Курсовая работа (т): Очистка молока от примесей и аппараты для его реализации

Центробежная очистка молока приводит к изменению дисперсности жировых шариков. При холодной очистке молока (температура 10-20°С) величина жировых шариков изменяется минимально, однако их дробление резко возрастает при повышении температуры выше 45°С. По сравнению с исходным молоком число мелких шариков диаметром 1-2 нм увеличивается при температуре 45°С на 9%, при 60°С - на 14% и при 80°С - на 17%. Количество же крупных жировых шариков уменьшается: диаметром 3-4 нм - с 17% до 12-6%; 4-5 нм - с 8% до 5-2%; 5-6 нм - с 4% до 2-1%. Любое изменение степени дисперсности жировых шариков при производстве многих молочных продуктов крайне нежелательно [6].

Использование центробежной очистки молока является наиболее эффективней в производстве, а также такая очистка позволяет удалять не только механические примеси, но и слизь, сгустки фибрина, клетки эпителия и форменные элементы крови, а также многие макроорганизмы. Количество извлекаемой примеси составляет примерно 0,06% от массы молока, прошедшего через очиститель.

3. Литературный и патентный обзор

3.1 Литературный обзор

Молоко - скоропортящийся продукт. Особенно быстро оно портится на ферме в неохлажденном состоянии. В нем быстро размножаются бактерии, повышается кислотность, возникают нежелательные запахи и привкусы. Довольно часто учет молока на фермах ведут по объёму используя молокомеры, хотя более точные результаты дает взвешивание. В этом случае молоко принимают в специальной комнате в конце или середине скотного двора. Для учёта массы молока в месте с тарой применяют весы различной системы. Последнее время начали использовать метод объёмного определение количества молока с помощью градуированного стержня (линейки с нержавеющей стали), который опускают в танк (ёмкость с молоком) до дна. На товарных и племенных фермах учитывают молоко ежедневного от каждой группы коров, а в некоторых племенных хозяйствах учёт надоя молока ведут от каждой племенной коровы ежедневно по показателям счётчиков индивидуального надоя [10].

Для удаления механических примесей. (кусочков корма, частиц подстилки, шерсти). Молоко обрабатывают разными способами. Первый из них - процеживание молока через фильтры - цедилки, в которых между двумя металлическими стенками находится слой марли, сложен в 3 - 4 раза, слой ваты или слой ткани из искусственного волокна - лавсан. При такой очистке удаляются только крупные твердые частицы.

Более мелкие частицы улавливаются фильтрами, применяемыми на доильных установках. В этих фильтрах используется лавсановая ткань. В процессе доения по мере загрязнения фильтры заменяются на чистые.

Наиболее распространенные отечественные молокоочистители на предприятиях Г9-ОМА-3М, А1-ОЦМ-5, А1-ОХО. В нём под действием центробежной силы механические частицы отделяются от молока и накапливаются на стенках барабана: этот слой снимают после 2-х-3-х часовой работы сепаратора-очистителя, а очищенное молоко поступает в напорную тару, откуда выводится под давлением напорным диском по закрытым трубопроводам в производственные коммуникации.

Лучшие результаты очистки получаются, если молоко обрабатывается немедленно после дойки.

.2 Патентный обзор

Изобретение (пат. РФ № 2129472) относится к оборудованию пищевой промышленности, в частности к сепараторам для молока.

Известен центробежный сепаратор-молокоочиститель, содержащий барабан, включающий крышку, основной тарелкодержатель с основным пакетом тарелок, имеющих внутреннюю отбортовку с отверстиями, укрепленный жестко на вертикальном вращающемся полом валу дополнительный тарелкодержатель, образующий боковую стенку барабана с дополнительным пакетом тарелок, каждая из которых расположена в зазорах между тарелками основного пакета и имеет наружную отбортовку с отверстиями, привод и тормозной механизм для приведения во вращение дополнительного тарелкодержателя относительно основного, расположенный снаружи боковой поверхности дополнительного тарелкодержателя (SU, 1763031 A1 B 04 B 1/08, 1992).

Недостатком известного сепаратора является невысокое качество очистки молока вследствие размывания и уноса загрязнений из шламового пространства барабана потоком обезжиренного молока.

Технический результат изобретения заключается в повышении степени очистки молока.

Для достижения этого результата в предложенном центробежном сепараторе-молокоочистителе, содержащем крышку, укрепленный жестко на вертикальном вращающемся полом валу тарелкодержатель с основным пакетом тарелок, имеющих внутреннюю отбортовку с отверстиями для отвода очищенного молока, дополнительный тарелкодержатель, образующий боковую стенку барабана с дополнительным пакетом тарелок, каждая из которых расположена в зазорах между тарелками основного пакета и имеет наружную отбортовку, питающие отверстия, привод и тормозной механизм, питающие отверстия расположены на конусной части тарелок дополнительного пакета и смещены к нижнему основанию их конусов, при этом радиус нижнего основания конуса каждой тарелки основного пакета уменьшен на величину питающего отверстия [9].

4. Сравнение и выбор оптимального аппарата

Для сравнения молокоочистителя были выбраны Г9-ОМА-3М, А1-ОЦМ-5 и А1-ОХО, так как у них одинаковый принцип действия, но разные технические показатели.

СЕПАРАТОР-МОЛОКООЧИСТИТЕЛЬ Г9-ОМА-3М

Предназначен для очистки теплого молока от загрязнений и молочной слизи. Используется на малых и средних предприятиях молочной промышленности.

Молоко через приемно-выводное устройство подается в барабан и заполняет межтарелочное пространство, где происходит очистка. Под действием центробежных сил загрязнения и слизь оседают в виде плотного слоя на внутренние стенки барабана. Выгрузка осадка происходит вручную после остановки барабана. Периодичность выгрузки зависит от фактической загрязненности молока. Очищенное молоко поступает в напорную камеру, откуда выводится напорным диском по закрытым трубопроводам в производственные коммуникации. Вывод очищенного молока оборудован манометром и дросселем для регулировки [1].

Рисунок 1. Сепаратор молокоочиститель Г9-ОМА-3М.

СЕПАРАТОР-МОЛОКООЧИСТИТЕЛЬ А1-ОЦМ-5

Сепаратор состоит из станины с приводом, барабана, кожуха с приемником осадка, локальной системы управления. Конструкция сепаратора с центробежной периодической выгрузкой осадка, полузакрытого исполнения. Молоко через приемно-выводное устройство подается в барабан и заполняет межтарелочные пространства, где происходит его очистка. Под действием центробежной силы загрязнения и слизь оседают в виде плотного слоя в шламовом пространстве. Выгрузка осадка происходит частично или полностью в рабочем режиме сепаратора через заданные интервалы времени. Время между разгрузками и продолжительность разгрузки задается в зависимости от фактической загрязненности молока. Очищенное молоко поступает в напорную камеру, откуда выводится под давлением напорным диском по закрытым трубопроводам в производственные коммуникации. Вывод очищенного молока оборудован манометром и дросселем для регулировки. Управление работой сепаратора, разгрузкой и мойкой осуществляется автоматически локальной системой управления [11].

Рисунок 2. Сепаратор молокоочиститель А1-ОЦМ-5.

СЕПАРАТОР-МОЛОКООЧИСТИТЕЛЬ А1-ОХО

Сепаратор состоит из станины с приводом, барабана, приемно-отводящего устройства, крышки сепаратора, приемника осадка, автоматической системы управления. Конструкция сепаратора с центробежной периодической выгрузкой осадка полузакрытого исполнения.

Молоко через приемно-выводное устройство подается в барабан и заполняет межтарелочные пространства, где происходит очистка. Под действием центробежных сил механические примеси, и слизь оседают в грязевом пространстве барабана. Выгрузка осадка происходит частично или полностью в рабочем режиме сепаратора через заданные интервалы времени под действием центробежной силы.

Очищенное молоко поступает в напорную камеру, откуда выводится под давлением напорным диском по закрытым трубопроводам в производственные коммуникации.

Сепаратор может быть включен в систему безразборной мойки. Управление работой сепаратора, разгрузкой и мойкой осуществляется автоматически [7].

Рисунок 3. Сепаратор молокоочиститель А1-ОХО.

