Технический проект цеха по производству мороженого мощностью 1,5 т готового продукта в смену

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: «Технический проект цеха по производству мороженого мощностью 1,5 т готового продукта в смену»

 
 
 
 

Исполнитель: Студент .гр.ТММП  Айсаров Тимур 

Руководитель: Дихамбаева Ф.Т. 
 
 
 
 
 
 

Алматы, 2011 

Содержание 

   Введение

  1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
    1. Первичная обработка молока

      1.1.1. Приемка и оценка качества молока

      1.1.2. Способы очистки молока

        1.1.3. Режимы охлаждения молока

    1. Механическая обработка молока

      1.2.1. Сепарирование и нормализация молока

        1.2.2. Гомогенизация молока

    1. Тепловая обработка

        1.3.1. Влияние тепловой обработки на свойства молока

        1.3.2. Пастеризация молока

        1.3.3. Стерилизация молока

        1.3.4. Топление молока

    2. Технологическая  часть

    1. Продуктовый расчет
    2. Подбор и расчет технологического оборудования
    3. Расчет площадей
    4. Технохимический контроль
    5. Охрана труда
 

   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.

   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

   Молоко, предназначенное для технологической  переработки на пищевые цели на предприятиях  молочной отрасли промышленности, должно соответствовать требованиям ГОСТ 13264 «Молоко коровье. Требования при закупках».

   В соответствии с требованиями ГОСТа  молоко обязательно должно быть из хозяйств, благополучных по инфекционным заболеваниям. Это подтверждается справкой ветеринарной службы, которая представляется поставщиком молока. После дойки молоко необходимо отфильтровать и охладить. При сдаче приемке на предприятиях молочной отрасли  температура молока должна быть не выше 10 °С, а при сдаче- приемке  в хозяйстве – не выше 6°С . Не допускается замораживать молоко. 

     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
 
 
 
 
 
 
 
 

1.1. 1. Приемка и оценка качества молока

      При сдаче – приемке молоко должно быть цельным, натуральным, белого или  слабо- кремового цвета; осадок и  хлопья не допускаются. Оно не должно содержать антибиотиков, моющих и  дезинфицирующих веществ, формалина, соды, аммиака. Уровень в нем тяжелых  металлов, микотоксинов, остаточных количеств  пестицидов не должен превышать допустимых значений, определенных санитарными  нормами качества продовольственного сырья и пищевых продуктов МБТ 5061.

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. 

     1.1.2. Способы очистки молока

     

        Поступившее на завод  молоко хранится в емкостях различной  вместимости. При температуре 4 °С молоко можно хранить 18— 20 ч. Хранение сырого молока свыше 24 ч не рекомендуется, так как возможны изменения его показателей.

Молоко  на завод доставляется автомобильным, железнодорожным и водным транспортом. Для определения количества молока на заводах используют устройства для измерения массы — весы и объема — расходомеры-счетчики.

     Принятое  молоко проходит первичную обработку, в процессе которой оно сначала очищается от механических примесей на фильтрах или в сепараторах-молокоочистителях, а затем охлаждается до 4—6 °С в охладителях и насосами по трубам направляется в емкости хранения. 
 
 
 
 

     Сырое молоко перед обработкой хранится в  емкостях различной вместимости — от 10000 до 120000 л. В состав весов для взвешивания молока и молочных продуктов входят два подвесных резервуара, связанных с циферблатным регистратором. Резервуары заполняются продуктом и опорожняются попеременно. Грузоподъемность весов 100, 250 и 500 кг. Расходометы-счетчики позволяют обеспечить непрерывное измерение количества молока.

     Счетчики, как правило, входят в специальные  установки для приемки молока. В установке молоко насосом по трубопроводу подается на фильтр, из которого поступает в воздухоотделитель. Далее молоко проходит в камеру счетчика и через обратный клапан поступает на дальнейшую обработку. 

      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. 
 
 
 
 
 

   1.2. Механическая обработка молока

      Гомогенизация молока 

  Гомогенизация — это процесс раздробления (диспергирования) жировых шариков при воздействии на молоко внешних усилий, вызванных перепадом давления. В свежем молоке средний диаметр жировых шариков составляет 2—4 мкм. В гомогенизированном молоке диаметр жировых шариков уменьшается до 1 мкм, Тем самым снижается возможность отстаивания жира при хранении молока.

