиразина - фенольных групп. Высвобождающиеся реакционные группы вступают во
взаимодействие с другими молекулами белка, что в большинстве случаев приводит к
потере белком растворимости, к агрегации и коагуляции (осаждению) белков. В
таблице 3.9 рассмотрена денатурация и ступенчатый распад белков [34].
Таблица 3.9 -Денатурация и ступенчатый распад белков
|
Ступени
|
Изменения в структуре
|
|
1
|
2
|
|
Нативный белок
|
Структура биосинтеза
|
|
Начало денатурации.
Изменение белкового комплекса и белковых молекул
|
Частичное разрушение
гидратной оболочки, разрыв гидрофобных связей и водородных мостиков третичной
структуры, микроизменения
|
|
Прогрессирующая
денатурация. Агломераты многих белковых частиц, видимое изменение
|
Разрыв водородных связей
вторичной структуры, развертывание спирали, взаимодействие между белковыми
частицами
|
|
Денатурированный белок,
легко подвергается распаду
|
Молекула белка в
развернутом состоянии
|
Денатурация не снижает пищевой ценности белков. Напротив,
денатурированные белки легче перевариваются, т.к. могут быстрее атаковаться
пищеварительными ферментами. Однако на практике денатурация создает ряд
проблем, при этом часто снижается качество готовой продукции. В питьевом молоке
денатурация белков недопустима.
Тепловая денатурация сывороточных белков может вызвать следующие явления
представленные в таблице 3.10.
Таблица 3.10 -Изменения сывороточных белков при тепловой денатурации
|
Характер изменения
|
Причины
|
|
1
|
2
|
|
Формирование привкуса
кипячения
|
Отщепление H2S и
образование тиоэфиров (CH3)2S
|
|
Уменьшение
окислительно-восстановителного потенциала и связанное с этим появление
антиокислительных свойств
|
Активация входящих в состав
β-лактоглобулинаSН-групп
|
|
Снижение растворимости, как
следствие сывороточные белки осаждаются вместе с казеином
|
Изменения гидратационных
свойств, взаимодействие сывороточных белков с казеином
|
|
Уменьшение способности
молока к свертыванию под действием сычужного фермента
|
Блокирование активной
поверхности казеина сывороточными белками
|
|
Ухудшение отделения
сыворотки от казеиновой фракции
|
Ограниченная дегидратация
казеина
|
|
Увеличение вязкости
|
Структурные изменения
белковых молекул
|
Доля денатурирующих сывороточных белков зависимость от температуры
нагрева молочного сырья и продолжительности воздействия представлены в таблице
3.11.
Таблица 3.11- Зависимость доли денатурирующих сывороточных белков от
температуры нагрева молочного сырья и продолжительности воздействия
|
Название пасреризации
|
Температура пастеризации,оС
|
Время, сек
|
Денатурация сывороточных
белков, %
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
|
Длительная
|
63
|
1800
|
7
|
|
Кратковременная
|
72 - 74
|
15-20
|
9
|
|
Мгновенная
|
85
|
8-10
|
30
|
Денатурированные сывороточные белки образуют агрегаты, которые имеют
небольшой размер и достаточно сильно гидратированы. Как следствие они в
основном остаются в растворе, и лишь небольшая часть в виде хлопьев оседает на
поверхности оборудования. Денатурация и агрегирование белков приводит к
усилению белизны и непрозрачности молока. Этому же способствует разрушение β-каротина и других пигментов [27].
Превращение казеина при нагревании. Казеин основной белок молока по
количеству и технологическому значению. Его содержание в молоке составляет
2,3-2,9 %. Казеин- это комплекс более 30 фракций, основные из которых
фосфопротеиды (αs1 (38 %), αs2
(10 %), β (39 %)) и
фосфогликопротеид ǽ (13 %). Индекс S означает, что эта фракция осаждается под воздействием ионов
Са2+; цифры 1 и 2 показывают, что существуют еще более мелкие фракции.
Казеин по сравнению с сывороточными белками более термоустойчив.
Выдерживает без коагуляции нагрев до 100оС в течение 10-20мин. Тепловая
стабильность казеина уменьшается при снижении рН, увеличении концентрации ионов
Н+, при увеличении степени денатурации сывороточных белков. Несмотря на высокую
термостабильность казеин при нагревании претерпевает физико-химические
изменения, влияющие на его технологические свойства и пищевую ценность.
Физико-химические процессы:
. Гидролиз пептидных связей ǽ-казеина
Протекает при высоких температурах под действием сычужного фермента по
схеме 3.4.
ǽ-казеин → пара-ǽ-казеин +гликопротеид
Схема 3.4 - Гидролиз пептидных связей ǽ-казеина
При этом гидрофобный пара-ǽ-казеин (чувствителен к Са2+) выпадает в
осадок, а гидрофильный гликопротеид остается в растворе и отделяется вместе с
сывороткой. При высвобождении гликамакропротеидов, которые стабилизировали
мицеллы казеина к воздействию теплоты, происходит снижение коллоидной
стабильности казеина. При гидролизе 20 % ǽ-казеина может произойти
тепловая коагуляция белков молока [28].
. Дефосфолирирование
Фосфор присутствует в казеине в форме фосфорнокислых сложных эфиров
аминокислот и играет определенную роль в образовании кальциевофосфатных
мостиков в казеиновом комплексе. В результате способности казеина связывать Са,
он присутствует в молоке в виде казеинаткальцийфосфатного комплекса (ККФК)
представленного на схеме 3.5.
где R' - казеин
Схема 3.5 - Казеинаткальцийфосфатный комплекс (ККФК)
Повышенное содержание моноэфирных комплексов способствует связыванию
большого количества ионов Са2+. Адсорбируясь на поверхности мицелл, они
укрепляют гидратную оболочку и тем самым увеличивают устойчивость казеина.
При тепловомфосфолирировании казеина из α- и β- казеинов удаляется часть
органического фосфора по схеме 3.6.
Схема 3.6 - Тепловоефосфолирирование казеина
Из-за этого снижается способность казеина связывать ионы Са2+, наступает
дестабилизация и разрушение ККФК и снижение термоустойчивости.
. Комлексообразование казеина с денатурированными сывороточными белками
Этот процесс начинается при нагревании молока выше 80-85 ºС. Сывороточные белки осаждаются на
поверхности казеиновых мицелл, образуя своеобразную оболочку, которая способна
увеличивать термоустойчивость казеина. Комлексообразование приводит к
увеличению продолжительности свертывания белков под воздействием сычужного
фермента после высокотемпературной тепловой обработки.
Превращения сахаров. Вследствие распада термостабильных белков образуются
свободные аминокислоты, которые активно взаимодействуют с другими компонентами
молока, в частности с лактозой. При этом происходит реакция меланоидинообразования.
В реакцию с лактозой вступают в основном незаменимая аминокислота- лизин,
поэтому с одной стороны это уменьшает биологическую ценности стерилизованных
молочных продуктов, но с другой стороны образуется лактулоза, которая является
одним из сильнейших бифидогенных факторов (т.е. пребиотиком). Используется
бифидобактериями кишечника как источник углерода и энергии. Лактулоза в
результате метаболизма бифидобактерий кишечника превращается в органические
кислоты, которые, снижая рН кишечника, улучшают его функционирование. Лактулоза
имеет антиканцерогенный эффект, способствует уменьшению токсичных веществ,
вредных ферментов, подавлению жизнедеятельности вредной микрофлоры, сорбции
Са2+. В результате этого возрастает прочность костей, активизируется иммунитет,
улучается холестериновый обмен.
Образование лактулозы зависит от температуры, продолжительности тепловой
обработки и рН молока. Содержание лактулозы при различных способах стерилизации
неодинаковое. Самое большее ее количество образуется в молоке, стерилизованном
в упаковке [34].
Растворение. Раствором называется однородная смесь, из двух или большего
числа веществ. В производстве каши молочной используется раствор - воды, в
котором происходит растворение крахмала картофельного, рисовой крупы, сливок,
обезжиренного молока, фруктозы, комплекса инулина с витаминами FI-1.
Образование раствора связано с изменением структуры растворителя, процессом
диффузии частиц растворенного вещества в растворе, изменением характера
межмолекулярного взаимодействия. Растворение частиц сопровождается процессом
сольватации (в водном растворе - гидратация). Под сольватацией понимают
совокупность энергетических и структурных изменений, происходящих в растворе
при взаимодействии частиц растворенного вещества с молекулами растворителя.
Сольватация сильно проявляется при растворении сахарного песка, вследствие
взаимодействия заряженных ионов - гидроксильных групп сахарозы с полярными
молекулами воды, присутствующими в молоке. Взаимодействие полимеров с
растворителем начинается с набухания. Процесс набухания состоит в поглощении
растворителя (в нашем случае - воды) веществом, объем и масса которого при этом
увеличиваются. Набухание наиболее характерно для высокомолекулярных соединений,
такими соединениями в нашем случае выступают составляющие стабилизатора:
картофельный[35].
Клейстаризация крахмала. Нагревание крахмала в присутствии воды вызывает
его клейстеризацию, т.е. разрушение нативной (кристаллической) структуры
крахмальных зерен, сопровождаемое набуханием.
Процесс клейстеризации эндотермический и складывается из ряда
последовательно протекающих и накладывающихся друг надруга процессов.
Нагревание малоконцентрированных суспензий крахмала (1%) до температуры
около 50°С сопровождается небольшим обратимым поглощением зернами влаги без
разрушения их нативной структуры. При дегидратации структура крахмальных зерен
восстанавливается до исходного состояния.
При дальнейшем нагревании суспензии до 60 оС и выше свойства крахмала
изменяются необратимо - нативная структура крахмальных зерен нарушается,
оптическая анизотропия исчезает. Крахмальное зерно сильно набухает,
увеличиваясь в объеме в несколько раз. Диссоциированные молекулы горячей воды
проникают внутрь крахмального зерна, разрыхляют упорядоченную структуру
крахмальных полисахаридов. В «точке роста» в результате разрыва и ослабления
некоторой части водородных связей между цепями крахмальных полисахаридов
образуется полость или пузырек. Образование полости называется кавитацией. По
мере повышения температуры исчезает и слоистость. Но форма зерна сохраняется
[31].
Вода, поступающая внутрь зерен, растворяет некоторое количество
полисахаридов. Часть из них (амилоза) переходят из зерен. Подобное изменение
структуры крахмальных зерен часто определяют как первую стадию процесса клейстеризации,
а температуру, при которой оно наблюдается, как температуру клейстеризации
(либо как интервал температур, либо как среднюю температуру клейстеризации).
Вследствие прошедшей клейстеризации суспензия превращается в клейстер -
дисперсию, состоящую из набухших крахмальных зерен и растворенных в воде
полисахаридов (амилоза). Значительно возрастает вязкость системы.
Процесс этот идет в интервале температур от 30до 55°С. Последующее
нагревание системы (клейстера) влечет за собой более глубокое изменение
нативной структуры зерен. Слоистое строение исчезает, объем резко увеличивается
(до 1000%), что является следствием разрыва связей между макромолекулами
полисахаридов и их гидратации. Часть полисахаридов растворяется и остается в
крахмальном зерне, а часть (главнымобразом амилоза) - диффундирует.
Вязкость клейстера значительно возрастает. Часто эту стадию
клейстеризации крахмала определяют как вторую.
Как было отмечено выше, консистенция готового кулинарного изделия из
крахмалсодержащего сырья зависит от соотношения крахмал:вода. Крахмал в виде
клейстера находится в таких кулинарных изделиях как кисели жидкие и средней
консистенции, соусы, супы-пюре, концентрация крахмала в которых составляет
2-5%. Внутри клетки крахмальные зерна тесно соприкасаются друг с другом,
накладываются друг на друга, а полисахариды, извлеченные из зерна водой,
скрепляют систему и она приобретает определенную прочность. При охлаждении
прочность системы возрастает.
Однако вязкость клейстеров и стабильность системы зависит не только от
концентрации крахмала, но и от наличия сопутствующих веществ.
Сахар в концентрации до 20%увеличивает вязкость клейстера (идет
дегидратация и взаимодействие).
Моноглицериды предупреждают образование студня и придают стабильность
системе.
Белки стабилизируют крахмальный клейстер подобно сахару [31].
.5 Обоснование выбора технологического оборудования
Основное оборудование
Пастеризационно - охладительные установки
Оборудование для пастеризации в зависимости от характера выполнения
операции, делят на аппараты непрерывного и периодического действия. По виду
источника энергии различают паровые, электрические и комбинированные аппараты;
по профилю поверхности рабочих органов - трубчатые и пластинчатые; по
конструкции - однорядные и многорядные (пакетные); по числу секций -
односекционные и многосекционные; по конструкции пластин - ленточно-поточные и
сетчато-поточные [36].
Преимуществами трубчатых пастеризационных установок, по сравнению с
пластинчатыми, являются значительно меньшее количество и размеры уплотнительных
прокладок, а недостатками - большие габариты и высокая металлоемкость.
Трубчатые установки эффективны в том случае, если последующий процесс обработки
молока проводят при температуре, незначительно отличающейся от температуры
пастеризации. Пастеризационно-охладительная пластинчатая установка по сравнению
с трубчатой пастеризационной установкой, имеет ряд преимуществ:
малая рабочая вместимость, что позволяет приборам автоматики более точно
отслеживать ход технологического процесса;
способность работать эффективно при минимальном тепловом напоре;
минимальные теплопритоки и потери теплоты и холода;
экономия теплоты в секциях регенерации;
малая установочная площадь;
возможность менять число пластин в каждой секции, что позволяет
адаптировать аппарат к конкретному технологическому процессу;
возможность безразборной циркуляционной мойки аппаратуры [37].
Рассмотрим технические характеристики пастеризационной установки А1-ОПК-5
установленной на предприятии и Т1-ОУП для сравнения их показателей (табл.
3.12).
Таблица 3.12- Технические характеристики пастеризационных - охладительных
установок
|
Показатель
|
А1-ОПК-5
|
Т1-ОУН
|
|
1
|
2
|
3
|
|
Производительность, л/ч
|
5000
|
5000
|
|
Температура молока, °С:
поступающего в аппарат пастеризации охлаждения
|
5…10 90…95 22…50
|
10 80…95 5
|
|
Время выдержки при
температуре пастеризации, с
|
300…340
|
25… 300
|
|
Коэффициент регенерации, %
|
87
|
60
|
|
Вид теплоносителя:
Первичный Вторичный
|
пар горячая вода
|
пар пар
|
|
Давление пара в магистрали,
МПа
|
0,3
|
0,3
|
|
Расход пара, кг/ч
|
45
|
700
|
|
Температура горячей воды,
°С
|
186...112
|
|
|
Рабочее давление в
аппарате, МПа
|
0,3
|
|
|
Поверхность теплообмена
пластины, м2
|
0,2
|
|
|
Поверхность теплообмена, м2
|
15,2
|
4,5
|
|
Число пластин в секциях,
шт.: регенерации I регенерация II пастеризации охлаждение
|
22 22 12 20
|
|
|
Общее число пластин в
аппарате, шт.
|
76
|
2
|
|
Мощность установленных
электродвигателей, кВт
|
13
|
3,5
|
|
Площадь, занимаемая
установкой, м2
|
13
|
21
|
|
Габаритные размеры, мм
|
3700×3530×2500
|
1800×1700×2200
|
|
Масса, кг
|
2440
|
700
|
Установка пастеризационно-охладительная пластинчатая А1-ОПК-5 предназначена
для тепловой обработки молока при производстве кисломолочных продуктов.
