Технология производства сливочного масла

Исходными данными для расчета являются:

· Количество направляемого на переработку молока - 10т;

· жирность молока - 3,6%.

Считаем, что из поступающего молока миницех будет выпускать масло сливочное крестьянское.

Массу сливок от сепарирования с учетом потерь определяем по формуле:

где - Ж_цм, Ж_сл и Ж_о - соответственно жирность цельного молока, сливок и обрата, %;

Кп_с - коэффициент потерь сливок.

Масса обезжиренного молока от сепарирования:

где - Кп_о - коэффициент потерь обрата.

Масса масла определяется по выражению:

где Ж_пах - жирность пахты, %;

Кп_ж - коэффициент потерь жирности при сбивании.

Массу пахты определяем по формуле:

где Кп_пах - коэффициент потерь пахты.

Расход молока цельного на единицу продукта (Р_М) равен:

Пересчет расхода молока в показатель базисной жирности (Р_МБ):

где Ж_Б - базисная жирность цельного молока, %.

Согласно ГОСТ 31-79 масло крестьянское содержит массовую долю жира - 72,5%; влаги - 25%; СОМО - 2,5%.

Массовая доля жира в сливках при сепарировании - 36%; обезжиренного молока - 0,05%; пахты - 0,5%.

Так как базисная жирность молока в нашем случае равна средней жирности цельного молока, то Р_М = Р_МБ.

2. Обоснование и выбор технологического процесса

2.1 Классификация существующих методов производства сливочного (и комбинированного) масла

Технологический процесс производства сливочного масла предусматривает концентрацию жировой фазы молока (находящейся внутри жировых шариков) до желаемого содержания ее в масле и формирование структуры продукта с заданными свойствами.

Основой существующих технологий сливочного масла являются сложные физико-химические процессы, происходящие при термомеханической обработке сливок, а именно -- изменение агрегатного состояния глицеридов молочного жира и разрушение прочных липопротеиновых оболочек жировых шариков.

В зависимости от способа концентрации жира и формирования структуры продукта различают два метода производства масла: сбиванием сливок и преобразованием высокожирных сливок.

При выработке сливочного масла методом сбивания сливок для концентрации жировой фазы сливки сразу после пастеризации охлаждают до температуры массовой кристаллизации глицеридов (от 5 до 20°С) и термо-статируют (10 ч и более) с целью частичного отвердевания жира (не менее 30...35%). Частичное отвердевание жира и последующее интенсивное механическое воздействие на сливки способствуют выделению жировой фазы в виде рыхлых комочков различной величины и формы (масляного зерна), являющихся промежуточным продуктом при производстве масла методом сбивания сливок.

Быстрое и глубокое охлаждение сливок, их продолжительная выдержка при низких температурах обеспечивают практически полную кристаллизацию необходимого количества глицеридов (30...35%). Последующие чередуемые плавление и отвердевание глицеридов при сбивании сливок, промывка масляного зерна и его механическая обработка обусловливают формирование хорошей пластичности масла при температуре домашнего холодильника (8...10°С) и высокую термоустойчивость при комнатной температуре (18...22°С).

Основными аппаратами для производства масла методом сбивания сливок являются маслоизготовители периодического или непрерывного действия. На выходе из маслоизготовителя продукт имеет температуру 12...17°С и твердообразную консистенцию, соответствующую товарным показателям.

При выработке сливочного масла методом преобразования высокожирных сливок концентрацию жировой фазы до уровня необходимого содержания ее в сливочном масле осуществляют сепарированием в горячем состоянии. Все технологические процессы до маслообразования осуществляются при температуре выше точки плавления жира (65...95°С). Только на конечной стадии процесса маслообразования высокожирные сливки быстро охлаждают (со скоростью 0,3...0,6°С/с) до 12...16°С при одновременном интенсивном механическом воздействии (перемешивании). Молочный жир при этом частично отвердевает, что вызывает нарушение устойчивости жировой дисперсии, приводящее к ее разрушению. Эмульсия типа «масло в воде», характерная для сливок, преобразуется в эмульсию обратного типа -- «вода в масле», характерную для сливочного масла.

Основными аппаратами для выработки масла методом преобразования высокожирных сливок являются маслообразователи различных конструкций. На выходе из маслообразователей продукт имеет температуру 12...17°С и представляет собой легкоподвижную текучую массу. Процессы отвердевания глицеридов и формирование структуры продукта завершаются в таре после фасования.

