Міністерство освіти і науки України Львівський національний університет ветеринарної медицини та біотехнології ім. С.З. Ґжицького Факультет харчових технологій та біотехнології Кафедра технології молока і молочних продуктів Курсова робота з дисципліни: «Технологія обладнення галузі» на тему: «Розрахунок пастеризаційно-охолоджувальної установки для молока, продуктивністю 10000 л\год» Виконала: Студентка ІІ курсу (СП) ФХТБ 4 п\групи Ковальська Карина Перевірила: Сливка Н.Б. Львів 2019 План: Вступ І. Опис апаратно-технічної схеми виробництва, що включає об’єкт розробки. 1) Особливості будови пластинкового теплообмінника. 2) Призначення, будова та принцип роботи пастеризаційно-охолоджувальної установки. 3) Опис технологічної схеми виробництва пастеризованого молока. 4) Контроль та автоматизація процесу. ІІ. Основні розрахунки. ІІІ. Основні правила експлуатації установки та вимоги техніки безпеки до неї. Висновок Список використаної літератури. Вступ Науково-технічний прогрес у молочній промисловості сприяє впровадженню нових способів обробки та переробки молока на основі застосування прогресивного, найбільш високопродуктивного обладнання. При використанні такого обладнання дуже важливо максимально зберегти первинні властивості молока та його складових частин. Тому обов'язковою умовою раціонального технічного оснащення підприємства є дотримання технологічних вимог до вироблюваному продукту. Машини та апарати для вироблення молочних продуктів, а також для проведення операцій, що передують обробці або переробці та підготовці продуктів до реалізації, повинні відповідати таким умовам: висока продуктивність і технологічно оптимальний вплив на оброблюваний продукт; мінімальні витрати на одиницю продукту, що виробляється на технологічних лініях з включенням відповідних машин і апаратів; герметизація процесу; автоматизований контроль і регулювання робочих процесів; безрозбірного мийка та використання стандартних миючих засобів. Технологічне обладнання різноманітно. В основу його класифікації можна покласти різні ознаки: структуру робочого циклу, ступінь механізації й автоматизації, принцип поєднання елементів машини у виробничому потоці, функціональний ознака. Обладнання зберігання і транспортування включає транспортні цистерни і ємності зберігання молока, ємності технологічного та міжопераційного призначення і трубопроводи, насоси та пневматичні транспортні системи. Як правило, у цьому обладнанні не повинно відбуватися жодних змін у структурі продукту. Виняток становлять лише ємності технологічного призначення, в яких такі зміни задаються. До устаткування для механічної, теплової обробки молока відносять фільтри, фільтр-преси та мембранні фільтраційні апарати, гомогенізатори і гомогенізатори-пластифікатори, сепаратори і центрифуги, а також установки для термовакуумной обробки, нагрівачі і охолоджувачі. У цьому обладнанні досягається певний технологічний ефект. Однак складові залишаються незмінними, тобто при концентрації окремих складових частин після змішування можна отримати початковий продукт. До устаткування для вироблення молочних продуктів відносять пастеризатора і стерилизационно-охолоджувальні установки, фрізери та морозильні апарати, маслоізготовітелі і систему машин для виготовлення сиру, для згущення і сушіння молочних продуктів; до обладнання для підготовки продуктів до реалізації - машини для фасування й упакування молочних продуктів, обладнання для підготовки тари до наповнення (Пляшкомийні машини та ін), прилади для обліку кількості та оцінки якості продуктів в технологічних лініях. Особливості будови пластинкового теплобмінника Одними з перспективних видів теплообмінних апаратів є пластинчасті. Основні вимоги до їх конструкцій: забезпечення високого коефіцієнта теплопередачі при можливо меншому гідравлічному опорі; мінімальна витрата матеріалів на одиницю продуктивності апарату; надійність і герметичність у поєднанні з розбірністю і доступністю до поверхні теплообміну для механічного очищення її від забруднень; уніфікація вузлів і деталей і технологічність механізованого виготовлення різноманітних поверхонь теплообміну для різного діапазону робочих температур і