Производство сливочно-растительного спреда "Ополье" с жирностью 72,5% производительностью 3т/сут

Т.к. температурные напоры на входе Дt₁ и на выходе Дt₂ из секции регенерации теплоты одинаковы:

Дt₁ = t₄ - t₁ = 46 - 35 = 11 єC,

Дt₂ = t₃ - t₂ = 90 - 79 = 11 єC,

то средний температурный напор Дt_рег = 11 єC.

Секция пастеризации (II)

Дt_б = t^к _гв - t₂ = 92 - 79 = 13 єC,

Дt_м = t^н _гв - t₃ = 95 - 90 = 5 єC.

Т.к. , то

єC (2.13.9)

Секция водяного охлаждения (III)

Дt_б =t₅ -t^к _хв = 80 - 23 = 57 єC,

Дt_м = t₄ - t^н _хв = 46 - 15 = 31 єC.

Т.к. , то

Выбор скоростей продукта и рабочих жидкостей

При заданной производительности аппарата и выбранном типе пластин (П-2) скорость потока молока и компоновка пакета (число параллельных каналов в нём) связаны друг с другом, т.е. выбор одного из этих параметров определяет значение другого.

Скорость молока в каналах между пластинами W_пр = 0.25 м/с

Число каналов в пакете определяется на основании уравнения расхода:

G_пр=W_пр · b · h · m · с_пр, (2.13.10)

где b, h - ширина проточной части и зазор между пластинами соответственно, м.

сечение канала: b · h = 0,315 · 0,003 = 9,45 · 10^-4 м²

с_пр^41С = 1018 кг / м, плотность молока при средней температуре:

(єC).

Находим m - число каналов в пакете:

m = G_пр / W_пр · b · h · с_пр (2.13.11)

m = 10000 / (3600 · 0.315 · 0.003 · 0.25 · 1018) = 11,6

Принимаем число параллельных каналов в пакете m = 12 и уточняем скорость молока:

W_пр=G_пр/b·h·с_пр·m=10000/3600·0.315·0.003·1018·12= 0.24 м/с (2.13.12)

Скорость горячей воды и рассола принимаем

W_гв = W_p = 2W_пр = 2 · 0,24 = 0.48 м/с

Скорость холодной воды равна скорости молока = 0,24 м/с

Определение теплофизических характеристик молока и рабочих жидкостей, расчет режимов движения

Секция регенерации (I)

При средней температуре сырого молока в секции (сторона нагревания)

t _пр.ср = (t₁ + t₂) / 2 = (35+79) / 2 = 57°C

теплопроводность (л), вязкость (м), плотность (с), теплоемкость (С), критерий Прандтля (Р_r) [1,2] соответственно равны:

л = 0,5 Вт/м·К

м = 1,17 · 10^-3 Па·с

с = 1020,4 кг/м³

С = 3905,2 Дж/кг·К

Р_r = 8,26 кг/м³

Режим движения сырого молока

, (2.13.13)

где d_э = 2·h = 2·0,003 = 0,0056 м, эквивалентный диаметр канала.



Для пастеризованного молока (сторона охлаждения)

(єC), (2.13.14)

л = 0,516 Вт/(мК)

м = 0,870 · 10^-3 Па·с

с = 1016 кг/м³

С = 3870 Дж/(кг·К)

Pr = 6,5

Секция пастеризации (II)

Для потока горячей воды

(єC), (2.13.15)

л = 0,672 Вт/(м · К)

м = 0,370 · 10^-3 Па · с

с = 974 кг/м³

С = 4190 Дж/(кг · К)

Pr = 2,3



Для потока молока

(єC),

л = 0,618 Вт/(м · К) м = 0,62 · 10^-3 Па · с с = 1005,4 кг/м³ С = 3854,6 Дж/(кг · К) Pr = 3,52

Секция водяного охлаждения (III)

Для потока холодной воды

(єC),

л = 0,580 Вт/(м · К)

м = 1,25 · 10^-3 Па · с

с = 999,5 кг/м³

С = 4190 Дж/(кг · К)

Pr = 9,2.

Для потока молока

(єC),

л = 0,5 Вт/м·К

м = 1,17 · 10^-3 Па·с

с = 1020,4 кг/м³

С = 3905,2 Дж/кг·К

Р_r = 8,26 кг/м³

Расчет коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи

Коэффициенты теплоотдачи б₁ и б₂ для пластин П-2

(2.13.16)

Коэффициенты теплоотдачи в секциях регенерации тепла и пастеризации рассчитаем с учётом отложений на пластинах при коэффициенте использования поверхности теплообмена ц=0,85, для секции рассольного охлаждения принимаем ц=1

, (2.13.17)

где д_ст = 0.00125 м, толщина стенки;

л_ст=15,12 Вт/(м·К), коэффициент теплопроводности материала пластин.

Секция регенерации (I)

При нагревании сырого продукта

Вт/(м² · К).

При охлаждении пастеризованного продукта

Вт/(м² · К)

Коэффициент теплопередачи

Вт/(м² · К).

Секция пастеризации (II)

При нагревании продукта

Вт/(м² · К).

При охлаждении горячей воды

Вт/(м² · К).

Коэффициент теплопередачи

Вт/(м² · К).

Секция водяного охлаждения (III)

При охлаждении продукта

Вт/(м² · К).

При нагревании воды

Вт/(м² · К).

Коэффициент теплопередачи

Вт/(м² · К).

Расчет рабочих поверхностей, числа пластин и числа пакетов. Компоновка секций в аппарате. Поверочный расчет.

