Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Технология производства сухого молока

Зміст

Вступ

Огляд літературних джерел

1.Технологічна частина

1.1 Основні тенденції розвитку виробництва сухого молока завдяки сушаркам різного типу

1.2 Асортимент продукції що виробляється

1.3 Характеристика сучасних технологій сушіння молока

1.4Характеристика готової продукції

2.Експериментальні дослідження

2.1 Об’єкт , предмет, схема дослідження

2.2 Методика досліджень

2.3 Результати досліджень

2.4 Висновки

3.Технологічні розрахунки процесу

3.1 Продуктові розрахунки

3.2 Розрахунки процесу сушіння молочних виробів в розпилювальних та з киплячим шаром сушарок

3.3 Висновки

4. Розрахунок економічної та соціальної ефективності технології виробництва сухого молока

5.Охорона праці

6.Охорона навколишнього середовища

7.Висновки

Список використаної літератури

Вступ

Молоко і молочні продукти займають важливе місце в харчуванні людей. Вони забезпечують організм оптимально збалансованими і легкозасвоюваними білками, жирами, вуглеводами і мінеральними речовинами. Відповідно до рекомендацій інституту харчування Академії медичних наук, щоденне споживання молочних продуктів повинно складати 30 % загальної кількості раціону.

Молочна промисловість відіграє важливу роль у постачанні високопоживних речовин і біологічних продуктів цінних для харчування у забезпеченні потреб людей у молочних продуктах. Це дуже перспективна галузь виробництва, однак для її розвитку потрібен випуск нової продукції, більш кращі зв’язки переробних підприємств з постачальниками.

У 2007 році від усіх категорій господарств в Україні переробними підприємствами було закуплено 4418,7 тисяч тон молока, проти 3937,3 тисяч тон молока у 2006 року.

У зв’язку з реформуванням та тенденцією, що намітилась у збільшенні населенням на власному подвір’ї поголів’я корів, основні резерви молока збільшились на 27,8 %. Збільшення надходження сировини потребує від підприємств молочної промисловості суттєвого розширення приймальної мережі, випуску нової продукції.

Існуючі на сьогоднішній день технології виробництва молочних продуктів ще не в достатній мірі забезпечують потребу молока і вторинної сировини. Тому увага спеціалістів молочної промисловості спрямована на максимально повну переробку сировини, створення і широке використання в промисловості відповідних технологічних процесів, які б зберігали сировинні, матеріальні та енергоресурси.

Сухе молоко (СМ) – дуже цінний молочний продукт з високим вмістом

повноцінного білка, кальцію, комплексів вітамінів. Виробництво такого продукту доцільне, так як це продукт тривалого терміну зберігання, зручний для приготування їжі, має приємний смак і високу харчову цінність. СМ використовують в багатьох виробництвах як напівфабрикат, воно є цінним продуктом в умовах ринку.

Огляд літературних джерел

Cушіння – один із давніх способів консервування.

Одним із основних продуктів харчування людини, що забезпечує організм всіма необхідними поживними, мінеральними і біологічно-активними речовинами є молоко.

Однак, молоко представляє собою високопоживне середовище для розвитку мікроорганізмів і піддається швидкому бактеріальному і ферментативному псуванні. Період зберігання його, навіть в охолодженому стані – рахується годинами. Для підвищення стійкості молока при зберіганні його піддають консервуванню шляхом сушіння до низьких значень залишкової вологи. Ці продукти містять всі компоненти, молоко в концентрованому вигляді характеризується приємним смаком і високою поживною цінністю. Широко використовується для тривалого зберігання, що дозволяє безперебійне споживання населенням високоякісними молочними продуктами.

Самий давній спосіб консервування молока – сушіння. Ще у 19 столітті, за свідченням Марко Поло, мешканці Східної Азії вміли виробляти сухе молоко за допомогою сонячних променів. У працях „Вольного економического общества” в 1792 році була надрукована стаття Івана Ляха про виробництво сухого молока шляхом теплового сушіння, а в 1802 році в тому ж виданні Осип Книлевський напише про одержання сухого молока тривалим виморожуванням. Методами консервування харчових продуктів займався також Василь Назарович Кармазин (1779 – 1842) – засновник Харківського університету. [16]

Початок розвитку молочної промисловості приходиться на роки першої п’ятилітки, і з тих пір вона безперервно розвивається і розширює асортимент молочних консервів, зокрема і сухих молочних продуктів.

