Автоклав для стерилизации консервов "зеленый горошек"

                       Содержание:

     Введение…………………………………………………………………..2

1. Описание существующих конструкций и проектируемой машины………………………………………………………………...3
2. Описание машинно-аппаратурной схемы……………………......6
3. Расчетная часть……………………………………………………13
1. Технологический расчет……………………………….....  13
2. Тепловой расчет…………………………………………... 16
3. Расчет расхода охлаждающей воды…………………….... 21
4. Конструктивный расчет……………………………………23
4. Монтаж, наладка и ремонт…………………………………….…..25
5. Охрана труда и техника безопасности…........................................ 28
6. Список используемой литературы………………………………   34

                       Введение

     Пищевая промышленность, в которую в качестве подотрасли входит консервная промышленность, является одной из важнейших отраслей страны.

Эффективность консервного производства при больших производительностях технологических линий, перерабатывающих сельскохозяйственное сырье, поточно-массовом характере процессов и жестких требованиях к качеству готовой продукции возможна лишь при условии четкой и слаженной работы всех звеньев производства, что выполнимо только на базе комплексной автоматизации производственных процессов. Создание автоматизированных систем управления консервными производствами требует применения различных технических средств автоматизации и вычислительной техники.

Для стерилизации консервов применяют аппараты периодического или непрерывного действия. К аппаратам  периодического действия относятся  открытые ванны и автоклавы. Автоклавы  представляют собой закрытые аппараты. Они бывают двух типов — вертикальные и горизонтальные. Наибольшее распространение в консервной промышленности получили вертикальные автоклавы, так как в них можно стерилизовать все виды консервов в жестяной и стеклянной таре. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Описание  существующих конструкций  и проектируемой  машины.

. Автоклав Б6-КАВ-2

   Автоклав Б6-КАВ-2 состоит из корпуса 3, крышки 4, корзин 10, штуцера 9 для подключения регулятора, арматуры для соединения с магистралями пара, воды, воздуха и для спуска конденсата.

   Сварной корпус автоклава состоит из цилиндрических обечаек толщиной 6 мм и днища толщиной 8 мм. На корпусе установлены манометр 8, термометр 7 и датчики регулятора. Внизу корпуса расположены паровой барботер 11 и сливной патрубок со стаканом.

   Фланцы  крышки и корпуса прижимаются  один к другому с помощью быстродействующего зажима 2, состоящего из пятнадцати секторных захватов, укрепленных на кольце из пружинной полосовой стали, и рычажной системы для стягивания и разведения поясного зажима. На крышке имеются штуцера для предохранительного клапана 5 и пробно-спускного крана 6.

   Крышка  имеет уравновешивающее устройство 1, облегчающее открывание и закрывание ее.

   Наполненные банками корзины устанавливаются  в автоклаве одна на другую, после  чего крышка закрывается. Сосуд заполняется  водой, а через барботер подается пар. Воздушным компрессором создается  и поддерживается в системе постоянное давление. По истечении времени, необходимого для стерилизации, пар и горячая вода постепенно вытесняются из аппарата поступающей холодной водой. После охлаждения корзины с банками выгружаются из аппарата.

   В табл. 15.7 показана техническая характеристика автоклавов, предназначенных для стерилизации герметически упакованных банок с продуктом при температуре свыше 100 °С.

    Автоклав  для вытопки свиного  жира из мездры и жира из кости имеет внутренний цилиндрический корпус 8 с эллиптическим днищем 13. К верхней кромке корпуса приварен плоский фланец. Корпус закрывается эллиптической крышкой 5, которая установлена на оси и уравновешена противовесом 2. Автоклав герметизируют резиновой прокладкой, уложенной в пазу фланца крышки, которая прижимается откидными болтами 7. Паровую рубашку образует наружный корпус 9 с эллиптическим днищем 14. Пар в рубашку подается через трубу, имеющую вентиль 16, предохранительный клапан 1 и манометр. Конденсат сливается через трубу 12.