тисків. Пластинчастий теплообмінник складається з групи теплообмінних пластин, підвішених на верхній горизонтальній штанзі. Кінці верхньої і нижньої штанг закріплені в передній стійці (нерухомій плиті) і на задній стійці. За допомогою натисної плити і гвинта пластини в зібраному стані стиснуті в один пакет на гумових прокладках. Велика гумова кільцева прокладка обмежує на пластині канал для потоку робочого середовища і охоплює також два кутові отвори, через які відбувається подача середовища в канал між пластинами і витікання з нього. Дві малі гумові прокладки ізолюють два інші отвори і створюють транзитний прохід для іншого робочого середовища. Система ущільнюючих прокладок побудована так, що після складання в пакет і стискання пластин в апараті утворюються дві системи герметичних каналів: одна для гарячого робочого середовища, інша для холодного. Перша складається з непарних каналів між пластинами, а друга– з парних, завдяки чому потоки гарячого і холодного середовищ чергуються. Обидві системи геометричних каналів для входу та виходу робочих середовищ з’єднуються зі своїми колекторами і штуцерами, розташованими на плитах. Від форми, розмірів і конструктивних особливостей пластин залежать інтенсивність тепловіддачі, надійність апарату, технологічність і трудомісткість його виготовлення і експлуатаційні дані. Найбільшого поширення нині набули стрічково-потокові і сітчасто-потокові пластини. Стрічково-потокові пластини мають горизонтальні гофри трикутного, синусоїдального та іншого профілю. Незважаючи на різноманітність форм і розмірів деталей, для усіх них характерна наявність гофрів, що періодично повторюються, орієнтованих паралельно меншій стороні пластини, а потік робочого середовища завжди омиває поверхню тільки упоперек гофрів. У сітчасто-потокових пластинах потік рідини змінює напрям свого руху в двох площинах, збільшуючи турбулентність потоку і коефіцієнти тепловіддачі. Потік рідини в їх міжпластинному каналі можна розглядати як сукупність струменів, що сходяться і розходяться. Турбулизуючі елементи профілю використовуються одночасно і для створення рівномірної сітки взаємних опор між пластинами, що підвищує жорсткість пакету при високих тисках. Призначення, будова та принцип роботи пастеризаційно-охолоджувальної установки. Пастеризаційно-охолодна установка А1-ОКЛ-10 призначена для очищення, пастеризації та охолодження молока. Установка складається з комбінованого пластинчатого апарату , зрівноважувального баку з клапанно-поплавковим пристроєм, стабілізатора потоку , відцентрового молокоочищувача ; бойлера з інжектором пари для нагрівання води, витримувача , насосів для подачі молока і гарячої води, трубопроводів для подавання пари і холодоносія, автоматичних клапанів повернення молока і пульту керування. При роботі установки сире молоко з ємності для збору і зберігання самоточно або насосом подається в зрівноважувальний бак, де поплавковим клапаном підтримують постійний рівень. З приймального бака молоко насосом спрямовують в секцію рекуперації пластинчатого апарату, де попередньо нагрівається потоком гарячого молока, що надходить із секції пастеризації через другу секцію регенерації. Нагріте до 37—40 °С молоко надходить з першої секції до молокоочисника. Після відцентрової очистки напором, який створюється молокоочисником, молоко подають в секцію пастеризації, де нагрівають гарячою водою до заданої температури (90°С) Секція пастеризації розрахована на роботу при малому температурному перепаді між молоком і гарячою водою. Такий незначний температурний перепад забезпечує зменшення швидкості утворення пригару і створює умови для тривалої роботи апарату, стійкої продуктивності. Задана температура пастеризації підтримується автоматом. Вихід недогрітого молока із секції пастеризації у витримувач не можливий завдяки автоматичному перепускному клапану , який спрацьовує при температурі пастеризованого молока нижче заданої, направляючи його в бак для повторного нагріву. Із секції пастеризації гаряче молоко поступає в витримувач і знаходиться там при температурі пастеризації 300 с. З витримувача молоко направляють у секцію рекуперації , де його охолоджують зустрічним потоком