  В процессе гомогенизации происходит не только уменьшение размеров жирового шарика, но и перераспределение оболочечного вещества шарика. При увеличении общей поверхности жировых шариков начальных компонентов оболочечного вещества уже не хватает и для возмещения недостающего вещества мобилизуются плазменные белки. Одновременно часть фосфатидов переходит с поверхности жировых шариков в плазму молока.

  Гомогенизация молока используется в технологических  процессах при производстве питьевого пастеризованного молока, стерилизованного молока и сливок, .кисломолочных продуктов и мороженого. При производстве плавленых сыров и сливочного 

             Сепарирование молока

     Сепарирование — процесс разделения молока на сливки и обезжиренное молоко на сепараторе-сливкоотделителе.

     

     Молоко  на сепарирование поступает температурой 45—50° С. Под действием центробежной силы, образующейся при вращении барабана сепаратора, происходит отделение жира от плазмы молока. С помощью специальных устройств сливки и обезжиренное молоко непрерывно отводятся из барабана сепаратора.

     Молоко  проходит через центральную часть  барабана и растекается тонким слоем по межтарелочным пространствам от оси барабана к периферии. Под действием центробежной силы жировые шарики молока собираются на поверхности тарелки и продвигаются вверх, к оси вращения барабана, а более тяжелые части молока отбрасываются к внешней части барабана.  
 
 

     Сливки  движутся по внутренней части разделительной тарелки и выходят в специальное отверстие. Обезжиренное молоко проходит между наружной поверхностью разделительной тарелки и внутренней поверхностью барабана и выходит через отверстие в нем. Содержание жира в обезжиренном молоке по допустимым нормам не должно превышать 0,05%.

     Для регулирования содержания жира в  сливках в сепараторах открытого  типа, на выходе сливок, установлены  регулировочные винты. При их ввинчивании жирность сливок возрастает, при вывинчивании — снижается. В полугерметических сепараторах жирность сливок регулируют специальными вентилями, которые установлены на выходе сливок и обезжиренного молока, в герметических — вентилем на выходе сливок из аппарата. 

1.3.Тепловая обработка молока

    Пастеризация  молока

 Впервые способ тепловой обработки для борьбы с вредными микроорганизмами был предложен Луи Пастером для вина и пива, поэтому высокотемпературную обработку пищевых продуктов назвали пастеризацией. Щель пастеризации — уничтожение болезнетворных бактерий и резкое снижение общего количества микроорганизмов, находящихся в молоке и вызывающих его порчу. Благодаря пастеризации молоко приобретает на некоторое время относительную стойкость и, таким образом, промышленность имеет возможность выпускать для питания широких масс населения продукт доброкачественный и безопасный в санитарно-гигиеническом отношении. Порча                                               молока происходит обычно в результате действия микрофлоры, вызывающей скисание его или, реже, гнилостные процессы, сопровождающиеся распадом белков и появлением различных пороков. В результате тепловой обработки резко снижается объем этой микрофлоры и настолько сильно подавляется жизнедеятельностъ переживших нагревание бактерий, что они длительное время остаются в неактивном состоянии. Спороносная микрофлора при пастеризации не уничтожается, но активность произрастания спор резко снижается. Эффективность действия пастеризации на бактерии, содержащиеся в молоке, зависит от температуры и продолжительности ее. Самая низкая температура пастеризации молока 63°С с выдержкой в течение 30 мин. Этот способ тепловой обработки называется длительной пастеризацией при низких температурах. В молочной промышленности установлены более высокие температуры пасте

ризации молока, например кратковременная пастеризация при 72—75° С с выдержкой при этой температуре в течение 18—20 сек или моментальная пастеризация при 85° С и выше без выдержки.

  Пастеризация   молока осуществляется на специальных    аппаратах — пастеризаторах.  

Стерилизация  молока

  Стерилизация—-такая  обработка продукта, при которой все микроорганизмы и их споры полностью уничтожаются. Молоко стерилизуют для увеличения стойкости при длительном хранении и дальних перевозках. К положительным свойствам стерилизованного молока можно отнести значительную стойкость даже при неблагоприятной температуре хранения (полное уничтожение микроорганизмов предотвращает порчу молока); приятный привкус перепастеризации (кипяченого молока).

  В процессе стерилизации изменяются главным  образом физические свойства молока. При длительной тепловой обработке в банках или бутылках может вытапливаться или отстаиваться молочный жир. При кратковременной тепловой обработке в потоке иногда наблюдается уменьшение размеров Жировых шариков, при этом степень дробления их увеличивается с повышением температуры.