Ринок молока і молочних продуктів в Україні залежить від стану сировинної бази. За даними Держкомстату України виробництво молока в цілому по країні за 2007 рік зросло на 1,6 % в порівнянні з аналогічним періодом 2006 року – до 11,36 млн. тон.

При цьому в господарствах населення виробництво збільшилося на 12% (11,73 млн. тон), тоді як в сільськогосподарських підприємствах зменшилося на 26,4 % до 95,96 млн. Тон. Різний склад виробництва молока у суспільному секторі явилось однією з основних причин таких складних сировинних проблем у молоко виробників. У 18 областях виробництво молока у всіх категоріях господарств за минулий рік зменшилося на 0,3-5,6 % (Сумській – 2,9% до 1,46 млн. тон). Стабільність виробництва і деякий приріст (0,9-3,8 %) виділений у семи областях. Головними причинами є сезонні фактори і продовжуване скорочення поголів’я молодого стада, особливо у сільськогосподарських підприємствах суспільного сектору із-за постійного зростання цін на корми для тварин. [17]

В 2007 році підприємствами суспільного сектору вироблено 2,677 млн. тон молока, що на 22,8 % менше показників 2007 року – 3,468 млн. тон. За минулий рік у сільськогосподарських підприємствах області виробництво молока зменшилося на 2,26 млн. тон або на 11,1 %. У грудні 2007 року підприємствами суспільного сектору було вироблено 138,3 тис. тон молока, що практично відповідає показникам листопада – 134,9 тис. тон. У порівнянні з грудневими показниками минулих літ відмічається спад виробництва молока в цьому секторі (2006 рік – 169,2 тис. тон, 2005 рік – 184,5 тис. тон).

В 2007 році виробництво молока в господарствах склало 117,32 млн. тон молока, або 12,0 % більше, ніж у 2001 році. По господарствах населення Сумської області це збільшення склало 8 тис. тон або на 2,6 %. На 1 січня 2008 року поголів’я корів на Україні склало 4329,9 тис. голів, зокрема у господарствах Сумської області 182,8 тис. голів. По всім категоріям господарств спостерігається зменшення поголів’я, основною причиною якого є складне фінансово-економічне становище сільськогосподарських виробників. [17]

Для господарств суспільного сектору в 2003 році спостерігалася тенденція скорочення поголів’я, як в цілому по Україні (на 21,5 % в порівнянні із 2002 роком), так і у Сумській області на 9,8 % скорочення поголів’я корів носить у значній мірі вимушений характер, який пов’язаний з проблемами забезпечення кормами, що виникають із-за поганих погодних умов. Чисельність молочного складу наблизилась до критичної точки після якої наступають незворотні процеси, подолати які у найближчу перспективу будуть необхідні великі економічні, матеріальні та трудові витрати. Продовження цієї негативної тенденції може привести до того, що на відновлення галузі необхідно буде 20-25 років, тим більше, що одночасно буде зниження продуктивності тварин. Таку ситуацію можуть змінити додаткові значні інвестиції в молочну галузь і її підтримка зі сторони держави. [18]

Показники виробництва основних видів молочних продуктів у 2007 році вказує на стабільність розвитку галузі, незважаючи на ряд проблем, які виникають на сировинному ринку. Це пов’язано, як із сезонними факторами, так і з негативними тенденціями в тваринництві. Скорочення чисельності поголів’я корів набуло сталої динаміки і прогресу у даному становищі не передбачається. У даних умовах конкуренція на сировинному ринку, в основному, відіграла стимулюючу дію на його розвиток і особливо на ринку сухих молочних продуктів. У зв’язку із значною конкуренцією на сировинному ринку виробництво готової молочної продукції все в більшій мірі концентрується на великих підприємствах, які постійно розширяють свій асортимент, здатні вкладати кошти в модернізацію виробництва, мобільно реагувати на зміни кон’юнктури ринку. [17]

Сухі молочні продукти є молочними консервами, з яких майже повністю видалена волога. Вони містять не більш, як 3-4 % вологи, завдяки чому сухі молочні продукти добре транспортувати та зберігати. Цінність сухого залишку порівняно із свіжим молоком чи вершками в них приблизно в 10 разів більша. [19]

У незбираному сухому молоці міститься білків від 24 до 26 %, жирів біля 25 %, лактози 39 – 40 %. Кількість білків і лактози у знежиреному сухому молоці досягає відповідно 38 – 40 % і 50 – 52 %. Кількість жиру в цьому продукті не перевищує 1%.