холодного сирого молока і направляють в секцію охолодження. В секції охолодження молоко охолоджують льодяною водою або росолом до температури 5—8 °С і збирають у резервуари-термоси. При використанні розсолу його подавання регулюють електрогідравлічним клапаном в залежності від температури охолодження молока. Опис технологічної схеми виробництва пастеризованого молока Технологічна схема виробництва пастеризованого молока включає в себе такі операції: Приймання молока та іншої сировини здійснюється за масою і якістю, встановленому лабораторією підприємства. Якість молока оцінюється відповідно до ГОСТ 52054 на молоко коров'яче-сировину. Відразу ж після приймання молоко підігрівають до температури 35-40 °С і очищають на відцентрових молокоочисниках або іншому устаткуванні без підігріву. Для очищення сирого молока рекомендується також використовувати бактеріофугу зі спеціально вбудованим герметичним сепаратором для видалення бактерій з молока. Після цього молоко напрявляются на переробку або охолоджують до температури 2 - 4 °С і зберігають у резервуарах проміжного зберігання. Зберігання молока, охолодженого до температури 2 °С до переробки не повинен перевищувати 12 год, охолодженого до температури 6 °С - 6 год. Нормалізація молочної сировини здійснюється з метою стандартизації складу готового продукту по масовій частці жиру і сухого знежиреного молочного залишку (СОМО). Нормалізація молока по масовій частці жиру може здійснюватися двома способами: періодичним і безперервним. Після нормалізації молоко підігрівають до температури 35 - 40 °С і очищають на сеператорах-молокоочисниках. Підігрів йде в секції рекуперації пластинчастого пастеризатора. Потім молоко знов підігрівається до температури 55-60 °С і подається на гомогенізатор, де і гомогенізується при тиску 10-15 Мпа. Гомогенізації рекомендується піддавати, в тому числі маложирні і класичні види молока для поліпшення смаку. Після гомогенізації молоко надходить на пастеризацію в пластинчасту установку і пастеризується при температурі 74-76 °С з витримкою 15-20 сек. При виробництві пряженого молока пастеризація проводиться при температурі 95-99 °С, після чого молоко витримується в резервуарі не менше 3 годин. Після пастеризації чи пряження молоко охолоджують до температури 2-4 °С. Охолодження здійснюється на пластинчастій пастеризаційно-охолоджувальній установці. Після цього молоко направляють у резервуар для проміжного зберігання або на фасування у дрібну упаковку. Допускається зберігати пастеризоване охолоджене молоко до розливу протягом не більше 6 год. І при цій температурі молоко може зберігатися від 36 годин до 10 діб. Контроль та автоматизація процесу Автоматизація виробництва завжди була однією з основних складових прискорення техніко-економічного прогресу в промисловому комплексі. Зараз вона набула нових рис у зв'язку з бурхливим розвитком технічних засобів - мікропроцесорної техніки і персональних комп'ютерів, функціональні можливості яких дають змогу використовувати найдосконаліші методи в рамках сучасних складних систем управління. На сучасному етапі практично жоден складний виробничий технологічний процес не може обійтись без повної чи часткової автоматизації. Це пов'язано із складністю процесів, які протікають, швидкозмінністю і динамічністю режимів, необхідністю точного та своєчасного керування технологічним процесом. Тому автоматизація таких технологічних процесів є необхідною умовою для успішного проведення технологічного процесу. Повна чи часткова автоматизація виробничих процесів передбачає контроль, регулювання, та сигналізацію технологічних параметрів за допомогою відповідних автоматичних пристроїв. Автоматизація технологічних процесів на сучасному етапі пропонує широке впровадження обчислювальної техніки в системи управління, які повинні вирішувати задачі основного технологічного обладнання, допоміжних операцій, контролю, аналізу і управління технологічними процесами на основі математичних методів і застосування ПК, автоматизації проектування автоматизованих процесів. Впровадження комп'ютерних технологій управління дає можливість підвищити техніко-економічні показники виробництва та збільшити випуск