Секция регенерации (I)

Поверхность теплопередачи секции

м² (2.13.18)

Число пластин в секции

, (2.13.19)

где f = 0,21 м² - рабочая поверхность пластины.

При числе каналов в пакете m = 18 число пакетов

(2.13.20)

Принимаем компоновку секции с x_рег =4, m = 18

Компоновка секции

Поверхность теплопередачи:

м² (2.13.21)

Секция пастеризации (II)

Поверхность теплопередачи секции

м² (2.13.22)

Число пластин в секции

(2.13.23)

Число каналов в пакете m=18; число пакетов в секции для молока:

(2.13.24)

Принимаем x_п = 1

Число параллельных каналов в пакетах со стороны горячей воды определим из уравнения массового расхода:

(2.13.25)

Отсюда

Принимаем компоновку секции: Х_п = 1, m = 18

Ввиду изменения числа каналов m=18 уточняем W _г.в.:

Учитываем поправку е_t в Дt_п на смешанный ток теплоносителя

°С (2.13.26)

и уточняем все параметры:

режим движения горячей воды

коэффициент теплоотдачи

Вт/(м² · К)

Вт/(м² · К)

коэффициент теплопередачи

Вт/(м² · К)

поверхность теплопередачи

м²

число пластин необходимое число пакетов

,

Таким образом, целое число пакетов в секции x_п = 1

Поверхность теплопередачи:

м².

Секция водяного охлаждения (III)

Поверхность теплопередачи секции

м² (2.13.27)

Число пластин в секции

(2.13.28)

При числе каналов в пакете m = 18 число пакетов в секции для молока

(2.13.29)

Принимаем x_в = 1.

Число параллельных каналов в пакетах со стороны холодной воды определим из уравнения массового расхода:

(2.13.30)

Отсюда

Компоновка секции: Х_в.ох= 1, m = 18

Ввиду изменения числа каналов m=18 уточняем W _г.в.:

Учитываем поправку е_t в Дt_в.охл на смешанный ток теплоносителя

°С (2.13.31)

и уточняем все параметры:

режим движения горячей воды

коэффициент теплоотдачи

Вт/(м² · К)

Вт/(м² · К)

коэффициент теплопередачи

Вт/(м² · К)

поверхность теплопередачи

м²

число пластин необходимое число пакетов

,

Таким образом, целое число пакетов в секции x_в = 1.

Поверхность теплопередачи:

м².

Общее число рабочих пластин

n = 2 · m (x_рег + х_п + х_р) = 2 · 18 (4 + 1 + 1) = 216

Поверочный расчет

Секция регенерации (I)

t₄ = t₃ - = 90 - (90-35)/(1+10000*3905,2/(3600*1240,9*30,24))

= 45,9°C ~ 46°C

t₂= t₁ + = 35+(90 - 35)/(1 + 10000*3870/(3600*1240,9*30,24))=78,6°C ~ 79°C

Секция пастеризации (II)

Первый пакет. Схема движения противоток

Поверхность пакета F₁ = 2 · m · f = 2 · 18 · 0,21 = 7,56 м²

Для горячей воды

дt₁= (t_гв^н - t_пр²) · Z

W₁ / W₂ = 16,67*4190/4,17*3856 = 4,347

K · F¹ / W₁ = 1769,43*7,56/69847,3 = 0,19

Z =(1 - e^{-(1 - W1 / W2) · (K · F1 / W1)})/ (1 - W₁ / W₂ · e^{-(1 - W1 / W2) · (K · F1 / W1)}) = 0,123

дt₁ = (95 - 79)*0,123 =1,968°С

Температура горячей воды на выходе из первого пакета:

t_гв^к = t_гв^н - дt₁ = 95 - 1,968 = 93°С

Для молока

дt₂ = (t_гв^н - t₂) (W₁ / W₂) · Z = (95 - 79)·4,347·0,123 = 10,76°C

Для молока на выходе:

t₃= t_пр + дt₂ = 79 + 10,76 = 89,76°С

Расчёт гидравлического сопротивления теплообменника

Секция регенерации теплоты (I)

Для потока сырого продукта при Re = 1020,44

(2.13.32)

Гидравлическое сопротивление секции со стороны сырого молока

Па (2.13.33)

где L_п - приведённая длина одного канала, м;

d_э - эквивалентный диаметр канала, м;

о - коэффициент гидравлического сопротивления длины канала.

Для потока пастеризованного молока при Re = 1569,5

.

Гидравлическое сопротивление секции для пастеризованного молока

Па.

Секция пастеризации (II)

Для потока пастеризованного молока при Re = 7076

.

Гидравлическое сопротивление секции

Па.

Секция водяного охлаждения (III)

Для потока молока при Re = 1074,66

.

Гидравлическое сопротивление секции

Па.

Общее сопротивление теплообменника по линии движения продукта

?Р = ?Р_рег,1 + ?Р_рег,2 + ?Р_п + ?Р_в.охл

?Р =33399,77 + 29762,4 + 15118,5 + 24893,6 = 103174 Па

Поверхность теплообмена аппарата:

F = FI + FII + FIII = 7,56 + 7,56 + 30,24 = 45,36 м²

3. Специальная разработка

В данном дипломном проекте модернизирована технологическая линия по производству сладко-сливочного несоленого масла «Крестьянское»» с жирностью 72.5%, действующая на ЗАО «Холдинговая компания «ОПОЛЬЕ» г. Юрьев-Польский. Изменения заключаются в том, что часть молочных сливок будет заменена растительными жирами, что позволит улучшить пищевую и биологическую ценность продукта, а так же снизить затраты на его производство.