2.2 Сравнительная характеристика методов производства

3.1 Описание технологического процесса производства масла

В аппаратах периодического действия (МПД) механическая обработка осуществляется вальцами, либо посредством многократных ударов комков масла в безвальцовых конструкциях маслоизготовителей.

Обработка масляного зерна и масла при низкоплавком жире в весенне-летний период года продолжается 15...25 мин, а в осенне-зимний -- при высокоплавком жире -- от 25 до 50 мин. Первые 5...8 мин обработку ведут при закрытых кранах и люке, а с образованием пласта краны открывают для вытекания свободной влаги. При достижении критического момента (жидкость из крана не вытекает) рабочую емкость маслоизготовителя останавливают и отбирают из разных мест пласта среднюю пробу для определения массовой доли влаги. По данным анализа рассчитывают количество недостающей влаги и вносят ее в рабочую емкость в виде пахты или воды. Дальнейшую обработку продолжают при закрытых кранах и люке до полной вработки и равномерного распределения влаги в масле.

Температуру обработки масла при эксплуатации МПД регулируют орошением их наружной поверхности водой. При твердом масляном зерне (после достижения критического момента обработки) поверхность масло-изготовителя орошают водой с температурой 18...20°С, при мягком зерне -- холодной водой (температура 3...5°С). Температуру обрабатываемого масла поддерживают в интервале 11...14°С.

Рассчитанное недостающее количество воды равномерно разбрызгивают на поверхности пласта и врабатывают при закрытых кранах и люке.

С целью лучшего диспергирования плазмы и улучшения консистенции продукта при эксплуатации МПД целесообразна гомогенизация масла. Сущность процесса заключается в дополнительной механической обработке свежевыработанного масла в специальном аппарате -- гомогенизаторе. В осенне-зимний период масло гомогенизируют сразу после выработки при достаточно интенсивном механическом воздействии. В весенне-летний период свежевыработанное масло предварительно выдерживают 1...3 ч в помещении цеха для упрочнения структуры, а интенсивность механического воздействия при этом снижают.

Оптимальной температурой гомогенизации является 11...13°С. В процессе гомогенизации масла его температура повышается на 1...2°С.

Помимо диспергирования водной фазы и пластификации масла, при гомогенизации наблюдается тенденция снижения газовой фазы, что при интенсификации механического воздействия проявляется заметнее.

Гомогенизировать хорошо обработанное масло не следует, так как это может послужить причиной появления различных пороков консистенции -- мягкой, засаленной и др.

Масло крестьянское сладкосливочное несоленое выработанное методом сбивания сливок фасуют монолитами в ящики по 20, 15, 10, 5 кг и потребительскую тару порциями по 10, 15, 20, 30, 50, 100, 150, 200, 250 и 500 г.

3.2 Составление графика организации технологического процесса производства сливочного масла крестьянского несоленого

производство сливочное масло сырье

График организации технологических процессов составляем для определения режима работы предприятия, продолжительности и последовательности операций в течение суток, взаимосвязи отдельных операций, интенсивности и часового материального баланса производства.

В графе «Технологические операции» указываем все операции технологического процесса согласно технологии производства масла.

Во второй графе (графе «Всего») указываем количество перерабатываемого молока, полуфабрикатов, готовой продукции и отходов по соответствующим операциям. Данные принимаем из продуктового расчета.

В третьей графе указываем количество сырья, перерабатываемого за один час, по существу характеризуя часовую производительность оборудования или интенсивность переработки. Вопрос об интенсивности переработки решают на основе ряда факторов, учитывающих тип перерабатывающего предприятия, комплектность его технологических линий, конструктивные и технологические особенности основного и вспомогательного оборудования, экономическую целесообразность той или иной машины.

Последние графы разбиваем на число часов работы в сутки. Продолжительность операций обозначаем сплошной линией.

В технологическом процессе производства сливочного масла имеются фиксированные операции, время которых определяется технологией производства, и операции, продолжительностью которых можно варьировать.

Продолжительность приемки молока при производственной мощности предприятия до 40 т молока в смену по санитарным нормам не должна превышать 3 часов. Принимаем продолжительность приемки и резервирования молока равной 1 час. Тогда, интенсивность приемки и резервирования молока будут равны:

Продолжительность сепарирования молока также принимаем равным 1 часу с интенсивностью И_с=10000 кг/ч.