високоякісних продуктів. Машинно-апаратурна схема лінії виробництва пастеризованого молока. Спочатку оцінюється якість молока і проводиться його приймання, в процесі якої молоко перекачується відцентровими насосами з автомолцистерн. Для визначення кількості молока на заводах використовують пристрої для вимірювання маси - ваги і об'єму-витратоміри-лічильники. Маса прийнятого молока може встановлюватися також за рахунок використання ємностей із тензометричні пристроєм або шляхом використання тарованих ємностей. Прийняте молоко проходить первинну обробку, в процесі якої воно спочатку очищається від механічних домішок на фільтрах або сепараторах-молокоочисниках, а потім воно охолоджується до 4 .. .6 ° С на пластинчастих охолоджувачах і насосами по трубах через зрівняльний бачок направляється в ємності зберігання. Молоко з температурою не вище 10 ° С допускається приймати без охолодження. Охолоджене молоко зберігається в ємностях і нормалізується. Нормалізацію молока проводять двома способами: в потоці або шляхом змішування. Для нормалізації в потоці використовують сепаратори-нормалізатори, в яких безперервна нормалізація молока поєднується з очищенням його від механічних домішок. Перед надходженням в сепаратор-нормалізатор молоко попередньо нагрівається до 40 ... 45 °С в секції рекуперації пластинчастої пастеризаційно-охолоджувальної установки.На підприємствах невеликої потужності молоко зазвичай нормалізують змішуванням в резервуарах. Для запобігання відстою жиру і освіти в упаковках вершковою пробки при виробництві молока пряженого, відновленого і з підвищеною масовою часткою жиру (3,5 ... 6,0%) нормалізоване молоко підігрівають до 40 .. .45 ° С і очищають на відцентрових сепараторах-молокоочисниках і обов'язково гомогенізують в гомогенизаторах при температурі 45 ... 63 ° С і тиску 12,5 ... 15 МПа. Потім молоко пастеризують при 76 ° С (± 2 ° С) з витримкою 15 .. .20 с. і охолоджують до 4 ... 6 ° С з використанням пластинчастих пастеризаційно-охолоджувальних установок. Ефективність пастеризації в таких установках досягає 99,98%. При виробленні пряженого молока нагрівання здійснюють при температурі 95 .. .99 ° С в трубчастих або пластинчастих пастеризаторах. Витримку при цій температурі або процес пряження молока проводять у закритих ємностях 3 протягом 3 …. 4 год. Після пряження молоко охолоджують в пластинчастих пастеризаційно-охолоджувальних установках до температури 4 ... 6 ° С. Потім молоко при температурі 4 ... 6 ° С надходить у проміжну ємність, з якої направляється на фасування. Перед фасуванням вироблений продукт перевіряють на відповідність вимогам стандарту. Пастеризоване молоко випускають в скляних пляшках і паперових пакетах, мішках з полімерної плівки, а також у флягах, цистернах з термоізоляцією, контейнерах різної місткості. Фасування молока в дрібну упаковку проводиться на автоматичних лініях великої продуктивності, що складаються з декількох машин, з'єднаних між собою конвеєрами. Лінії по фасуванню молока в скляні пляшки мають продуктивність від 2000 до 36000 пляшок на годину. Заповнення молоком за рівнем здійснюється за допомогою фасувальної машини карусельного типу, закупорювання пляшок алюмінієвими ковпачками проводиться на закупорювальній машині. Потім пляшки автоматично укладаються в ящики. Все ширше використовується для фасування пастеризованого молока тара разового споживання - поліетиленові мішки, паперові пакети. Така тара значно легше, компактніше, виключає складний процес миття, гігієнічніше, зручніше для споживача і транспортування, вимагає менших виробничих площ, трудових і енергетичних витрат. Контроль технологічного процесу виробництва пастеризованого молока Мікробіологічний контроль виробництва пастеризованого молока по ходу технологічного процесу проводять 1раз на місяць. Досліджують проби молока до пастеризації, після пастеризації, під час розливу, а також готової продукції з пляшок в експедиції (не рідше 1 разу на 5 днів). Мікробіологічними показниками якості пастеризованого молока є кількість мезофільних аеробних і факультативно - анаеробних мікроорганізмів (МАФАМ) і наявність бактерій групи кишкової палички (БГКП). МАФАМ нормується в