Пластинчатый аппарат имеет три секции: регенерации, пастеризации и нагрева.
Секции собраны из теплообменных рифленых пластин из листовой нержавеющей стали.
Каждая секция отделена от другой разделительной плитой. Герметичность в
аппарате создается за счет поджатия пластин зажимным устройством, установленным
на нажимной плите.
Емкостные аппараты
Емкостные аппараты различают горизонтальные и вертикальные. При объеме
смесителя до 16 м3 применяют горизонтальные и вертикальные смесители, при
емкости смесителя более 16 м3 - горизонтальные. Поскольку емкость используемых
смесителей меньше 16 м3, выбираем вертикальные смесители [38].
Мешалки классифицируют по двум признакам: по скорости вращения и по
характеру потоков, создаваемых мешалками. По скорости вращения различают
тихоходные мешалки с числом оборотов 1 с-1, и быстроходные с числом оборотов (8
- 10) с-1. К тихоходным относятся лопастные, рамные, якорные, листовые, к
быстроходным относятся пропеллерные и турбинные. По характеру потоков,
создаваемых перемешивающими устройствами различают 3 типа мешалок:
а) тангенсальный поток создают тихоходные мешалки;
б) радиальный поток создают турбинные мешалки;
в) аксиальный поток создают пропеллерные мешалки.
Для реактора и резервуара для хранения молока, выбираем рамную мешалку,
так как вязкость продукта больше 10 Па∙с.
Корпус смесителя обычно снабжен теплообменными устройствами, которые
могут быть смонтированы на обечайке или внутри аппарата. Наиболее
распространенными среди них являются: гладкая рубашка, наружные змеевики из
труб, полутруб, уголка, швеллера; змеевик внутри гладкой рубашки, внутренний
змеевик для предварительного нагрева и охлаждения содержимого аппарата,
секционная комбинированная рубашка и наружные электроиндукционные катушки для
индукционного обогрева. Для реактора, выбираем гладкую рубашку, в качестве
теплоносителя воду.
Для накопления продуктаиспользуется реактор МЗС-210, периодического
действия, которые представляют собой емкости из коррозионно-стойкой стали.
Емкость снабжена водяной рубашкой, образованной наружным стальным корпусом,
который покрыт сверху теплоизоляцией и облицовкой из тонколистовой стали. Для
перемешивания продукта предназначена рамная мешалка. Привод мешалки смонтирован
на кронштейне, состоит из электродвигателя и червячного редуктора. Сверху
емкость закрыта крышкой, часть которой выполнена откидной [38].
Рассмотрим технические характеристики реактор МЗС-210в таблице 3.13.
Таблица 3.13 - Технические характеристикиреактор МЗС-210
|
Показатель
|
Реактор МЗС-210
|
|
1
|
2
|
|
Емкость, л
|
920
|
|
Мощность электродвигателя,
кВт
|
2,8
|
|
Число оборотов мешалки в
минуту
|
57
|
|
Габаритные размеры, мм
|
1500×
1418×2506
|
|
Вес (масса), кг
|
1320
|
Резервуар для хранения молокаВ2-ОМГ-4(горизонтальный) предназначен для
накопления и хранения молока. Представляет собой закрытый вертикальный
резервуар с теплоизоляцией.Полностью изготовлен из пищевой коррозионостойкой
нержавеющей стали. Внутри установлено перемешивающее устройство рамного типа.
Для обслуживания резервуара в верхней части установлен люк круглой формы. Мойка
танка осуществляется с помощью моечной головки щелевого типа. Во избежание
возникновения избыточного давления в момент наполнения танка в верхней части
установлен "дыхательный" клапан.Для контроля за заполнением танка
предусмотрены датчики верхнего и нижнего уровня. Рассмотрим технические
характеристики резервуара для хранения молокаВ2-ОМГ-4 в таблице 3.14.
Таблица 3.14 - Технические характеристикирезервуара для хранения
молокаВ2-ОМГ-4
|
Показатель
|
Резервуар для хранения
молока В2-ОМГ-4
|
|
1
|
2
|
|
Тип
|
Горизонтальный
|
|
Материал внутреннего
корпуса резервуара
|
Лист алюминия АД1М по ГОСТ
21631-76
|
|
Вместимость, л:
геометрическая рабочая
|
4400 4000
|
|
Внутренний диаметр, мм
|
1800
|
2190×2245×2200
|
|
Масса, кг
|
900
|
Гомогенизатор
Гомогенизаторы представляют собой многоплунжерные насосы высокого
давления с гомогенизирующей головкой. Гомогенизация осуществляется путем
прохода продукта под высоким давлением, с большой скоростью через
гомогенизирующую головку, представляющую собой две ступени-щели между
притертыми клапаном и седлом, соединенные между собой каналом. Давление в
гомогенизаторе регулируется вращением винтов, изменяющих размер щели между
клапаном и седлом. При этом на первой ступени устанавливают 3/4 необходимого
для конкретного продукта давления гомогенизации, на второй рабочее давление.
В результате дробления жировых шариков в молоке замедляется процесс
отстаивания жира, в связи с этим повышается срок хранения, также улучшается
вкус и усвояемость продукта. Для дробления жировых шариков в молочной
промышленности используют гомогенизаторы.
Гомогенизация исключает отстаивание жира при хранении, дестабилизацию и
подсбивание продукта при интенсивном перемешивании, транспортировке, а также
позволяет улучшить консистенцию молочных продуктов за счет воздействия на
жировую и белковые фазы молока. Гомогенизация, как технологическая операция,
сводится к раздроблению жировых шариков и равномерному распределению их по
всему объему продукта. Основным параметром, определяющим эффективность
обработки пищевых жидкостей на гомогенизаторе, является степень дробления
частиц,которая зависит от давления гомогенизации[36].
Рассмотрим технические характеристики гомогенизаторов в таблице 3.15.
Таблица 3.15 - Технические характеристики гомогенизаторов
|
Показатель
|
К5-ОГА-1,2
|
Ramie AFV
|
|
1
|
2
|
3
|
|
Производительность в час, л
|
1200
|
3000
|
|
Рабочее давление
гомогенизации (не более), Мпа
|
20
|
19,6
|
|
Температура продукта,
поступающего на гомогенизацию, °С
|
45...85
|
|
Габаритные размеры, мм
|
1200×1700×900
|
1271×962×1625
|
|
Электродвигатель
|
4А160S6УЗ
|
|
|
Мощность, кВт
|
11
|
22
|
|
Число плунжеров, шт.
|
3
|
3
|
|
Ход плунжеров, мм
|
40
|
40
|
|
Число ступеней
гомогенизации
|
2
|
2
|
|
Масса, кг
|
850
|
1000
|
Назначение гомогенизаторов: получение устойчивой структуры вязких пищевых
продуктов, получаемых из одного или нескольких ингредиентов. Рассмотрим принцип
действия гомогенизатора RamieAFV.
По принципу действия гомогенизатор представляет собой плунжерный насос
высокого давления с гомогенизирующей головкой. Пищевой продукт по трубопроводу
поступает при помощи насоса во всасывающий канал. Из рабочей полости блока
продукт под давлением подается через нагнетательный канал в гомогенизирующие
головки I и II ступеней и с большой скоростью проходит через кольцевой зазор,
образующийся между притертыми поверхностями гомогенизирующего клапана с его
седлом. При этом происходит диспергирование жировой фазы продукта. Далее
гомогенизированный продукт через патрубок направляется по трубопроводу на
дальнейшую обработку или хранение. Давление гомогенизации продукта создается
нажатием пружины и регулируется при помощи рукоятки. Контроль давления
гомогенизации осуществляется манометрической головкой.
Для данного проекта выбираем гомогенизаторыRamieAFV, по сравнению с К5-ОГА-1,2 они
обладает большей производительностью при меньших геометрических размерах.
Пластинчатые охладители молока
Пластинчатые охладители молока DARI-KOOL от Fabdec предназначены для предварительного охлаждения молока.
Применение пластинчатого охладителя предотвращает бурный рост бактерий за счет
быстрого охлаждения молока от 35 °С до приблизительно 20 °C, а также сокращает
нагрузку танков-охладителей молока, которые используются для дальнейшего
охлаждения молока до температуры +4°С.
Предварительное охлаждение молока является важным процессом. Большой его
объем и быстрое наполнение танков-охладителей означает более медленное
охлаждение и быстрый рост бактерий, кроме того, интенсивное перемешивание
поступающего молока увеличивает риск сбивания молока в масло. На практике
доказано, что быстрое охлаждение молока с помощью пластинчатого теплообменника
позволяет охладить теплое молоко за несколько секунд до безопасной
температуры[37].Технические характеристикипластинчатого охладители молока
DARI-KOOL представлены в таблице 3.16.
Таблица 3.16 - Технические характеристики пластинчатого охладители молока
DARI-KOOL М130
|
Показатель
|
Величина
|
|
1
|
2
|
|
Производительность, л/час
|
1950
|
|
Количество пластин
|
50
|
|
Габаритные размеры, мм
|
812×214×125
|
В процессе молоко перекачивается с постоянной скоростью через фильтр в
пластинчатый охладитель. Молоко и холодная вода, разделенные между собой
пластинами, протекают противоположно друг другу. Молоко течет по одной стороне
пластин охладителя, а на другой стороне течет вода из водопровода в противоположном
направлении. При этом через металлические пластины происходит теплообмен. При
полном прохождении молока через пластинчатый охладитель температура молока
снижается до определенного значения (в зависимости от температуры воды и типа
охладителя) и транспортируется дальше в охладительные танки для дальнейшего
охлаждения или хранения.
Фасовочно-упаковочное оборудование
Упаковочный автомат TBA19 предназначен для асептического розлива жидких
продуктов в пакет TetraBrikAseptic объемом 200/250 мл.
Техническая характеристика асептического упаковочного автомата ТВА-19
приведена в таблице 3.17 .
Таблица 3.17-Технические характеристики асептического упаковочного
автомата ТВА-19
|
Наименование параметров
|
Величина
|
|
1
|
2
|
|
Производительность,
упак/час
|
7500
|
|
Объём производимой
упаковки, мл
|
200
|
|
Размеры производимой
упаковки, мм
|
48×38×118
|
|
Электросеть: напряжение, В
|
380
|
|
Частота, Гц
|
50
|
|
Потребляемая мощность, кВт
|
15
|
|
Габаритные размеры, мм
|
6400×1000×4000
|
|
Масса, кг
|
3000
|
Вспомогательное оборудование
Оборудование для учета молока
Количественный учет молока при приемке молочных продуктов,
вспомогательных материалов осуществляется с помощью устройств для измерения
массы (весы), определения объема (расходомеры- счетчики).
Циферблатные весы СМИ - 250 стационарные с подвесной ванной предназначены
для определения массы молока на предприятиях молочной промышленности.
Весы СМИ - 250 состоят из двух опорных колонн, грузоприемной и
указательной частей, рычажного управления выпускными клапанами и сита-цедилки.
Грузоприемная часть представляет собой двухсекционную ванну,
изготовленную из нержавеющей стали, днище каждой секции имеет уклон в сторону
выпускного клапана, управление которым осуществляется через рычажную систему.
Во время наполнения секции приемной ванны молоком она опускается и в
действие приводится весовой механизм, который через тяги и рычаги передает
нагрузку на механизм циферблатной головки. При этом чистая масса (вес) молока
автоматически определяется и фиксируется стрелкой циферблата. После достижения
необходимого веса вручную через рукоятку системы рычагов открывают клапан ванны
и сливают взвешенное молоко. Благодаря наклоненному днищу опорожнение секции
производится полностью [36].
Техническая характеристика весов СМИ-250приведена в таблице 3.18 .
Таблица 3.18-Технические характеристики весов СМИ-250
|
Наименование параметров
|
Величина
|
|
1
|
2
|
|
Максимальная
производительность, л/час
|
25000
|
|
Погрешность измерения, %
|
0,5
|
|
Диаметр входных/выходных
штуцеров, мм
|
32/50
|
Воздухоотделитель
Воздухоотделитель молока ВО-40 представляет собой цилиндрический бак
сварной конструкции, установленный на опоры с внутренней резьбой для крепления
к раме болтовым соединением.
Бак предназначен для работы в системах с закрытой циркуляцией продукта.
Для подачи в бак продукта используется патрубок входной. Клапан приводится в
действие с помощью поплавка. Для слива продукта из бака используется патрубок
выходной.
На баке имеется патрубок, который предназначен для установки, при
необходимости, датчика уровня продукта. Бак закрывается герметично крышкой. Порядок работы бака заключается в следующем. Продукт
поступает в бак через патрубок входной и сливается через патрубок выходной. В
случае, если слив продукта замедляется, клапан перекрывает соединение с
атмосферой объема бака, поддерживая уровень продукта.
В случае применения бака как отделителя воздуха, клапан используется для
сброса воздуха из системы [37].
Технические характеристики воздухоотделителя BO-40 представлены в таблице 3.19.
Таблица 3.19 - Технические характеристики воздухоотделителя BO-40
|
Показатель
|
Величина
|
|
1
|
2
|
|
Объем бака, л, не менее
|
80
|
|
Рабочий объем, л, не более
|
40
|
|
Диаметр входного отверстия,
мм, не более
|
35
|
|
Габаритные размеры, мм, не
более
|
600×500×900
|
|
Масса, кг, не более
|
35
|
Сепаратор
Сепаратор Г9-ОСП-ЗМ-Н выполненный в нержавеющем исполнении, может
работать в режиме нормализации молока после комплектации специальным
приспособлением для нормализации молока по жирности. Управление работой
сепаратора, разгрузкой и санитарной обработкой осуществляется автоматической
системой. Производительность сепаратора Г9-ОСП-ЗМ-Н 3000 л/час.
Технические характеристики сепаратора Г9-ОСП-ЗМ-Нприведены в таблице
3.20.
Таблица 3.20 - Технические характеристики сепаратора Г9-ОСП-ЗМ-Н
|
Показатель
|
Величина
|
|
1
|
2
|
|
Производительность, л/час
|
3000
|
|
Температура сепарирования, ºС
|
35-40
|
|
Давление на выходе
очищенного молока, МПа
|
0,3
|
|
Мощность электродвигателя,
кВт
|
5,5
|
|
Габаритные размеры, мм:
|
1320×880×1210
|
|
Масса, кг
|
443
|
Насосы
Насосы продуктовые из нержавейки типа CBD молоко, сок, вода, водка.
Электронасосы CBD предназначены для перекачивания пищевых продуктов:
молока, растительного масла, сока, питьевой и технической воды и др. схожих с
ними по вязкости и плотности, а также слабокислых и слабощелочных жидкостей (в
т.ч. моющих средств, дезинфицирующих растворов) и других жидкостей.
При установке химически стойких уплотнений, возможно перекачивание
некоторых щелочей и кислот (следует обговорить при заказе насоса).
При перекачивании продуктов допускаются абразивные включения размером не
более 0,2 мм и концентрацией до 0,3 % по объему.
Максимально допустимая высота всасывания - не более 6 метров (после
полного заполнения всасывающего трубопровода и корпуса насоса перекачиваемой
жидкостью).
Насосы, по параметрам, аналогичны насосам ОНЦ:
CBD 70/090 - аналог ОНЦ 6,3/20,
CBD 200/150 - аналог ОНЦ 12,5/20.
Преимущество - питание о бытовой сети 220В.
Таблица 3.21 - Технические характеристики насоса CBD 70/090
|
Показатель
|
Величина
|
|
1
|
2
|
|
Производительность, м³/час
|
6,3
|
|
Рабочая температура, °С
|
-15… +105
|
|
Подпор на входе в насос, не
более, атм
|
2,0
|
|
Максимальное давление в
корпусе насоса, до, атм
|
10
|
|
Внешняя утечка через
торцовое уплотнение, не более, л/час
|
0,03
|
|
Напряжение сети, В
|
220
|
|
Приведенная частота
вращения, об/мин
|
2900
|
|
Частота тока, Гц
|
50
|
|
Материалы: корпусные детали
проточной части насоса, рабочее колесо, удлинитель; уплотнение вала торцевое
|
пищевой хромоникелевой
стали AISI 304 керамика-графит-EPDM.
|
|
Габаритные размеры:
|
315×213×232
|
|
Масса, кг
|
11
|
Фильтр молочный
Фильтр зернистый Ф-01М можно отнести к закрытым цилиндрическим фильтрам.
В качестве фильтрующего материала применяют гранулы титанового сплава ВТ5-1 или
белый электрокорунд «шлифзерно».Пропускная способность фильтра 10 м3/ч.
Фильтр работает следующим образом. Работа фильтра начинается после включения
насоса. После этого молоко поступает на верхнюю сетку предварительной очистки,
а затем на зернистый слой тонкой очистки. Задерживаемые механические примеси
(частицы корма, пыль, шерсть животного и т. д.) постепенно концентрируются на
верхней сетке и по высоте зернистого фильтроматериала. Очищенное молоко
поступает в сборную емкость. По окончании фильтрации оставшееся молоко удаляют
из фильтра. В режиме промывки фильтр первоначально отсоединяют от контура на
5-10 мин с целью предотвращения забивания нижней сетки остатками примесей из
трубопроводов. Затем фильтр подсоединяют на режим промывки, поменяв при этом
местами на штуцерных разъемах подводящий и отводящий шланги так, чтобы напорная
линия была подсоединена к нижнему штуцеру фильтра. Регенерация фильтрующего
материала осуществляется восходящим потоком промывочной жидкости при расходе не
менее 4 м3/ч. Это сопровождается энергичным перемешиванием гранул зернистого
слоя и удалением из рабочего объема фильтра удержанных примесей. Для
регенерации фильтра используют стандартные моющие растворы. В случае
образования воздушного пузыря в верхней части фильтра нужно открыть кран на
верхней крышке для удаления воздуха.
Технические характеристики фильтра Ф-01Мприведены в таблице 3.22.
Достоинством конструкции этого фильтра является возможность его полной
разборки для очистки внутренних поверхностей корпуса и сеток от жирового
налета, остаточных загрязнений (волосы животного, остатки корма и т. п.). Такая
профилактическая разборка фильтра проводится после 1-2 мес. его эксплуатации
[36].
Таблица 3.22 - Технические характеристики фильтра Ф-01М
|
Показатель
|
Величина
|
|
1
|
2
|
|
Производительность, л/час
|
10000
|
|
Тонкость фильтрации, мкм
|
40
|
|
Достигаемая чистота молока
по ГОСТ 8218-89, группа
|
1
|
|
Габаритные размеры, мм
|
280×280×540
|
|
Масса, кг
|
15
|
Смеситель
Смеситель СМУ-300 вертикально-шнековый, емкостью, представляет собой,
одностенный конический, герметичный резервуар с двойным шнековым смесителем.
Шнековая мешалка состоит из малого внутреннего шнека, и большого наружного, имеющего
вид конусовидной спирали. Смеситель снабжен фильтром.
Технические характеристики смесителя СМУ-300 приведены в таблице 3.23.
Таблица 3.23 - Технические характеристики смесителя СМУ-300
|
Показатель
|
Величина
|
|
1
|
2
|
|
Производительность, л/час
|
1500
|
|
Максимальная масса
загрузки, кг
|
50
|
|
Мощность привода, кВт
|
7,5
|
|
Рабочее число оборотов
об/мин
|
10
|
|
Габаритные размеры, мм
|
2150×800×700
|
|
Масса, кг
|
200
|
Оборудование для удаления газов
Для удаления газов из сырья применяют воздухоотделители и деаэраторы. С
целью исключения попадания воздуха, в оборудование который, поступая с молочной
смесью по давлением и повышенной температуре, может вызвать коррозию металла
аппаратов.
В молочной промышленности в связи с ограничением по нагреву продукта и
спецификой технологической обработки применяются исключительно деаэраторы
вакуумного типа. В них состояние кипения продукта создается вакуумированием
парогазовой смеси до давления насыщения и ниже при соответствующей температуре
подачи продукта в деаэратор. Организация процесса распыления продукта в
деаэраторе в основном выполняется по двум схемам:
при тангенсальной подаче в деаэратор, обеспечивающей образование пленки
продукта, которая вращается по стенке аппарата (центробежно-пленочный
деаэратор);
при подаче продукта в виде струй, распадающихся на капли
(струйно-капельный деаэратор).
Центробежно-пленочный деаэратор обладает большими преимуществами по
сравнению со струйно-капельным деаэратором: движение пленки по стенке аппарата
и вращение столба продукта в нижней части корпуса обеспечивают перемешивание
слоев продукта, что способствует более эффективному выделению растворенных
газов; центробежный эффект обеспечивает отделение газовой фазы, образуемой в
результате дисперсного механизма деаэрации [37].
Для удаления растворённого воздуха или мелких его пузырьков из продукта
применяют метод вакуумной дегазации. Предварительно нагретый продукт подается в
расширительный сосуд, в котором создаётся разрежение, соответствующее кипению
при температуре на 7-8 градусов ниже температуры предварительного нагрева. В
условиях вакуума происходит кипение продукта и растворённый воздух выделяется
вместе с испарениями. Воздух вместе с газами удаляется из сосуда вакуумным
насосом. Техническая характеристика вакуумной центробежно-пленочной деаэрационной
установки типаП8-ОДУ-З-5 приведена в таблице 3.24 .
Таблица 3.24- Технические характеристики деаэратора
|
Показатель
|
Величина
|
|
1
|
2
|
|
Производительность, л/час
|
3000
|
|
Температурные режимы в
установке, ºС
|
55…80
|
|
Потребляемая мощность, кВт
|
5
|
|
Расход воды, м3/час
|
0,5…0,8
|
|
Габаритные размеры
|
2000×1000×3800
|
|
Разрярежение, МПа
|
0,04...0,06
|
|
Масса установки, кг
|
600
|
Оборудование для дозирования
Основное назначение дозирующих устройств - обеспечить заданное количество
материала по массе (или поддержание заданного расхода компонента) с
определенной точностью. К дозаторам предъявляются следующие основные
требования: определенная точность дозирования компонентов; высокая
производительность; простота конструкции и высокая надежность работы узлов
дозатора и его системы управления; возможность создания автоматических
комплексов.
По структуре рабочего цикла дозирование бывает: непрерывным; порционным
(дискретным).По принципу действия: объемные и весовые [36].
Для дозирования растительного жира устанавливаем весовой дозатор MDP-50. Технические характеристики
дозатора MDP-50 приведены в таблице 3.25.
Таблица 3.25- Технические характеристики дозатора
|
Показатель
|
MDP-50
|
|
1
|
2
|
|
Объем, л
|
50
|
|
Геометрические размеры, мм
|
200×250×250
|
3.6 Описание технологической схемы производства и оборудования
На рисунке 3.2 представлена схема производства жидкой каши «Умница».
Рисунок 3.2 - Структурная схема производства детской каши «Умница» с
добавлением молочного жира
Подготовка молочного сырья, нормализация , гомогенизация и пастеризация
молока. Молоко очищают на молочном фильтре (позиция 1) и после удаляют воздух
на воздухоотделителе (позиция 2) далее направляют для взвешивания на весы
(позиция 3). Затем молоко направляется в охладитель молока(позиция 4), где его
охлаждают холодной водой до 4+2 ºС. Далее молоко направляют в
резервуар для промежуточного хранения (позиция 5) не более 4 часов.
Из резервуаров для хранения молока сырое коровье молоко и обезжиренное
молоко с помощью насоса (позиция 6) подается в пастеризационную установку
(позиция 7) в секцию регенерации-1, где нагревается движущимся противотоком
пастеризованной горячей молочной смеси до 55-60 °С. затем поступает в сепаратор
(позиция 8), где происходит нормализация молока по жирности. Молочная смесь
направляется в секцию регенерации-2, температура молочной смеси на выходе составляет
45-85 °С и поступает в гомогенизатор (позиция 9). При помощи насоса
гомогенизированная молочная смесь возвращается в секцию пастеризации, где
нагревается горячей водой до 96±1 ºСс выдержкой 16 секунд. Происходит
пастеризация молочной смеси. Молочная смесь, нагретая до температуры
пастеризации, подается на охлаждение в секции регенерации, в которых
охлаждается движущимся противотоком непастеризованной молочной смеси. Далее
пастеризованная молочная смесь поступает в секцию нагрева, где температура ее
приводится в соответствие с оптимальной температурой 20-25 °С насыщенным паром.
Подготовка витаминного премикса. Расчетную массу витаминного премикса
медленно всыпают при спокойном перемешивании в воду температурой 25+5 ºС в соответствии с рецептурой и
перемешивают 5-7 минут до видимого растворения. И переливают в реактор (позиция
10).
Подготовка сухих компонентов. Предварительно взвешенное количество,
согласно рецептуре, картофельного крахмала, инулина, фруктозы, рисовой муки
пропускают через смеситель (позиция 11) снабженный шнекам для предварительного
перемешивания, и сеткой для удаления примесей.
Смешивание компонентов. Из смесителя масса насосом перекачивается в
реактор (позиция 10), также туда добавляет подготовленное молочное сырье и
воду. Перемешивают смесь с помощью мешалки 10-15 минут при температуре 50±5 ºС. Температуру смеси поддерживают
подачей в рубашку аппарата горячей воды. После измеряются физико-химические
показатели, при их соответствии технической инструкции смесь выдерживают в
течение 40 минут при температуре 50±5 ºС.
Смешивание с молочным жиром. После чего в реактор добавляют необходимое
количество молочного жира из дозатора (позиция 14). Затем смесь перемешиваю еще
10-15 минут, поддерживая необходимую температуру.
Деаэрация, гомогенизация, стерилизация. Кашу с добавлением молочного жира
с помощью насоса перекачивают в пастеризационной в секцию регенерации-1, где
нагревается движущимся противотоком стерилизованной кашей горячей до 80 °С и
подают в деаэратор (позиция 12), где из смеси удаляют воздух при разряжении не
менее 0,05 МПа. Кашу подогревают в секции регенерации-2 до 45-85 °С затем подают в гомогенизатор.
Далее деаэрированная и гомогенизированная каша с помощью насоса поступает
в секцию нагрева, где проходит процесс обработки при температуре 90 °Сс
выдержкой 30 секунд. Далее кашу стерилизуют при температуре 137±2°Сс выдержкой
15 секунд в секции стерилизации. После направляют в секции регенерации для
охлаждения не более 25 ºС, противотоком, поступающим не стерилизованным
продуктом.
Фасование. Готовый продукт направляют на упаковочный автомат (позиция
13), где готовый продукт фасуют в пакеты из комбинированных материалов типа
«Тетра-Пак» на основе бумаги или картона, алюминиевой фольги и полиэтиленовой
пленки, вместимостью не более 0,25 мл.
Продукт, охлажденный в потоке, по асептическому трубопроводу поступает в
асептический резервуар, из которого под давлением очищенного стерильного
воздуха подается в автоматы для асептического розлива в пакеты.
Фасование, упаковывание и маркирование продукта производят в соответствии
с требованиями действующих технических условий.
Технологическое хранение. Транспортирование готового продукта производят
в соответствии с требованиями действующих технических условий на данный
продукт, с соблюдением санитарных требований и условий, обеспечивающих
сохранность качества продукта.
Каши хранят на складах поставщика (потребителя) в соответствии с
правилами, утвержденными в установленном порядке, при температуре 2-25 оС (без
резких колебаний) и относительной влажности воздуха не более 75 %.
Срок годности каш для детского питания - не более 6 месяцев с даты
изготовления.
.7 Контроль производства и качества продукции
Контролируемые параметры производства и управление техническим процессом
представлены в таблице 3.19.
Таблица 3.26- Контроль производства и управление технологическим
процессом
|
Наименование этапов
технологического процесса, контролируемого параметра
|
Нормируемые значения
контролируемого параметра
|
Методика выполнения
измерений, средства измерений
|
Предел допустимой
погрешности методики выполнения измерений, средств измерений, класс точности
|
Кто контролирует
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
|
Приемка сырья и основных
компонентов
|
|
Молоко обезжиренное
|
|
Органолепти-ческая оценка
(консистенция, вкус, запах, цвет)
|
Визуально, органолепти-чески
|
Органолептический метод по
ГОСТ 28283-89
|
Не измеритель-ный контроль
|
Лаборато-рия
|
|
Температура, °С, не выше
|
4
|
МВИ и аппаратура по ГОСТ
26754-85. Термометр жидкостной (не ртутный) с ДИ от 0 до 100°С 1 кл. точн. По
ГОСТ 28498-90, ц.д. 1°С
|
- ± 1,0
|
Автоматчик
|
|
Массовая доля жира, %, не
более
|
0,5
|
Метод и аппаратура по ГОСТ
5867-90
|
± 0,03
|
Лаборато-рия
|
|
Кислотность, 0Т, не более
|
19
|
Метод и аппаратура по ГОСТ
3624-92
|
± 1,9
|
Лаборато-рия
|
|
Термоустойчи-вость, группа,
не ниже
|
П
|
Метод и аппаратура по ГОСТ
25228-82
|
Не измеритель-ный контроль
|
Лаборато-рия
|
|
Сливки
|
|
Органолепти-ческая оценка
(консистенция, вкус, запах, цвет)
|
Визуально,
органолепти-чески
|
Органолептический метод по
ГОСТ 28283-89
|
Не измеритель-ный контроль
|
Лаборато-рия
|
|
Кислотность, ºТ, не более
|
16,0
|
Метод и аппаратура по ГОСТ
3624-92
|
± 1,0
|
Лаборато-рия
|
|
Массовая доля жира, %
|
20
|
Метод и аппаратура по ГОСТ
5867-90
|
± 0,03
|
Лаборато-рия
|
|
Группа чистоты, не ниже
|
II
|
Метод и аппаратура по ГОСТ
25228-82
|
Не измеритель-ный контроль
|
Лаборато-рия
|
|
Температура, °С, не выше
|
4
|
МВИ и аппаратура по ГОСТ
26754-85. Термометр жидкостной (не ртутный) с ДИ от 0 до 100°С 1 кл. точн. По
ГОСТ 28498-90, ц.д. 1°С
|
- ± 1,0
|
Автоматчик
|
|
Рисовая мука
|
|
Органолепти-ческая оценка
(консистенция, вкус, запах, цвет)
|
Визуально,
органолепти-чески
|
Органолептический метод по
ГОСТ 28283-89
|
Не измеритель-ный контроль
|
|
Массовая доля влаги. %. Не
более
|
12,0
|
Аппаратура и реактивы по
ГОСТ 3626-73
|
± 0,03
|
Лаборато-рия
|
|
Кислотность, градусы, не
более
|
2,0
|
Аппаратура по ГОСТ 3624-92.
Бюретка вместимостью 25 см3, Исп. 1, л.2 с ценой деления шкалы 0,1 см3 по
ГОСТ 29251-91
|
± 0,01
|
Лаборато-рия
|
|
Кислотное число жира, мг
КОН на 1 г жира
|
80,0
|
По ГОСТ 2671
|
± 1
|
Лаборато-рия
|
|
Металломагнитная примесь
(размер отдельных частиц в наибольшем линейном измерении 0,3 мм и/или масса
не более 0.4 мг) мг на 1 кг муки, не более
|
3,0
|
По ГОСТ 26931
|
± 0,01
|
Лаборато-рия
|
|
Картофельный крахмал
|
|
Органолепти-ческая оценка
(консистенция, вкус, запах, цвет)
|
Визуально,
органолепти-чески
|
Органолептический метод по
ГОСТ 28283-89
|
Не измеритель-ный контроль
|
Лаборато-рия
|
|
Массовая доля влаги, %
|
17 - 20
|
По ГОСТ 7698
|
± 1,0
|
Лаборато-рия
|
|
Присутствие
металломагнитных примесей
|
Не допускается
|
По ГОСТ 20239
|
-
|
Лаборато-рия
|
|
Вода
|
|
Органолепти-ческая оценка
(консистенция, вкус, запах, цвет)
|
Визуально,
органолепти-чески
|
По ГОСТ 23268.1
|
Не измеритель-ный контроль
|
Лаборато-рия
|
|
Определение токсичных
элементов
|
Не допускается
|
барий, никель, сурьма и
хром - по ГОСТ Р 51309; кадмий - по ГОСТ Р 51309, ГОСТ 30538; медь - по ГОСТ
Р 51309, ГОСТ 30538, ГОСТ 4388, мышьяк - по ГОСТ Р 51309, ГОСТ Р 51766, ГОСТ
30538, ГОСТ 23268.14; нитраты - по ГОСТ 23268.9; нитриты - по ГОСТ 23268.8;
ртуть - по ГОСТ Р 51212, селен - по ГОСТ Р 51309, ГОСТ 19413; свинец - по
ГОСТ Р 51309, ГОСТ 18293, ГОСТ 30538; стронций - по ГОСТ 23950, цианиды - по
ГОСТ Р 51680
|
-
|
Лаборато-рия
|
|
Фруктоза
|
|
Наименование
|
Согласно ТУ
|
-
|
-
|
Лаборато-рия
|
|
Комплекс инулина с
витаминами FI-1
|
|
Наименование
|
Согласно ТУ
|
-
|
-
|
Лаборато-рия
|
|
Молочный жир
|
|
Наименование
|
Согласно ТУ
|
-
|
-
|
Лаборато-рия
|
|
Подготовка молочного сырья
|
|
Очистка, охлаждение,
промежуточное хранение
|
|
Температура очистки
молока,°С
|
От 2 до 45
|
Термопреобразователь по
ГОСТ 6651-94 Прибор вторич. регистрирующ. С ДИ от 0 до 100°Скл. 0,5 по ГОСТ
7164-78
|
± 1,0 ± 0,5
|
Аппаратчик
|
|
Температура охлаждения
молока,°С
|
От 2 до 45
|
Термопреобразователь по
ГОСТ 6651-94 Прибор вторич. регистрирующ. С ДИ от минус 50 до плюс 50°Скл.
0,5 по ГОСТ 7164-78
|
± 1,0 ± 0,5
|
Аппаратчик
|
|
Нормализация молока
|
|
Время выдержки, с
|
18±2
|
Конструктивные
оосоособенности
|
-
|
Аппаратчик
|
|
Температура пастеризации
обезжиренного молока,°С
|
76±2
|
Термопреобразователь по
ГОСТ 6651-94 Прибор вторич. регистрирующ. С ДИ от 0 до 100°Скл. 0,5 по ГОСТ
7164-78
|
± 1,0 ± 0,5
|
Аппаратчик
|
|
Температура нор-мализации
(сепа-рирования),°С
|
35-45
|
Термопреобразователь по
ГОСТ 6651-94 Прибор вторич. регистрирующ. С ДИ от 0 до 100°Скл. 0,5 по ГОСТ
7164-78
|
± 1,0 ± 0,5
|
Аппаратчик
|
|
Время выдержки, с
|
18±2
|
Конструктивные особенности
оборудования
|
-
|
Аппаратчик
|
|
Молоко нормализованное
|
|
Органолепти-ческая оценка
(консистенция, вкус, запах, цвет)
|
Визуально,
органолеп-тически
|
Органолептический метод
|
Не измеритель-ный контроль
|
Лаборато-рия
|
|
Массовая доля жира, %, не
менее
|
3,2
|
Метод и аппаратура по ГОСТ
5867-90
|
± 0,03
|
Лаборато-рия
|
|
Кислотность, 0Т, не более
|
18
|
Метод и аппаратура по ГОСТ
3624-92
|
± 1,9
|
Лаборато-рия
|
|
Плотность, кг/м3, не менее
|
1027
|
Метод и аппаратура по ГОСТ
3625-84. Ареометр для молока с ДИ от 1020 до 1040 кг/м3 по ГОСТ 18481-81
|
± 0,5
|
Лаборато-рия
|
|
Термоустойчиво-сть, группа,
не ниже
|
II
|
Метод и аппаратура по ГОСТ
25228-82
|
Не измеритель-ный контроль
|
Лаборато-рия
|
|
Пастеризация
нормализованного молока и охлаждение до температуры заквашивания
|
|
Температура пастеризации,°С
|
76±2 96±1
|
Термопреобразователь по
ГОСТ 6651-94 Прибор вторич. регистрирующ. С ДИ от 0 до 100°Скл. 0,5 по ГОСТ
7164-78
|
± 1,0 ± 0,5
|
Аппаратчик
|
|
Подготовка сухих
компонентов
|
|
Количество компонентов
|
Согласно рецептуре
|
-
|
-
|
Аппаратчик
|
.8 Дефекты изделия и способы их устранения
Возможные дефекты каши молочной рисовой «Умница» представлены в таблице
3.27.
Таблица 3.27 - Дефекты, их причины и устранение [18]
|
Дефекты
|
Причины
|
Способы устранения
|
|
1
|
2
|
3
|
|
Прогорклый вкус
|
Возникает при низких
температурах переработки молока и вызывается плесенями и бактериями,
образующими фермент липазу, или липазой, находящейся в сыром молоке
|
Соблюдать
санитарно-гигиенические нормы и правила обработки молока; пастеризовать
молоко при соответствующих режимах с целью инактивации липазы, за счет
которой и происходит разложение жира и образование горечи в продукте
|
|
Горький вкус
|
Из-за развития гнилостных
бактерий, расщепляющих белки молока
|
Обеспечить качественный
контроль молока при приемке; соблюдать санитарно-гигиенические условия
выработки продукта
|
|
Кормовой привкус
|
Из-за некачественного
молока
|
Строго контролировать качество
сырья
|
|
Нечистый, затхлые вкус
|
Обусловлен использованием
плохо вымытой тары, оборудования, а также хранением продукта в плохо
проветренном помещении; может быть вызван развитием гнилостных бактерий и
несоблюдения режимов производства
|
Соблюдать санитарно-гигиенические
нормы и правила при производстве продуктов, применять хорошо вымытую посуду
|
4. Расчетная часть
.1 Материальный баланс
Заводская рецептура рисовой молочной каши «Умница» представлена в таблице
4.1.
Таблица 4.1- Рецептура жидкой каши «Умница»
|
Наименование показателя
|
Количество компонента в кг
на 1000 кг продукта без учета потерь
|
|
1
|
2
|
|
Молоко обезжиренное, 0,05 %
|
725
|
|
Сливки, 20 %
|
98
|
|
Мука рисовая
|
20
|
|
Крахмал картофельный
|
15
|
|
Фруктоза
|
15
|
|
Комплекс инулина с
витаминами FI-1
|
4
|
|
Вода
|
123
|
Массу обезжиренного молока Мм в килограммах рассчитывают по формуле 4.1:
Мм = (Жсл×Бпр - Жпр×Бсл) / (Жм×Бм - Жм×Бсл)×100, (4.1)
где Жсл =20 % - массовая доля жира в сливках, %;
Жпр =2 % - массовая доля жира в продукте, %;
Бсл =2,8 % - массовая доля белка в сливках, %;
Бм =2,9 % - массовая доля белка в молоке, %;
Бпр=2,8 % - массовая доля белка в продукте, %;
Жм =0,05 %- массовая доля жира в молоке, %.
Мм =(20×2,8-2×2,8)/(0,05×2,9-0,05×2,8)×100=725
кг
Массу сливок Мслв килограммах рассчитывают по формуле 4.2:
Мсл= Бпр×Мпр-Бм×Мм/Бсл, (4.2)
где Ммс=823 кг - масса молочной смеси, кг;
Мсл=2,8×823-2,9×725/2,8=98 кг
Рассчитаем количество воды (Мв), кг, рассчитывается по формуле 4.3:
Мв=1000-Мм-Мсл-Ммр-Мкк-Мф-Мкив, (4.3)
где Мкк-масса картофельного крахмала, кг;
Ммр- масса рисовой муки, кг
Мкк- масса картофельного крахмала, кг
Мф-масса фруктозы, кг;
Мкив-масса комплекса инулина с витаминами FI-1, кг;
-масса готового продукта, кг.
Мв=1000-725-98-20-15-15-4=123 кг
В настоящее время сделать предприятие пищевой промышленности полностью
безотходным пока не представляется возможным. Из-за недостаточного совершенства
технологических процессов и оборудования, поточности производства, методов
санитарной обработки оборудования имеются потери сырья (основного и вспомогательного),
материалов и энергетических ресурсов. Размеры этих потерь достигают
значительных величин.
В таблице 4.2 представлены нормы потерь на технологических операциях
производства каши.
Таблица 4.2 - Технологические потери при производстве каши рисовой молочной
с соевым маслом
|
Технологические операция
|
Норма потерь, %
|
Норма потерь на 1т
продукта, кг/т
|
|
1
|
2
|
3
|
|
Нормализация
|
0,5
|
5
|
|
Пастеризация молочного
сырья
|
0,5
|
5
|
|
Смешивание компонентов
|
1,5
|
15
|
|
Стерилизация
|
0,5
|
5
|
|
Фасовка
|
1,0
|
10
|
|
Итог
|
4,0
|
40
|
Пересчитываем количество компонентов с учетом потерь по формуле 4.4:
Mп=Мбп+Мбп×Нп/100, (4.4)
Где Mп - масса компонента с учетом потерь
в ходе технологических операций, кг;
Мбп- масса компонента без учета потерь в ходе технологических операций,
кг;
Нп- норма потерь, %
- коэффициент пересчета процентов.
Рассчитаем необходимое количество обезжиренного молока с учетом потерь в
ходе технологических процессов:
725+725×4/100=754 кг
Рассчитаем необходимое количество сливок с учетом потерь в ходе
технологических процессов:
98+98×3,5/100=101,43 кг округляем значение до 101,5
кг.
Рассчитаем необходимое количество муки рисовой с учетом потерь в ходе
технологических процессов:
20+20×3/100=20,6 кг
Рассчитаем необходимое количество картофельного крахмала с учетом потерь
в ходе технологических процессов:
15+15×3/100=15,45 кг округляем значение до 15,5 кг.
Рассчитаем необходимое количество фруктозы с учетом потерь в ходе
технологических процессов:
15+15×3/100=15,45 кг округляем значение до 15,5 кг.
Рассчитаем необходимое количество комплекса инулина с витаминами FI-1 с
учетом потерь в ходе технологических процессов:
4+4×3/100=4,12 кг округляем значение до 4,2 кг.
Рассчитаем необходимое количество воды (с учетом потерь):
123+123×3/100=126,69 кг округляем значение до 126,7 кг.
В таблице 4.3 представлена рецептура каши рисовой молочной с учетом
потерь.
Таблица 4.3 Рецептура каши рисовой молочной (с учетом потерь)
|
Наименование показателя
|
Количество компонента в кг
на 1000 кг
|
|
1
|
2
|
|
Молоко обезжиренное, 0,05 %
|
754
|
|
Сливки, 20 %
|
101,5
|
|
Мука рисовая
|
20,6
|
|
Крахмал картофельный
|
15,5
|
|
Фруктоза
|
15,5
|
|
Комплекс инулина с
витаминами FI-1
|
4,2
|
|
Вода
|
126,7
|
Таким образом, для выработки 1 тонны каши рисовой молочной необходимо 754
кг молока обезжиренного, 101,5 кг сливок, 20,6 кг рисовой муки, 15,5 картофельного
крахмала, 15,5 кг фруктозы, 4,2 кг комплекса инулина с витаминами FI-1, 126,7
кг воды.
Рассчитаем выход продукта при производстве каши из 1 т сырья.
Пересчитываем количество компонентов с учетом потерь по формуле 4.5:
Mп=Мбп-Мбп×Нп/100, (4.5)
Где Mп - масса компонента с учетом потерь
в ходе технологических операций, кг;
Мбп- масса компонента без учета потерь в ходе технологических операций,
кг;
Нп- норма потерь, %
- коэффициент пересчета процентов.
Рассчитаем количество обезжиренного молока с учетом потерь в ходе
технологических процессов:
725-725×4/100=696 кг
Рассчитаем количество сливок с учетом потерь в ходе технологических
процессов:
98-98×3,5/100=94,57 кг округляем значение до 94,6 кг.
Рассчитаем количество муки рисовой с учетом потерь в ходе технологических
процессов:
20-20×3/100=19,4 кг
Рассчитаем количество картофельного крахмала с учетом потерь в ходе
технологических процессов:
15-15×3/100=14,55 кг округляем значение до 14,6 кг.
Рассчитаем количество фруктозы с учетом потерь в ходе технологических
процессов:
15-15×3/100=14,55 кг округляем значение до 14,6 кг.
Рассчитаем количество комплекса инулина с витаминами FI-1 с учетом потерь
в ходе технологических процессов:
4-4×3/100=3,88 кг округляем значение до 3,9 кг.
Рассчитаем количество воды (с учетом потерь):
123-123×3/100=119,31 кг округляем значение до 119,4 кг.
В таблице 4.4 представлена величина выход каши рисовой молочной с учетом
потерь при расчете на 1 т сырья.
Таблица 4.4 Выход продукта при производстве из 1 т сырья (с учетом потерь)
|
№
|
Наименование компонента
|
Количество компонента
|
|
1
|
2
|
3
|
|
1
|
Молоко обезжиренное, 0,05 %
|
696
|
|
2
|
Сливки, 20 %
|
94,6
|
|
3
|
Мука рисовая
|
19,4
|
|
4
|
Крахмал картофельный
|
14,6
|
|
5
|
Фруктоза
|
14,6
|
|
6
|
Комплекс инулина с
витаминами FI-1
|
3,9
|
|
7
|
Вода
|
119,4
|
|
8
|
Выход продукта (сумма 1-7
строк)
|
962,5
|
Таким образом, из 1 т сырья выход рисовой каши с учетом технологических
потерь составляет 962,5 кг.
.2 Расчет фонда рабочего времени
Годовой эффективный фонд рабочего времени производства рассчитывается по
формуле 4.6:
Тэфф. = 365 - (В + П + О + К), (4.6)
где Тэфф. - количество рабочих дней в году;
В - выходные дни;
П - праздничные дни;
О - остановы на осмотр и текущий ремонт;
К - остановы на капитальный ремонт.
Количество выходных дней - 106, количество праздничных дней - 14,
количество дней в году, отводимых на капитальный, текущий и средний ремонт
(согласно графику планово-предупредительного ремонта) -19:
Тэфф. = 365 - (106+ 12 + 19) = 228 сут/год
Суточную производительность линии по готовому продукту рассчитывают по
формуле 4.7:
Рс= Рг / Тэфф., (4.7)
где Рс- суточная производительность цеха по готовому продукту;
Рг- годовая производительность цеха, кг/год
Тэфф. - количество рабочих дней в году.
Рс = 1094400/ 228= 4800 кг/сут
Рабочий день на ИКДП проходит в 1 смену, длящуюся 8 часов. Следовательно,
часовая производительность готового продукта составит:
/ 8 = 600 кг/час
.3 Расчет единиц оборудования
Расчет
количества резервуаров для хранения молока:
Объем
резервуара составляет 4000 л.
Потребность в обезжиренном молоке на смены для производства каши
составляет 493×4,8=2366,4 кг
Примем плотность молока равной 1,027 кг/л. Объем обезжиренного молока
будет равен отношению массы молока к его плотности:
,4 /1,027=2304,2 л
Определим количество требуемых резервуаров по формуле 4.8:
N= Vc /Vr×K, (4.8)
где Vc-объем сырья, л;
Vr -
объем оборудования, л;
K-
коэффициент запаса.
Требуется один резервуар для обезжиренного молока.
Расчет
количества реакторов для смешивания компонентов:
Объем
реактора составляет 1000 л.
Примем плотность каши равной 1,06 кг/л. Объем каши будет равен отношению
массы каши к его плотности: 616,4/1,06=581,5 л
Определим количество реакторов для смешивания компонентов по формуле 4.8:
N=508,3/1000×0,9=0,64
Требуется один реактор для смешивания компонентов.
Расчет
количества дозаторов для соевого масла объемом 150 л:
Объем соевого масла будет равен отношению массы масла к его плотности:
40,8/1,474=27,7 л
Определим количество дозаторов по формуле 4.8:
N=27,7/50×0,9=0,6
Требуется один дозатор для соевого масла.
Расчет
количества пластинчатых охладителей для молока производительностью 1950 л/ час:
Количество оборудования рассчитывается по формуле 4.9:
N=P/G, (4.9)
где Р- часовая производительность оборудования кг/час (л/час);
G-
расход сырья кг/час (л/час).
N=288,1/1950=0,2
Требуется один пластинчатый охладитель для молока.
Расчет количества пластинчатых пастеризационно-охладительных установок:
Количество оборудования рассчитывается по формуле 4.9:
N=581,5/5000=0,1
Для
производства необходимо установить две пастеризационно-охладительных установки
на линии.
Расчет количества сепараторов производительностью 3000л/ч:
Количество оборудования рассчитывается по формуле 4.9:
N=344,6/3000=0,1
Для
производства необходим один сепаратор.
Расчет
количества гомогенизаторовпроизводительность 1200 л/ч.
Разделив часовую потребность в сырье на часовую производительность
оборудования, получим необходимое количество оборудования:
581,5/1200=0,5
Для производства каши необходимо установить два гомогенизатора на линии.
Расчет количества смесителей производительностью 50 кг/ч:
Количество оборудования рассчитывается по формуле 4.9:
N=33,48/50=0,7
Для
производства необходим один смеситель.
Расчет
количества деаэраторовпроизводительность 3000 л/ч.
Количество оборудования рассчитывается по формуле 4.9:
N=581,5/3000=0,2
Для
производства необходим один деаэратор.
Расчет
количества насосовпроизводительность 6,3 м³/час (6300 л/час).
Количество оборудования рассчитывается по формуле 4.9:
N=566,1/6300=0,1
Для производства каши необходимо установить семь насосов на линии.
Расчет
количества фасовочных аппаратов производительностью 7500 доз/час. Одна доза
равна 0,25 килограмма. Определим количество упаковок каши выпускаемых по 0,25
кг при производительности линии 600 кг/час: 600/0,25=2400 доз/час
Количество оборудования рассчитывается по формуле 4.9:
N=2400/7500=0,3
Следовательно, для производства необходим один фасовочный аппарат.
.4 Тепловой расчет оборудования
В основе теплового расчета аппарата лежит уравнение теплового баланса,
расчет которого проводится с целью и определения необходимого расхода
теплоносителя с последующим проведением необходимой поверхности теплопередачи.
Рассмотрим реактор для смешивания компонентов. Аппарат снабжен рубашкой,
теплоноситель вода. [39].
Если пренебречь потерями теплоты в окружающую среду, уравнение будет
выражено равенством:
Q1 = Q2, (4.10)
где Q1 - количество теплоты, отданное
горячим теплоносителем, Дж/с;
Q2 -
количество теплоты, сообщенное веществу, Дж/с.
Тогда уравнение теплового баланса (4.10) примет вид:
Gт×Cт× (tнт - tкт) = Gв×Cв× ( tвк-tвн), (4.11)
где Gт - массовый расход теплоносителя
(горячей воды);
Ст - теплоемкость теплоносителя, Ст=4,18 кДж/кг∙К;
tнт и tkт - начальная и конечная температуры
теплоносителя соответственно, tнт=80
°C , tкт = 56 °С;
Gв -
массовый расход вещества (каши), Gв=
1,6 кг/с;
Св - теплоемкость вещества (каши), Св=3,39 кДж/кг∙К;
tвн, tвк - начальная и конечная температуры
вещества соответственно,
tвн=
25 °С, tвк=55 °С.
Так как расход горячего теплоносителя известен, то из уравнения 4.11
найдем расход холодного теплоносителя:
Gт = Gв×Cв×( tвк-tвн)/ Ст ×(tнт- tкт),
(4.12)
Gт =
1,6×3,39×
(55-25)/4,18× (75-59) =3,54 кг/с
Находим среднюю разность температур (tср):
tср =
(tб +tм)/2=(25+24)/2=24,5°С
Q = Gв×Cв×( tвк-tвн) = 1,6× 3,39 × (55-25) = 162,7 кДж/с;
Определяем площадь поверхности теплообмена из уравнения 4.13:
F = Q / K× tср, (4.13)
F=162700/200×24,5=33,2 м2
Таким образом, требуемая площадь теплообмена 33,2 м2, что соответствует
техническим характеристикам реактора МЗC-210, который и принимаем к установке.
5. Специальная разработка
В настоящее время практически все ведущие европейские предприятия для
расширения ассортимента, улучшения качества и получения недорогих, полезных
продуктов питания используют молочные жиры.
В настоящее время во всем мире используются различные жировые системы в
производстве масла, сметаны, сыра, мороженого и сгущённого молока,
кондитерских, пекарных и хлебобулочных изделий. В молочной промышленности
используют жировые системы, приближённые к молочному жиру по следующим
показателям: жирнокислотному составу, физико-химическим и
структурно-механическим свойствам [33].
Увеличенное содержания в маслах полиненасыщенных жирных кислот, а также
отсутствие холестерина резко увеличивает пищевую ценность молочных продуктов.
При этом технологические свойства этих жировых систем позволяют вести
технологические процессы получения молочных продуктов без значительных
изменений технологии.
Основных причин в производства продуктов с молочными жирами:
недостаток молочного сырья;
использование молочных ингредиентов ведёт к снижению себестоимости, что
составляет по оценкам экспертов, не менее 35-40 % [40].
В данном проекте в рецептуру рисовой молочной каши вводим молочный жир,
что позволит достичь увеличения экономической эффективности продукции:
1) снижение себестоимости продукции за счет полного или частичного
введения молочного жира
2) увеличение выхода готовой продукции из 1 тонны молочного сырья;
) исключение простоев производственных мощностей при дефиците
сырьевых ресурсов [33].
В отличие от действующего производства в технологический процесс
производства молочной каши внесено изменение после составления смеси каши в
необходимом количестве в нее добавляют молочный жир. Рисовая молочная каша с
добавлением молочного жира должна выпускаться в соответствии требованиями ГОСТ
32262-2013[19]. Добавление молочного жира не отразится на органолептических
показателях каши, так как после рафинации и дезодорации жжир приобретает
светло-желтый цвет, а вкус и запах обезличиваются.
Молочную кашу смешивают с молочным жиром и перемешивают в реакторе
снабженным мешалкой при температуре 50 ºС до однородной консистенции.
Последующие технологические процессы проводится согласно действующей
технической инструкции.
Применение молочного жира не требует существенного изменения
технологического процесса и введения дорогостоящих единиц оборудования в
технологическую цепочку.
Технологическая линия по производству каши остается прежней с
незначительным изменением: дополнительно устанавливаем дозатор.
В результате введения молочного жира в молочную рисовую кашу мы получаем
продукт с повышенной пищевой ценностью.
Рассчитаем рецептуру рисовой молочной каши с добавлением молочного жира
[41].
Массу молочного жираМмолоч.жирав килограммах рассчитывают по формуле 5.1:
Ммолоч.ж.=Жпр×Мпр/4Жраст.м (5.1)
где Жпр=2,8 %- массовая доля жира в продукте, %;
Мпр=1000 кг - масса продукта, кг;
- коэффициент, учитывающий долю растительного жира в жировой
композиции продукта;
Жмолоч.ж.=99,9 % -массовая доля жира в молочном жире, %.
Ммолоч.ж.=2,8×1000/4×99,9=7,007 кг округляем значение до 8 кг.
Массу обезжиренного молока Мм в килограммах рассчитывают по формуле 5.2:
Мм =((Жсл×Бпр - Жпр×Бсл)+ Мраст.м×Жраст.м×Бсл)/(Жм×Бм - Жм×Бсл), (5.2)
где Жсл =20 % - массовая доля жира в сливках, %;
Жпр =2 % - массовая доля жира в продукте, %;
Бсл =2,8 % - массовая доля белка в сливках, %;
Бм =2,9 % - массовая доля белка в молоке, %;
Бпр=2,8 % - массовая доля белка в продукте, %;
Жм =0,05 %- массовая доля жира в молоке, %.
Мм=(20×2,8-2×2,8)+8×99,9×2,9)/(0,05×2,9-0,05×2,8)=473,6
кг округляем значение до
474 кг.
Массу сливок Мслв килограммах рассчитывают по формуле 4.2
Мсл=2,8×823-2,9×474=92,9 кг
Рассчитаем количество воды (Мв), кг, рассчитывается по формуле 5.3:
Мв=1000-Мм-Мсл-Ммр-Мкк-Мф-Мкив-Мкив-Мраст.м, (5.3)
где Мкк-масса картофельного крахмала, кг;
Мсл- масса сливок, кг
Ммр- масса рисовой муки, кг
Мкк- масса картофельного крахмала, кг
Мф-масса фруктозы, кг;
Мкив-масса комплекса инулина с витаминами FI-1, кг;
-масса готового продукта, кг.
Мв=1000-474-92,9-20-15-15-4-8=371,1 кг
По данным таблице 4.2 рассчитаем рецептуру рисовой молочной каши с
добавлением молочного жира с учетом потерь.
Пересчитываем количество компонентов, а именно обезжиренного молока,
молочного жира и воды, с учетом потерь по формуле 4.4.
Рассчитаем необходимое количество обезжиренного молока с учетом потерь в
ходе технологических процессов:
474+474×4/100=492,96 кг округляем значение до 493 кг.
Рассчитаем необходимое количество воды (с учетом потерь):
371,1+371,1×3/100=382,3кг.
Рассчитаем количество сливок с учетом потерь в ходе технологических
процессов: 92,9-92,9×3,5/100=96,15 кг округляем значение до 96,2 кг.
Рассчитаем необходимое количество молочного жира (с учетом потерь): 8+8×2,5/100=8,2 кг округляем значение до 8,5
кг.
В таблице 5.2 представлена рецептура каши рисовой молочной с учетом
потерь.
Таблица 5.2 Рецептура каши рисовой молочной с добавлением соевого масла
(с учетом потерь)
|
Наименование показателя
|
Количество компонента в кг
на 1000 кг
|
|
1
|
2
|
|
Молоко обезжиренное, 0,05 %
|
493
|
|
Сливки, 20 %
|
96,2
|
|
Мука рисовая
|
20,6
|
|
Крахмал картофельный
|
15,5
|
|
Фруктоза
|
15,5
|
|
Комплекс инулина с
витаминами FI-1
|
4,2
|
|
Молочный жир
|
8,5
|
|
Вода
|
382,3
|
Таким образом, для выработки 1 тонны каши рисовой молочной с молочным
жиром необходимо 493 кг молока обезжиренного, 96,2 кг сливок, 20,6 кг рисовой
муки, 15,5 картофельного крахмала, 15,5 кг фруктозы, 4,2 кг комплекса инулина с
витаминами FI-1, 382,3 кг воды, 8,5 кг молочного жира.
На стадиях гомогенизации молочного сырья и гомогенизации каши было
заменено оборудование: гомогенизаторы К5-ОГА-1,2 на гомогенизаторы RamieAFV. Технические характеристики
гомогенизаторов представлены в таблице 5.3.
Таблица 5.3 - Технические характеристики гомогенизаторов
|
Показатель
|
К5-ОГА-1,2
|
RamieAFV
|
|
1
|
2
|
3
|
|
Производительность в час, л
|
1200
|
3000
|
|
Рабочее давление
гомогенизации (не более), Мпа
|
20
|
19,6
|
|
Температура продукта,
поступающего на гомогенизацию, °С
|
45...85
|
|
Габаритные размеры, мм
|
1200×1700×900
|
1271×962×1625
|
|
Электродвигатель
|
4А160S6УЗ
|
|
|
Мощность, кВт
|
11
|
22
|
|
Число плунжеров, шт.
|
3
|
3
|
|
Ход плунжеров, мм
|
40
|
40
|
|
Число ступеней
гомогенизации
|
2
|
2
|
|
Масса, кг
|
850
|
1000
|
Рассчитаем выход продукта при производстве каши с добавлением молочного
жира из 1 т сырья.
Пересчитываем количество компонентов, а именно обезжиренного молока,
молочного жира и воды, с учетом потерь по формуле 4.5.
Рассчитаем количество обезжиренного молока с учетом потерь в ходе
технологических процессов:
474-474×4/100=455,04 кг округляем значение до 455,1 кг.
Рассчитаем количество сливок с учетом потерь в ходе технологических
процессов:
92,9-92,9×4/100=89,18 кг округляем значение до 89,2 кг.
Рассчитаем количество воды (с учетом потерь):
371,1-371,1×3/100=359,97 кг округляем значение до 360,0 кг.
Рассчитаем количество молочного жира с учетом потерь в ходе
технологических процессов: 8-8×2,5/100=7,8 кг.
В таблице 5.4 представлена величина выход каши рисовой молочной с
добавлением молочного жира с учетом потерь при расчете на 1 т сырья.
Таблица 5.4 Выход продукта при производстве из 1 т сырья (с учетом
потерь)
|
№
|
Наименование компонента
|
Количество компонента
|
|
1
|
2
|
3
|
|
1
|
Молоко обезжиренное, 0,05 %
|
455,1
|
|
2
|
Сливки, 20 %
|
89,2
|
|
3
|
Мука рисовая
|
19,4
|
|
4
|
Крахмал картофельный
|
14,6
|
|
5
|
Фруктоза
|
14,6
|
|
6
|
Комплекс инулина с
витаминами FI-1
|
3,9
|
|
7
|
Молочный жир
|
7,8
|
|
8
|
Вода
|
360,0
|
|
9
|
Выход продукта (сумма 1-7
строк)
|
964,6
|
Таким образом, из 1 т сырья выход рисовой каши с молочным жиром учетом
технологических потерь составляет 964,6 кг.
Сравним рецептуры рисовой каши с добавлением молочного жира и без его
добавления в таблице 5.5.
Таблица 5.5 Анализ рецептур каши рисовой с добавлением молочного жира и
без его добавления
|
Наименование компонента
|
Рецептура (с учетом
потерь), кг
|
Выход продукта при
производстве из 1 т сырья (с учетом потерь), кг
|
|
Каша без добавления
Молочного жира
|
Каша с добавлением
молочного жира
|
Каша без добавления
Молочного жира
|
Каша с добавлением
молочного жира
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
|
Молоко обезжиренное
|
754
|
493
|
696
|
455,1
|
|
Сливки
|
101,5
|
96,2
|
94,6
|
89,2
|
|
Мука рисовая
|
20,6
|
20,6
|
19,4
|
19,4
|
|
Крахмал картофельный
|
15,5
|
15,5
|
14,6
|
14,6
|
|
Фруктоза
|
15,5
|
15,5
|
14,6
|
14,6
|
|
Комплекс инулина с
витаминами FI-1
|
4,2
|
4,2
|
3,9
|
3,9
|
|
Молочный жир
|
-
|
8,5
|
-
|
7,8
|
|
Вода
|
126,7
|
382,3
|
119,4
|
360,0
|
|
Выход продукта
|
1000
|
1000
|
962,5
|
964,6
|
Исходя из данных таблицы 5.5, при производстве каши с добавлением
молочного жира выход продукта из расчета на 1 т сырья увеличится на 2,1 кг по
сравнению с рисовой кашей без добавления молочного жира. Также уменьшиться
количество требуемого для производства обезжиренного молока и сливок.
Найдем потребность сырья при производстве каши (без масла) из 1000 кг
обезжиренного молока. Выразим необходимость компонента(примем за Х) из
пропорции: 754 кг-1000 кг
М компонента (из расхода на 1 т продукта) кг-Х кг
Выразим Х:
Х=1,3×М компонента
1,3×101,5=134,6 кг (пересчет сливок);
Аналогично пересчитывает количество оставшихся компонентов. Полученные
данные представлены в таблице. Найдем потребность сырья при производстве каши с
молочным жиром из 1000 кг обезжиренного молока. Выразим необходимость
компонента(примем за Х) из пропорции:
кг-1000 кг
М компонента (из расхода на 1 т продукта) кг-Х кг
Выразим Х:
Х=2,03× М компонента
2,03×96,2=195,1 кг (пересчет сливок);
Аналогично пересчитывает количество оставшихся компонентов. Полученные
данные представлены в таблице 5.6.
Таблица 5.6 Выход продукта при производстве из 1 т обезжиренного молока
(с учетом потерь)
|
Наименование компонента
|
Рецептура (с учетом
потерь), кг
|
|
Каша без добавления
Молочного жира
|
Каша с добавлением
молочного жира
|
|
1
|
2
|
3
|
|
Молоко обезжиренное
|
1000,0
|
1000,0
|
|
Сливки
|
134,6
|
195,1
|
|
Мука рисовая
|
27,3
|
41,8
|
|
Крахмал картофельный
|
20,6
|
31,4
|
|
Фруктоза
|
20,6
|
31,4
|
|
Комплекс инулина с
витаминами FI-1
|
5,6
|
8,5
|
|
Молочный жир
|
-
|
17,2
|
|
Вода
|
168,0
|
775,5
|
|
Выход продукта
|
1326,3
|
2028,4
|
На основание полученных результатов, выход продукта при выработке из 1 т
обезжиренного молока увеличивается на 53 % при использование в рецептуре
молочного жира.
6. Автоматизация технологических процессов
Рассмотрим систему автоматического управления пастеризационно -
охладительной установкой с применением модульного контроллера SIMATICS7-300.
Молоко подается в пастеризационно-охладительную установку А1-ОПК-3 в
секцию регенерации-1, где нагревается движущимся противотоком пастеризованной
горячей молочной смеси до 55...60°С и поступает в сепаратор-нормализатор. После
нормализации молочная смесь направляется в секцию регенерации-2 и затем в
гомогенизатор. Гомогенизированная молочная смесь поступает в секцию
пастеризации, где нагревается горячей водой до (96±1)ºС. Происходит пастеризация молочной
смеси. Молочная смесь, нагретая до температуры пастеризации, подается на
охлаждение в секции регенерации, в которых охлаждается движущимся противотоком
не пастеризованной молочной смеси. Далее пастеризованная молочная смесь
поступает в секцию нагрева, где ее температура приводится в соответствие с
оптимальной (20-25) °С, насыщенным паром с давлением 0,2…0,4 МПа.Из секции
нагрева смесь направляется в емкостной аппарат для смешения с сухими
компонентами каши.
Для создания системыавтоматическогоуправления применим новейший РС
совместимый контроллер средней информационной мощности SIMATICS7-300. Данный контроллер предназначен
для работы в нормальных промышленных условиях. Модульная конструкция, работа с
естественным охлаждением, возможность применения структур локального и
распределительного ввода-вывода, широкие коммуникационные возможности,
множество функций, поддерживаемых на уровне операционной системы, удобство
эксплуатации и обслуживания обеспечивают возможность получения рентабельных
решений для построения систем автоматического управления в различных областях
промышленного производства.
Для программирования контроллера выберем систему программирования STEP 7. Данная система полностью
русифицирована. В основе работы лежит концепция проекта, под которым понимается
комплексное решение задачи автоматизации, включая несколько взаимосвязанных
контроллеров на базе физических микроконтроллеров, соединяющие их сети и
системы человеко-машинного интерфейса. Работу с проектом в целом обеспечивает
главная утилита Step 7 - SimaticManager. Step 7 позволяет производить
конфигурирование программируемых логических контроллеров и сетей (утилиты
HWConfig и NetPro).
В процессе конфигурирования определяется состав оборудования в целом,
разбиение на модули, способы подключения, используемые сети, выбираются
настройки для используемых модулей. Система проверяет правильность
использования и подключения отдельных компонент. Завершается конфигурирование
загрузкой выбранной конфигурации в оборудование, что по сущности является
настройкой оборудования. Утилиты конфигурирования позволяют осуществлять
диагностику оборудования, обнаруживать аппаратные ошибки или неправильный
монтаж оборудования.
Для качественного ведения процесса необходимо контролировать и
регулировать ряд параметров, определенных заданием на проектирование системы
автоматизации которые приведены в таблице 6.1.
Таблица 6.1 Задание на проектирование системы автоматизации
|
№ п/п
|
Наименование параметра,
место отбора измерительного импульса
|
Заданное значение параметра,
допустимые отклонения
|
Отображение информации
|
регулирование
|
Наименование регулирующего
воздействия, место установки регулирующего органа.
|
|
|
|
показание
|
регистрация
|
суммирование
|
сигнализация
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
|
1
|
2..6
ºС
|
+
|
+
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
2
|
Расход продукта (молока) на
входе
|
3000 л/ч
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
Изменение подачи продукта
(молока)
|
|
3
|
Температура продукта на
выходе из аппарата
|
20..25
ºС
|
+
|
+
|
-
|
-
|
+
|
Изменение подачи пара в 4-ю
секцию
|
|
4
|
Температура молока при
пастеризации
|
95..97
ºС
|
+
|
+
|
-
|
+
|
+
|
Изменение подачи горячей
воды
|
|
5
|
Температура горячей воды
|
112..
186 ºС
|
+
|
+
|
-
|
+
|
-
|
-
|
|
6
|
Расход пара на входе
|
45 кг/ч
|
+
|
+
|
+
|
-
|
-
|
-
|
|
7
|
Давление на линии подачи
пара в 4-ю секцию
|
0,2..0,6 МПа
|
+
|
-
|
-
|
+
|
-
|
-
|
|
8
|
Давление на линии подачи
воды в 3-ю секцию
|
0,3 МПа
|
+
|
-
|
-
|
+
|
-
|
-
|
|
9
|
Температура молока на
выходе из 1-ой секции
|
55..60 °С
|
+
|
-
|
-
|
-
|
+
|
Изменение подачи
пастеризованного молока в 1-ую секцию из 2-ой
|
|
10
|
Температура молока на
выходе из 2-ой секции
|
45..85 °С
|
+
|
-
|
-
|
-
|
+
|
Изменение подачи
пастеризованного молока во 2-ую секцию
|
Проектом предусмотрено, что информация о значениях параметров поступает
на пульт управления инженера-технолога, причем информация о ходе
технологического процесса может фиксироваться на видеотерминале; наиболее
важная часть информации может выводиться на печатающее устройство. Поступающая
информация анализируется инженером-технологом и при необходимости им могут
вноситься коррективы в процесс управления варочным котлом.Автоматическая
система управления технологическим процессом представлена на схеме и включает в
себя пять контуров регулирования и пять контуров контроля (рис. 1).
В качестве датчиков (табл. 6.2) применим датчики фирмы “Метран”,
обладающие унифицированным токовым сигналом на выходе 4-20мА, в качестве
исполнительных механизмов продукцию фирмы “АБС Автоматизация”, в качестве
регулирующих органов применим малогабаритные клапаны с электроприводом МЭПК
фирмы “Нефтекомплект”.
Приведем описание работы одного из контуров регулирования и контура
контроля.
Расход молока на входе в аппарат измеряетсярасходомером переменного
перепада давленияМетран-350 (поз. 2а). Унифицированный токовый сигнал поступает
на аналоговый вход SIMATICS7-300, где
вырабатывается управляющее воздействие согласно ПИ-закону регулирования. Сигнал
о текущем значении расхода также поступает на видеотерминал ПЭВМ, где
контролируется оператором-технологом. Управляющее воздействие снимается с
дискретного выхода МПК и поступает на пускатель бесконтактный реверсивный
ПБР-2М (поз. 2б). Затем сигнал поступает на клапан малогабаритный регулирующий
КМР.Эс электроприводом МЭПК (поз. 2в). Клапан, установленный на линии подачи
молока в аппарат, регулирует его подачу согласно управляющему воздействию. Тем
самым мы регулируем расход подаваемого молока на заданном уровне. Кроме того,
предусмотрена возможность вывода информации на печатающее устройство.
Температура поступающего на вход аппарата молока измеряетсятермометром
сопротивления медным ТСМУ Метран-274 (поз. 1а). Унифицированный токовый сигнал
поступает на аналоговый вход SIMATICS7-300. Сигнал о текущем значении температуры также поступает на
видеотерминал ПЭВМ, где контролируется оператором-технологом. Предусмотрена
возможность вывода информации на печатающее устройство.
«SIMATICS7-300» - это модульный
программируемый контроллер, предназначенный для построения систем управления
средней степени сложности. В зависимости от типа используемого центрального
процессора системы на основе S7-300 способны обслуживать от 16 дискретных
входов/выходов до 65 536 дискретных или 4096 аналоговых каналов ввода/вывода.
Наличие широкой гаммы центральных процессоров, интерфейсных, коммуникационных,
сигнальных и функциональных модулей позволяет легко адаптировать аппаратуру
контроллера к требованиям решаемых задач.
Система ввода/вывода S7-300 может состоять из двух частей: системы
локального и системы распределенного ввода/вывода. Система локального
ввода/вывода объединяет все модули, устанавливаемые в базовый блок и стойки
расширения контроллера. Система распределенного ввода/вывода строится на основе
удаленных станций ввода/вывода и приборов полевого уровня, подключаемых к
программируемому контроллеру через сети PROFINET, PROFIBUS и AS-Interface.
В S7-300 может использоваться 16 типов центральных процессоров. Все
центральные процессоры оснащены встроенным интерфейсом MPI, который
используется для программирования контроллера и его обслуживания, а также
построения простейших сетевых структур с циклическим обменом глобальными
данными. Обмен глобальными данными поддерживается на уровне конфигурирования и
не требует программирования контроллера. MPI позволяет объединять до 32
станций. Скорость передачи данных в сети может достигать 187,5 Кбит/с.
Таблица 6.2 Спецификация на приборы и средства автоматизации
|
Номер поз.по схеме
|
Наименование и краткая характеристика
прибора
|
Тип прибора
|
Кол-во
|
Примечание
|
|
Многофункциональный
контроллер SIMATICS7-300, работающий совместно с ПЭВМ
|
|
1а, 3а, 4а, 9а, 10а
|
Термометр сопротивления
медный с унифицированным токовым сигналом на выходе 4-20мА. Диапазон
измерений 0÷180
°С
|
ТСМУ Метран-274
|
5
|
“Метран”
|
|
5а
|
Термометр сопротивления
платиновый с унифицированным токовым сигналом на выходе 4-20мА. Диапазон
измерений 0÷500
°С
|
ТСПУ Метран-276
|
1
|
“Метран”
|
|
2а, 6а
|
Расходомер переменного
перепада давления с осредняющей напорной трубкой Annubar с
унифицированным выходным сигналом 4-20 мА
|
Метран-350
|
2
|
“Метран”
|
|
7а, 8а
|
Датчик для измерения
избыточного давления с унифицированным выходным сигналом 4-20 мА. Диапазон
измерений до 1 МПа.
|
Метран-150 CG
|
2
|
“Метран”
|
|
2б, 3б, 4б, 9б, 10б
|
Пускатель бесконтактный
реверсивный, Uпит=220 В.
|
ПБР-2М
|
5
|
“АБС Автоматизация”
|
|
2в, 3в, 4в, 9в, 10в
|
Клапан малогабаритный
регулирующий с электроприводом МЭПК, Ру=1,6 МПа; dу=50 мм, tсреды = -40¸320°С, материал корпуса нержавейка
|
КМР.Э 108 НЖ 50 4 Р НЗ УХЛ
(1)
|
5
|
“Нефтекомплект”
|
7. Строительная часть
Конструктивные элементы производственного здания
Основной производственный корпус цеха по производству каши рисовой
молочной «Умница» представляет собой прямоугольное здание с размерами 30×18
м.
Применены железобетонные колонны, сечением 400×400
мм с шагом 6 м. Отметка
оголовка колонн 7,2 м.
Фундаменты под колонны здания выполнены в виде монолитных, железобетонных
стаканов с подошвой размером 2,4×1,5м и высотой 1,8 м. Отметка обреза
фундамента - 0,15 м.
Фахверковые колонны, выполнены из железобетона. Для передачи веса
кирпичных стен на фундамент применяются фундаментные балки таврового сечения
высотой 450 мм, которые установлены на приливы фундаментов. Самонесущие стены
из глиняного кирпича, толщина которых составляет 510 мм, применены в
производственном корпусе в качестве наружных ограждающих конструкций.
Для перекрытия пролета здания, равного 18 м, применены решетчатые балки с
шагом стропильных конструкций 6 м. Отметка низа стропильной конструкции 7,2 м.
В каркасной части здания несущими элементами ограждающей части покрытия
являются сборные железобетонные ребристые плиты 6×3 м.
Над воротами и дверными проемами установлены железобетонные перемычки,
заложенные в массив каменной кладки, которые являются железобетонной конструкцией,
служащей для перекрытия проемов в стенах из мелкоразмерных материалов. Воротные
проемы обрамлены воротными стойками.
Ворота размещены для сквозного проезда автомобильного транспорта и
проезда в склады. Ворота в наружных стенах распашные размером 3600×3600
мм. Для въезда и выезда
транспорта предусмотрены пандусы.
Естественное освещение помещений осуществляется через оконные проемы
размером 3000×3600 мм. Оконные панели имеют двойное остекление. Окна в
производственном корпусе размещаются на отметке 1,2 м от уровня чистого пола.
Для проветривания применяются полностью открывающиеся окна.
Внутренние перегородки выполнены из глиняного и силикатного кирпича
толщиной 380 мм.
Состав покрытий: на железобетонную плиту уложена пароизоляция (рубероид),
затем утеплитель (пенополистирол 90 мм), выполнена цементная стяжка толщиной 15
мм, уложены три слоя мягкой кровли (рубероид), а затем бронирующий слой.
Пол выполнен: покрытие в местах примыкания к парапетам устроен фартук из
оцинкованного кровельного железа для улучшения гидроизоляционных свойств
кровли.
В соответствии с назначением складских помещениях цеха по производству
каши рисовой молочной «Умница» полы складов выполнены из асфальтобетона.
Компоновка технологического оборудования и
производственных помещений
В состав производственного корпуса входят следующие помещения:
отделение приемки молока;
склад сырья;
основной производственный цех;
камера хранения готового продукта;
склад упаковки;
вентиляционные камеры.
Расположение всех помещений в главном корпусе должно лучшим образом
способствовать организации производства, обеспечивать необходимые
противопожарные и санитарно-гигиенические требования и нормы, предусматривать
возможность дальнейшей реконструкции предприятия (расширение производства, замена
или изменение расположения технологического оборудования), отвечать требованиям
технической эстетики и др.
Производственный цех по возможности должен иметь естественное освещение.
Вход в бытовые помещения необходимо располагать ближе к выходу с территории
предприятия и таким образом, чтобы поток людей не пересекался с транспортным
потоком.
Площади и объемы производственных помещений принимают с учетом требований
СНиП 2.09.04-87 «Административные и бытовые здания», СНиП 21-01-97
"Пожарная безопасность зданий и сооружений", норм технологического
проектирования ВНТП 645/1618-92, экономических показателей предприятий молочной
промышленности и санитарных норм проектирования промышленных предприятий,
согласно которым объем помещений на одного работающего должен составлять не
менее 15 м³, а площадь - не менее 4,5 м².
Производственные помещения следует располагать по ходу технологического
процесса, не допуская пересечения потоков сырья и готовой продукции.
В проектах молочных предприятий предусматривается располагать в одном
помещении производства с близкими температурно-влажностными режимами и
одинаковые категории взрывопожарной опасности.
Для укладки и хранения пищевых продуктов должны быть предусмотрены
поддоны, стеллажи, контейнеры. Подача тары и других материалов для упаковки
готовой продукции должна осуществляться, минуя другие производственные
помещения по коридорам.
Компоновка оборудования должна отвечать требованиям технологического
процесса, обеспечивать минимальную протяженность трубопроводов, внутрицехового
транспорта, а также соответствовать правилам техники безопасности.
Расчет площадей
Расчет площади производственного цеха проводят с учетом условий
рационального размещения оборудования, которые обеспечивают поточность
технологических процессов с минимальной протяженностью трубопроводов и других
коммуникаций, с учетом габаритов оборудования, расстояний от перегородок и
колон зданий до оборудования, обеспечивающих его обслуживание и ремонт,
проходов и проездов рассчитывают площади производственных цехов.
Расчет производственных цехов производим по формуле:
ц = F об× К, (7.1)
где Fц- площадь цеха, м²;
Fоб- суммарная площадь, занятая оборудованием цеха, м²;
K- коэффициент запаса площади, который зависит от характера.
Таблица 7.1 Оборудование приемно-аппаратного участка
|
Наименование оборудования
|
Марка
|
Кол-во
|
Занимаемая площадь, м²
|
|
|
|
На 1 ед.
|
Всего
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
|
Фильтр молочный
|
Ф-0,1М
|
1
|
0,1
|
0,1
|
|
Воздухоотделитель
|
ВО-40
|
1
|
0,3
|
0,3
|
|
Насос
|
CBD 70/090
|
8
|
0,1
|
0,8
|
|
Циферблатные весы
|
СМИ-250
|
1
|
0,7
|
0,7
|
|
Резервуар для хранения
молока
|
В2-ОМГ-4
|
1
|
4,9
|
4,9
|
|
Охладители молока
|
DARI-KOOL-М130
|
1
|
0,2
|
0,2
|
|
Пластинчатая
пастеризационная - охладительная установка
|
А1-ОПК-5
|
2
|
13,0
|
26,0
|
|
Сепаратор
|
Г9-ОСП-3М-Н
|
1
|
0,6
|
0,6
|
|
Гомогенизатор
|
RamieAFV
|
2
|
1,2
|
2,4
|
|
Смеситель
|
СМУ-300
|
1
|
1,8
|
1,8
|
|
Деаэратор
|
П8-ОДУ-З-5
|
1
|
2,0
|
2
|
|
Реактор
|
МЗС-210
|
1
|
2,2
|
2,2
|
|
Упаковочный автомат
|
ТВА-19
|
1
|
6,4
|
6,4
|
Коэффициент запаса площади устанавливается в зависимости от площади,
занимаемой оборудованием, или от назначения цеха. В нашем случае принимаем K = 5.
Fц=6×(0,1+0,3+0,8+0,7+4,9+0,2+26+0,6+2,4+1,8+2+2,2+6,4)=290,4
м2 .
Компоновочную площадь принимаем 387 м2.
Камеры хранения подбираются с учетом нормы нагрузок на 1 м2 площади.
Хранение продукции на складе - 1 сутки, в соответствии с нормами ВНТП
645/1618-92.
Площадь камер хранения готовой продукции определяют в соответствии с
максимальным количеством единовременно хранимой продукции по формуле:
Fk=M×t/(b×g), (7.2)
где Fk - площадь камер хранения готовой продукции, м²;
М - количество продукции, выработанное за сутки, кг;
t -
продолжительность хранения продукции (по нормативному документу на готовый
продукт), сут.;
b -
норма укладочной массы, кг/м²;- коэффициент использования площади.
Площадь холодильной камеры хранения готового продукта рассчитываем по
формуле:
Fk=4800·1/300·0.5=32
м2.
Принимаем площадь камер хранения готовой продукции равной 36 м2.
Площадь склада упаковки:
Sуп. =
(Sпод. /3) ×
1,5 (7.3)
N = G
× P
× n (7.4)
Где N - вес упаковки, поставляемой на 1
месяц;
G -
производительность цеха, шт;
P - вес
упаковки на 250 г каши, кг;
n -
количество суток хранения;
N = 48000 × 0,03 × 20 = 28800
кг;
Упаковка хранится на поддонах - три яруса в высоту, максимальная нагрузка
на поддон 400 кг. Тогда количество поддонов равно:
Nпод.
= 28800/ 400 =72 шт;
Размеры одного поддона 1,2 × 0,8 м;
Тогда 72 поддона занимают 1,2 × 0,8 × 72
= 69,12 м2;
Sуп..
= (69,12/3) ∙×1,5 = 34,56 м2.
Принимаем площадь склада упаковки равной 36 м2.
Площадь складов сырья рассчитываем согласно нормам технологического
проектирования и заданной мощности предприятия.
Для хранения необходимо следующее количество каждого ингредиента: мука
рисовая - 99×15=1483,2 кг; крахмал картофельный - 74,4×15=1116
кг; фруктоза - 74,4×15=1116 кг; комплекс инулина с витаминами
FI-1- 20,2×15=302,4 кг.
Рисовую муку завозим в мешках по 25 кг, то нужно рассчитать необходимое
количество поддонов для его хранения. Для этого будем использовать плоские
поддоны 2ПО4 размерами 800 × 1200 мм. Поэтому понадобится
1483,2/25=59,3 мешков, принимаем 60 мешков. На 1 поддон помещается 20 мешков.
Следовательно, требуется 60/20=3 поддона. Площадь, занятую поддонами, с учетом
ярусов, рассчитываем по формуле:
под=N×l×m/n, (7.5)
где Sпод - площадь, м2 занятая поддонами;- количество поддонов;- длина
поддона, м;- ширина поддона, м;- число ярусов.под = (3×0,8×1,2)/1=
2,88 м2
Учитывая необходимость наличия места для проезда погрузчиков, расс
читаем площадь склада сахара по формуле:
п.с.=S×q, (7.6)
где S- площадь занятая поддонами, м2;- коэффициент, учитывающий проезд
погрузчиков между штабелями:п.с = 2,88 ∙1,5= 4,32м2.
Крахмал картофельный завозим в мешках по 25 кг. Для хранения используем
плоские поддоны 2ПО4 размерами 800 × 1200 мм. Поэтому понадобится 1116
/25=44,64 мешков, принимаем 45 мешков. На 1 поддон помещается 20 мешков.
Следовательно, требуется 45/20=2,25 поддонов, принимаем 3 поддона. Площадь,
занятую поддонами, с учетом ярусов, рассчитываем по формуле 7.5: Sпод = (3×0,8×1,2)/1=
2,88 м2
Учитывая необходимость наличия места для проезда погрузчиков, рассчитаем
площадь для хранения по формуле 7.6: Sп.с = 2,88∙×,5
= 4,32м2.
Фруктозузавозим в мешках по 10 кг. Для хранения укладываем их на плоские
поддоны 2ПО4 размерами 800 × 1200 мм. Поэтому понадобится 1116/10=111,6
мешков, принимаем 112 мешков. На 1 поддон помещается 25 мешков. Следовательно,
требуется 112/25=4,48 поддонов, принимаем 5 поддонов. Площадь, занятую
поддонами, с учетом ярусов, рассчитываем по формуле 7.5: Sпод = (5×0,8×1,2)/1=
4,8 м2
Учитывая необходимость наличия места для проезда погрузчиков, рассчитаем
площадь для хранения по формуле 7.6: Sп.с = 4,8×1,5 = 7,2м2.
Комплекс инулина с витаминами FI-1 завозим в мешках по 10 кг. Для
хранения укладываем их на плоские поддоны 2ПО4 размерами 800 ×
1200 мм. Поэтому
понадобится 302,4 /10=30,24 мешков, принимаем 31 мешок. На 1 поддон помещается
25 мешков. Следовательно, требуется 31/25=1,24 поддонов, принимаем 2 поддона.
Площадь, занятую поддонами, с учетом ярусов, рассчитываем по формуле 7.5: Sпод
= (2×0,8×1,2)/1=
1,92 м2
Учитывая необходимость наличия места для проезда погрузчиков, рассчитаем
площадь для хранения по формуле 7.6: Sп.с = 1,92×1,5 =
2,88м2.
Таким образом, площадь склада сырья составляет:
Sс=4,32+4,32+7,20+2,88=15,84
м2.
Компоновочную площадь принимаем 63 м2.
Таким образом, площадь производственного корпуса составляет:
S =
387+9+36+36+63+9=540 м2
С учетом шага колонн 6 м и ширины пролета 18 м длина корпуса составит 30
метров: 540/18=30 м.
8. Охрана труда и окружающей среды
.1 Анализ степени опасности технологического процесса
В процессе производства каши рисовой молочной «Умница» можно выделить
следующие опасные и вредные факторы, воздействию которых может подвергаться как
обслуживающий персонал, так и окружающая природная среда, представленные в
таблице 8.1.
Таблица 8.1 - Оценка степени опасности технологического процесса
|
Наименование оборудования,
тип, марка
|
Количество оборудования, шт
|
Производительность, ед.