Считаем, что процессы пастеризации и охлаждения сливок будут выполняться на одной установке, т.е. в непрерывном потоке. Тогда продолжительность указанных операций также составит 1 час, а их интенсивность будет соответственно равна:

Считаем также, что переработка молока осуществляется в осенне-зимний период, для которого по технологическим требованиям созревание сливок должно длиться не менее 10 часов.

Принимаем продолжительность созревания сливок равной 10 ч.

Продолжительность сбивания сливок по технологическим требованиям составляет 45...60 минут. Принимаем длительность сбивания равной 1 ч.

В осенне-зимний период года продолжительность обработки масляного зерна составляет 25... 50 минут. Принимаем продолжительность этой операции равной 45 минутам, т.е. 0,75 ч.

Так как операции сбивания сливок и обработка масляного зерна проводятся в одной машине, то объединяем эти операции в одну.

Считаем, что для производства масла используются высококачественные сливки, и обработка масляного зерна будет проводиться с соблюдением требований. Тогда гомогенизацию масла можно исключить.

Продолжительность фасования масла принимаем равной 1,25 часа с таким расчетом, чтобы закончить технологический процесс к окончанию второй смены.

Интенсивность фасования масла в этом случае составит:

График организации технологического процесса производства масла крестьянского сладкосливочного несоленого представлен на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1. График организации технологического процесса производства масла крестьянского сладкосливочного несоленого

4. расчет и подбор технологического оборудования

Выбор технологического оборудования производим на основе результатов продуктового расчета и графика организации технологического процесса, который предопределяет необходимое количество машин и аппаратов.

Правильный выбор технологического оборудования обеспечивает необходимые условия для планомерной и чёткой работы всего предприятия.

При выборе основного технологического оборудования учитывают следующее:

· соответствие технико-экономических показателей оборудования уровню современных технологий;

· выравненность машин и аппаратов, составляющих технологические линии, по производительности;

· предпочтительность применения машин, не требующих дополнительного монтажа нестандартного оборудования и вспомогательных общезаводских систем.

Подбор оборудования должен производиться в строгом соответствии с выбранными технологическими режимами оборудования, с учётом продолжительности его работы в течение смены, суток или производственного цикла.

Так как производительность некоторых видов оборудования представляется в м³/ч, то возникает необходимость перевода интенсивности процесса в данную размерность. Для этого в дальнейшем будет использована формула:

где - объемная интенсивность процесса, м³/ч;

- массовая интенсивность процесса, кг/ч;

с_п - плотность продукта, кг/м³.

Температура молока, поступающего на предприятие, составляет порядка 4°С. При этом молоко имеет плотность 1032,3 кг/м³ [ ] табл. П1. стр. 264.

Тогда объемная интенсивность резервирования молока (перекачивания молока из молочной автоцистерны в резервуар) будет равна:

Для перекачивания молока из молочной автоцистерны в резервуар выбираем насос марки 36МЦ-10-20 [] табл. 3.4. стр. 59. с подачей 10 м³/ч.

Для временного хранения молока принимаем резервуар-термос марки В2ОГМ-10 с рабочей вместимостью 10000 л (10 м³) [] табл. 3.3. стр. 57.

Подогрев молока перед сепарированием будем проводить в трубчатом теплообменном аппарате П8-ОУП-10/5, имеющем производительность 10000 л/ч [] табл. 9.1. стр. 167.

Производительность сепаратора-сливкоотделителя должна удовлетворять интенсивности сепарирования молока, т.е. 10000 кг/ч.

При сепарировании молоко имеет температуру 35...40°С. Плотность такого молока составляет 1020,9 кг/м³ [ ] табл. П1. стр. 264. Тогда объемная интенсивность сепарирования молока будет равна:

Для сепарирования молока принимаем сепаратор-сливкоотделитель марки Ж5-ОСН-С, имеющий производительность по молоку 10000 л/ч [ ] табл. 8.4. стр. 159.

Интенсивность пастеризации сливок в пересчете на литры производим по формуле:

где с_сл - плотность сливок, кг/м³;

t - продолжительность операции, ч.