   Для отвода паров, образовавшихся при тепловой обработке продукта, а также для снятия давления внутри автоклава по окончании процесса служит патрубок с вентилем 4. Патрубок соединен с конденсатором смешения 3. Кость в котел загружают с помощью выемной корзины 6 вместимостью 0,4 м³. Жир сливается через шарнирно закрепленную трубу и патрубок 10, а шквара удаляется через центральную трубу 11 в днище. 
 
 
 

Таблица 15.7. Техническая характеристика автоклавов

2. Описание машинно-аппаратурной схемы производства консервов «Зеленый горошек»

   Консервы  «Зеленый горошек» представляют собой  приготовленные соответствующим образом свежие, быстрозамороженные или сушеные зерна зеленого горошка, фасованные в стеклянные или металлические банки, залитые раствором поваренной соли и сахара, герметически укупоренные и стерилизованные.

   Консервы  из зеленого горошка относятся к  числу основных овощных натуральных консервов и составляют свыше 40 % их общей выработки. Они обладают высокими пищевыми и вкусовыми достоинствами и относятся к группе консервов повышенной биологической ценности по содержанию полноценного белка, углеводов, витаминов, минеральных веществ, незаменимых и легко усвояемых аминокислот. Их употребляют в пищу в виде самостоятельного продукта или в виде гарниров.

   Сырьем  для производства консервов являются зерна незрелого горошка мозговых сортов «Альфа», «Воронежский зеленый», «Ранний грибовский 11» и др. в молочной или технической стадии зрелости (в период максимального накопления сахара и витаминов и минимального количества крахмала).

   Консервированный  зеленый горошек выпускают трех товарных сортов: высшего, первого и столового. Их различают по внешнему виду, цвету, вкусу и запаху, консистенции зерен, состоянию рассола. Так, во всех сортах консервов зерна должны быть целыми, без примесей оболочек зерна и кормового гороха коричневого цвета. Для высшего сорта допускается наличие 3 % битых зерен по отношению к массе горошка, для первого сорта – 5 %, а также единичных обрывков стручков и створок, для столового – 7 %, а также единичных обрывков стручков и створок, зерен кормового гороха не более 4 шт. на каждые 500 г консервов.

   По  цвету для высшего и первого сортов зерна должны быть однородными, зелеными. Для столового сорта допускается неоднородность по цвету. Консистенция зерен для высшего сорта должна быть мягкая, однородная, для первого – мягкая, неоднородная, для столового – более плотная, неоднородная.

   Рассол  должен быть прозрачным, характерного цвета с зеленоватым или оливковым оттенком. Допускается для высшего сорта небольшой осадок, для первого – слабая мутность и небольшой крахмалистый осадок, для столового – мутность, крахмалистый осадок.

   Масса горошка от массы нетто консервов  всех сортов должна быть не менее 65 %, массовая доля поваренной соли – 0,8…1,5 %, рН – не менее 5,6.

   Особенности производства и потребления  готовой продукции. Особенности переработки зеленого горошка обусловлены весьма ограниченными сроками хранения скошенной стручково-стебельной массы растений и очищенных зерен зеленого горошка. Продолжительность хранения стручково-стебельной массы с момента скашивания до получения зерен горошка (обмолота) не должна превышать 12 ч. Срок хранения горошка после обмолота до переработки не должен превышать 2 ч. Поэтому переработка зеленого горошка – единый технологический процесс, который может быть представлен в виде трех последовательно взаимодействующих этапов: скашивание и транспортирование зеленой массы, первичная переработка зеленого горошка, вторичная переработка для получения из него консервов.

   Устаревшим  является способ доставки на консервный завод целых стручков в ящиках с последующим обмолотом. Он связан с повышенными потерями и низким качеством сырья.

   Современный способ предусматривает механизированную уборку и доставку стручково-стебельной массы на стационарный пункт первичной  переработки зеленого горошка. Здесь производят обмолот, очистку и мойку зерна, а затем погрузку зерна в автоцистерны с водой или контейнеры типа «лодочка», либо в самосвалы для доставки зерна на предприятия вторичной переработки.

