Обладнання для виробництва сирного зерна при виготовленні твердих сирів

МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ ТА ПРОДОВОЛЬСТВА УКРАЇНИ

Сумський національний аграрний університет

Кафедра інженерних технологій харчових виробництв

 

 

 

Курсовий проект з дисципліни:

«Технологічне обладнання для молочної промисловості»

на тему: «Обладнання для виробництва сирного зерна при виготовленні твердих сирів»

 

 

 

 

 

 

Виконав: студент 4 курсу

факультету харчових технологій

групи ХТЛ 0902-1

Коровай С.О.

Керівник: ст. викладач

Рожевський Ю.П.

 

 

 

 

 

 

Суми 2012

Реферат

Тема даної роботи: «Обладнання  для виробництва сирного зерна  при виготовленні твердих сирів».

Мета роботи: описати і  вивчити призначення, будову і принцип  дії обладнання для виробництва сирного зерна при виготовленні твердих сирів, ознайомитися з правилами експлуатації і технікою безпеки, а також виконати розрахунки устаткування даного обладнання і необхідні креслення.

Об’єм курсової роботи:

Креслення – 2

Розділів – 4

Перелік ключових слів: резервуар, пластинчаста пастеризаційно-охолоджувальна установка, гомогенізатор, об’ємні  насоси.

Робота складається з  наступних розділів:

Реферат.

Зміст.

Вступ.

1. Опис обладнання для виробництва сирного зерна при виготовленні твердих сирів.
2. Порівняльна характеристика аналогічного обладнання для виробництва сирного зерна при виготовленні твердих сирів.
3. Розрахунки.
4. Правила експлуатації.

Висновки.

Список використаної літератури.

Додатки (специфікації, тощо).

 

 

 

 

 

Зміст

Реферат Вступ Опис обладнання для виробництва сирного зерна Порівняльна характеристика Розрахунки Правила експлуатації Висновки Список використаної літератури Додатки (специфікації, тощо)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вступ

Сучасне сироваріння  являє собою комплекс фізико-хімічних, біологічних і механічних параметрів, що дозволяють перетворити сировину — молоко на кінцевий продукт —  сир. Висока харчова цінність і збалансованість щодо жиро-білкового складу обумовила високе споживання сиру. Його виробництво характеризується широтою асортименту і багатством смакових властивостей — це м'які, тверді, розсільні та інші види сирів.

Така різноманітність  сиру, як кінцевого продукту переробки  молока, обумовлена своєрідним технологічним процесом виробництва, з якого можна виділити наступні етапи: підготовка молока до сквашування і сквашування молока і утворення сирного зерна, формування і пресування сиру, дозрівання сиру.

Апарати для виробництва  сирного зерна

В апаратах для  виготовлення сирного зерна (виготовлювачах сиру твердого) відбувається підігрів молока до температури заквашування, внесення закваски, перемішування, скисання молока, розрізання згустку, обсушування зерна (друге нагрівання), відведення заданої кількості сироватки і вивантаження сирного зерна.

Апарати для виготовлення сирного зерна можна розділити  на періодичні й неперервнодіючі, відкриті й закриті, вертикальні й горизонтальні.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Опис обладнання для виробництва сирного зерна

Апарати періодичної дії  для виробництва сирного зерна

До апаратів, що найширше використовуються на підприємствах молочної промисловості, можна віднести сироробні ванни В2-ОСВ-5, В2-ОСВ-10, ванни виробництва Угорщини «Елгеп», «Пасілак» (Данія). Вони мають принципово однакову будову і відрізняються тільки конструктивним виконанням окремих елементів.

Сироробна ванна  фірми «Елгеп» виготовлена із нержавійної сталі (рис. 1).

Ванна має прямокутну форму з заокругленими краями і оснащена теплообмінною сорочкою із теплоізоляцією. Над ванною, на траверсі З, встановлений привід різально-вимішувального механізму і механізму перемикання швидкостей. На траверсі розміщений відбірник сироватки з можливістю вертикального переміщення.

Рис. 1. Сироробна ванна фірми «Елгеп»:

1 — ванна, 2 —  ланцюгова передача, 3 — траверса, 4 — електродвигун, 5 — мішалка, 6 — штурвал, 7 — ножки, 8 — патрубок  випуску продукту.

Для повного вивантаження сирного зерна із ванни вона нахиляється завдяки пневмоциліндру.

 

В сорочку ванни передбачено подачу пари тиском до 0,5 Па і води. В ванні встановлено дві мішалки, які здійснюють зворотно-поступальний рух вздовж ванни і обертовий рух навколо своєї осі в обидва боки.

Мішалки ванни  легко знімаються. В режимі різання  встановлюються мішалки у вигляді лір, в режимі вимішування — з великою площею контакту мішалки із продуктом.

В залежності від  технологічного процесу число обертів  мішалки може змінюватись від  10/30 об/хв в безступеневому режимі.

Привід мішалки (рис. 2) працює від електродвигуна через фрикційний конічний варіатор на вал черв'ячного редуктора і від черв'ячного колеса на вертикальний вал мішалки. На вертикальному валі мішалки встановлена зірочка і ланцюгова передача. Електродвигун встановлений в пазах ковзання і зв'язаний штангою з ланцюгом, що забезпечує зворотно-поступальний рух.

Сироробні ванни  В2-ОСВ-5 і В2-ОСВ-10 відповідно місткістю  5000 і 10000 л оснащені пневмоциліндром для нахилу ванни при вивантаженні згустку.

В сучасних конструкціях ванн для безступеневого регулювання  числа обертів мішалки використовують електродвигун постійного струму.

 

Рис. 2. Мішалка сироробної ванни «Елгеп»:

1 — електродвигун, 2 —  конічний редуктор, 3 — черв'ячний  редуктор, 4 — мішалка, 5 — ланцюгова  передача.

Мішалка являє собою чотирикутну  раму, на якій закріплені пластини — ножі. Завдяки спеціальному встановленню ножів мішалка при обертанні в один бік працює як ріжучий механізм, в інший — як вимішуючий. Під час різання ножі встановлені лезом перпендикулярно до площини різання, а при вимішуванні повертаються на кут приблизно 15* до площини обертання.

При наповненні ванни молоком вмикають різально-вимішувальний механізм в режимі вимішування. В теплообмінну сорочку подається пара і молоко підігрівається до температури внесення закваски і ферменту.

Відтак молоко залишають  без подальшого механічного впливу до одержання згустку заданої  густини, після чого вмикають мішалку в режимі різання і розрізають згусток.

Після відбирання частини  сироватки згусток підігрівають до температури другого нагрівання. Мішалки працюють в режимі вимішування. Після завершення постановки зерна, його перекачують насосом разом із сироваткою у формовочні апарати.

Сироробні ванни мають  ряд позитивних і негативних сторін. Широке їх використання на підприємствах  України обумовлено простотою ведення технологічного процесу і можливістю його візуального контролю.

Недоліком ванн є складність експлуатації приводу. Використання приводу, що встановлений на каретці, створює  небезпеку потрапляння в продукт  мастильних матеріалів, оскільки закрити  поверхню ванни під час зворотно-поступального  руху каретки практично неможливо. Відкрита поверхня ванни також спричиняє значні втрати теплоти в навколишнє середовище і погіршує санітарно-гігієнічні умови виробництва.

Наразі більшість фірм використовує виготовлювачі сиру закритого типу з горизонтальним і вертикальним розміщенням робочої ємності.

Виготовлювач сиру 0SТ-СН (рис. 3) — це циліндричний горизонтальний резервуар. В нижній частиш передбачена теплообмінна сорочка. На горизонтальному валу встановлені горизонтальні перемішувальні і різальні інструменти. Установка встановлена на торцевій стінці на спеціальній опорі. Для нагрівання молока і згустку передбачена подача пари або гарячої води в теплообмінну сорочку.

 

Рис. 3. Виготовлювач сиру OST-CH:

1 — корпус, 2 — теплообмінна  сорочка, 3 — різально-вимішувальний  інструмент, 4 — вал, 5 — привід.

Комбіновані пристрої з нержавійної  сталі приварені на горизонтальному валу. Кожна секція складається з рами, що має радіальні та горизонтальні ножі й лопатки для різання й перемішування. При обертанні в один бік ножі повертаються лезами в напрямку руху — здійснюється розрізання згустку. При обертанні в протилежний — ножі повертаються тупим боком і здійснюється перемішування. Секції з робочими елементами розподілені рівномірно по радіусу і довжині валу. Це забезпечує більш рівномірне навантаження на вал.

Горизонтальні (закриті) виготовлювачі  сиру розробляються низкою фірм. Значних  успіхів в розробці виготовлювачів сиру горизонтального типу в закритому  виконанні досягла фірма «Пасілак» (Данія). Наразі ця фірма виробляє виготовлювачі  сиру місткістю 6700,10000,11700, 15000, 18400 і 20000 л.

Рис. 4. Виготовлювач сиру фірми «Пасілак»:

1 — корпус, 2 — теплообмінна  сорочка, 3 — різальний інструмент, 4 — лопатки, 5 — горизонтальний  вал.

Виготовлювач сиру являє  собою циліндричний резервуар з  теплообмінною сорочкою (рис. 4). На горизонтальному валу 5 встановлений різально-вимішувальний інструмент. Різальний інструмент розділений на секції. Кожна секція складається з рами, що має поздовжні і поперечні дроти. Відстань між дротами 15 мм. Інструмент перемішування являє собою радіально встановлені лопатки, повернуті щодо горизонту на 30*.

Інструмент під час  скисання молока знаходиться в горизонтальному положенні. При розрізанні згустку різальні ліри опускають в коагульоване молоко і виконують коливальні рухи на 180*. Для здійснення перемішування в згусток опускають лопатки і здійснюють коливальний рух. Швидкість руху інструментів можна регулювати в межах від 1,5 до 6 об/хв. , крім цього можна встановити кут коливального руху — 45, 60, 120 і 180*.Виготовлювачі сиру фірми MKT-S виробляються місткістю від 4000 до 20000 л Рис. 5.  Виготовлювач сиру являє собою циліндричний резервуар з конічним днищем, встановлений вертикально.

Рис. 5. Виготовлювач сиру MKT-S фірми Hakman-MKT (Фінляндія):

1 — корпус, 2 — конічне  дно, 3 — кришка, 4 — різально-вимішувальний  інструмент, 5 — привід.

 

На конічній кришці встановлений привід різально-вимішувальних інструментів.

Різально-вимішувальні інструменти встановлені з можливістю зустрічного руху. Один з інструментів обертається по периферії, а другий в центрі.

Наразі широкого поширення набули виготовлювачі сиру еліпсовидного типу. Виготовлювач сиру Dek Internation (Данія) (рис. 6) являє собою резервуар, переріз котрого має форму двох циліндрів, що перетинаються. Різально-вимішувальний інструмент, встановлений на мішалках рамного типу, осі обертання яких співпадають з осями циліндрів, які утворюють резервуар.

Рис. 6. СировиготовлювачБек Internation (Данія): 1 — кришка, 2 — корпус, 3 — різальний інструмент, 4 — вимішувальний інструмент.

Рис. 7. Виготовлювач сиру фірми «Шварте» (Німеччина): 1 — робоча ємність; 2 — теплова сорочка; 3—різально-вимішувальний інструмент; 4 — опори; 5 — піднімальний пристрій; 6 — випускний клапан.

При роботі в режимі розрізання згустку мішалки обертаються в один бік, а в режимі вимішування напрям обертання реверсується.

Під час обробки згустку  вся ємність виготовлювача сиру, заповнена продуктом, рівномірно розрізається і перемішується. При цьому, завдяки оригінальній формі резервуара, інтенсивність обробки збільшується, оскільки зони дії мішалок перекриваються.

У вертикальних виготовлювачах сиру фірми «Шварте» (Німеччина) (рис. 7) співвідношення довжини до ширини складає 4:3, днище виготовлювача сиру плоске. Виготовлювач сиру встановлений на чотирьох опорах а можливістю нахилу в бік випускного патрубку. Як ріжучі та перемішуючі інструменти використовують ножі з заточеними лезами, розміщеними горизонтально і вертикально. В напрямі перемішування ножі заокруглені. Під час перемішування напрям мішалок реверсується. При цьому ножі повертаються на 45* за напрямком обертання. Сирна маса потрапляє на широку полоску леза і не дробиться.

Технологічним інститутом молока і м'яса УЛАН розроблений цілий ряд виготовлювачів сиру вертикального типу ємністю від 500 до 10000 л (рис. 8).

Ємність виготовлювача сиру (5000 л) виконана у вигляді двох циліндрів, об'єднаних еліпсовидною поверхнею. Співвідношення осей 2:1. Навколо ємності встановлена теплообмінна сорочка. Простір між сорочкою і кожухом виконує роль теплової ізоляції. Зверху ємність закрита кришкою.

В ємності встановлено три мішалки, віддаль між якими дорівнює радіусу циліндра. Форма мішалки повторює форму дна. Таким чином мішалки охоплюють весь об'єм виготовлювача сиру.

Привід мішалки здійснюється від електродвигуна через хвильовий редуктор і зубчасті передачі. Мішалки можуть обертатися в обидва боки відповідно в режимі різання і вимішування.

Рис. 8. Виготовлювач сиру конструкції ТіММ УААН:

1 — корпус; 2 — теплоізоляція; 3 — мішалка; 4 — механізм відбирання  сироватки; 5 — мотор-редуктор; 6 —  кришка; 7 — труба зливу сироватки.

Для відбору сироватки  перед другим нагріванням використовується відбірник, який піднімається і опускається пневмоприводом. Вивантаження сирого зерна з сироваткою проходить через патрубок, розміщений в конічному дні.

Виготовлювач сиру може працювати  в автоматичному і ручному  режимі.

Апарати для вироблення сирного  зерна неперервної дії бувають  двох типів:

в апараті першого типу одержання згустку із молока здійснюється в потоці. Рух молока в апараті проходить по каналах циліндричної або еліптичної форми.

в апаратах другого типу молоко знаходиться в стані спокою відносно поверхні, і рухається разом  з поверхнею.

До апаратів першого типу можна віднести апарати «Паракуд» (Франція). Для зменшення втрат  білку з жиру з сироваткою молоко попередньо згущують до масової частки сухих речовин 36 %.

Пристрій розділений на окремі частини, що служать для проведення окремих технологічних процесів: коагуляційна камера, камера агломерації і синерезісу згустку, барабани для попереднього і повного зневоднення згустку.

В коагуляційній камері за рахунок сіткових перегородок створюється  строго ламінарний потік. Молоко, в  котре внесено ферменти, через  спеціальну форсунку вприскується в  потік гарячої води і миттєво  нагрівається, в результаті чого утворюється  коагуляційна структура. В камері агломерації встановлені конусні вставки, котрі розширюються або звужуються, що сприяє утворенню грудок згустку.

В камері синерезису проходить  завершальна стадія відокремлення сироватки і утворення сирного зерна.

Далі згусток надходить  на ситовий барабан для відокремлення  сироватки. Повне відокремлення  сироватки відбувається на другому  барабані.

Перевагами пристрою є  велика продуктивність, відсутність  контакту з повітрям і ручних операцій.

До апаратів другого типу належить пристрій фірми Alpma (рис. 9). Продуктивність пристрою 10000 л/год. Пристрій являє собою безкінечний стрічковий транспортер, в якому стрічка, рухаючись по напрямляючих, може змінювати свою форму від плоскої до коритоподібної.

По ходу транспортера розташовані  механізми, що забезпечують виконання  технологічних операцій в заданій  послідовності. Це механізми дозування ферментів, внесення закваски, вимішування, розрізання, і т.д. Молоко, що надходить на стрічку, швидко заспокоюється розділяючими перегородками і далі рухається разом зі стрічкою, перебуваючи в стані спокою. Скисання молока відбувається при повністю стабілізованому стані. Перед подрібненням згустку розділяючі перегородки виймають. Далі згусток розрізається на рівномірні кубики. Електростатичний пристрій служить для запобігання прилипання згустку до розділяючих перегородок.

Готове сирне зерно  виводиться транспортерами на пристрої відокремлення сироватки. Після кожного проходу стрічка і розділювальні перегородки автоматично очищаються.

Рис. 9. Апарат для виготовлення сирного зерна безперервної дії фірми Alpma:

1 — впускна труба; 2 —  зона сквашування; 3 — коритоподібний  стрічковий транспортер; 4 — робоча  ємність; 5 — електростатичний відділювач  згустку; 6 — пристрій для розрізання  пласту (горизонтальний); 7 — пристрій  для поперечного розрізання пласту; 8 — пристрій для очистки розділювальних  перегородок.

По ходу транспортера розташовані  механізми, що забезпечують виконання  технологічних операцій в заданій  послідовності. Це механізми дозування  ферментів, внесення закваски, вимішування, розрізання, і т.д. Молоко, що надходить  на стрічку, швидко заспокоюється розділяючими перегородками і далі рухається  разом зі стрічкою, перебуваючи в  стані спокою. Скисання молока відбувається при повністю стабілізованому стані. Перед подрібненням згустку розділяючі перегородки виймають. Далі згусток  розрізається на рівномірні кубики. Електростатичний пристрій служить для запобігання  прилипання згустку до розділяючих  перегородок.

Готове сирне зерно  виводиться транспортерами на пристрої відокремлення сироватки. Після  кожного проходу стрічка і  розділювальні перегородки автоматично  очищаються.

 

 

 

2.Порівняльна характеристика.

Таблиця 1. Відцентрові насоси для молока

Марка	Продуктивність , м3/ч	Споживання енергії , кВт	Габарити, мм
			довжина	ширина	висота
П8-ОНВ	0,42	0,37	400	160	205
36МЦ 4 – 12	4	0,8	385	215	305
36МЦ 6 – 12	6	0,8	385	215	305
36 1Ц 1,8 – 12	6,3	0,75	455	265	310
36 1Ц 2,8 – 20	10	1,5	470	265	310

 

Таблиця 2. Насоси для перекачування сиру і сирних виробів.

Марка	Продуктивність , м3/ч	Споживання енергії , кВт	Габарити, мм
			довжина	ширина	висота
П8 – ОНВ	5,3	1,1	765	700	435
П8 – ОНГ	8	1,1	625	590	340
П8 - ОНД	0,8 – 1,2	1,1	765	700	435

Таблиця 3.Насоси для перекачування сирного зерна.

Марка	Продуктивність , м3/ч	Споживання енергії , кВт	Габарити, мм
			довжина	ширина	висота
75 – 2Ц 3,5 – 3	12,5	1,1	515	300	450
75 – 2Ц 7,1 - 3	25	2,2	530	300	460

 

 

Таблиця 4. Ємності для  зберігання молока.