  

  Тепловая  стерилизация, особенно длительная, наряду с определенными изменениями белков жиров и углеводов вызывает разрушение витаминов. При этом на содержание витаминов в стерилизованном молоке влияет не только способ обработки, но и витаминная активность исходного молока, которая в свою очередь подвержена большим изменениям в зависимости от времени года, кормов, породы скота и периода лактации.

В результате стерилизации молоко теряет способность свертываться сычужным ферментом. Даже при добавлении к сырому молоку хорошей свертываемости сычужным ферментом небольшого Количества молока

стерилизованного  при высокой температуре, это  свойство молока теряется.

  Питательная ценность стерилизованного молока по сравнению с нестерилизованным, как показал ряд работ,       существенно не изменяется. Кроме того, установлено, что стерилизованное молоко лучше переваривается.

  На  уничтожение спорообразующей микрофлоры влияет не только температура стерилизации, но и продолжительность выдержки. Многочисленными исследованиями установлено, что молоко можно стерилизовать при 150° С с выдержкой 1 сек, при 140° С—10 сек, при 135° С —30 сек, при 130° С —60 сек, при 120° С —около 15 мин, при 115° С — 20—30 мин, при 110° С —35— 40 мин.

  В молочной промышленности в настоящее  время существуют две принципиальные схемы стерилизации молока: одноступенчатая и двухступенчатая.

  При одноступенчатой схеме молоко подвергается стерилизации 1 раз (до или после розлива), а при двухступенчатой— 2 раза (и до и после розлива).

  Двухступенчатый способ считается самым надежным способом стерилизации, но с точки  зрения сохранения натуральных свойств  молока он, несомненно, уступает одноступенчатому, который находит все большее применение в молочной промышленности.

  При двухступенчатом способе стерилизации молока предварительно стерилизуют в потоке при 130—150° С,, охлаждают до 65—75° С, разливают при этой температуре в бутылки и герметически укупоривают их. Затем бутылки с молоком помещают в гнезда транспортера непрерывно действующих стерилизаторов, в которых молоко подвергается вторичной стерилизации.

  Различные конструкции непрерывно действующих  стерилизаторов довольно широко распространены за рубежом и выпускаются многими фирмами. Номинальная производительность установок 800—6000 бутылок в час. 
 
 
 
 

  

    
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

   Мороженое – сложная многофазовая система. Вещества, входящие в состав мороженого, находятся в виде истинных и коллоидных растворов и эмульсий. Истинные растворы образуют соли, лактоза и сахароза. В виде коллоидных растворов в мороженом присутствуют молочные белки, стабилизаторы и некоторое количество фосфата кальция. Эмульсию в мороженом образуют жиры. После замораживания мороженое состоит из кристаллов льда, маленьких пузырьков воздуха, агломерированных частиц жира, белка, стабилизатора, которые распределены в плазме.

   

   По  способам выработки мороженое подразделяют на закаленное, мягкое, домашнее. Закаленное мороженое подразделяют на основные и, так называемые, любительские виды. Каждый из них включает разновидности продукта, отличающиеся по составу и органолептическим показателям. Основные виды включают: мороженое на молочной основе (молочное, сливочное, пломбир); плодово-ягодное и ароматическое.

   Любительские  виды вырабатывают: на молочной основе; плодово-ягодной или овощной основе; из плодов и ягод с добавлением  молочной основы; с использованием куриных яиц; многослойное мороженое; мороженое специального назначения – для диабетиков и другие.

   Главным отличием этих видов мороженого является пониженное содержание сахарозы в них, что особенно важно для диабетиков. Также возможно регулирование массовой доли жира в данных видах мороженого, причем содержание сухих веществ не изменяется. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Технология  мороженого

      Мороженое получают путем взбивания и замораживания  молочных или фруктово-ягодных смесей с сахаром, со стабилизатором, а для некоторых видов - также с вкусовыми и ароматическими наполнителями. Ассортимент мороженого очень разнообразен и включает более 50 наименований. В зависимости  от состава наполнителей различают такие основные  виды мороженого: молочное, сливочное, пломбир (на основе молочных смесей), плодово-ягодное и ароматическое (без добавления молочного сырья). Разновидности плодово-ягодного мороженого вырабатывают из плодов, ягод или продуктов их переработки. Для производства ароматического мороженого используют сахарный раствор с добавлением кислоты, стабилизаторов, ароматических эссенций и красящих веществ. Любительские виды вырабатывают в небольшом количестве и используя разнообразные комбинации сырья.