Сухі вершки дуже багаті жиром (42-45 %), вміст білків і лактози в них відповідно складає 15 – 25 % і 21 – 26 %. Ще більше жиру міститься у високо жирних вершках (до 75 %). У сухих молочних продуктах є деяка кількість вітамінів і багато мінеральних речовин. Споживчі властивості сухих молочних продуктів для дитячого харчування навіть вищі, ніж свіжого молока. Це досягається за рахунок різних добавок і вітамінів, мінеральних речовин, декотрим – лактози, олії, білкових та інших добавок. [20]

Сухі молочні продукти діляться на види за методами висушування (розпилювальні та плівкові), а також за призначенням (для загального вживання та дитячого харчування).

Одним з традиційних способів конвективної сушки цілісного молока, СЗМ, ЗЦМ і багатьох інших продуктів молочної промисловості є розпилювальна сушарка. У переважній більшості в промисловості використовуються розпилювальні сушарки з дисковим розпилюванням згущеного молока. При розпилювальному способі сушки, тривалість сушки і перебування матеріалу в сушильній камері складає 5-30 секунд залежно від способу видалення висушеного продукту з башти. В якості сушильного агенту в розпилювальних установках використовується повітря з температурою 140-180.С, що залежить від парових казанів встановлених в котельних станціях підприємств.

Розпилювальна сушка проходить два етапи на першому етапі попередня обробка молока, згущується до рівня вмісту твердих речовин 45-55 %. На другому етапі концентрат подаються в сушильну башту для остаточної сушки.

Процес проходит в 3 стадії:

- розпилення концентрату на дуже дрібні краплі.

- попадання розпилюваного концентрату в потік теплого повітря, в якому швидко випаровується волога.

- Відділення часток сухого молока від повітря, що висушує.

Випаровування є необхідною виробничою стадією для здобуття високоякісного молока. Сухий продукт вироблений без попередньої концентрації має дуже маленькі частки, унаслідок чого характеризується низькою стачиваемостью і коротким терміном зберігання і до того ж не економічний.

Сушка може бути одно-, двух-, три - ступінчастою. Сушарка "ВРА-4"-це вдосконалений варіант розпилювальної установки " РС-1000 ". На відміну від " РС-1000 " сушарка "ВРА-4"додатково обладнана віброконвективним апаратом для досушки і охолоджування продукту. Крім того, в ній застосований мокрий скрубер для повного очищення повітря від часток сухого молока, але вживання такого вигляду очищення підвищує гідравлічний опір (до 4000 Па) на подолання якого витрачається додаткова потужність. Вживання віброконвективного апарату дозволило виключити пневмотрасу з великою витратою повітря. Вживання такого апарату з'явилося переходом до дво-стадійної сушки. Під "дво стадійною" сушкою мається на увазі видалення вологи із згущеного молока, в двох сушарках різного типа. Вперше віброконвективні сушарки в молочній промисловості були застосовані в комплекті з розпилювальною сушаркою " Hиpо-Атомайзеp-2000 " на початку 70-х років. Серед розпилювальних сушарок установка " Hиpо-Атомайзеp-2000" є найбільш досконалою як по конструктивному виконанню, так і за експлуатаційними показниками.