с_сл =980...985 кг/м³. [ ] стр. 64. Принимаем для расчета с_сл =980 кг/м³.

Пастеризацию сливок проводим в пластинчатой пастеризационно-охладительной установке марки А1-ОКЛ-1 с производительностью 1000 л/ч

[ ] табл. 9.2. стр. 170.

При выборе сливкосозревательной ванны и маслоизготовителя необходимо определить рабочий объем машин для обработки заданного количества сливок.

Рабочий объем машин определяем по формуле:

где ц - коэффициент заполнения рабочей камеры.

Коэффициент заполнения резервуаров для созревания сливок находится в пределах 0,8...0,85 [ ] стр. 152. Принимаем для расчета ц=0,825.

Тогда:

Для созревания сливок принимаем аппарат ВСМГ-1200, имеющий вместимость ванны 1200 л (1,2 м³) [6] табл. 9.5. стр. 175.

Принимаем коэффициент заполнения емкости при сбивании сливок равным 0,45. Тогда:

Для сбивания сливок принимаем маслоизготовитель марки ММ - 2000, имеющий вместимость барабана 2320 л [6] табл. 10.1. стр. 179.

Для перекачивания сливок из сливкосозревательной ванны используем ранее принятый насос марки 36МЦ-10-20.

Фасовку сливочного масла будем осуществлять в брикеты массой 200 г с последующей упаковкой в маркированный подпергамент. Для этих целей используем автомат марки АРМ, имеющий производительность 40...80 брикетов в минуту (480...960 кг/ч) [6] табл. 11.3. стр. 198.

Выбранное оборудование сводим в таблицу 4.1.

Таблица 4.1. Сводная таблица технологического оборудования миницеха

5. Разработка графика работы оборудования

График работы машин и аппаратов проектируемого перерабатывающего предприятия составляют для уточнения и проверки правильности выбора основного технологического оборудования, установления очередности включения и продолжительности работы машин, а также для определения почасового расхода электроэнергии, пара, горячей и холодной воды. Основой для составления такого графика являются технологические процессы проектируемого предприятия. Каждой операции этих процессов должна соответствовать работа машин и аппаратов, количество и марка которых определены при расчёте и подборе технологического оборудования.

График работы оборудования проектируемого предприятия выполняем в виде таблицы (рисунок 5.1.). В первой графе записываем наименование машин и аппаратов в строгом соответствии с принятой технологией производства сливочного масла. Во второй и третьей графах приводим сведения о марке (типе) оборудования и его часовой производительности (вместимости). В четвёртой графе указываем количество машин и аппаратов; в пятой - сменная или суточную производительность оборудования. Последние три графы (шестая, седьмая и восьмая) обозначают смены и разбиваются на соответствующее число часов работы в каждой смене. В этих графах с помощью условных знаков и линий отражают время работы оборудования при выполнении основных и подготовительно-заключительных операций. Обычно отдельно показывают наполнение и опорожнение резервуаров или других емкостей машин, их мойку, разборку и сборку.

Технологическое время работы оборудования рассчитываем на основании паспортной производительности машин, продолжительности смены и коэффициента использования времени смены.

Очередность включения, работы и выключения машин и аппаратов должна полностью соответствовать очередности операций технологического процесса проектируемого предприятия.

1 2 3 4 5

1- работа оборудования; 2 - опорожнение; 3 - наполнение; 4 - заключительные операции; 5 - подготовка к работе

Рисунок 5.1. График работы оборудования

6. Расчет производственных площадей

Площадь приемного и аппаратного цехов рассчитываем по формуле:

где - суммарная площадь занятая технологическим оборудованием без учета площадок обслуживания, м²;

k - коэффициент запаса площади, который зависит от характера производства, наличия транспортных средств, линейных размеров оборудования.

Для приемного цеха k₁ =4...6; для маслодельного цеха k₂ =3...4 [10] стр. 36.

Принимаем для расчета k₁ =6 и k₂ =4. Тогда:

Площадь камеры хранения готовой продукции определяем по выражению:

где т - количество продукции единовременно находящейся на хранении, кг;

q - нагрузка площади камеры, кг/м²;

k - коэффициент использования площади.

При производстве масла сливочного в пачках по 200 г q =1686 k =0,6 [10] табл. П2 стр. 49.