Марка	Продуктивність , м3	Споживання енергії , кВт	Габарити, мм
			довжина	ширина	висота
В2 – ОМВ – 2,5	2,5	1	1640	3165	620
В2 – ОМГ – 4	4	0,75	2190	2245	2200
В2 – ОМВ – 4	4	1	2190	2245	2200
В2 – ОМВ – 6,5	6,5	1	2324	2280	2855
В2 – ОМГ – 10	10	0,6	4480	2150	2825

 

Таблиця 5. Ємності для  пастеризації, заквасок, кисломолочних  продуктів.

Марка	Продуктивність , м3	Споживання енергії , кВт	Габарити, мм
			довжина	ширина	висота
ВДП	0,3	0,6	1200	925	1370
В1 – ВД2П	0,35	1,57	1265	842	1610
Г6 – ОПА – 600	0,6	0,55	540	480	650

 

Таблиця 6. Сепаратори.

Марка	Продуктивність , м3/ч	Споживання енергії , кВт	Габарити, мм
			довжина	ширина	висота
Сепаратори - молокоочищувачі
А1 – ОЦМ - 5	5,0	5,5	1320	860	1210
Г9 – ОЦМ - 5	5,0	5,5	1030	800	1210
Г9 – ОМА – 3М	5,0	4	852	628	1195
Сепаратори - вершковідокремлювачі
Ж5 – ОС2Б	1,0	0,55	755	420	700
Г9 – ОСП – 3М	3,0	4	910	620	1400
ОС2Т – 3	5,0	5,5	860	590	1445
Сепаратори - нормалізатори
Г9 – ОСП – 3 МН	3,0	4	910	620	1400
Ж5 – ОС2Т – 3	5,0	5,5	800	590	1445
Ж5 – ОС2Н – С	10,0	13,2	1200	850	1780

Таблиця 7. Обладнання для виробництва сиру

Марка	Назва обладнання	Продуктивність, кг/ч	Габарити, мм			Потужність, кВт	Витрата пара, кг/час
			довжина	ширина	висота
Я5 – ОСЖ – 10	Сировиготовлювач	10000 л, цикл 4 часа	5100	3200	2000	18	80
Я5 – ОСЖ – 1	Сировиготовлювач	1000л, цикл 2-2,5 ч	2000	1600	1500	2,0	10
В2 – ОСВ – 5	Ванна сироварна	5000 л	6200	1680	2300	2,2	50
В2 – ОСВ – 10	Ванна сироварна	10000 л	6200	2430	2315	2,2	80
Д7 – ОСА – 1	Ванна сироварна	2500 л	3850	1600	1300	16	30

3.Розрахунки

        Всі машини і апарати, які вибирають під час проектування молочного підприємства, можна умовно розділити на дві групи. До першої групи належать машини і апарати, які характеризуються деяким робочим елементом, що забезпечує необхідну продуктивність; до другої - машини і апарати з постійними параметрами щодо продуктивності незалежно від умов прийнятих режимів обробки молока.

У зв'язку з цим обсяг і мета розрахунків  для кожної групи обладнання різні

До першої групи обладнання входять всі види теплообмінної апаратури - сепаратори, гомогенізатори, обладнання для виробництва морозива, сушарки і т. ін.

Друга  група  обладнання  -  розфасовувальні, дозувальні, пакувальні машини і апарати, машини для миття  тари і штучних продуктів.

     6.Обладнання  для транспортування і зберігання  продуктів

Зміну температури продукту в цистернах, танках, ваннах і баках  можна визначити за формулою, К,

t₂ =2k*F_t(t_c –t₁) + 2МСt₁/2МС + kF_t,

де k - коефіцієнт теплопередачі. Вт/(м² *К); t - тривалість перебування продукту в резервуарі, год; М - кількість продукту, кг; С - теплоємність продукту, Дж/(кг*К); t₁, t₂ - відповідно початкова і кінцева температура продукту, К; t_c -температура навколишнього середовища, К; F - площа поверхні резервуара, м².