Так как масло будет содержать компоненты немолочного происхождения, то такой продукт будет называться спредом. Доля таких компонентов 15%, отсюда, исходя из определений данных ГОСТом /гост №/, конечный продукт будет называться сливочно-растительный спред.

В качестве растительных жиров для производства спреда использует заменитель молочного жира, произведенный компанией «СОЮЗ». Она специализируется на производстве и поставках российским предприятиям пищевой промышленности масложировых систем - специализированных жиров под торговой маркой «СОЮЗ»®‚ вырабатываемых из высококачественного сырья - пальмового‚ кокосового‚ соевого и других масел.

Преимущества использования молочных жиров «СОЮЗ»

Использование жиров «СОЮЗ» в молочной промышленности позволяет вырабатывать в широком ассортименте высококачественную, безопасную для потребителя продукцию и получать значительный экономический эффект.

Получение высококачественной продукции

Жиры «СОЮЗ» являются жировыми системами со сбалансированным жирнокислотным составом, что позволяет вырабатывать продукцию, как общего, так и функционального назначения. Отличные свойства плавления предупреждают возникновение ощущения салистости в готовом продукте.

Стабильный показатель содержания твердого жира при 20°С и 30°С обеспечивает постоянство структурно-механических характеристик, способствует сохранению качества жиров в процессе транспортировки и обеспечивает высокую термоустойчивость вырабатываемых продуктов.

Выработка безопасной продукции

Содержание транс-изомеров в жирах «СОЮЗ» не превышает безопасного уровня.

Жиры «СОЮЗ» не содержат генетически модифицированных источников, так как сырье, используемое для их производства, является безопасным по этому показателю.

Жиры «СОЮЗ» вырабатываются на основе высококачественных растительных масел, поэтому в своем составе не содержат холестерин.

Экономическая эффективность

Снижение себестоимости продукции за счет полной или частичной замены молочного жира на жиры «СОЮЗ».

Расширение ассортимента вырабатываемой продукции.

Увеличение выхода готовой продукции из 1 тонны молочного сырья.

Сглаживание сезонности производства молочной продукции.

Гибкая ценовая политика Корпорации «СОЮЗ».

Стабильность качества жиров «СОЮЗ»

Постоянный контроль на всех этапах производства обеспечивает стабильно высокое качество готового продукта. При производстве жиров «СОЮЗ» используется сырье, соответствующее европейским стандартам качества. Высокая микробиологическая чистота жиров «СОЮЗ» обеспечивается за счет низкого содержания влаги в продукте (не более 0,3%). Высокая окислительная стабильность жиров «СОЮЗ».

Применение жиров «СОЮЗ» не требует существенного изменения технологического процесса и введения дорогостоящих единиц оборудования в технологическую цепочку.

Возможность полной или частичной замены молочного жира на растительные жиры «СОЮЗ». Оптимальный подбор температуры плавления и температуры застывания жиров «СОЮЗ» позволяет учитывать особенности технологии производства различных молочных продуктов.

Применение жиров «СОЮЗ» дает возможность изготовления молокосодержащих продуктов с новыми потребительскими свойствами.

Применение жиров «СОЮЗ» позволяет сгладить некоторые пороки вкуса молочного сырья (кормовой, силосный, затхлый привкусы).

Применение жиров «СОЮЗ» обеспечивает стабильность параметров технологического процесса и качественных характеристик готового продукта.

Как известно, молочный жир имеет уникальные характеристики плавления: оставаясь совершенно твёрдым при низкой температуре, он полностью расплавляется при температуре тела, что исключительно важно для вкусовых ощущений во время потребления продукта, содержащего молочный жир. Заменитель молочного жира «СОЮЗ 60» обладает аналогичными молочному жиру свойствами плавления и может заменять его, сохраняя при этом традиционное качество готового продукта. Необходимо отметить, что параметр показателя твёрдости молочного жира имеет склонность к сезонным колебаниям, а у растительных жиров, в частности, у заменителя молочного жира «Союз 60» этот показатель стабилен в течение года.

Заменитель молочного жира «Союз 60» обладает значительной устойчивостью к окислению и прогорклости, что увеличивает хранимоспособность молочных продуктов.

«Союз 60» обладает улучшенными органолептическими свойствами, он почти не содержит транс-изомеров жирных кислот, тщательно подобран состав данной жировой системы - кривая плавления максимально приближена к кривой плавления молочного жира.

Ингредиенты ЗМЖ «Союз 60»: натуральные рафинированные дезодорированные, частично гидрогенизированные растительные масла, прежде всего пальмовое, кокосовое, соевое и другие в меньшем количестве, эмульгатор, антиоксидант.

Пальмовое масло - масло, получаемое из мясистой части плодов масличной пальмы. Имеет красно-оранжевый цвет, богато каротиноидами и пальмитиновой кислотой. Затвердевает при температуре ниже 30°C.

Примерный жирнокислотный состав:

- линолевая кислота - 4-10%;

- олеиновая кислота - 35-40%;

- пальмитиновая кислота - 40-50%

Также в незначительных количествах содержится - лауриновая, миристиновая, стеариновая, арахиновая и другие жирные кислоты.