      Название  мороженого определяется составом и  введенными вкусовыми и ароматическими наполнителями. Вкус и запах мороженого должны быть чистыми, явно выраженными, характерными для данного вида мороженого и используемого для его выработки молочного сырья, без посторонних привкусов и запахов; консистенция- однородной во всей массе, без ощутимых кристаллов льда, комочков жира и стабилизатора, достаточно плотной; цвет- однородным, характерным для данного вида. Допускается неравномерная окраска для плодово-ягодных видов мороженого. По бактериологическим показателям мороженое не должно содержать патогенных и токсигенных микробов. Допустимый титр кишечной палочки не ниже 0,3, а общее количество микробов не должно превышать 100 тыс. в 1 мл мороженого любого вида.

      Мороженое обладает высокой пищевой и биологической  ценностью. Оно богато углеводами (от 14 % в молочно-сливочных видах, до 30% в фруктово-ягодных), жирами  (в пломбире и тортах из мороженого до 17%, в молочном 2,8-3,5%), белками (3,5-4,5% казеина, лактоальбумина, лактоглобулина), минеральными солями (до 0,7%), а также витаминами.

      Энергетическая  ценность молочных и фруктово-ягодных  видов 5607-6162 кДж/кг, сливочного до 8360 кДж, пломбира до 133 кДж/кг. 
 
 
 
 

Производство  мороженого включает следующие операции:

Подготовка сырья 

Составление рецептуры

Составление смеси 

Пастеризация (85°С; 50-60с) 

Гомогенизация(63°С;  

Охлаждение 

Созревание смеси 

Фризерование 

Фасовка 

Упаковка 

Закаливание 

Хранение 

    1. Подбор  технологического оборудования.

Поршневой насос ОНБ-М высокого давления. Насос  ОНБ-М высокого давления предназначен для перекачивания молочных продуктов повышенной вязкости (смесей для мороженого). ОНБ- М высокого давления имеет горизонтально расположенные три плунжера. Максимально допустимое рабочее давление 150 атм. Смонтирован на станине 1. Привод насоса от электродвигателя 3 через клиноременную передачу, которая через шкив 2 вращает коленчатый вал, сцепленный с тремя кривошипно-шатунными механизмами и ползунами, производящими возвратно-поступательное движение плунжеров.

      Станина представляет собой литую чугунную коробку, в которой имеются два  гнезда для подшипников коленчатого  вала, три овальных отверстия - направляющие для ползунов, площадка для крепления  блока цилиндров и масляная ванна.

Кривошипно-шатунный механизм состоит из цельного стального  коленчатого вала, трех шатунов и  трех ползунов. Головки шатунов разъемные  для соединения с шейками коленчатого  вала и укладки чугунных вкладышей. Требуемый зазор между вкладышами и шейкой вала обеспечивается компенсирующими прокладками.

В неразъемные  головки шатунов запрессованы бронзовые  втулки, в которых вращаются пальцы шатунов, соединяющие их с ползунами.

Блок  цилиндров изготовлен из нержавеющей  стали Х18Н9Т. В блоке размещены  три цилиндра, плунжеры, клапаны  всасывающие и нагнетательные. К  торцовой стенке блока прикреплены  уплотнительные сальниковые устройства. На блоке цилиндров имеется манометрическая  головка, состоящая из корпуса и  манометра с диафрагмой.

Внутренние  полости манометра и манометрической  головки при завернутом штуцере  в рабочем положении заполняются  маслом.

Подвод  и отвод нагнетаемого продукта возможны как с левой, так и с правой стороны блока цилиндра через  входной штуцер и выходной тройник.

Для охлаждения плунжеров и удаления с них  продукта предусмотрено устройство, подводящее и отводящее воду. 

Техническая характеристика насоса ОНБ-М

Подача, м3/ч      0,180

Давление, атм

      Рабочее     100-200

      Максимальное    150

Плунжеры

      Количество     3

      Диаметр, мм     15

      Ход, мм     38

Электродвигатель

      Тип      АО 32-6

      Исполнение     Ш2

      Мощность, кВт    2,2 

      Скорость  вращения ротора, об/мин 1000

      Напряжение, В    220/380

Габариты, мм