Проектирование цеха по выпуску цельномолочной продукции мощностью 6,0 т

Министерство  науки и образования Республики Казахстан 

Алматинский Технологический Университет 
 
 
 
 

Кафедра «Пищевых производств» 
 
 
 
 
 
 
 
 

КУРСОВАЯ  РАБОТА 

(РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ  ЗАПИСКА) 

По курсу: «Технология молока и молочных продуктов» 

На тему: «Проектирование цеха по выпуску  цельномолочной продукции мощностью 6,0 т» 
 
 
 

Исполнитель: 

Руководитель: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Алматы, 2011 

Содержание 

   Введение

  1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

    Молоко  как сырье для выработки молочных продуктов

    1. Первичная обработка молока

      1.2.1. Приемка и оценка качества  молока

      1.2.2. Способы очистки молока

        1.2.3. Режимы охлаждения молока

    1. Механическая обработка молока

      1.3.1. Сепарирование и нормализация  молока

        1.3.2. Гомогенизация молока

    1. Тепловая обработка

        1.4.1. Влияние тепловой обработки на  свойства молока

        1.4.2. Пастеризация молока

        1.4.3. Стерилизация молока

        1.4.4. Топление молока

  1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
    1. Технология производства цельномолочных продуктов
      1. Стерилизованное молоко
      2. Пастеризованное молоко
      3. Белковое молоко
      4. Топленое молоко
    2. Продуктовый расчет
      1. Продуктовый расчет для стерилизованного молока с м.д.ж. 3,2%
      2. Продуктовый расчет для пастеризованного молока с м.д.ж. 2,5%
      3. Продуктовый расчет для белкового молока с м.д.ж. 2,5%
      4. Продуктовый расчет для топленого молока с м.д.ж. 1%
    3. Подбор и расчет технологического оборудования
    4. Расчет площадей
      1. Расчет площади основного корпуса
      2. Расчет площади основных производственных цехов
      3. Расчет площади камер хранения готовой продукции и складских помещений

   ЛИТЕРАТУРА

   ПРИЛОЖЕНИЯ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

   Молочная  промышленность – одна из важнейших  среди пищевых отраслей народного  хозяйства. Сырьем в молочной промышленности являются цельное молоко и его отдельные компоненты, в частности, жир, белок, казеин, лактоза. Молоко и молочные продукты в питании населения нашей страны имеют исключительно большое медико-биологическое значение, являются важным фактором здоровья нации. Поэтому проблемы, связанные с производством и потреблением молочных продуктов, в перспективе не теряют актуальности.

   При переработке молока происходят некоторые  изменения состава и свойств  составляющих его компонентов. Поэтому  в процессе производства необходимо учитывать количество отдельных  компонентов молока, а также характер их изменений под воздействием технологических  факторов.

Важное  место в рационе питания человека занимают молоко и молочные продукты. Молоко содержит все без исключения питательные вещества, необходимые  организму человека. Одно из наиболее отличительных и важных свойств  молока как продукта питания —  его высокая биологическая ценность и усвояемость, благодаря наличию  полноценных белков, молочного жира, минеральных веществ, микроэлементов и витаминов.

      Усвояемость молока и молочных продуктов колеблется от 95 до 98 %. Молоко также способствует усвоению других пищевых продуктов. Особенно большое значение для организма  имеют кисломолочные продукты, обладающие высокой диетической и лечебной ценностью. 
Кисломолочные продукты широко применяют для профилактики и лечения многих заболеваний, особенно желудочно-кишечного тракта. Так, ацидофильные продукты используют при лечении гнилостных и воспалительных процессов в кишечнике, колитов и гнойных ран. Кефир полезен при малокровии, истощении организма, хронических колитах.