   Более прогрессивным способом уборки и  первичной переработки зеленого горошка является комбайновый метод, который в последние годы находит все большее применение. В основном используются самоходные комбайны. При движении по полю комбайн счесывает с растений бобы вместе с частями стеблей и листьями, масса транспортером направляется в молотильный барабан и обмолачивается, выделяя зерно, которое затем на системе очистительных устройств очищается от растительных примесей. Наличие высокопрочной нейлоновой сетки в грохоте барабана снижает повреждение зерна по сравнению с традиционными молотилками. Очищенное зерно поступает в бункер комбайна, после чего выгружается в самосвалы и направляется на дальнейшую переработку на предприятие.

   Продление периода производства консервированного  горошка обеспечивают за счет резервирования зеленого горошка. Удлинение сроков хранения дает возможность создать резерв для более равномерной его переработки. Для этого при первичной переработке применяются следующие виды консервирования горошка: охлаждение, обработка антимикробными препаратами, замораживание и сушка.

   При резервировании горошка в охлажденном  состоянии зерно после мойки и очистки подается в крупнотоннажные металлические резервуары вместимостью 5…15 т, куда поступает охлажденная до температуры 1…4 °С вода, горошек выдерживают в ней 4…5 мин, затем воду спускают и повторяют охлаждение новой порцией воды. Охлаждение проводят до температуры 6 °С, после чего воду сливают. Срок хранения зерна в резервуарах в неохлаждаемых помещениях: в цехах или на сырьевых площадках – до 24 ч, в охлаждаемых помещениях при температуре 0…2 °С – до 7 сут.

   Кратковременное резервирование можно провести с использованием раствора гипохлорита натрия. Выдержку проводят в рабочем растворе гипохлорита натрия, содержащего 100…150 мг/дм³ активного хлора, при температуре не более 16 °С в соотношении зерна и раствора 2 : 1 в течение 10 мин. После удаления раствора зеленый горошек допускается хранить не более 16 ч.

   При резервировании в замороженном состоянии  зерно после мойки и очистки  поступает на бланширование для  инактивации ферментов при температуре воды 45…86 °С в зависимости от степени зрелости в течение 4 мин, затем охлаждается водой до 30…35 °С и подается в скороморозильный аппарат, где замораживается до  минус 18 °С, фасуется в контейнеры и хранится в камерах с температурой минус 18 °С. Срок хранения при этом до 1 года. Если срок хранения горошка сокращен до 1 мес допускается замораживание без бланширования.

   При резервировании горошка в сушеном  виде ботву скашивают в валки  в поле, оставляют ее для сушки  в естественных условиях. Высушенное до 14 % влажности зерно обмолачивают зерновыми комбайнами с валка, очищают, фасуют в тканевые мешки и отправляют на хранение. Гарантийный срок хранения – 10 мес.

   Основное  консервирование зеленого горошка  производят при его вторичной  переработке путем тепловой стерилизации. Для этого горошек с рассолом фасуется в герметически укупориваемую тару и подвергается тепловой обработке. Под действием высокой температуры инактивируются ферменты консервируемого продукта; микроорганизмы, находящиеся внутри тары, погибают, находящиеся же извне благодаря герметичности тары не могут попасть внутрь в процессе хранения, поэтому законсервированный таким образом продукт может сохраняться в течение многих лет.

   Стадии  технологического процесса. Первичную переработку и консервирование зеленого горошка можно разделить на следующие основные стадии и операции:

   – получение зерна зеленого горошка;

   – очистка и мойка зерна;

   – бланширование зерна;

   – охлаждение и инспекция качества зерна;

   – приготовление рассола;

   – фасование зерна горошка и  рассола в банки;

   – укупоривание (герметизация) банок, заполненных продуктом;

   – стерилизация упакованного продукта;

   – подготовка и упаковывание банок  с готовым продуктом в транспортную тару.

   Характеристика  комплексов оборудования. Поточная линия производства консервированного зеленого горошка начинается с комплекса оборудования для первичной обработки горошка, включающего горохомолотилки, вибросито, моечно-сортировочную машину, лепесткоотделитель, сборники и систему конвейеров для транспортирования зеленой массы, зерна или отходов. Этот комплекс может входить как в состав линии, так и размещаться на полевом автономном пункте первичной переработки зеленого горошка. Во втором случае линия начинается с комплекса оборудования для приемки, очистки, мойки сырья, в состав которого входят приемный и смесительный баки, машины для очистки зерна горошка от растительных и минеральных примесей.