В даний час на підприємствах молочної промисловості широко використовуютьсярозпилювальні сушарки таких типів як: " ЦТР-500 ", виробництва Німеччини; ВРА-4 виробництва Чехословакії. Серед вітчизняних сушильних установок можна виділити установку типа форсунки " ОСВ-1 " продуктивністю 1000 кг випареної вологи в годину та інші

1. Технологічна частина

1.1 Основні тенденції розвитку виробництва сухого молока завдяки сушаркам різного типу

Сушіння використовується для одержання сухого молока, сироватки, лактози, казеїну і може розглядатися як метод консервування, оснований на принципі мінімізації дії вологи на продукт в цілому. Результатом висушування по відношенню до кінцевого продукту є:

сповільнення мікробіологічних процесів;
зниження хімічних реакцій;
зменшення витрат на зберігання і транспортування продукту. В результаті проведення процесу сушіння властивості продукту

повинні бути збережені до часу використання продукту в їжу.

Сушіння — один із найбільш енергоємних процесів. Якщо при згущенні молока витрачається 0,1 + 0,4 кг пари на 1 кг випареної вологи, то, зокрема, в розпилювальній сушарці з цією метою використовується 3,0 3,8 кг пари.

Одним із показників, що характеризують досконалість конструкції, є величина напруженості поверхні сушарки або об'єму сушильної камери — відповідно кількість продукту, яку одержують з одиниці площі, або з одиниці об'єму за годину, а також витрати енергоресурсів (пари) на 1 кг випареної вологи.

Установки для сушіння рідких молочних продуктів. Поверхнева сушильна установка

Сушильно-подрібнювальний агрегат СДА—250 (рис.1.) є сушаркою поверхневого типу і служить переважно для сушіння знежиреного молока. Агрегат має сушарку, транспортувальний пристрій, подрібнювальний пристрій.

Сушарка являє собою два порожнистих валки 9, закритих з торців кришками. До кришок приєднані цапфи, одна з яких порожниста і служить для підведення пари і відведення конденсату. Підшипники одного з вальців рухомі, і це забезпечує регулювання відстані між валками в межах 0,7-0,8 мм. У верхній частині установки розміщений жолоб з отворами, через які продукт рівномірно розподіляється по поверхні барабана.

Із зовнішніх боків валків знаходяться ножі для зрізання продукту з валиків в дробильний агрегат. Позиція ножів регулюється гвинтами так, щоб ребро кожного ножа було паралельне валкам. Зверху установки знаходиться витяжний зонд.

Рис.1 . Сушильний агрегат СДА- 250:

I — станина; 2,5 — повітропроводи; 3 — електродвигун вентилятора; 4 — електродвигун вальців; 6 — привідний механізм; 7 — витяжний парасоль; 8 — механізм відводу пари; 9 — вальці; 10 — патрубок для впускання пари; II— елеватор; 12 — електродвигун дробарки; 13 — дробарка;14—шнек;15 – конденсатовідвідник; 16 – патрубок для відводу конденсату.

При роботі установки згущене молоко з лсолоба розподіляється тонкою плівкою на обидва валки. Пара тиском 0,3 + 0,5 МП а надходить у валки і нагріває їх до температури 110 + 120 °С.

Між валками, що обертаються назустріч одне одному, утворюється ванна киплячої рідини. При виході з міжзазорного простору продукт, нанесений на вальці тонкою плівкою, висушується. Висушена плівка молока зрізається поясами і транспортується шнеками в дробильний агрегат.

Подрібнювальна установка дробарки складається з била, що обертається, і просіювача. Розмелений продукт висипається у вигляді порошку в мішки.

Водяні пари, утворені при сушінні продукту, відсмоктуються за допомогою системи витяжки (2, 3, 5, 7, 8).

Продуктивність установки по випареній волозі 230-250 кг/год, по сухому продукту 90 кг/год.

Витрати пари на 1 кг висушеного продукту 1,2-1,4 кг.

Розчинність продукту, що одержують на таких установках, низька — 80-85 %, що обмежує їх використання, хоча з точки зору енергозатрат вони є економічніші, ніж розпилювальні.

Розпилювальні сушильні установки

Сухі молочні продукти, одержані на розпилювальних сушильних установках, мають високу розчинність, що обумовлює їх широке використання. Наразі їм альтернативи немає з точки зору якості продукту.

Сушіння краплин в сушильній башті можна розділити на два періоди:

період із постійною швидкістю сушіння;
період із зменшенням швидкості сушіння.

Перший період спостерігається на початку процесу сушіння, коли кількість теплоти, що надходить до частинки, витрачається на випаровування вологи, температура частинки залишається постійною і дорівнює приблизно 100 °С.

Другий період починається після деякого проміжку часу, коли кількість теплоти, що надходить до частинки, більша ніж необхідно для випарювання вологи. В цей період температура частинки починає зростати, що може призвести до небажаних фізичних та хімічних змін.

Одним із способів підвищення якості продукту і економії енергоресурсів в процесі сушіння є двостадійне і тристадійне сушіння: перша стадія у розпилювальній сушарці, друга і третя стадії — сушіння в псевдозрідлсеному (псевдокиплячому) шарі на поверхні, котра безпосередньо розміщена в сушильній камері або винесена за її мела.

Валсливим додатковим процесом при висушуванні розпилюванням є агломерація (повторне змочування і об'єднання дрібних частинок в агрегаті) молочних продуктів, що дозволяє покращити такі показники, як розчинність, спеченість, текучість.

Стадії технологічного процесу сушіння продукту в розпилювальних установках наведені в таб. 1

Таб. 1. Стадії технологічного процесу сушіння на розпилювальних установках.

Кожна з зазначених стадій сушіння вимагає певного технічного рішення з врахуванням таких особливостей молочних продуктів, як здатність грудкуватися, налипати на поверхні, самозагорятися.

Основним конструктивним елементом розпилювальних установок є сушильна камера (башта), в котру подається розпилений продукт і як сушильний агент нагріте повітря.

За способом розпилювання продукту сушарки поділяють на дискові і форсункові. В дискових розпилення продукту відбувається під дією відцентрової сили, в форсункових — внаслідок різкого перепаду тиску при виході продукту із сопла або під дією повітря. Очевидно, що більш тонке розпилення означає більш швидке висушування. Розподіл краплин за розміром має бути максимально вузьким для забезпечення однакового процесу висушування, а отже однакової теплової обробки.

Розпилювальні сушарки також класифікують. За способом подачі повітря: прямотечійні, протитечійні, комбіновані.

До реалізації процесу сушіння в сушильній установці ставлять наступні вимоги:

достатнє використання об'єму сушильної камери;
мінімальний рівень налипання порошку на стінках;
висушений продукт повторно не вступає в контакт із гарячим повітрям;
висушений продукт повинен бути вивантажений із сушильної камери за мінімальний проміжок часу.

Рис. 1.2. Спектри руху повітря в сушильній башті:

Можливі спектри руху повітря в сучасних конструкціях сушильних башт наведені на рис. 1.2:

а) дисковий розпилювач із спіральним рухом повітря; б) дисковий розпилювач із реверсивним повітряним потоком; в) форсунковий розпилювач із реверсивним повітряним потоком; г) форсунковий розпилювач із прямо-течійним рухом повітря; д) форсунковий розпилювач із реверсивним рухом повітря; е) дисковий розпилювач із реверсивним повітряним потоком.

а) дисковий розпилювач. Спіральний потік повітря. Сушка продукту біля стінок при високій концентрації порошку. Висока концентрація продукту в конусі;

б) дисковий розпилювач. Реверсивний повітряний потік. Сушка продукту в центрі башти. Відділення порошку від повітря здійснюється шляхом реверсування повітряного потоку. Верхня стінка башти охолоджується;

в) форсунковий розпилювач. Реверсивний повітряний потік. Сушка продукту в центрі башти. Відділення порошку від повітря здійснюється шляхом реверсування повітряного потоку. Верхня стінка башти охолодлсується;

г) форсунковий розпилювач. Прямотечійна подача повітря. Екрани з холодного повітря для запобігання повторного зіткнення висушеного порошку з гарячим повітрям. Порошок відділяється шляхом реверсування повітряного потоку. Верхня стінка башти охолодлеується;

д) форсунковий розпилювач. Подовжена верхня частина башти забезпечує хороший контакт повітря і продукту. Екран із холодного повітря. Порошок відділяється шляхом реверсування повітряного потоку. Вивантажується через шлюзовий затвор;

е) дисковий розпилювач. Реверсивний тепловий потік. Подача кондиціонованого повітря здійснюється через дно башти. Відведення продукту — скребкове.