В моей работе представлены три типа аппаратов для первичной обработке молока - это сепараторы - молокоочистители. После сравнения двух похожих по функциям машин - выберем наиболее лучший вариант.

Техническая характеристика молокоочистителей приведена в таблице 1.

Таблица 1 - Техническая характеристика аппаратов

Расчет молокоочистителей проводился по четырем показателям: технической производительности, удельной энергоемкости, удельной материалоемкости и габаритности по формулам (1 - 4):

Техническая производительность

Техническая производительность характеризует максимальные производственные возможности молокоочистителя, достигаемые при полном использовании его конструктивных свойств в определенный промежуток времени.

Расчет проводили по формуле (1):

 (1)

где W_п - паспортная производительность, т/ч;

τ - коэффициент использования рабочего времени (τ=0,7).

Например, найдем техническую производительность молокоочистителя А1-ОХО:

W_т = 10000 × 0,7 = 7000 л/ч

Удельная энергоемкость

Удельная энергоемкость характеризуется отношением затрат энергии к технической производительности молокоочистителя.

Расчет проводили по формуле (2):

 (2)

где N - мощность, кВт;

W_т - техническая производительность, т/ч.

Например, найдем удельную энергоемкость А1-ОХО:

N_уд = 11/ 7000 = 0,00157 кВт*ч/л

Удельная материалоемкость

Удельная материалоемкость - это удельный расход материальных ресурсов для получения единицы полезного эффекта, выражается в отношении массы молокоочистителя к его производительности.

Расчет проводили по формуле (3):

 (3)

где m - масса молокоочистителя, т;

W_т - техническая производительность, т/ч.

Например, рассмотрим удельную энергоемкость А1-ОХО:

М_уд = 990/7000 = 0,141 т*ч/т

Габаритность

Габаритность характеризуется отношением размеров молокоочистителя к его производительности.

Расчет проводили по формуле (4):

 (4)

гдеL - длина, см;

B - ширина, см;

W_т - техническая производительность, т/ч

Например, рассмотрим габаритность А1-ОХО:

Г = 114*78*146/7000 = 185,47 см³*ч/л

Таблица 2 - Расчетные характеристики молокоочистителей

Анализ расчетных данных (таблица 2) и гистограмм (приложение) показывает, что с технологической точки зрения из приведенного оборудования наибольший интерес представляет Я2-ФРЛ, для производства колбас и копченостей, так как у него самая большая техническая производительность, самая маленькая габаритность и мало удельная материалоемкость.

5. Описание выбранного аппарата

Сепаратор предназначен для очистки холодного молока от загрязнений и молочной слизи. Используется на предприятиях молочной промышленности. Может работать в составе пастеризационно-охладительной установки производительностью 10 000 л/ч. Сепаратор может также быть использован для холодной очистки молока в производстве сыра и других видов молочных продуктов.

Принцип работы

Сепаратор состоит из:

·              станины с приводом,

·              барабана,

·              приемно-отводящего устройства,

·              крышки сепаратора,

·              приемника осадка,

·              автоматической системы управления.

Конструкция сепаратора выполнена с центробежной периодической выгрузкой осадка полузакрытого исполнения. Молоко через приемно-выводное устройство подается в барабан и заполняет межтарелочные пространства, где происходит очистка. Под действием центробежных сил механические примеси и слизь оседают в грязевом пространстве барабана. Выгрузка осадка происходит частично или полностью в рабочем режиме сепаратора через заданные интервалы времени под действием центробежной силы. Очищенное молоко поступает в напорную камеру, откуда выводится под давлением напорным диском по закрытым трубопроводам в производственные коммуникации. Сепаратор может быть включен в систему безразборной мойки. Управление работой сепаратора, разгрузкой и мойкой осуществляется автоматически [7].

6. Усовершенствование выбранного аппарата

Для достижения этого результата в предложенном центробежном сепараторе-молокоочистителе, содержащем крышку, укрепленный жестко на вертикальном вращающемся полом валу тарелкодержатель с основным пакетом тарелок, имеющих внутреннюю отбортовку с отверстиями для отвода очищенного молока, дополнительный тарелкодержатель, образующий боковую стенку барабана с дополнительным пакетом тарелок, каждая из которых расположена в зазорах между тарелками основного пакета и имеет наружную отбортовку, питающие отверстия, привод и тормозной механизм, питающие отверстия расположены на конусной части тарелок дополнительного пакета и смещены к нижнему основанию их конусов, при этом радиус нижнего основания конуса каждой тарелки основного пакета уменьшен на величину питающего отверстия.