      При переработке молока образуется так  называемое вторичное молочное сырье  — обезжиренное молоко, пахта, сыворотка. Их нельзя считать отходами производства, так как содержат полноценные  белки, молочный жир, сахар, витамины, минеральные  соли, молочную кислоту и могут  быть использованы для выработки  продуктов питания для человека и кормов для сельскохозяйственных животных. 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
 

     Молочные продукты высокого качества  можно выработать только из  доброкачественного сырого молока. Доброкачественное молоко характеризуется  нормальным химическим составом, оптимальными физико-химическими и микробиологическими показателями, определяющими его пригодность к переработке. Изменение свойств и, особенно, микробиологических показателей сырого молока в значительной степени обусловлено жизнедеятельностью микроорганизмов, которые попадают в молоко при несоблюдении санитарно-гигиенических правил дойки, содержания животных, мойки оборудования для дойки, хранения и транспортирования молока. Чтобы предотвратить бактериальное загрязнение сырья, необходимо не только соблюдать санитарные и ветеринарные правила получения молока, но и подвергать его первичной обработке. Цель первичной обработки — обеспечить стойкость молока при его транспортировании и хранении.

   Первичная обработка включает следующие процессы: очистку, охлаждение и хранение до отправки на переработку или в реализацию. Для удаления механических примесей молоко фильтруют, пропуская через ткань, а затем направляют на дальнейшую очистку. Для очистки применяют фильтры разных систем, где рабочими элементами служат ватные диски, марля, синтетические материалы, металлические сетки и др. В настоящее время для очистки молока используют сепараторы-молокоочистители, в которых механические примеси удаляются под действием центробежной силы. После очистки молоко следует немедленно охлаждать для подавления роста микроорганизмов. Для охлаждения молока используют пластинчатые охладители. Охлажденное (не выше 6 °С) молоко транспортируют на крупные молочные предприятия в металлических флягах, цистернах с помощью автомобильного, железнодорожного и водного транспорта. Фляги для молока вместимостью 36...40 л изготовляют из алюминия и стали. При транспортировании больших количеств молока применяют автоцистерны из нержавеющей стали и алюминия. Они имеют изоляцию и снабжены герметически закрывающимися люками.

     Таблица 1. Органолептические показатели молока-сырья

Наименование  показателя Норма для молока сорта
высшего первого второго несортового
Консистенция Однородная  жидкость без осадка и хлопьев. Замораживание  не допускается Наличие хлопьев  белка, механических примесей
Вкус  и запах Чистый, без посторонних запахов и  привкусов, не свойственных свежему  натуральному молоку Выраженный  кормовой привкус и запах
  Допускается в зимне-весенний период слабовыраженный  кормовой привкус и запах
Цвет От белого до светло-кремового Кремовый, от светло-серого до серого
 

               Таблица 2. Характеристика молока по сортам

Наименование  показателя сорт
высший первый второй
Плотность г/см3, не менее 1,027 1,027 1,027
Температура при приемке, °С 10 10 Не учитывается
Кислотность, °Т 16-18 16-20 Не выше 21
Степень чистоты по эталону 1 1 2
Бактериальная обсемененность, не ниже класса 1 1 2
Бактериальная обсемененность До 300 300-500 500-4000
Содержание  соматических клеток тыс. шт. (не более) 500 1000 1000
 
 
 
 
 
 

Таблица 3. Физико-химические показатели продуктов по ассортименту

Продукт Массовая  доля сухих веществ, % Стандарт  или технические  условия
Молоко  стерилизованное 3,2%-ной жирности 11,5 ОСТ 49 140-85
Молоко  пастеризованное 2,5%-ной жирности 10,9 ГОСТ 13277-79
Молоко белковое 2,5%-ной жирности 14,1 ГОСТ 13277-79
Молоко  топленое  1 %-ной жирности 9,1 ТУ 49866-82
 

     Таблица 4. Содержание основных пищевых веществ

Наименование  продукта Содержание  основных пищевых  веществ в 100 г  продукта, г
вода белки углеводы органические  кислоты зола Энергетическая  ценность, ккал
Молоко  стерилизованное 3,2%-ной жирности 88,5 2,8 4,70 0,14 0,7 58
Молоко  пастеризованное 2,5%-ной жирности 89,1 2,82 4,73 0,14 0,8 64
Молоко  белковое 2,5%-ной жирности 88,9 4,30 6,40 0,14 0,7 58
Молоко  топленое  1 %-ной жирности 87,5 2,80 4,70 0,12 0,7 67
 