Повітря, що поступає в сушарку, нагрівають до температури 160 + 200 °С на парових калориферах або теплогенераторами прямого нагріву.

На виході із сушарки відпрацьоване повітря має температуру 70 90 °С і містить 110 + 200 мг молока в 1 кг відпрацьованого повітря. Для очистки повітря використовують матерчасті рукавні фільтри, циклонне очищення, установки з мокрим очищенням.

Відведення продукту із сушильної башти здійснюється скребковими механізмами, пневмосиситемою, стрічковим, шнековим або вібраційним транспортером.

Сушильний пристрій RSM - 500(Чехія) (рис.1.3.) складається із вертикальної циліндричної башти 1 з конічним дном, калорифера 12 для підігріву повітря, системи циклонів 7 для очищення повітря,бункера б для збору сухого молока, дискового розпилювача 2, системи пневмотранспорту 8.

Башта має внутрішній діаметр 5,5 м, висоту 3 м при загальній висоті 7,55 м. Внутрішня поверхня башти виготовлена з нержавіючої сталі. Із зовнішньої поверхні башта покрита ізоляцією і облицьована листовим алюмінієм. На зовнішній поверхні башти знаходяться молотки.

При періодичному ударі молотка по поверхні корпусу проходить струшування молока з поверхні. Це запобігає налипанню, а з часом утворенню пригару, а також можливому самозагорянню.

В центрі башти розміщений розпилювач. Частота обертання розпилювача 200-250 c-¹.

Повітря в сушарку подається нагнітальним вентилятором 11 через паровий калорифер 12. На виході із калорифера температура повітря становить 180-200 °С і повітря подається в зону розподілу, з напрямом закрутки протилежним напряму обертання диску, а відповідно руху частинок. Частинки втрачають свою швидкість і рухаються по спіралі вниз башти. Витяжний вентилятор відсмоктує повітря з сушарки. Продуктивність витяжного вентилятора дещо більша ніж нагнітального, внаслідок цього в башті створюється невелике розрідження (біля 5 мм. рт. ст.), це такояс спричиняє уповільнення руху частинок і збільшує їх час перебування в башті. Молочний порошок надходить в систему пневмотранспорту. В цей же пневмопровід надходить сухе молоко із батареї циклонів, і транспортується повітрям, що подається вентилятором 10 безпосередньо із цеху. В процесі транспортування молоко охолоджується, а повітря із пневмосистеми надходить на циклони.

Рис. 1.4. Установка А1-ОР2Ч:

1 — калорифер; 2 — шнек; 3 — дно камери; 4 — повітряний фільтр; 5,16 — вентилятори; 6 — нагрівач повітря; 7 — насосна одногвинтова установка; 8 — тепловий апарат; 9 — гомогенізатор; 10 — бачок; 11 — талька електрична; 12 — повітророзподілювач; 13 — розпилювач молока; 14 — сушильна камера; 15 — батарея циклонів; 17 — швейна машина для зашивання паперових мішків; 18 — ультразвуковий пристрій для зварювання поліетиленових вкладок; 19 — ваговий автоматичний дозатор; 20 — бункер; 20а — просіювач; 21 — циклон-розвантажувач; 22 — головний вентилятор; 23 — пневмотранспортна лінія; 28 — молоко згущене; 29 — молоко сухе; 1п — вода промивочна; Зг — повітря гаряче; Зх — повітря холодне; Зп — повітря пневмотранспортне; Зот — повітря відпрацьоване; 26 — протипожежний трубопровід.

Установка А1—ОР2Ч (рис.1.4.) служить для сушіння перегону і незбираного молока і складається із сушильної камери 14, системи подачі продукту, нагрівана повітря 6, батареї циклонів 15, пневмотранспорту сухого продукту 23, насосного одногвинтового пристрою П8-ОНТ 7, гомогенізатора для молока К5-ОГА-1,2 9, розпилювача молока Н7-ОРБ 13, теплового агрегату марки МЗС-320, агрегату для фасування і упаковування сухих молочних продуктів. Установка прямотечійного типу. Сушильна камера 14 складається із сушильної башти циліндричної форми, скребкового механізму, розподілювача повітря 12, шнека 2.