СН₃(СH₂)₁₂СООН С₁₁Н₂₃СООН

миристиновая кислота лауриновая кислота

С₁₇Н₃₅СООН С₁₉Н₃₉СООН

стеариновая кислота арахиновая кислота

Масло устойчиво к окислению. Применяется в молочной промышленности как частичная замена молочного жира; в масложировой промышленности при производстве маргарина, спредов, шортенингов; применяется также в качестве фритюрного жира.

Недавние исследования показали, что пища, в которой содержится пальмитиновая кислота (С_16:0) увеличивает уровень высокоплотного липопротеинового холестерола, предотвращающего риск коронарных заболеваний сердца.

Пальмовое масло является естественным источником витамина Е, в котором содержится до 30% токоферолов и 70% токотриенолов. Токотриенолы и выполняют роль сильнейшего антиоксиданта, предотвращающего окисление ненасыщенных жирных кислот, фосфолипидов и витамина А, удаляют свободные радикалы и, таким образом, предотвращают старение клеток, появление атеросклероза и раковых заболеваний.

Так как пальмовое масло отличается высокой устойчивостью к окислению, разрушению и прогорклости продукты, произведенные на его основе:

- обладают более продолжительным сроком хранения;

- не повышают уровень холестерола в крови;

- не провоцирует появление атеросклероза и раковых заболеваний.

После рафинации и дезодорации пальмовое масло должно иметь белый цвет, вкус обезличен, температура плавления 36-38°С.

Кокосовое масло получают из высушенной мякоти кокосового плода пальмы, которая произрастает в Индонезии, Малайзии, Шри Ланка и других тропических странах. Высушенная мякоть (копра) содержит до 75% жира.

Сырое кокосовое масло имеет сладковатый запах, по консистенции напоминает топленое масло, после рафинации приобретает снежно-белый цвет. Температура плавления - 20-28°С.

Жирнокислотный состав:

- лауриновая кислота - 39-54%;

- миристиновая кислота - 15-23%;

- олеиновая кислота - 4-11%;

- каприловая кислота - 5-10%;

- каприновая кислота - 4,5-9,7%;

- пальмитиновая кислота - 7,5-10,5%;

- капровая кислота - 0,2-0,5%

- стеариновая кислота - 1,0-3,2%.

Почти 50% из жирно-кислотного состава масла составляет лауриновая кислота, которая преобразовывается в монолауриновую жирную кислоту в организме. Лауриновая кислота неблагоприятно действует на разнообразные микроорганизмы, включая, бактерии, дрожжи, грибы, и окутанные вирусы. Она - главный компонент человеческого грудного молока, и помогает защищать детей от болезни в течение младенчества.

Каприловая кислота, которая составляет еще 7% от жирно-кислотного состава кокосового масла, также стимулируют антимикробную деятельность.

Соевое масло получают из бобов сои методом прямой экстракции или отжима. Бобы содержат наряду с жирами и белки. Сырое масло имеет коричневый цвет с зеленым оттенком, после рафинации и дезодорации - светло-желтое, прозрачное, вкус и запах обезличены.

Физико-химические свойства: температура застывания от -15 до -180°С; йодное число 120-141; кинематическая вязкость при 200 єС (59-72)*10^-6 м²/сек.

Химический состав: Витамины Е₁ (необходимый для нормальной работы половых желез), С, Е, соли Са, Nа, Мg, К, Р. Ценным компонентом соевого масла является лецитин.

Жирнокислотный состав:

- линолевая кислота - 46,2 - 52,6%;

- альфа-линоленовая - 7,9 - 8,5%;

- олеиновая - 22 - 26%;

- пальмитиновая - 9 - 12%;

- стеариновая - 5 - 6%.

Соевое масло свободно от холестерина и содержит незначительную долю насыщенных жирных кислот. Его уникальное отличие от других растительных масел заключается в том, что наряду с традиционными жирными кислотами, в нем представлены жирные кислоты, характерные для жиров рыб, и, как было установлено, именно благодаря им, обусловлено снижение риска сердечно-сосудистых заболеваний при потреблении рыбных жиров.

Изменения в рецептуре

В отличие от действующего производства в технологический процесс внесено изменение на стадии смешивания и созревания. Прежде чем смешать жировую систему «СОЮЗ 60» с молочными сливками из неё приготавливают так называемые растительные сливки. Жир разрезают на мелкие куски и растапливают, затем приготавливают нормализованную смесь с жирностью 38% с помощью пахты. Пахту используют полученную при производстве предыдущей партии спреда (сливочного масла). Затем готовую нормализованную смесь добавляют в молочные сливки и оставляют на низкотемпературное созревание. Введение заменителя жира «СОЮЗ 60» позволит получить готовый продукт практически не содержащий транс-изомеров и холестерина и у которого больший срок хранения.

Жировую систему «СОЮЗ 60» берут в определенном количестве, согласно приведенной рецептуре, с целью доведения массовой доли жира до необходимой. Все дальнейшие операции (низкотемпературное созревание, получение масляного зерна, фасовка и хранение в камере) проводят согласно технологической инструкции для производства сливочного масла. В таблице 3.1 представлена рецептура сливочно-растительного спреда «Ополье» с массовой долей жира 72,5%.

Таблица 3.1. Рецептура сливочно-растительного спреда «Ополье» с массовой долей жира 72,5%.