     Таблица 5. Содержание аминокислот

Компонент Молоко  стерилизованное 3,2%-ной  жирности Молоко  пастеризованное 2,5%-ной  жирности Молоко  белковое 2,5%-ной жирности Молоко  топленое  1 %-ной  жирности
Незаменимые аминокислоты, мг на 100 г продукта        
Всего 1215 1426 1173 1239
В том  числе:        
Валин 163 191 157 128
Изолейцин 161 189 156 173
Лейцин 276 324 267 315
Лизин 222 261 214 262
Метионин 74 87 72 84
Треонин 130 153 126 153
Триптофан 43 50 41 50
Фенилаланин 146 171 140 174
Заменимые аминокислоты, мг на 100 г продукта        
Всего 1693 1991 1635 1954
В том  числе:        
Аланин 83 98 80 96
Аргинин 104 122 100 120
Аспаргиновая  кислота 185 218 179 213
Гистидин 76 90 74 86
Глицин 40 47 38 47
Глутаминовая  кислота 611 717 590 715
Пролин 257 302 248 314
Серин 158 186 153 173
Тирозин 156 184 151 166
Цистин 23 27 22 24
Общее количество аминокислот, мг на 100 г продукта 2908 3417 2808 3193
 

     Таблица 6. Содержание витаминов

Наименование  продукта Массовая  доля витаминов, мг на 100 г продукта
А β-каротин В1 В2 С
Молоко  стерилизованное 3,2%-ной жирности 0,02 0,01 0,02 0,13 0,6
Молоко  пастеризованное 2,5%-ной жирности 0,02 0,01 0,04 0,15 1,3
Молоко  белковое 2,5%-ной жирности 0,02 0,01 0,04 0,2 1,3
Молоко  топленое  1 %-ной жирности следы следы 0,04 0,16 0,4
 

     Таблица 7 . Содержание минеральных веществ

Продукт Массовая  доля минеральных  веществ, мг в 100 г  продукта
натрий калий кальций магний фосфор Железо
Молоко  стерилизованное 3,2%-ной жирности 50 146 121 14 92 0,1
Молоко  пастеризованное 2,5%-ной жирности 50 146 120 14 90 0,06
Молоко  белковое 2,5%-ной жирности 50 146 120 14 90 0,1
Молоко  топленое  1%-ной жирности 50 146 124 14 92 0,1
 

 1.2. 1. Приемка и оценка качества молока

      На  молокоперерабатывающих предприятиях существует определенный порядок приемки и оценки качества молока. Приемку осуществляют в соответствии с требованиями действующего стандарта на молоко натуральное коровье. Молоко натуральное коровье должно быть получено от здоровых животных, отфильтровано и охлаждено в хозяйстве не позднее чем через 2 ч после дойки до температуры не выше 6 °С.

     Молоко  плотностью 1026 кг/м3, кислотностью 15 или 21 °Т допускается принимать на основании стойловой пробы вторым сортом, если оно по остальным показателям соответствует требованиям действующего стандарта.

     При приемке молока ежедневно в каждой партии определяют органолептические  показатели, температуру, массовую долю жира, плотность, группу чистоты, термоустойчивость, температуру замерзания, а также не реже одного раза в 10 дней бактериальную обсемененность, содержание соматических клеток, наличие ингибирующих веществ; не реже двух раз в месяц — массовую долю белка; при подозрении на тепловую обработку — активность фосфатазы.

      По  микробиологическим показателям сырое  натуральное молоко должно соответствовать следующим требованиям: количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов (МАФАнМ) не должно превышать для молока высшего сорта 3 * 105 КОЕ/см3, первого сорта — 5 * 105 КОЕ/см3, второго сорта — 4 * 106 КОЕ/см3; число соматических клеток для молока высшего сорта — не более 5 * 105 в 1 см3, для молока первого и второго сорта — не более 1 * 106 в 1 см3.

      Молоко, полученное от коров в первые 7 дней после отела (молозиво) и в последние 5 дней лактационного периода (стародойное) не принимают на молочные заводы.

Лактационным  периодом называют время, в течение  которого корова продуцирует молоко.

Начинается  лактационный период сразу после  отела и заканчивается перед запуском. Продолжительность лактационного периода составляет примерно 10 мес. (300 дней). Показатели вязкости, кислотности и плотности приведены в таблице 8.

Таблица 8.

Показатель Нормального (натурального) Первого дня  лактационного периода Последнего  дня лактационного периода
Вязкость, Па * с 1,8- 10-3 25 * 10-3 —
Кислотность, °Т 16...18 40...50 и более 14...16 (иногда 9...12)
Плотность, кг/м3 1028 1037...1055 —
 

     Так, молоко первого дня лактационного  периода характеризуется высокой массовой долей сухих веществ (25...30 %), что обусловливает его высокую плотность (1037... 1055 кг/м3) и вязкость (25 * 10-3 Па * с); пониженным содержанием лактозы и одновременно повышенным (за счет хлоридов) содержанием минеральных веществ, что придает молоку солоноватый вкус; высоким содержанием жира и ферментов (в том числе липазы), что способствует гидролизу жира и образованию значительного количества свободных жирных кислот, придающих молоку специфический запах; высоким содержанием белков, и прежде всего термолабильных сывороточных белков, что обусловливает высокую кислотность и нетермоустойчивость молока. Такое молоко свертывается при нагревании до 60 °С из-за денатурации и коагуляции сывороточных белков и потому непригодно для промышленной переработки на молочные продукты. 

     1.2.2. Способы очистки молока

      Очистку проводят для того, чтобы удалить  механические загрязнения и микроорганизмы. Осуществляют очистку способом фильтрования под действием сил тяжести или давления и центробежным способом на сепараторах-молокоочистителях. Эффективность очистки в значительной мере зависит от давления, при котором происходит фильтрование. Обычно в цилиндрические фильтрационные аппараты молоко поступает под давлением 0,2 МПа. Фильтрационные аппараты с тканевыми перегородками имеют ряд недостатков: кратковременность безостановочной работы; необходимость частой разборки для промывки; возможность прорыва ткани; уменьшение производительности фильтров в зависимости от продолжительности работы.

      Наиболее  эффективна очистка молока с помощью сепараторов-молокоочистителей. Центробежная очистка в них осуществляется за счет разницы между плотностями частиц плазмы молока и посторонних примесей. Посторонние примеси, плотность которых больше, чем у плазмы молока, отбрасываются к стенке барабана и оседают на ней в виде слизи. 

      1. Режимы  охлаждения молока

      Качество  молока, особенно его бактериологические показатели, в значительной степени зависит от длительности и температуры его хранения. Известно, что свежевыдоенное молоко содержит особые бактерицидные вещества, которые не только препятствуют росту бактерий, но и уничтожают их. В неохлажденном молоке быстро развиваются микроорганизмы, вызывающие его скисание. Так, при температуре 32 °С через 10 ч кислотность молока повышается в 2,8 раза, а число бактерий возрастает в 40 раз. В молоке, охлажденном до 12 "С, в течение 10 ч кислотность не увеличивается, а общее число бактерий изменяется несущественно. Значит, охлаждение молока —один из основных факторов, способствующих подавлению развития нежелательной патогенной микрофлоры и сохранению качества молока.

      Размножение большинства микроорганизмов, встречающихся  в молоке, резко замедляется при  охлаждении его ниже 10 °С и почти полностью прекращается при температуре около 2...4 °С.

      Оптимальные сроки хранения молока, охлажденного до 4...6 °С, не более 12 ч. При более  длительном хранении молока в условиях низких температур возникают пороки вкуса и консистенции. 
 
 
 
 
 
 

   1.3. Механическая обработка молока

   1.3.1. Сепарирование и нормализация молока

     Сепарирование молока — это разделение его на две фракции различной плотности: высокожирную (сливки) и низкожирную (обезжиренное молоко). Осуществляется сепарирование под действием центробежной силы в барабане сепаратора. Молоко, распределяясь в барабане между тарелками в виде тонких слоев, перемещается с небольшой скоростью, что создает благоприятные условия для наиболее полного отделения высокожирной фракции (жировых шариков) за короткое время. Наряду с сепарированием при 35...45 °С иногда применяют высокотемпературное сепарирование при 60...85 °С. С увеличением температуры сепарирования повышаются производительность сепаратора и качество обезжиривания. Однако высокотемпературное сепарирование имеет и ряд недостатков: увеличение содержания жира в обезжиренном молоке вследствие частичного выпадения альбумина, препятствующего выделению жира; сильное вспенивание сливок и обезжиренного молока; возрастание раздробления жировых шариков.

     Нормализация  — это регулирование состава сырья для получения готового продукта, отвечающего требованиям стандарта. Один из простейших способов нормализации по жиру — нормализация путем смешивания в емкости рассчитанных количеств нормализуемого молока и нормализующего компонента (сливок или обезжиренного молока). Нормализующий компонент добавляют при тщательном перемешивании смеси в емкости. Массовая доля жира в молоке, нормализованном в потоке, регулируется автоматически с помощью систем управления УНП (управление нормализацией в потоке) и УНС (управление нормализацией в потоке с применением сепаратора-сливкоотделителя). Основная задача систем управления процессом нормализации заключается в получении стабильных заданных значений массовой доли жира или другого параметра нормализованного молока. 

     1.3.2. Гомогенизация молока

     

      Гомогенизация — это обработка молока (сливок), заключающаяся в дроблении (диспергировании) жировых шариков путем воздействия на молоко значительных внешних усилий. При высокой дисперсности жировых шариков гомогенизированное молоко практически не отстаивается. Интенсивность гомогенизации возрастает с повышением температуры, так как при этом жир переходит полностью в жидкое состояние и уменьшается вязкость продукта. При повышении температуры снижается также отстаивание жира. При температурах ниже 50 "С отстаивание жира усиливается, что приводит к ухудшению качества продукта. Наиболее предпочтительной считают температуру гомогенизации 60...65 °С. При чрезмерно высоких температурах сывороточные белки в гомогенизаторе могут осаждаться. 

     1.4. Тепловая обработка молока

     1.4.1. Влияние тепловой обработки на свойства молока

      Тепловую  обработку молочного сырья проводят с целью его обеззараживания. Она должна обеспечить не только надежное подавление жизнедеятельности микроорганизмов, но и максимально возможное сохранение исходных свойств молока. Любое тепловое воздействие на молоко нарушает его первоначальный состав и физико-химические свойства. Степень физико-химических изменений составных частей молока зависит главным образом от температуры и продолжительности тепловой обработки. Молочные белки под действием тепла денатурируют. Наиболее чувствительны к нагреванию сывороточные белки, которые денатурируют при температурах выше 65 °С, казеин же обладает высокой тепловой стойкостью.  При температурах выше 100 "С начинается частичное разложение лактозы, в результате которого молоко приобретает специфический вкус, запах и цвет (бурый). Молочный жир при нагревании до 100 °С практически не меняется. В процессе тепловой обработки частично разрушаются витамины, особенно водорастворимые (С, В12, тиамин и др.), а также инактивируются ферменты (редуктаза, фосфатаза, пероксидаза). Минеральные соли в результате перехода растворимых солей кальция и фосфора в нерастворимое состояние частично выпадают в осадок. Изменение составных частей молока, отрицательно влияющее на пищевую ценность и органолептические показатели, должно быть незначительным.  
 
 

     1.4.2. Пастеризация молока

      Пастеризация  молока — это тепловая обработка молока с целью уничтожения вегетативных форм микрофлоры, в том числе патогенных. Режим пастеризации должен обеспечить также получение заданных свойств готового продукта, в частности органолептических показателей (вкус, нужные вязкость и плотность сгустка). Эффект пастеризации, обусловленный степенью гибели патогенной микрофлоры, влияет на выбор режимов и способов пастеризации. Из патогенных микроорганизмов наиболее устойчивы к тепловой обработке бактерии туберкулеза. Поскольку работа по определению возбудителей туберкулеза сложна, то эффективность пастеризации принято определять по гибели не менее стойкой кишечной палочки.

Проектирование цеха по выпуску цельномолочной продукции мощностью 6,0 т