залежності від виду продукту в межах значень від 50 до 200 тисяч КУО (колонієутворюючих одиниць) в 1см3 молока, наявність БГКП в цьому обсязі не допускається. Паралельно з цим контролюють санітарно-гігієнічний стан обладнання. Особлива увага повинна бути приділена якості і регулярності миття ємностей для зберігання молока і розливно-закупорювальних автоматів. ІІ. Основні розрахунки Вихідні дані для розрахунку: Продуктивність ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... G 1 = 2,77 кг / с (10000 кг / год) Початкова температура молока ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... t 1 = 4 ° С Температура пастеризації ... ... ... ... ... ... .... ... ... ... ... ... ... ... .. T 3 = 75 ° С Кінцева температура молока ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... ... .. T 6 .= 4 ° С Коефіцієнт рекуперації тепла ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... … .. ɛ = 0,76 Початкова температура гарячої води ... ... ... ... ... ... .... ... ... .. T 'м = 79 ° С Кратність гарячої води ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... .. n р = 4 Початкова температура холодної води ... ... ... ... ... .... ... ... ... .. T 'в = 8 ° С Кратність холодної води ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..... n в = 3 Початкова температура крижаної води ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. t 'л = +1 ° С Кратність крижаної води ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... n л = 4 Температура молока після секції водяного охолодження ... ... .. t5 = 10 ° С Середня питома теплоємність молока ... ... ... ... ... ... .... C M = 3880 Дж / (кг ° С) Щільність молока ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ρ M. = 1033 кг / м 3 Питома теплоємність холодної та гарячої води ... ... ... с в = з г = з л = 4186 Дж / (кг ° С) Секція рекуперації теплоти 3.1.1 Температура сирого молока у кінці секції рекуперації теплоти (при вході в секцію пастеризації), оС: 3.1.2 Температура пастеризованого молока після секції рекуперації теплоти (на вході в секцію охолодження водою), оС: 3.1.3 Середній температурний напір в секції рекуперації при характерній для неї постійній різниці температур, оС: 3.1.4 Температура молока після секції водяного охолодження, оС: 3.1.5 Симплекс характеристик умов подібності температурних режимів: Секція пастеризації 3.1.6 Температура гарячої води при виході з секції пастеризації молока (з умови балансу теплоти): 3.1.7.Більша і менша різниця температур між теплоносіями на кінцях секції пастеризації, оС: 3.1.8.Середній температурний напір в секціях пастеризації, оС: 3.1.9. Симплекс , що характеризує умови подібності температурних режимів пастеризації: Секція охолодження водою 3.1.10 Температура холодної води при виході з водяної секції: 3.1.11.Більша і менша різниця температур між теплоносіями на кінцях секції охолодження водою, оС: 3.1.12.Середній температурний напір в секції охолодження водою, оС: 3.1.13. Симплекс , що характеризує умови подібності температурних режимів охолодження: Секція охолодження крижаною водою 3.1.14. Температура крижаної води на виході установки: 3.1.15..Більша і менша різниця температур між теплоносіями на кінцях секції охолодження крижаною водою, оС: 3.1.16. Середній температурний напір в секції охолодження крижаною водою, оС 3.1.17. Симплекс , що характеризує умови подібності температурних режимів секції охолодження крижаною водою: Основні правила експлуатації установки та вимоги техніки безпеки до неї Пастеризаційно-охолоджуюча установка встановлюється на підлозі цеху молочного заводу без фундаменту строго за рівнем, використовуючи регулюючі пристрої ніжок апарату. Після огляду всіх елементів апарата, переконавшись у їх справності і чистоті, а також у правильному розташуванні теплообмінних пластин у відповідності з їх нумерацією, його збирають. Пластини і проміжні плити вручну пересувають на робочі місця. Для зменшення зусиль під час зсуву пластин і плит необхідно робочі поверхні тяг і різьблень затискних пристроїв злегка змащувати. Остаточно притискають теплообмінні пластини і плити гвинтовим затиском за допомогою спеціального ключа. Необхідний для герметичності