Заключение

В связи с тем, что сырьевая база многих молочных предприятий структурно неоднородна, проблема качества сырья, поступающего на переработку, является одним из важнейших факторов эффективности молочного производства. Молоко поставляют как сельскохозяйственные организации, так и хозяйства населения, поэтому уровень бактериальной загрязненности молока остается высоким.

Очистка молока под действием центробежной силы позволяет удалить из молока не только механические примеси, но и слизь, сгустки молока, эпителий, форменные элементы крови, которые как более тяжелые частицы отбрасываются к стенкам сепарирующего устройства и собираются в грязевом пространстве в виде плотного слоя.

В проделанной курсовой работе были рассмотрены молокоочистители. Рассмотрены аппараты: Г9-ОМА-3М, А1-ОЦМ-5 и А1-ОХО и рассчитаны их показатели. По всем показателям оказался лучший молокоочиститель А1-ОХО; а именно по технической производительности, удельной энергоемкости и габаритности. Так же были предложены усовершенствования прибора.

Список используемой литературы

1.       Бердикин С.А. Технология и техника переработки молока / С.А. Бердикин, Ю.В. Космодемьянский, В.Н. Юрин. - М.: Колос. 2001.400с.

2.      Богданова Е.А. Технология цельномолочных продуктов и молочно-белковых концентратов / Е.А. Богданов, Р.Н. Хандак, З.С. Зобкова, В.Ф. Сергеева, Л.И. Новосадова, А.П. Патратий, З.А. Бирюкова, Л.Н. Иванова, В.В. Василисина, В.Ф. Семенихина. - М.: Агропромиздат, 1989. - 311 с.

3.      Гетманец В.Н. Розлив и маркировка питьевого молока: учебное пособие/В.Н. Гетманец. - Барнаул: Изд-во АГАУ, 2009. - 37.

4.      Гетманец В.Н. Технология переработки молока: Методические указания к выполнению курсовой работы. Барнаул: Изд - во АГАУ, 2006.36 с.

5.      Колесникова С.С. Отделение бактерий из молока центрифугированием / С.С. Колесникова // Молочное дело. - 2006. - №11. - С.18-21.

6.      Крусь Г.Н. Технология молока и молочных продуктов / Г.Н. Крусь, А.Г. Храмцов, З.В. Волокитина, С.В. Карпачев; Под ред.А.М. Шалыгиной. - М.: КолосС, 2006. - 445 с.

7.      Курочкин А.А. Технологическое оборудование для переработки продукции животноводства / А. А Курочкин, В. В Ляшеко, - М.: Колос, 2001.

8.      Остроумов Л.Л. Функциональные кисломолочные напитки // Молочная промышленность. - 2002. №11. - С.36-38.

9.      Пат.2440001 РФ, МПК В02С18/00. Способ посола мяса при производстве мясопродуктов / Лисицын А.Б. - Заяв.07.09.1998; Опубл.27.06.2003.

10.    Рогожин В.В. Биохимия молока и молочных продуктов: Учебное пособие. - СПб: ГНОРД, 2006. - 320 с.

11.    Твердохлеб Г.В. Технология молока и молочных продуктов / Г.В. Твердохлеб, Г.Ю. Сажинов, Р.И. Раманаускас. - М.: ДеЛи принт, 2006. - С.30-34.

Приложения

Приложение А

Приложение Б

Рис. Б1. Машинно-аппаратурная схема линии производства пастеризованного молока

Устройство и принцип действия линии.1 - центробежными насосами, 2 - расходомеры-счетчики, 3 - тарированные емкости, 4 - пластинчатый охладитель, 5 - уравнительный бачок, 6 - пастеризационно-охладительная установка, 7 - центробежных сепараторах-молокоочистителях, 8 - гомогенизатор, 9 - пластинчатый пастеризатор, 10 - емкость.