   В состав линии входит также установка  для приготовления рассола и  машины для подготовки потребительской  тары – консервных банок.

   Ведущим является комплекс оборудования для получения банок с горошком заполненных рассолом. В состав комплекса входят водоотделитель, бланширователь, машина для мойки и охлаждения бланшированного горошка, сортировочная машина, инспекционный конвейер и машины для наполнения банок зеленым горошком и рассолом.

   Завершающий комплекс оборудования линии состоит  из укупорочной машины, аппарата для  стерилизации банок с продуктом, машины для мойки и сушки банок, этикетировочной и упаковочной  машины.

   На  рис. 4.1 показана обобщенная машинно-аппаратурная схема линии производства консервов «Зеленый горошек» (из свежего сырья) без разделения ее на полевой и заводской цикл, т.е. минуя этап транспортировки и резервирования сырья тем или иным способом.

   Устройство  и принцип действия линии. Необмолоченную ботву с помощью вилочного и других типов погрузчиков, подающих конвейеров и специальных приспособлений равномерно загружают во включенные горохомолотилки 1. Отходы после молотилок удаляются скребковым конвейером 2. Обмолоченное зерно зеленого горошка ленточным 3 и ковшовым 4 конвейерами передают на вибрационное сито 5, а затем в веялку 6. Здесь удаляются оставшиеся после обмолота в массе зерна легкие примеси.

   Из  веялки 6 через автоматические весы зерно поступает в флотационную моечно-сортировочную машину 7. В ней в потоке воды отделяются тяжелые и легкие примеси, после чего с помощью насоса 8 по трубопроводу 9 горошек через машину для отделения лепестков 10 загружают в сборник 11.

   При отправке на консервирование горошек  транспортируют слоем не более 60 см в крупнотоннажных контейнерах типа «лодочка» 12 вместимостью 3…4 т или в самосвалах. Соотношение зерен горошка и воды при транспортировке должно быть 2 : 1, температура воды в момент заполнения должны быть не более 16 °С. В целях снижения микробиальной обсемененность и сохранения качества рекомендуется добавлять в воду раствор гипохлорита натрия.

   Для получения консервов зеленый  горошек разгружается в приемный бункер 13, затем в смесительный бак 14 с водой, а оттуда смесь горошек-вода насосом 15 перекачивается в машину 16 для отделения зерна от листьев. Транспортирующая вода возвращается по трубопроводу в приемный бункер 13.

   Далее зеленый горошек поступает в  двухбарабанную моечную машину 17 для отделения крупных и мелких примесей. После этого во флотационной моечной машине 18 отделяются примеси, плотность которых больше или меньше плотности зерна. Затем горошек конвейером 19 подается на барабанную сортировочную машину 20, после чего зерно собирается в сборнике, откуда по гидрожелобу подается в смесительный бак 21. Смесь вода-горошек по трубопроводу насосом 22 перекачивается в водоотделитель 23. Из него горошек подается в бланширователь 24.

     Бланширование – кратковременное  воздействие тепла на поверхностные  слои продукта. Бланширование производится  в горячей воде (температура 75…90 °С) в течение 2…5 мин для разрушения окислительных ферментов, что способствует лучшему сохранению цвета горошка, а также для удаления всех загрязнений, слизи, клейстеризованного крахмала, выделяющегося на оболочке зерен, а также частичек крахмала из разбитых зерен. Если этого не сделать, то прозрачный рассол, которым впоследствии заливают зеленый горошек в банке, при стерилизации помутнеет; с этой же целью бланшированный горошек промывают холодной или горячей водой.

   Обработку горошка водой сначала проводят в моечно-охлаждающей машине 25, а затем обливают струйками воды в прутковом селекторе 26 и подают на инспекционный конвейер 27. На нем отбирают поврежденные битые зерна и посторонние примеси. Горошек должен быть распределен на ленте тонким ровным слоем. Скорость движения ленты конвейера 27 составляет 6…9 м/мин.

   С целью снижения микробиальной обсемененности зеленого горошка после инспекции следует осуществлять душевое ополаскивание при помощи устройства 28, увеличив перфорацию ковшей конвейера 29 для обеспечения стока воды перед загрузкой в бункер наполнителя 30.