ступінь стиснення теплових секцій визначають стрілкою, нанесеною на верхніх і нижніх розпірках, які повинні збігатися з центром вертикальної розпірки обох тяг. При цьому, враховуючи наявність двогвинтового затиску, необхідно виробляти рівномірну затяжку кожним гвинтовим пристроєм для запобігання перекосу. Перед пуском установки в роботу її обов'язково чистять, миють і стерилізують гарячою водою, а при безрозбірному митті - миючими засобами за допомогою спеціальних для цих цілей установок. Безрозбірна мийка, при якій миючі розчини циркулюють в замкнутій системі з відключеними молокоочисниками , допустима лише в тому випадку, якщо відсутні деталі, виготовлені з бронзи і алюмінію. Для припинення роботи установки вимикають подачу молока і замість нього подають воду. Після витіснення молока з апарату вимикають пару, гарячу воду і розсіл, вимикають молокоочисник, знеструмлюють щит управління і випускають весь розсіл. Після цього всю установку піддають санітарній обробці. Під час чищення і миття не можна користуватися металевими щітками та іншими абразивними матеріалами. При високотемпературній пастеризації необхідно апарат постачати захисним кожухом. У неробочий час не можна залишати розсіл в апараті, він повинен бути повністю злитий, а секції промиті, інакше термін служби пластин скоротиться через їх корозії. Стійки і інші чавунні частини слід частіше протирати тканиною, покритою невеликим шаром консистентного мастила, що додає апарату гарний зовнішній вигляд і захищає пофарбовані частини. У процесі експлуатації зношуються гумові прокладки на пластинах пастеризатора. Знос прокладок компенсується послідовним збільшенням ступеня підтискання пластин. Максимальне підтискання на тягах допускається на величину 0,2 мм, помножену на кількість пластин. Якщо навіть при цьому спостерігається витік, то слід змінити прокладки в місцях протікання. Всі електродвигуни, пускова апаратура і щит управління повинні бути заземлені. Необхідно ретельно стежити за справним станом заземлюючих пристроїв. Висновок Отже, пастеризаційно-охолоджувальна установка призначена для швидкого нагрівання молока в тонкому шарі в закритому потоці, пастеризації й наступного охолодження його після короткочасної витримки при виробітку питного молока. Технологічний процес виготовлення пастеризованого молока автоматизований, що виключає вихід недопастеризованого молока й запобігає його перегрів. Пластинчасті пастеризаційно-охолоджувальні установки в порівнянні з іншими типами теплових апаратів мають ряд переваг: малий робочий обсяг апарата, що дозволяє приладам автоматики більш точно відслідковувати хід технологічного процесу (у пластинчастого теплообмінника робочий обсяг для продукту і теплоносія в три рази менше, ніж у трубчастого такої ж продуктивності); здатність працювати досить ефективна при мінімальному тепловому напорі; мінімальні теплопритоки і втрати тепла і холоду (теплова ізоляція звичайно не потрібна); істотна економія (80-90%) тепла в секціях регенерації (питома витрата пари в пластинчастих апаратах у 2-3 рази нижча, ніж у трубчастих, і в 4-5 разів менша, ніж у резервуарних теплообмінниках); мала настановна площа (пластинчастий теплообмінник займає приблизно в 4 рази меншу поверхню підлоги, ніж трубчастий аналогічної продуктивності); можливість змінювати число пластин у кожній секції, що дозволяє адаптувати теплообмінний апарат до конкретного технологічного процесу; можливість без розбірної циркуляційної мийки апаратури. Список використаної літератури: 1. Ю.Н.Кузьмин, Л.М.Татушина «Отраслевой каталог оборудование технологическое для молочной промышленности» - MOCKBA, 1987.-764 ст. 2. Бойко В.С., Буденко С.Ф., Ялпачик Ф.Ю.- Методичні вказівки до виконання практичного заняття «Розрахунок параметрів пластинчастої пастеризаційно-охолоджувальної установки» - Мелітополь, 2015.- 19 ст. 3.Лекція «Обладнання для механічної і теплової обробки молока» 5. https://studopedia.su/14_52499_etapi-virobnitstva.html. Етапи виробництва. Технологічний комплекс виробництва пастеризованого молока. 6. Сучасні технології молочних продуктів: підручник/ О.А. Савченко, О.В. Грек, О.О. Красуля. – К.; ЦП «Компринт», 2017.– 218 с. |