Молоко цельное с массовой долей жира 3,7%, кг	16990,2
Сливки с массовой долей жира 38%, кг	1634,1
Заменитель молочного жира «СОЮЗ 60», кг + пахта, для приготовления растительных сливок.	108,8 + 179,6
Пахта 0,6%, кг	345,7
ВСЕГО, кг:	1000
ВСЕГО, учитывая потери, кг	1027,6

3.1 Введение нового оборудования

В данном дипломном проекте введен аппарат для плавления жировой системы «СОЮЗ 60» - резервуар Я1-ОСВ-2 с рубашкой и мешалкой, общий вид которого изображен на рисунке 3.1.1. Технические характеристики отображены в таблице 3.1.1

Таблица 3.1.1. Технические характеристики резервуара для созревания сливок Я1-ОСВ-2

Вместимость рабочая, м3	Диаметр патрубков, мм	Мощность двигателя, кВт	Габаритные размеры, мм	Масса, кг
1	50	0,75	1535х1335х2110	500

Резервуар Я1-ОСВ-2, предназначен для созревания сливок при выработке сливочного масла, сметаны и производства кисломолочных напитков, так же применяется для высокотемпературной обработки молока, плавления жиров. Применяются на маслозаводах и других предприятиях молочной промышленности.

Резервуар имеет трехслойные стенки, между верхней и средней стенкой проложена изоляция, а между средней и внутренней стенкой расположены обогреватели. Обогрев осуществляется горячей водой.

Описание конструкции и принцип действия

Корпус представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд с днищем и крышкой, теплообменной рубашкой в виде змеевика и патрубками подвода и отвода теплохладагента. Корпус термоизолирован фенолформальдегидным пенопластом и облицован тонколистовой нержавеющей сталью. К нижнему днищу приварены регулируемые опоры.
Мешалка, установленная вертикально, имеет форму трубчатого контура с диагональной лопастью. В нижней части мешалка опирается на подшипник скольжения. Привод представляет собой плиту с установленным на ней мотор-редуктором.

Моечное устройство состоит из двух моющих головок, вращающихся во взаимно перпендикулярных плоскостях, каждая из которых имеет изогнутые трубки, создающие при вытекании из них жидкости (моющего раствора или воды) реактивную силу, вращающую головки.
Заполнение и опорожнение резервуара продуктом осуществляется через патрубок, расположенный в нижней части корпуса.

Для контроля температуры продукта в нижней части корпуса установлены стеклянный термометр и термометр сопротивления. Для определения верхнего уровня продукта в верхней части корпуса установлены датчики верхнего уровня, для сигнализации опорожнения - датчик нижнего уровня. Для взятия пробы продукта в целях определения его кислотности лабораторным способом в цилиндрической части резервуара предусмотрен пробоотборный кран.

В резервуаре имеется люк, закрываемый крышкой посредством защелки. У крышки люка установлен конечный выключатель. На верхней крышке резервуара расположен патрубок для подсоединения к внешней охладительной установке. Система охлаждения в виде замкнутой спиральной рубашки позволяет прокачивать теплохладагенты под избыточным давлением, что повышает эффективность теплообмена и упрощает проектные решения по обвязке резервуаров у потребителя трубопроводами теплохладагентов.

Заменитель молочного жира с температурой в центре монолита около 15°С разрезается на куски массой 1-3 кг, которые загружаются в резервуар ОСВ. По обогревательным змеевикам пускают горячую воду заданной температуры (не менее 70°С). Для приготовления нормализованных растительных сливок в резервуар с уже растопленным заменителем молочного жира заливают необходимое количество пахты или молока до содержания массовой доли жира в смеси 38% и включают мешалку; перемешивание ведется при температуре 60-65°C.

Резервуары типа ОСВ оснащены средствами контроля, автоматического и дистанционного управления технологическими процессами, что позволяет обеспечить минимальную трудоемкость эксплуатации и высокое качество вырабатываемых продуктов. Резервуары полностью выполнены из пищевой нержавеющей стали. Резервуар монтируется на основание (пол, междуэтажное перекрытие, эстакаду и т.д.), рассчитанное на массу резервуара в заполненном состоянии. Устанавливать резервуар ОСВ нужно строго вертикально.

Также в данном дипломном проекте предлагается заменить маслоизготовитель КМ-1500 1974 года выпуска на более современный маслоизготовитель непрерывного действия Westfalia BUE 3000 (рис. 3.1.2).

Предназначен для производства сладко- или кисло-сливочного масла, а также культурированного сливочного масла (соленого или несоленого) и спредов.

Смесь сливок и растительных жиров для сбивания спреда подаются в маслоизготовитель при помощи насоса. Измерения расхода и электронная регулировка скорости обеспечивают постоянное значение расхода подаваемых сливок.

Смесь сливок и растительных жиров сначала попадают в первый маслобойный цилиндр I (1). Вращающееся било сбивает сливки в масляное зерно и пахту. Далее обе фазы подаются во второй маслобойный цилиндр (2). Он разделен на две секции кольцевым порогом. Охлажденная пахта вводится в первую секцию, где сбивается суспензия масляного зерна в пахте с последующим охлаждением. Далее масляное зерно с пахтой перетекает через кольцевой порог во вторую секцию второго маслобойного цилиндра. Пахта отделяется от масляного зерна на мелкоячеистом сите. Из вращающего сборника пахта отводится в накопительную емкость. Масляное зерно из второго маслобойного цилиндра падает на шнеки в корпусе первого текстуратора. Остатки пахты выжимаются и откачиваются во второй маслобойный цилиндр для осветления (извлечение масляного зерна).

Далее в камере вакуумирования (5) из продукта удаляется воздух. Необходимое разрежение создается жидкостным кольцевым вакуумным насосом.

Вращающиеся навстречу шнеки (6) и встроенный насос для перекачки спреда создают оптимальные условия перемещения спреда ко второму участку смешивания. Интенсивное перемешивание обеспечивает однородную текстуру и равномерное распределение влаги. Технические характеристики маслоизготовители представлены в таблице 3.1.2.

Таблица 3.1.2. Технические характеристики маслоизготовителя непрерывного действия Westfalia BUE 3000

Марка оборудования	Производите-льность, т/ч	Расход охлаждающей воды, л/ч	Мощность, кВт	Габариты, мм
BUE 3000	1,5 - 3	450	44	6350*1300*2850

В отличае от действующего производства предлагается произвести замену ручного труда. Для этого используем полуавтомат М6-АУБ для укладки брикетов спреда в короба. Он предназначен для штабелирования и укладки брикетов сливочно-растительного спреда в картонные ящики. Работает совместно с автоматом АРМ для фасовки и упаковки сливочно-растительного спреда.

Полуавтомат состоит из станины с приводом, магазина, механизма толкателей пачек, механизма стола, опрокидывателя, электрооборудования и пневмосистемы. Станина служит основанием полуавтомата и выполнена из сваренных между собой прокатных профилей. К станине крепятся все механизмы полуавтомата. С правой стороны предусмотрена дверца, закрывающая нишу, в которой помещен щит электрооборудования.

Магазин состоит из приемной камеры с крышкой и коробки с двумя микропереключателями. Камера выполнена из нержавеющей стали. В переднем листе камеры предусмотрено окно для входа брикетов в полуавтомат. С задней стороны крепится коробка с микропереключателями. Крышка камеры снабжена блокирующим устройством.

Механизм стола состоит из цилиндра стола и цилиндра зажимов. Цилиндр стола служит для формирования блока рядов брикетов по вертикали. Он крепится к раме полуавтомата и к цилиндру зажимов и состоит из цилиндра, к штоку которого прикреплены столик и направляющая планка с гребенкой. Цилиндр зажимов состоит из двухстороннего цилиндра, шток которого служит отсекателем и крепится к кронштейнам толкателей. Отсекатель цилиндра зажимов зацепляется с гребенкой цилиндра стола. В процессе движения отсекателя шток цилиндра стола с гребенкой собственной массой опускается на один шаг гребенки (равный высоте брикета) вниз. Технические характеристики полуавтомата для укладки брикетов масла в ящики представлены в таблице 3.1.3

Таблица 3.1.3. Технические характеристики полуавтомата для укладки брикетов в короба М6-АУБ

Марка оборудования	Мощность, кВт	Размеры брикетов, мм	Масса брикетов, кг	Количество брикетов в ящике, шт.	Габаритные размеры, мм
М6-АУБ	0,2	100*75*29 (36)	0,2-0,25	12-80	1660*770*960

Используемые аппараты не только позволят увеличить качество получаемой продукции, но и сократить энергетические затраты. Ручной труд исключается, что улучшит микробиологическое состояние линии, так как процесс производства будет полностью автоматизированным. Аппараты оборудованы датчиками, контролирующими качество сырья и качество готовой продукции, что экономит время производства продукции. В лаборатории делается только контрольная проверка упакованного масла, прежде чем отпустить его на реализацию.

4. Автоматизация технологических процессов

Автоматизация процесса смешивания нормализованной смеси заменителя молочного жира и пахты со сливками в резервуаре ОСВ и процесса производства спреда в маслоизготовителе Westfalia BUE.

Выход продукции и ее качество в любом химико-технологическом процессе в значительной степени зависят от того, насколько точно режимные параметры процесса (температура, давление, расход, уровень, концентрация компонентов и т.д.) поддерживаются во время проведения процесса на оптимальном уровне. Требованию оптимизации в этом смысле наиболее полно удовлетворяет автоматическое управление химико-технологическими процессами.

Автоматическое управление химико-технологическими процессами, кроме того, обеспечивает наивысшую производительность труда при наименьших производственных затратах, надежность работы оборудования, снижает нежелательные воздействия химико-технологического производства на окружающую среду, улучшает условия труда производственного персонала.

В данном разделе разработана САУ участка производства спреда. Разработана схема автоматизации с использованием МПК «МФК-1500».

Многофункциональный программируемый контроллер МФК1500 предназначен:

- для построения информационных систем объема от 100 до 1000 измерительных каналов в одном контроллере;

- для построения управляющих и информационных систем автоматизации технологических процессов среднего уровня сложности;

- для построения систем блокировок и противоаварийной защиты (ПАЗ).

Контроллер может использоваться как в системах автономного управления, так и в составе распределенных АСУ ТП. Кроме того, возможно его использование в качестве локального устройства управления в составе сложной распределенной системы управления. [сайт]

Контроллер устойчив к воздействию следующих климатических и механических факторов: рабочая температура: для исполнения со знаком «i» от -40 до 60°С; для обычного исполнения от 1 до 60°С; относительная влажность окружающего воздуха от 5 до 95% без конденсации влаги; атмосферное давление от 84,0 до 106,7 кПа; вибрация для частот от 5 до 9 Гц с амплитудой смещения 3,5 мм.

К работе с контроллером МФК1500, его модулями, МКС и УДС допускается персонал, прошедший обучение и имеющий допуск для работы на электроустановках с напряжением до 1000 В.

Перед установкой модулей в шасси контроллера МФК1500 необходимо проверить их внешний вид на предмет отсутствия механических повреждений. Допускается «горячее включение» всех модулей, то есть установка их в шасси и каркас контроллера МФК1500 при включенном питании. Монтаж проводов, подходящих УДС и МКС контроллера МФК1500, проводится при отключенном электропитании. При эксплуатации контроллера МФК1500 запрещается перекрывать поток воздуха снизу и сверху шасси (каркаса). При размещении контроллера МФК1500 в шкафу минимальное расстояние над шасси (каркасом) должно быть не менее 50 мм. Запрещается пользование средствами связи на расстоянии ближе 3 м. [сайт]

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. [списать название методички]

Для качественного ведения процесса смешивания сливок с нормализованной смесью заменителя молочного жира (ЗМЖ) и пахты, а также процесса получения спреда необходимо контролировать и регулировать ряд параметров, представленных в таблице 4.1.

Таблица 4.1. Контролируемые и регулируемые параметры

№	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	Давление на линии подачи сливок к резервуару ОСВ	0,2ч0,3МПа	+	-	-	+	-	-
2	Давление на линии подачи нормализованной смеси ЗМЖ и пахты к резервуару ОСВ	0,2ч0,3 МПа	+	-	-	+	-	-
3	Расход сливок на резервуар ОСВ	По рецептуре на 1 тонну готового продукта 1634,1 кг, 85% от общего количества смеси	+	+	+	-	+	Управление клапаном подачи сливок
4	Расход нормализованной смеси ЗМЖ и пахты на резервуар ОСВ	По рецептуре на 1 тонну готового продукта 288,4 кг, 15% от общего количества смеси	+	+	+	-	+	Управление клапаном подачи нормализованной смеси ЗМЖ и пахты
5	Расход холодной воды на участок	-	+	+	+	-	-	-
6	Давление холодной воды на змеевик резервуара ОСВ	0,15ч0,25 МПа	+	-	-	+	-	-
7	Давление холодной воды на маслоизготовитель Westfalia BUE	0,15ч0,25 МПа	+	-	-	+	-	-
8	Температура в резервуаре ОСВ	12±2 оС	+	+	-	-	+	Изменение подачи холодной воды к змеевику
9	Температура готового продукта на выходе из маслоизготовителя Westfalia BUE	15±2 оС	+	+	-	-	+	Изменение подачи холодной воды в маслоизготовитель Westfalia BUE
10	Давление смеси на входе в маслоизготовитель Westfalia BUE	0,25ч0,3 МПа	+	-	-	+	-	-

Автоматическая система управления технологическим процессом включает в себя 4 контура регулирования и 6 контуров контроля. Контуры регулирования:

1. Регулируется клапаном подача сливок на резервуар ОСВ.

2. Регулируется клапаном подача нормализованной смеси из ЗМЖ и пахты.

3. Регулируется температура смеси в резервуаре ОСВ путем изменения подачи холодной воды к змеевику.

4. Регулируется температура готового спреда на выходе из маслоизготовителя Westfalia BUE путем изменения подачи холодной воды к маслоизготовителю.

Контуры контроля:

1. Контролируется давление подачи сливок к резервуару ОСВ.

2. Контролируется давление подачи нормализованной смеси из ЗМЖ и пахты.

3. Контролируется расход холодной воды на участок.

4. Контролируется давление холодной воды на змеевик резервуара ОСВ.

5. Контролируется давление холодной воды на маслоизготовитель.

6. Контролируется давление смеси на входе в маслоизготовитель.

Разберем работу одного из контуров регулирования, а именно контур регулирования температуры смеси в резервуаре ОСВ путем изменения подачи холодной воды к змеевику. Температура смеси измеряется датчиком температуры ТСМУ Метран 274 (позиция 8а). Клапан КМР ЛГ 101 НЖ 50 40,0 НЗ УХЛ(1) (позиция 8б), установленный на линии подачи холодной воды, регулирует приток холодной воды и тем самым стабилизирует температуру в резервуаре, необходимую для созревания смеси.

Типы выбранных приборов и средств автоматизации, сгруппированные по параметрам, представлены в таблице 4.2.

Таблица 4.2. Спецификация на проборы и средства автоматизации

Номер позиции	Наименование	Тип	Кол-о	Примечание
1а, 2а, 6а, 7а, 10а	Измеряемые среды: жидкости; пар, газ, газовые смеси Диапазоны измеряемых давлений: min 0-0,025 кПа; max 0-60 МПа Выходные сигналы: 4-20 мА Основная приведенная погрешность до ±0,075% Диапазон температур окружающей среды от -40 до 80°С	Интеллектуальные датчики давления Метран-150 TGR	5	«Метран»
8а, 9а	Датчик температуры с пределом измерений 0оС-180 оС, Измеряемая среда: газ, жидкость, сыпучие вещества.	ТСМУ Метран-274	2	«Метран»
3а, 4а	Предназначен для измерения расхода эмульсий и суспензий и передачи полученной информации для технологических целей и учетно-расчетных операций. Избыточное давление в трубопроводе до 10 Мпа Диаметр условного прохода трубопровода Dу 15…200 мм Основная относительная погрешность измерений расхода до ±0,7% Выходной сигнал: 4-20 мА	Метран-360	2	«Метран»
5а	Предназначен для измерения расхода жидкости и передачи полученной информации для технологических целей и учетно-расчетных операций. Избыточное давление в трубопроводе до 10 Мпа Диаметр условного прохода трубопровода Dу 15…200 мм Основная относительная погрешность измерений расхода до ±0,7% Выходной сигнал: 4-20 мА	Метран-350	1	«Метран»
3в, 4в	Клапан отсечной с электроприводом МЭПК 6300	КШС. Э	2	ЛГ «Автоматика»
8в, 9в	Клапан малогабаритный регулирующий с электроприводом МЭПК 6300. Имеет равнопроцентную характеристику. Общепромышленное исполнение.	КМР. Э	2	ЛГ «Автоматика»
3б, 4б, 8б, 9б	Пускатель бесконтактный реверсивный	ПБР-2М	4

Список использованных источников

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

2. Закон РФ О техническом регулировании. - М.: ТК Велби, Изд-во Проспект, 2004. - 32 с.

3. Закон РФ О качестве и безопасности пищевых продуктов. - Екатеринбург.: Уралюриздат, 1999. - 40 с.

4. Закон РФ О защите прав потребителей. - М.: ИНФРА-М, 2004. - 35 с.

5. ГОСТ Р 51917-2002 Продукты молочные и молокосодержащие. Термины и определения. - М.: Изд-во стандартов, 2000. - 16 с.

6. Барабанщиков, В.Н. Молочное дело / В.Н. Барабанщиков, А.С. Шувариков. - 3-е изд., доп. и перераб. - М.: Изд-во МСХА, 2000. - 348 с.

7. Повышение качества молочной продукции / О.Б. Федотова, Е.В. Шепелева // Мол. пром. - 2004. - №2. - с. 39-40.

8. СанПиН 2.3.2.1078 - 01 Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. - М.: Ника, 2001. - 320 с.

9. Действие пробиотических продуктов на возбудителей кишечных инфекций / В.И. Ганина, Е.В. Болылакова // Мол. пром. - 2001. - №11. - с. 47-48.

10. Пробиотический кисломолочный напиток / Г.В. Иванова, Т.П. Арсеньева // Мол. пром. - 2000. - №9. - с. 8-9.

11. Продукты лечебного и профилактического назначения: основные направления научного обеспечения / В.Д. Харитонов, О.Б. Федотова // Мол. пром. - 2003. - №12. - с. 71-72.

12. Современный взгляд на пробиотические продукты / В.И. Ганина // Всё о молоке. - 2001. - №3.

13. Новые достижения в технологии кисломолочных продуктов / В.Ф. Семенихина, И.В. Рожкова // Мол. пром. - 2002. - №9. - с. 41-42.

14. Современные тенденции в технологии кисломолочных напитков / З. Жбиковский // Мол. пром. - 2004. - №1. - с. 42-43.

15. ТУ 9222-001-14173891-04 Продукт кисломолочный «Бифилайф». - М,: ООО «Мир биотехнологий», 2002. - 9 с.

16. О консистенции кисломолочных продуктов / З.С. Зобкова, Т.П. Фурсова // Мол. пром. - 2002. - №9. - с. 31-32.

17. Горбатова, К.К. Химия и физика молока / К.К. Горбатова. - Спб.: ГИОРД, 2004. - 288 с.

18. Системы управления качеством в молочной промышленности / С. Зайка, А. Тарчинска // Мол. пром. - 2004. - №6. - с. 21-22.

19. О консистенции кисломолочных продуктов / З.С. Зобкова, Т.П. Фурсова // Мол. пром. - 2002. - №11. - с. 27-29.

20. Шидловская В.П. Органолептические свойства молока и молочных продуктов / В.П. Шидловская. - М.: Колос, 2000 - 280 с.

21. ГОСТ Р 52054 - 2003 Молоко натуральное коровье - сырье. Технические условия. - М.: Изд-во стандартов, 2003. - 20 с.

22. Технологическая инструкция по производству продукта кисломолочного «Бифилайф». - М.: ООО «Мир биотехнологий», 2002. - 7 с.

23. Горбатова, К.К. Биохимия молока и молочных продуктов / К.К. Горбатова - 2-е изд., доп. и перераб. - СПб.: КОЛОС, 1997. - 288 с.

24. О консистенции кисломолочных продуктов / З.С. Зобкова, Т.П. Фурсова // Мол. пром. - 2002. - №10. - с. 23-24.

25. Гигиеническая значимость и безопасность / А.А. Иванов // Мол. пром. - 2004. - №7. - с. 13-16.

26. Производители «Бифилайф» - лидеры молочного производства / И.В. Кунков // Мол. пром. - 2002. - №2. - с. 32.

27. Никифоров, А.Д. Управление качеством / А.Д. Никифоров. - М.: ДРОФА, 2004. - 720 с.

28. Закваски прямого внесения и ингридиенты для производства кисломолочных продуктов / И. Приданникова, В. Елизарова // Мол. пром. - 2004. - №2. - с. 32-33.

29. Самойлов, В.А. Справочник технолога молочного производства. Том 7. Оборудование молочных предприятий / В.А. Самойлов, П.Г. Нестеренко, О.Ю. Толмачёв. - Спб.: ГИОРД, 2004. - 832 с.

30. Степаненко, П.П. Микробиология молока и молочных продуктов: учеб. Для ВУЗов / П.П. Степаненко. - Сергиев Посад: ООО «Все для вас - Подмосковье», 1999. - 145 с.

31. Степанова, Л.И. Справочник технолога молочного производства. Том 1. Цельномолочная продукция. Технология и рецептуры / Л.И. Степанова. - Спб.: ГИОРД, 2003. - 794 с.

32. «Бифилайф» - свежий взгляд на молочную промышленность / В.Ю. Чистяков // Мол. пром. - 2002. - №3-4. - с. 156-157.

Размещено на Allbest.ru