прод./ед.врем.
|
Технологические параметры
|
Перечень ингредиентов
|
Количество людей
обслуживающих оборудование
|
Вредные и опасные факторы
|
|
Фильтр молочный Ф-0,1М
|
1
|
10000 л/час
|
(4+2)
ºС
|
Молоко
|
40
|
Эл.ток
|
|
Воздухоотделитель ВО-40
|
1
|
40 л
|
|
|
|
Шум, эл. ток
|
|
Насос CBD 70/090
|
8
|
6300 л/час
|
|
|
|
Шум, вибрация, эл. ток
|
|
Циферблатные весы СМИ-250
|
1
|
25000 л/час
|
|
|
|
Эл.ток
|
|
Резервуар для хранения
молока В2-ОМГ-4
|
1
|
4000 л
|
|
|
|
Шум, эл. ток
|
|
Охладители молока
DARI-KOOL-М130
|
1
|
1950 л/час
|
|
|
|
Вибрация, эл. ток
|
|
Пластинчатая
пастеризационная - охладительная установка А1-ОПК-5
|
2
|
5000 л/час
|
(96±1)
ºС, 16 секунд; (137±2) °С, 15
секунд
|
|
|
Шум, вибрация, эл. ток,
высокая температурная, нагрузка на стенки оборудования
|
|
Сепаратор Г9-ОСП-3М-Н
|
1
|
3000 л/час
|
(55-60) °С
|
|
|
Шум, вибрация, эл. ток,
повышенная температура
|
|
Гомогенизатор RamieAFV
|
2
|
1200 л/час
|
(45-85) °С
|
|
|
Шум, вибрация, эл. ток,
повышенная температура
|
|
Смеситель СМУ-300
|
1500 л/час
|
(50±5)
ºС, 10-15 минут
|
Картофельный крахмал,
фруктоза, рисовая мука
|
|
Шум, эл. ток, статическое
электричество, взрывопожароопасное вещество, повышенная температура
|
|
Деаэратор П8-ОДУ-З-5
|
1
|
3000 л/час
|
(85±5) °С 0,05 МПа
|
Каша
|
|
Шум, вибрация, эл. ток,
повышенная температура
|
|
Реактор МЗС-210
|
1
|
920 л
|
(50±5)
ºС
|
Каша, соевое масло,
витаминный премикс, вода
|
|
Шум, эл. ток, повышенная
температура , горючее вещество
|
|
Дозатор MDP-50
|
1
|
50 л
|
(10-25) °С
|
Соевое масло
|
|
Ээл. ток, горючее вещество
|
.2 Обеспечение санитарно - гигиенических и экологических требований к
качеству окружающей среды
Микроклиматические условия
Для обеспечения необходимых микроклиматических условий в помещении
производственного цеха необходимо предусмотреть ряд мер. Рабочее место
оператора должно находиться в зоне с изолированным кондиционированием рабочего
места. В производственной зоне должна функционировать эффективная система
вентиляции. Необходимо предусмотреть теплоизоляцию наружных стенок оборудования
(пастеризационно-охладительная установка, сепаратор, гомогенизатор, смеситель,
деаэратор и реактор).
На предприятии выполняются работы относящиеся к IIб категории. К
категории IIб относят работы, связанные с ходьбой, перемещением и переноской
тяжестей свыше 1кг до 10 кг и умеренным физическим напряжением. Санитарно -
гигиенические нормы параметров микроклимата представлены в таблице 8.2.
Таблица 8.2Санитарно - гигиенические нормы параметров микроклимата [51,
52]
|
Наименов. уч-ка
|
Категория тяжести работ
|
Период года
|
|
|
Холодный
|
Тёплый
|
|
|
Микроклиматические параметры
|
|
|
оптимальные
|
допустимые
|
оптимальные
|
допустимые
|
|
|
t,
ºC
|
φ,
%
|
ω,
м/с
|
t,
ºC
|
φ,
%
|
ω,
м/с
|
t,
ºC
|
φ,
%
|
ω,
м/с
|
t,
ºC
|
φ,
%
|
ω,
м/с
|
|
Цех
|
IIб
|
17-19
|
40-60
|
0,2
|
15-21
|
15 - 75
|
0,2-0,4
|
20-22
|
40-60
|
0,3
|
16-27
|
15 - 75
|
0,2-0,5
|
2 Оценка уровня загрязнения воздушной среды вредными веществами
Показатели, характеризующие степень опасности веществ представлены в
таблице 8.2.
Таблица 8.2 Показатели, характеризующие степень опасности веществ и
материалов [55, 56]
|
Наименование участка
|
Выделяемые вещества,
причины их выделения
|
Агрегатное состояние
|
Характеристика токсического
действия на организм человека
|
Класс Опасности
|
Предельно допустимые
концентрации, мг/м3
|
|
|
|
|
|
ПДКрз
|
|
Цех в целом
|
Мучная пыль (в момент
загрузки)
|
Аэрозоль
|
Механическое раздражение
слизистых оболочек, вызывает астму и коньюктивит
|
3
|
6
|
|
Крахмал картофельный (в
момент загрузки)
|
Аэрозоль
|
Механическое раздражение
слизистых оболочек, вызывает астму
|
4
|
10
|
|
NaOH (при мытье
технологического оборудования)
|
Жидкое
|
Едкое и коррозионноактивное
вещество. При попадании на кожу, слизистые оболочки, глаза образуются
серьезные химические ожоги. После ожогов остаются рубцы
|
2
|
0,5
|
|
HNO3 (при мытье технологического оборудования)
|
Жидкое
|
При попадании на кожу
вызывает ожоги. Вдыхание паров приводит к отравлению
|
3
|
2
|
Для обеспечения безопасности предусмотрены мероприятия, представленные в
таблице 8.3.
Таблица 8.3 Мероприятия по обеспечению безопасности при работе с вредными
веществами [57, 58]
|
Наименование участка
|
Выделяемые вещества
|
Средства коллективной
защиты
|
Методы контроля
|
Периодичность контроля (не
реже)
|
СИЗ, спецодежда
|
|
Цех в целом
|
Мучная пыль (в момент
загрузки)
|
Эффективная работа
общеобменной приточно-вытяжной и местной вытяжной вентиляции. Герметизация
оборудования
|
Гравиметрический
|
1 раз в квартал
|
Спецодежда (халаты, головные
уборы, сменная обувь, фильтрующий респиратор У-2К, противогаз марки «МЗС ВК»)
ГОСТ 12.4.011-89
|
|
Крахмал картофельный(в
момент загрузки)
|
|
Гравиметрический
|
|
|
|
NaOH
|
|
Титрометрические методы ;
используется свойство кислотно-щелочных индикаторов изменять окраску в
зависимости от рН.
|
1 раз в месяц
|
|
|
HNO3
|
|
Линейно- колористическое
определение
|
1 раз в квартал
|
|
В целях профилактики лабораторией предприятия проводит периодический
мониторинг состояния воздуха в производственной зоне и делает оценку эффективности
работы системы вентиляции.
Выбор и расчет системы вентиляции. Наиболее критический фактор, требующий
организации вентиляционной системы - выделение в воздух рабочей зоны избытков
тепла, мучной и крахмальной пыли.
Производительность вентиляционной системы для общеобменной вентиляции
рассчитываем по кратности воздухообмена.
Расчет производительности общеобменной вытяжной системы вентиляции:
Lудал
=K×Vгеом×0,8 (8.1)
Lудал=3×3369,6×0,8=8087,04
м3 /ч
Где К- кратность воздухообмена, ч-1. К=3 ч-1 [54];
Vгеом-
геометрический объем помещения, м3;
Расчёт производительности местной вытяжной вентиляции, которая
предусмотрена на момент загрузки рисовой муки, картофельного крахмала, фруктозы
и установлена над смесителем (работает периодически, только в момент загрузки
сырья):
Объем воздуха, удаляемого через систему местной вытяжной вентиляции,
рассчитывается по формуле:
= 3600 ×S×
ω, (8.2)
= 3600 × 0,6
× 3 = 6 480 м/час
где S - площадь открытых проемов местных отсосов, м2;
ω - средняя скорость движения воздуха в
плоскости сечения местного отсоса (для твёрдых частиц ω
= 1,5 - 4), м/с.
Таблица 8.4 Характеристика вытяжной вентиляционной системы
|
Наименование участка,
помещения
|
Предлагаемая система
вентиляции
|
Требуемый объем воздуха,
м3/ч
|
Характеристика вентилятора
|
Дополнительное оборудование
|
Место размещения
|
Площадь, м2
|
|
|
|
Марка
|
Тип исполнения
|
Производительность,
тыс.м3/ч
|
Количество
|
|
|
|
|
Цех
|
Обще-обменная
|
8087,04
|
ВЦ 14465
|
обычный
|
9,4014,00
|
1(рабочий) 1(резервный)
|
Электродвигатель
|
Вент. камера
|
36
|
|
Местная
|
6 480
|
ВЦ1446
|
обычный
|
5,18 -6 ,50
|
1 над смесителем)
|
|
Технический этаж
|
|
Таблица 8.5 Характеристика приточной вентиляционной системы
|
Наименование участка,
помещения
|
Предлагаемая система
вентиляции
|
Требуемый объем воздуха,
м3/ч
|
Характеристика вентилятора
|
Дополнительное оборудование
|
Место размещения
|
Площадь, м2
|
|
|
|
Марка
|
Тип исполнения
|
Производительность,
тыс.м3/ч
|
Количество
|
|
|
|
|
Цех
|
Обще-обменная
|
14567,04
|
ВЦ 14465
|
Обычный
|
14,517
|
1(рабочий) 1(резервный)
|
Электродвигатель
|
Вент. камера
|
36
|
Для данного производственного помещения предусматриваем нулевой воздушный
вентиляционный баланс, при котором производительность приточной вентиляционной
системы составит:
Lприт=
Характеристика вентиляционных систем приведена в таблицах 8.3 и 8.4
соответственно.
.6 Оценка взрывопожарной и пожарной опасности
Использование в технологическом процессе горючих веществ создаёт
опасность взрывов и пожаров. Степень опасности зависит от природы горючих
веществ, их количества, агрегатного состояния, особенностей проведения
технологического процесса и т.д.
В проектируемом производственном отделении пожаровзрывоопасным веществом
является пыль мучная и крахмальная, которая может поступить в воздух рабочей
зоны при нарушении работы местной вентиляции в небольшом количестве при их
загрузке в смеситель, в большом количестве при нарушении работы местной
вентиляции и в момент аварии.
Расчёт избыточного давления взрыва для пыли:
Ризб=(GHтР0Z)/(Vсвоб
вcpT0Kн), (8.3)
где G - масса взрывопожарного вещества,
кг;
Нт - теплота сгорания пыли, Дж/кг;
Р0 - начальное давление смеси; Р0=101 кПа;
Z -
коэффициент участия горючего вещества во взрыве, Z=0,3 [63]
Vсвоб
- свободный объем помещения, м3 (принимают равным 80% от геометрического
объема), Vсвоб=310,4 м3;
в - плотность воздуха до взрыва при начальной температуре Т0,
кг/м3;
ср - теплоемкость воздуха, Дж/кг
К (допускается принимать равной 1,01103 Дж/кгК);
Т0 - начальная температура воздуха, К;
Кн-коэффициент, учитывающийнегерметичность помещения и неадиабатичность
процесса горения, Кн=3.
) Для крахмальной пыли:
Ризб=(1116×25×101×0,3)/(310,4×1,29×1,01×293×3)=2,37 кПа
) Для мучной пыли:
Ризб=(90×25000×101×0,3)/(310,4×1,29×1,01×103×293×3)=0,19 кПа
Р1изб+Р2изб=0,27 кПа 
5кПа, следовательно помещение относится
к категории В1-В4.
Для оценки степени пожароопасности категории В необходимо рассчитать
удельную пожарную нагрузку, (q, МДж/м2) по формуле:
= Qобщ / S, (8.4)
где Qобщ - общая пожарная нагрузка на
участке, МДж;
S -
площадь размещения пожарной нагрузки, S = 72 м2.
Общую пожарную нагрузку рассчитываем по формуле:
Qобщ =
Y×QРН, (8.5)
где Y - количество горючего материала, кг;
QРН -
низшая теплота сгорания горючего материала (крахмальная пыль, мучная пыль,
картон, соевое масло), МДж/кг.
Qобщ=40×16,80+90×16,80+30×13,4+40×37,2=7692 МДж/кг= 7692/387=19,9
МДж/м2
Таблица 8.7 Показатели взрывоопасности веществ и материалов [59]
|
Наименование участков
|
Вещество и формула
|
Агрегатное состояние
|
Температура,0 С
|
Концентрационный предел
воспламенения (нижний), г/м3
|
|
|
|
Вспышки
|
Воспламенения
|
Самовоспламенения
|
|
|
Производственный цех
|
Мука рисовая
|
аэрозоль
|
-
|
315
|
405
|
53
|
|
Молочный жир
|
жидкость
|
230
|
-
|
461
|
-
|
|
Картон
|
твердое
|
-
|
258
|
427
|
-
|
|
Крахмал
|
аэрозоль
|
-
|
-
|
420
|
40,3
|
Талица 8.8 Оценка степени взрывопожарной опасности проектных решений
[60-62].
|
Наименование участка склад
|
ГВ в помещении
|
Зоны взрыво- и
пожаро-опасности по ПУЭ
|
Категория здания по
взрывопожароопасности
|
Категория здания по
молниезащите
|
Степень огнестойкости
здания
|
Средства пожаротушения
|
|
Производственный цех
|
Мука рисовая
|
В-IIа
|
В
|
III
|
III
|
Распыленная вода,
огнетушитель ОУ-2.
|
|
Крахмал
|
|
|
|
|
|
|
Картон
|
П-IIа
|
|
|
|
Вода, огнетушитель ОХП - 10
|
|
Молочный жир
|
П-I
|
|
|
|
|
.4 Санитарно - гигиенические требования к выбору систем освещения
В проектируемом производственном цехе операторы выполняют работы,
требующие зрительного напряжения.
Характеристика системы освещения представлена в таблице 8.9
Таблица 8.9 Характеристика системы освещения [63-65]
|
Наименование участка
|
Характеристика зрительной работы
|
Естественное освещение
|
Искусственное освещение
|
Особые условия
|
|
Описание работы
|
Разряд и подразряд
|
КЕО,%
|
Система освещения
|
Нормируемая освещенность
|
Тип источника света
|
Тип светильника
|
|
|
|
|
Естественное (боковое)
|
Совмещенное
|
|
|
|
|
|
|
Производственный цех
|
Общее наблюдение за ходом
технологического процесса(постоянный)
|
VIIIа
|
1,0
|
0,6
|
Общее
|
200
|
ЛБ - 30
|
ПВЛМ 4х30
|
Аварийное освещение
|
длина А = 24 м, ширина В = 12 м, высота Н = 4,5 м.
Высота рабочей поверхности hрп = 0,8 м. Требуется создать освещенность Е
= 200 лк. Коэффициент отражения стен Rc = 30 %, потолка Rn = 50 %
Коэффициент запаса k =1,8 коэффициент неравномерности Z = 1,1.
Рассчитываем систему общего люминесцентного освещения. Выбираем
светильники типа
ОД, λ = 1,4. Приняв hс = 0,6 м,
получаем h = 4,5 - 0,5 - 0,8 = 3,2 м; L = 1,4 ⋅ 3,2 = 4,5 м; L/3 = 1,5 м.