Количество продукции, единовременно находящейся на хранении определяем по формуле:

где т_с - количество продукции, выработанной за сутки, кг;

Т - срок хранения продукции или сырья, сутки. (Т =5...10 суток) [10] табл. П2 стр. 49. Принимаем Т =10 суток.

Заключение

Приведенные расчеты показывают, что при переработке 10000 кг молока в сливочное масло крестьянское продолжительность общая продолжительность процесса составит 16 часов. При этом количество получаемого масла будет равно 483,1 кг.

Технологическая линия производства будет включать оборудование восьми различных наименования.

Потребная площадь производственных помещений составит 135,4 м².

Список литературных источников

1. Белоусов А. П. Физико-химические процессы в производстве масла сбиванием сливок. -- М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. -- 264 с.

2. Вышемирский Ф. А. Коровье масло и его аналоги. Молочная промышленность. - 1999. - № 2. - С. 5...6.

3. Вышемирский Ф. А. Маслоделие в России. (История, состояние, перпективы). - Углич: Рыбинский Дом печати, 1998. -- 592 с.

4. Вышемирский Ф. А. Производство сливочного масла. -- М.: Агропромиздат, 1987. - 272 с.

5. Вышемирский Ф. А., Иванова Н. В., Абросимова С. В. «Масло из коровьего молока» -- новый российский стандарт. Молочная промышленность. -- 2000. -№10.-С. 18...20.

6. Гальперин Д.М. Оборудование молочных предприятий: монтаж, наладка, ремонт. М.: ВО «Агропромиздат» 1990. - 352с.

7. ГОСТ 37--91 Масло коровье. Технические условия. -- М.: Госкомиздат. -- 16 с.

8. Грищенко А. Д. Сливочное масло. -- М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983.-296 с.

9. Золотин Ю.П., Френклах М.Б., Лашутина Н.Г. Оборудование предприятий молочной промышленности. - М.: Агропромиздат, 1985.-270 с.

10. Киреев В.К. Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Оборудование для переработки молока» джля студентов технологического факультета. - Рязань: РГСХА, 2000. - 65с.

11. Краснокутский Ю.В., Панченко Ю.Б. Машины и оборудование для получения цельномолочной продукции. - М.: Росагропромиздат, 1990.-254 с.

12. Крусь Г.Н., Тиняков ВТ., Фофанов Ю.Ф. Технология молока и оборудование предприятий молочной промышленности. - М.: Агропромиздат, 1986. - 279 с.

13. Курочкин А.А., Зимняков В.М., Ляшенко В.В. Технологическое оборудование для переработки продукции животноводства: Учебное пособие. Пенза: Пензенская ГСХА, 1997. - 227 с.

14. Курочкин А.А., Зимняков В.М., Ляшенко В.В. Дипломное проектирование по механизации переработки продукции: пособие. Пенза: Пензенская ГСХА, 1998. - 250 с.

15. Машины, оборудование, приборы и средства автоматизации для перерабатывающих отраслей АПК: Каталог. Т.1., Ч.З, Молочная промышленность. - М.: АгроНИИТЭИИТО, 1990.-258 с.

16. Машины и оборудование для цехов и предприятий малой мощности по переработке сельскохозяйственного сырья: Каталог. 4.1. - М.: Информагротех, 1992. - 257 с.

17. Номенклатурный каталог. Оборудование технологическое для переработки молока. М.: Арго Системмаш, 2000. -- 100 с.

18. Производство сливочного масла. Справочник. Под ред. Ф. А. Вышемирского. -- М.: Агропромиздат, 1988. -- 304 с.

19. Сборник технологических инструкций по производству сливочного и топленого масла. Под ред. Ф. А. Вышемирского -- Углич: НПО «Углич», 1994. -- 364 с.

20. Сливки из коровьего молока. ТУ 10.02. 867-90. -- Углич: - НПО «Углич», 1990. -- 12 с.

21. Степанова Л.И. Справочник технолога молочного производства. Технологии и рецептуры. Том 2 «Масло коровье и комбинированное», С-П.: ГИОРД, 2003. - 257с.

22. Туников Г.М., Морозова Н.И., Шашкова И.Г., Колонтаева С.М. Технология производства и переработки продукции животноводства. Часть 1. Технология производства и переработки молока. Рязань.: «Приз». - 2003. - 284 с.

Размещено на Allbest.ru