   Фасование зеленого горошка производят в металлические  или стеклянные банки вместимостью не более 1 дм³. По заказам торгующих организаций для реализации в сети общественного питания допускается фасование зеленого горошка в стеклянные или металлические банки вместимостью до 3 дм³. Порожние банки моют в машине 31, ополаскивают в машине 32 и подают в наполнительную машину для горошка 30.

   Рассол  готовят в устройстве 33, обычно по рецептуре, включающей 2,5…3 % соли и 2,5…3 % сахара. Фасование рассола в банки, заполненные порцией горошка, производят во второй наполнительной машине 34. Температура рассола при фасовании не менее 85 °С.

   При наполнении банок надо придерживаться следующего соотношения составных частей: зеленого горошка 64…68 %, рассола 36…32 %. При фасовании горошка в крупную стеклянную тару необходимо строго контролировать степень наполнения с учетом того, чтобы не заполненная горошком и рассолом часть банки составляла 7 % всего объема во избежание срыва крышек при стерилизации.

   При изготовлении консервов для общественного  питания в крупной таре обязательно  применение низина (низаплина). В этом случае в горячей подготовленный рассол (при температуре не ниже 80 °С) добавляют низин из расчета 150 г на 1 т готового продукта.

   Во  избежание закрахмаливания при  производстве консервов столового  сорта рекомендуется добавление в рассол хлористого кальция в  количестве 0,07 %.

   После фасования рассола банки укупоривают  в машине 35 и загружают в пневмогидростатический стерилизатор непрерывного действия 36. В нем противоположно друг другу расположены две гидростатические системы, состоящие из шести последовательно соединенных камер – водяных ванн с высотой водяного столба 4 м каждая. Одна система служит для подогрева, другая – для охлаждения. Каждый четырехметровый водяной столб «подпирается» соответствующим давлением сжатого воздуха в смежной камере. Так, четырехметровый столб воды в первой камере, сообщающийся с атмосферой, поддерживается давлением 40 кПа в первом воздушном пространстве. Во второй камере воздушное давление приходится увеличить до 80 кПа, поскольку в этой камере следует компенсировать 8-метровый водяной столб и т.д. Таким образом, образуется система из шести водяных столбов общей высотой 24 м, эквивалентная давлению 240 кПа.

   Разрыв  во времени между укупоркой банок  и их стерилизацией свыше 30 мин  не допускается. При стерилизации консервов  «Зеленый горошек» температурная обработка ведется в диапазонах 70 – 85 – 100 – 110 – 120 – 122 – 132 – 90 – 70 – 50 – 40 – 35 – 30 – 20 °С. По мере изменения температуры изменяется и наружное давление от 0,1 до 0,34 и от 0,34 до 0,1 МПа. Общее время прохождения банки через стерилизатор составляет 44 мин. Чтобы избежать разваривания зерен горошка, после стерилизации консервы охлаждают до 40…45 °С.

   Из  стерилизатора 36 банки поступают в машину 37 для мойки и сушки банок, линейную этикетировочную машину 38, а затем в машину 39 для укладки банок в ящики, отгружаемые на склад готовой продукции. 

3. Расчетная часть
1. Технологический расчет

      Количество  банок Z (штук), вмещаемых в одну сетку автоклава определим по формуле: 
 
          (1)

Где : dc – диаметр сетки автоклава dc =0.946 м

         dб – наружный диаметр банки  dб = 0.072 м

      а – отношение высоты сетки к высоте банки: 

                 (2)

      hc – высота стенки hc= 0.7 м

      hб – высота банки hб = 0.107 м  

      а = 6.50

      а принимаем  равным 6

          (3)

     Время заполнения одной сетки (если за 60 сек подается 68 банок ) определим по формуле:

     Т = 60Z/n = 60*812/68 = 716 c. (4)

     Продолжительность заполнения двух сеток по формуле:

     Та = 2*Т

     Т – время заполнения одной сетки  Т = 716 с.

     Та =  1432 с

     Количество  банок загружаемых в автоклав, исходя заданного количества сеток  – 2 сетки определим по формуле: