КРАТКАЯ АННОТАЦИЯ МОДУЛЯ

Пищевая промышленность удовлетворяет потребности населения в пищевых продуктах. По размеру она производит около пятой части валовой продукции промышленности в Беларуси. В пищевой промышленности занято около 9% всего промышленно-производственных фондов страны.

О большом значении пищевой промышленности свидетельствует и то, что ее продукция составляет более 90% всего потребляемого населением продовольствия.

В состав пищевой промышленности входит много различных производств. При всем разнообразии технологии все эти производства объединяет, прежде всего общность назначения их продукции. Важнейшими отраслями пищевой промышленности являются: мукомольная, крупяная, хлебопекарная, сахарная, кондитерская, мясная, рыбная, консервная, маслобойная, сыроваренная, чайно-кофейная, винодельческая, пивоваренная и др.

Пищевая промышленность характеризуется чрезвычайно широким размещением. Широкому ее размещению способствует большое разнообразие и распространенность ее сырьевых ресурсов. Однако отдельные ее отрасли по особенностям их размещения сильно отличаются друг от друга, и в этом отношении пищевую промышленность можно разделить на три группы отраслей.

Одну группу составляют отрасли, перерабатывающие нетранспортабельное (или малотранспортабельное) сырье (свеклосахарная, плодоперерабатывающая промышленность, винодельческая, винокуренная промышленность). Эти отрасли размещают в районах производства сырья.

Другую группу составляют отрасли, перерабатывающие транспортабельное сырье и выпускающие малотранспортабельную или скоропортящуюся продукцию (хлебопечение, некоторые производства кондитерской, лекарственная, пивоваренная промышленности и др.) их размещают в районах потребления продукции.

В третью группу входят отрасли, которые можно размещать как в сырьевых, так и в потребительских районах (в зависимости от обстоятельств).

Дидактический модуль «Основные технологические процессы пищевых производств» рассчитан на самостоятельное изучение студентами экономических специальностей ряда вопросов организации технологических процессов хлебобулочного производства, переработки мяса и молока. Изучая данную тему, они должны получить четкое понятие о технико-экономических показателях эффективности технологий пищевых производств.

ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

1. Технология хлебобулочного производства.

2. Технология мяса и мясопродуктов.

3. Технология переработки молока.

1. ТЕХНОЛОГИЯ ХЛЕБОБУЛОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Процесс производства хлеба и булочных изделий слагается из 6 этапов:

1. прием и хранение сырья;

2. подготовка к пуску в производство;

3. приготовление теста;

4. разделка теста;

5. выпечка;

6. хранение выпеченных изделий и отправка их в торговую сеть.

Прием и хранение сырья охватывает период приема, перемещения в складские помещения, последующее хранение всех видов основного и дополнительного сырья, поступающего на хлебопекарное производство. К основному сырью относят муку, воду, дрожжи и соль, а к дополнительному - сахар, жировые продукты, яйца и другие виды сырья.

От каждой партии сырья берется анализ на соответствие их нормативам для производства определенных видов хлебобулочных изделий.

Подготовка сырья к пуску заключается в том, что на основании данных анализов отдельных партий муки, имеющихся на хлебозаводе, сотрудники лаборатории устанавливают целесообразно с токи зрения хлебопекаренных свойств смесь отдельных партий муки. Смешивание муки отдельных партий осуществляется в мукосмесителях, из которых смесь направляется на контрольный просеиватель и в бункер-накопитель, из которого по мере необходимости будет подаваться на приготовление теста.

Вода хранится в емкостях - баках холодной и горячей воды, из которых поступает в дозаторы, обеспечивающих ее необходимую температуру для приготовления теста.

Соль предварительно растворяется в воде, раствор фильтруется, доводится до необходимой концентрации и направляется для приготовления теста.

Прессованные дрожжи предварительно измельчаются и в мешалке превращаются в смеси с водой в суспензию, затем поступают для приготовления теста.

Приготовление теста. При безопарном способе приготовление теста состоит из следующих процессов:

Дозирование сырья. Соответствующими дозирующими устройствами отмериваются и направляются дежу тестомесильной машины необходимые количества муки, воды заданной температуры, дрожжевой суспензии, раствора соли и сахара.

Замес теста. После заполнения дежи необходимыми компонентами включают тестомесильную машину и производят замес теста. Замес должен обеспечивать однородное по физико-механическому составу тесто.

Брожение и обминка теста. В замешенном тесте происходит процесс спиртового брожения, вызываемый дрожжами. Углекислый газ, выделяющийся при брожении разрыхляет тесто, за счет чего оно увеличивается в объеме.

Для улучшения физико-механических свойств тесто во время брожения подвергают одной или нескольким обминкам. Обминка заключается в том, что тесто в деже повторно перемешивается 1 - 3 минуты. Во время обминки из теста механически удаляется излишняя часть углекислого газа.

Общая продолжительность брожения теста составляет 2 -4 часа. После брожения дежу с готовым тестом с помощью дежеопрокидывателя поворачивают в положение, при котором тесто выгружается в бункер - тестоспуск, расположенный под тестоделительной машиной.

Разделка теста. Деление теста на куски осуществляется на тестоделительной машине. Куски теста с делительной машины поступают в тестокруглитель, затем проходят несколько операций по формированию нужной формы хлебобулочного изделия. Поле этого тестовые заготовки проходят окончательную расстройку при tº 35 - 40º и влажности 80 - 85% на протяжении 30 - 55 мин. в специальной камере. Правильное определение оптимальной длительности окончательной расстройки оказывает большое влияние на качество хлебобулочных изделий. Недостаточная длительность расстройки снижает объем изделий, разрыв верхней корки, излишняя - приводит к расплывчатости изделий.

Выпечка. Выпечка тестовых заготовок хлебов массой 500-700г. происходит в пекарной камере хлебопекарной печи при температуре 240-280º в течение 20-24 мин.

Хранение выпеченных изделий и отправка их в торговую сеть. Выпеченные хлебобулочные изделия направляются в хлебохранилище, где укладываются в лотки, которые загружаются в транспорт и перевозятся в торговую сеть.

На хлебобулочные изделия имеются стандарты, по которым определяется их качество. Отклонение от этих стандартов может быть вызвано рядом дефектов и болезней хлеба. Дефекты хлеба могут быть обусловлены качеством муки и отклонениями от оптимальных режимов проведения отдельных технологических процессов производства хлеба, его хранения и транспортировки.

К дефектам хлеба, вызванным качеством муки можно отнести:

Посторонний запах

Хруст на зубах, обусловленный наличием песка в муке.

Горький вкус.

Липкость мякины, если мука смолота из проросшего или морозобойного зерна.

К дефектам хлеба при неправильном проведении технологических процессов относятся:

1.Неправильное приготовление теста.

2.Неправильная разделка теста (растройка).

3.Неправильная выпечка (недостаток или избыток времени выпечки).

Наиболее распространенными болезнями хлеба являются картофельная болезнь и плесневение.

Картофельная болезнь хлеба выражается в том, что мякиш хлеба под действием микроорганизмов, вызывающих эту болезнь, делается тягучим и приобретает неприятный запах. Возбудителями этой болезни являются споровые микроорганизмы, которые имеются в любой муке. Важную роль играют концентрация этих микроорганизмов и температура выпечки хлеба.

Плесневение хлеба вызывается попаданием плесневых грибов и их спор на уже выпеченный хлеб.

2. ТЕХНОЛОГИЯ МЯСА И МЯСОПРОДУКТОВ

Для приемки партии скота по живой массе его рассортировывают по возрастным группам и категориям упитанности в соответствии со стандартами на живой скот. Крупный рогатый скот и молодняк разделяют на три категории: высшую, среднюю и ниже средней. Такая же классификация и у мелкого рогатого скота. Свиньи делятся по категориям: жирные, беконные, мясные и тощие. Птица и кролики делятся на 3 категории: 1, 2 и нестандартную.

Для создания необходимых условий подготовки животных к убою на мясокомбинатах созданы цехи предубойного содержания скота и птицы. Подготовка животных и птицы к убою заключается в освобождении их кишечно-желудочного тракта, чистке и мытья. Для освобождения желудочно-кишечного тракта кормление КРС прекращается за 24 часа, свиней - 12 часов, птицы - 8 часов. Поение животных и птицы не ограничивают.

После предубойной выдержки животные поступают на первоначальную переработку для получения мясной туши. Технологический процесс убоя скота и разделки туш осуществляется в следующей последовательности: оглушение, обескровливание и сбор пищевой крови, отделение головы и конечностей, съем шкуры, извлечение внутренних органов, распиловка туши на две полутуши.

Существует несколько способов оглушения: электрическим током, механическим воздействием, анестизация химическими веществами. Основной способ на мясокомбинатах - электроток.

После оглушения с помощью лебедки или элеватора животные подаются в убойный цех, где первоначально разрезают сонную артерию, зажимом перекрывают пищевод. Затем производится сбор крови (закрытая и открытая системы). После обескровливания с туши снимают шкуру, затем отделяют голову и конечности. Извлечение внутренних органов необходимо делать сразу же после убоя не позднее 30 мин. без повреждения желудочно-кишечного тракта. После извлечения внутренних органов туши распиливают на две половины. Эти полутуши поступают на реализацию или переработку.

Колбасными называют изделия, приготовленные на основе мясного фарша с солью, специями и добавками с тепловой обработкой или без нее. Соленые изделия - это продукты, приготовленные из сырья с неразрушенной или крупноизмельченной структурой.

В зависимости от сырья и способов обработки различают следующие виды колбасных изделий: варенные, полукопченые, копченые, фаршированные, кровяные колбасы и т.д. и т.п.

В течение последующих лет ученые и специалисты разных стран ведут исследования по созданию комбинированных мясопродуктов, сочетающих в себе традиционные потребительские свойства при использовании белка различного происхождения.

Решение задачи создания полноценных комбинированных мясопродуктов необходимо увязывать с развитием нового направления в пищевой технологии - проектированием продуктов питания.

Баночные консервы - это мясопродукты, фасованные в герметичную тару и стерилизованные или пастеризованные нагревом. По видам сырья консервы делят в натуральном соку, с соусами и желе.

По назначению консервы делят на закусочные, первое блюдо, второе блюдо, полуфабрикаты.

По способу подготовки пред употреблением консервы делят на используемые без тепловой обработки, используемые в нагретом состоянии, в охлажденном состоянии.

По длительности срока хранения различают консервы длительного хранения (3-5 лет) и закусочные.

Одной из основных задач технологов мясной промышленности является создание безотходных технологий переработки сырья. Этого можно достигнуть путем совершенствования существующих технологических схем с рациональным использованием запаса сырья, технологического оборудования, транспортных средств.

3. ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ МОЛОКА

Главное условие получения доброкачественных молочных продуктов - соблюдение санитарно-гигиенических правил при дойке и первичной обработке молока, а также условий кормления и содержания животных. Особое внимание необходимо уделять мойке вымени и молочного оборудования. Механическая обработка молока включает очистку от механических примесей и загрязнений биологического происхождения, сепарирование.

Очистка молока от механических примесей может осуществляться с помощью фильтрации под давлением через хлопчатобумажную ткань. Наиболее совершенным способ является использование сепараторов - молокоочистителей, в которых под действием центробежной силы происходит разделение молока и механических примесей. Для механической обработки молока используют кроме центробежных молокоочистителей сепараторы - сливкоотделители, универсальные сепараторы.

Тепловая обработка является важной и обязательной операцией в технологическом процессе производства молочных продуктов. Основная цель нагревания - обезвредить продукт в микробиологическом отношении и в сочетании с охлаждением предохранить от порчи в процессе хранения.

В молочной промышленности широко используются два основных вида тепловой обработки молока нагреванием - пастеризация и стерилизация.

Тепловая обработка молока при температурах ниже точки кипения называется пастеризацией. Цель пастеризации - уничтожение вегетативных форм микроорганизмов в молоке. На практике наиболее распространена кратковременная пастеризация (74-76º С, 20 сек.) молоко проходит через нагретые пластины.

Под стерилизацией понимается тепловая обработка молока при температурах свыше 100º С с целью полного уничтожения вегетативных форм бактерий и их спор. Стерилизованное молоко приобретает привкус кипячения.

На практике применяются следующие режимы стерилизации: I - стерилизация в бутылках при температуре 103-108º С в течение 14-18 мин, II - стерилизация в бутылках и стерилизаторах при температуре 117-120ºС, III - мгновенная стерилизация при температуре 140-142 ºС с разливом в бумажные пакеты.

После пастеризации молоко немедленно охлаждается до различной температуры в зависимости от технологического процесса выработки готового продукта.

Пастеризованное молоко выпускают в мелкой расфасовке, а также в цистернах.

Его вырабатывают по следующей технологической схеме: приемка сырья - качественная оценка - очистка молока (при 35-40ºС), охлаждение пастеризация (74-76ºС) охлаждение (4-6ºС), подготовка тары - укупорка и маркировка - хранение. Срок хранения пастеризованного молока при температуре 8º С не более 20 часов с момента выпуска. Качество пастеризованного молока контролируют по следующим показателям: температура, кислотность, содержание жира, оценка по запаху и вкусу.

Процесс производства пастеризованного молока осуществляется по двум принципиальным схемам: с одно и двухступенчатым режимом стерилизации. При одноступенчатом режиме стерилизации молоко подвергается термической обработке один раз - до или после разлива в бутылки. При этом лучше первый вариант. Технологическая схема: приемка сырья - качественная оценка - очистка - подогрев (75-80ºС) - стерилизация (135-150ºС) - охлаждение (15-20ºС) подготовка тары, разлив - проверка качества.

Более стойкий продукт получается при двухступенчатой стерилизации. При этом способе молоко стерилизуется дважды: до разлива (в потоке) и после разлива (в бутылках).

Топленое молоко - пастеризованное молоко при длительной термической обработке (топление 3-4 час., 95-99ºС).

Молоко с наполнителями: кофе, какао, фруктово-ягодные соки.

Витаминизированное молоко с добавлением витаминов А, Д, С.

Сливки: жирность - 8, 10, 20, 35%

К молочнокислым продуктам относятся: простокваша различных видов, ряженка, кефир, кумыс, йогурт и др. напитки. Общими признаками всех молочнокислых продуктов является брожение, протекающее при сквашивании молока чистыми культурами молочнокислых бактерий.

Различают две группы кисломолочных напитков: полученные только в результате молочнокислого брожения и при смешанном брожении - молочно - кислом и спиртовом.

К 1 группе относятся простокваша, ряженка.

Ко 2 группе - кефир, кумыс.

Существует два способа изготовления кисломолочных напитков: резервуарный и термостойный. Первый способ включает в себя: сквашивание молока в резервуарах - перемешивание - охлаждение в резервуарах - созревание - разлив в бутылки или пакеты. Второй способ состоит из следующих операций: разлив в бутылки - маркировка - охлаждение - созревание в холодильной камере.

Творог получают сквашиванием молока молочнокислыми бактериями с последующим удалением сыворотки. Различают творог из пастеризованного молока, предназначенный для непосредственного употребления в пищу и производства различных творожных продуктов, а также из непастеризованного молока, используемый для производства различных плавленых и других сыров, проходящих термическую обработку.

В зависимости от содержания жира творог делят на жирный (18 % жира), полужирный (9 %) и нежирный. Творог вырабатывается кислотным и сычужно-кислотным способом. По первому способу сгусток в молоке образуется в результате молочнокислого брожения, однако, при таком способе сквашивание жирного молока сгусток плохо отдает сыворотку. Поэтому таким способом получают только обезжиренный творог. Жирный и полужирный творог изготавливают сычужно-кислотным способом…

Сметана вырабатывается путем сквашивания пастеризованных сливок. Вырабатывают сметану жирностью 10 % (диетическая), 20, 25, 30, 36 и 40 % (любительская).

Сквашенные сливки перемешивают, расфасовывают, охлаждают до + 5—8 ° и оставляют на созревание на 24-48 часов.

Мороженое вырабатывают путем замораживания и взбивания молочных или фруктово-ягодных смесей в ассортименте более 50 наименований. Название мороженого зависит от состава, вкусовых и ароматических добавок. Несмотря на значительное разнообразие ассортимента производство мороженого осуществляется по схеме технологического процесса: приемка сырья - подготовка сырья - составление смеси - пастеризация (68° С, 30 минут) - гомогенизация смеси (взбивание) - охлаждение (2-6° С) - фризерование (замораживание) - расфасовка и закаливание (дальнейшее охлаждение) - хранение (18-25° С).

1. Классификация оборудования пищевых производств и требования к нему

Все технологические машины и аппараты можно классифицировать по виду процессов, происходящих в сырье, полуфабрикатах и готовых изделиях в ходе технологической обработки. В этом случае технологические машины и аппараты могут быть объединены в следующие группы:

технологические машины и аппараты для выполнения гидромеханических процессов (оборудование для осаждения, фильтрования, псевдосжижения, перемешивания, мойки, очистки, разделки, протирки);

технологические машины и аппараты для выполнения теплообменных и массообменных процессов (оборудование для тепловой обработки, экстракции, сушки и выпечки);

технологические машины и аппараты для выполнения механических процессов (оборудование для измельчения, взвешивания, дозирования, прессования, просеивания, калибрования, формования, упаковывания).

Требования, предъявляемые к аппаратам

Целесообразно построенный аппарат должен удовлетворять эксплуатационным, конструктивным, эстетическим, экономическим требованиям и требованиям техники безопасности.

Эксплуатационные требования

Соответствие аппарата целевому назначению. Целевое назначение аппарата заключается в создании условий, оптимальных для проведении процесса. Эти условия определяются типом процесса, агрегатным состоянием обрабатываемых масс, их химическим составом и физическими свойствами (вязкость, упругость, пластичность и т.п.). Аппарату должна быть придана форма, которая обеспечила бы необходимые технологические условия протекания процесса (давление, при котором проходит процесс; скорость движения и степень турбулизации потока обрабатываемых масс; создание необходимого контакта фаз; механические, тепловые, электрические и магнитные воздействия). Рассмотрим элементарный пример. Требуется подогреть и перемешать вязкий раствор, содержащий взвешенные частицы термонеустойчивого вещества (например, раствор сахара, содержащий кристаллы сахаря). Для этой цели могут быть применены два аппарата. В аппарате, изображенном на рис. 1, неизбежно осаждение частиц твердого вещества на дне и в углах. В этих местах будет происходить пригорание и разрушение продукта. Следовательно, форма этого аппарата но создает необходимых для протекания процесса условий. В большей степени удовлетворяет целевому назначению аппарат, изображенный на рис. 2. Аппарат имеет сферическое днище, сопряженное г цилиндрическим корпусом, и мешалку якорного типа. Все эго предотвращает образование осадка и пригорание его на стенках днища. Из приведенного примера видно, что, для того чтобы сконструировать аппарат, необходимо знать и учитывать свойства обрабатываемой системы. Пренебрежение технологическими требованиями ведет к порче продукта.

Высокая интенсивность работы аппарата. Одной из основный характеристик аппарата является его производительность-количества сырья, перерабатываемого в аппаратах за единицу времени, или количество готового продукта, выдаваемого аппаратом за единицу времени. При выработке штучных изделий производительность выражается количеством штук изделии за единицу времени. При выработке массовой продукция производительность выражается в массовых или объемных единицах за единицу времени. Интенсивность работы аппарата - это его производительность, отнесенная к какой-либо основной единице, характеризующей данный аппарат. Так, интенсивность работы сушилки выражается количеством удаленной из материала за 1 ч воды, отнесенным к 1 м3 объема сушилки; интенсивность работы выпарных аппаратов - количеством выпариваемой за 1 ч воды, отнесенным к 1 м2 поверхности нагрева.

Очевидно, что для достижении большой производительности при малых габаритных размерах аппаратов интенсификация процесса является основной задачей производства. Пути, которыми она достигается, различны для разных типов аппаратов. Однако можно установить некоторые общие методы повышения интенсивности работы аппаратов, не зависящие от их устройства.

Интенсификация может быть достигнута, например, путем замени периодических процессов непрерывными: при этом ликвидируются затраты времени на вспомогательные операции, становится возможной автоматизация управления. В ряде случаев интенсивность работы аппарата может быть повышена увеличением скоростей движения его рабочих органов.

Устойчивость материала аппарата против коррозии. Материал, из которого построен аппарат, должен быть устойчивым при воздействии на него обрабатываемых сред, В свою очередь, продукты взаимодействия среды и материала не должны обладать вредными свойствами в том случае, если продукт используется для питания.

Малый расход энергии. Энергоемкость аппарата характеризуется расходом энергии на единицу перерабатываемого сырья или выпускаемой продукции. При прочих равных условиях аппарат считается тем совершеннее, чем меньше энергии расходуется на единицу сырья или продукции.

Доступность для осмотра, чистки и ремонта. Для правильной эксплуатации аппарата его подвергают систематическим осмотрам, чистке и текущему ремонту. Конструкция аппарата должна обеспечивать возможность производить эти операции без длительных остановок.

Надежность. Надежность аппарата и машины - способность выполнять заданные функции, сохранить свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени.

Надежность аппарата обусловливается его безотказностью, ремонтопригодностью, долговечностью. Надежность и долговечность - показатели, имеющие большое значение и определяющие целесообразность устройства аппарата.

Требования техники безопасности. Эргономика

На социалистических предприятиях к аппаратам предъявляются требования безопасности к удобства обслуживания. Аппарат должен быть рассчитан и сооружен с надлежащим запасом прочности, снабжен оградительными устройствами для движущихся частей, предохранительными клапанами, автоматическими выключателями и другими приспособлениями для предотвращения взрывов и аварий. Операции по загрузке сырья и выгрузке готовой продукции должны быть удобны и безопасны для рабочего персонала. Это обеспечивается целесообразной конструкцией люков и вентилей. Наиболее безопасны герметически закрытые аппараты непрерывного действия с непрерывным потоком материалов.

Для удобства обслуживания управление аппаратом должна производиться из одного пункта, где установлен пульт управления. Это особенно легко осуществить, если организованы дистанционный контроль и дистанционное управление аппаратом. Высшей формой является полная автоматизация контроля и управления. Управление аппаратом не должно требовать значительной затраты физического труда.

В условиях технической революции большое значение получила эргономика - наука о приспособлении условии труда к человеку. Эргономика рассматривает практические вопросы, возникающие при организации работы человека, с одной стороны, и механизмом и элементов материальной среды - с другой,

В современных условиях, когда человек, управляющий процессом, имеет дело с быстропротекающими интенсивными процессами, возникает насущная потребность приспособления их к. физиологическим и психологическим возможностям человека дли обеспечения условий наиболее эффективной работы, которая не создает угрозы здоровью человека и выполняется им при меньшей затрате сил. При построении аппаратов требования эргономики заключаются в том, чтобы трудовой процесс аппаратчика был приспособлен к его физическим и психическим возможностям. Это должно обеспечить максимальную эффективность труда и устранить возможную угрозу для здоровья.

Еще одно важное требование, специфическое для аппаратов пищевых производств, вытекает из назначении продукции пищевых предприятий. На пищевых производствах должны быть обеспечены высокие санитарно-гигиенические условия, предотвращающие возможность инфицирования продукции или загрязнения ее продуктами воздействия среды и материала, из которого построек аппарат. Это обеспечивается герметичностью аппаратов, конструктивными формами, позволяющими производить тщательную очистку, автоматизацией, дающей возможность вести процесс без прикосновения человеческих рук, подбором соответствующего материала для построения аппарата.

Конструктивные и эстетические требования

К эти и группе относятся требования, связанные с проектированием, транспортированием и установкой аппарата. Основные из них следующие: стандартность и заменяемость деталей аппарата; наименьшая трудоемкость при сборке; удобство транспортирования, разборки и ремонта; минимальная масса как всего аппарата, так и его отдельных частей.

Рассмотрим требования, предъявляемые к массе аппарата. Уменьшение массы аппарата снижает его стоимость. Оно может быть достигнуто за счет устранения излишних запасов прочности, а также при изменении формы аппарата. Так, при конструировании аппаратов цилиндрической формы, если представляется возможность, следует выбирать такое отношение высоты к диаметру, при котором отношение площади поверхности к объему будет минимальным. Известно, что площадь поверхности цилиндрических сосудов с плоскими крышками минимальна при Н/Д = 2. При таком отношении минимальна и масса металла, расходуемого на построение цилиндрического аппарата. Расход металла может быть уменьшен также при замене плоских крышек выпуклыми. Во многих случаях к значительному уменьшению массы аппарата приводит переход от клепаных конструкций к сварным, рационализация устройства отдельных узлов, применение металлов повышенной прочности и пластических материалов (текстолита, винипласта и др.).

При проектировании аппаратов необходимо также обращать внимание на технологичность оборудования. Технологичной (с точки зрения машиностроения) называют такую конструкцию, которая может быть изготовлена с наименьшими затратами времени и труда.

Аппарат должен иметь по возможности приятную для взгляда форму и окраску.

Экономические требования

Понятие об оптимизации при проектировании. Экономические требования, предъявляемые к аппаратам, могут быть разделены на две категории: требования к проектированию и сооружению аппаратов и требования к построенной машине, находящейся в эксплуатации.

С точки зрения этих требований стоимость проектирования, сооружении и эксплуатации машины должна быть возможно более низкой.

Аппараты, удовлетворяющие эксплуатационным и конструктивным требованиям, неизбежно отвечают также и экономическим требованиям. При внедрении новой техники и более современных аппаратов может случиться, что более современный аппарат окажется более дорогим. Однако в этом случае, как правили, стоимость эксплуатации аппаратов уменьшается, а качество продукции улучшается, и, таким образом, внедрение нового аппарата становится целесообразным. Более подробно экономические требования рассматриваются в курсах организации производства и экономики промышленности.

При проектировании аппарата необходимо стремиться к тому, чтобы процесс, протекающий в нем, осуществлялся в оптимальном варианте. Задача оптимизации заключается к той, чтобы выбрать такой вариант, при котором величина, характеризующая работу аппарата (критерий оптимальности), имела оптимальное значение. В качестве критерия оптимальности чаще всего выбирают стоимость продукции. В таком случае перед проектировщиком ставится задача - спроектировать аппарат с такими данными, которые обеспечат минимальную себестоимость продукции.

Главнейшим этапом оптимизации являются выбор критерия оптимизации и составление математической модели аппарата. Пользуясь этой моделью, при помощи электронных вычислительных машин находят оптимальный вариант решения .

полирование шлифование пищевой

2. Механические процессы

Шлифование

Шлифование и полирование применяется при переработке проса, овса и кукурузы (шлифование), риса, гороха, ячменя и пшеницы (шлифование и полирование).

При шлифовании с поверхности шелушенного зерна удаляют плодовые и семенные оболочки, частично алейроновый слой и зародыш.

Шлифование улучшает внешний вид, сохраняемость и кулинарные свойства крепы. Однако шлифование снижает биологическую ценность крупы, так как с клетчаткой и пентозанами удаляется значительная часть витаминов, полноценных белков, минеральных веществ, находящихся в зародыше, алейроновом слое и наружных частях мучнистого ядра .

Вальцедековый станок СВУ-2 (рис.) предназначен для шелушения гречихи и проса. Имеет одну деку. Зерно шелушится между абразивным барабаном и неподвижной абразивной или резиновой декой.

Вальцедековый станок СВУ-2

Из приемного бункера 7 посредством питающего валка 2 и шарнирной заслонки 3 зерно, распределяясь по длине вращающегося барабана 4 и деки 5, попадает в рабочую зону 6. Основа барабана - цилиндр из листовой стали с угольниками 7, расположенными по образующим. Для регулирования размера и формы рабочей зоны служит механизм, состоящий из декодержателя 8 и подвижной части 9 суппорта, которые посредством гайки 10 и винта 77 могут перемещаться по суппорту 12. Поворачивая винт посредством штурвала 14, можно изменять размер и форму рабочей зоны станка. Это необходимо, например, для шелушения гречихи, когда требуется придать рабочей зоне серповидную форму.

В нижней части декодержателя установлены с обеих сторон штыри 18, соединенные с винтовой тягой 19. Поворачивая маховик 20, можно изменять положение деки и придавать рабочей зоне клиновидную форму - оптимальную для шелушения проса. Продукты шелушения удаляются из машины через патрубок 17. Машина приводится в движение от электродвигателя 15 через клиноременную передачу 16. Для того чтобы снять деку, суппорт 12 вместе с декой поворачивают на соответствующий угол вокруг оси 13. Достаточно высоких технологических показателей достигают, применяя для шелушения гречихи песчаниковые барабан и деку, а для шелушения проса - абразивный барабан и эластичную деку из специальных резинотканевых пластин марки РТД.

Для шелушения гречихи необходимо через 24…36 ч насекать песчаниковый барабан и деку бороздками глубиной 1,0…1,2 мм с наклоном 4…5° к образующей. Число бороздок принимают 4…6 на 1 см окружности барабана в зависимости от крупности обрабатываемых зерен. При шелушении проса нужно каждые 3…4 дня восстанавливать шероховатую поверхность абразивного барабана и притирать к валку прорезиненную деку.

Рабочая поверхность барабана при обработке: гречихи - песчаниковая, проса - абразивная. Рабочая поверхность деки при обработке: гречихи - песчаниковая, проса - резиновая. Форма рабочей зоны станка при шелушении: гречихи - серповидная, проса - клиновидная.

Шелушильно-шлифовальная машина A1-ЗШН-З (рис. 4) предназначена для шелушения ржи и пшеницы при обойных помолах и ржаных сортовых помолах на мукомольных заводах, шлифования и полирования ячменя при выработке перловой крупы, шелушения ячменя на комбикормовых заводах. Ситовой цилиндр 4 машины установлен в корпусе 5 рабочей камеры, вал 3 с абразивными кругами 6 вращается в двух подшипниковых опорах 8 и 12. В верхней части он пустотелый и имеет шесть рядов отверстий, по восемь отверстий в каждом ряду.

Шелушильно-шлифовальная машина Al-ЗШН-З

На машине установлены приемный 7 и выпускной 1 патрубки. Последний снабжен устройством для регулирования продолжительности обработки продукта. Отводящий трубопровод крепят к фланцу патрубка, установленного в зоне кольцевого канала (для вывода мучки) корпуса 2. Привод машины осуществляется от электродвигателя 9 через клиноременную передачу 11. Корпус 5 рабочей камеры присоединен к корпусу 2, который в свою очередь устанавливается на станине 10.

Зерно, подлежащее обработке, через приемный патрубок поступает в пространство между вращающимися абразивными кругами и неподвижным перфорированным цилиндром. Здесь благодаря интенсивному трению при продвижении зерна к выпускному патрубку происходит отделение оболочек, основная масса которых через отверстия перфорированного цилиндра и далее через кольцевую камеру удаляется из машины.

С помощью клапанного устройства, размещенного в выпускном патрубке, регулируют не только количество выпускаемого из машины продукта, но и одновременно время его обработки, производительность машины и технологическую эффективность процесса шелушения, шлифования и полирования. Воздух засасывается через пустотелый вал и имеющиеся в нем отверстия, проходит через слой обрабатываемого продукта. Вместе с оболочками и легкими примесями через ситовой цилиндр он поступает в кольцевую камеру и далее в аспирационную систему.

Одна из наиболее часто встречающихся неисправностей - повышенная вибрация машины, которая происходит из-за износа абразивных кругов. Большой износ кругов приводит также и к уменьшению интенсивности обработки. Поэтому за состоянием кругов необходимо тщательно следить и своевременно заменять их. При замене перфорированного цилиндра необходимо освободить от крепления только одну крышку, снять ее, а затем через образовавшуюся кольцевую щель вынуть цилиндр.

Шелушильно-шлифовальные машины Al-ЗШН-З выпускают в четырех исполнениях с абразивными кругами для различных размеров зерен (от 80 до 120).

(рис. 5) предназначена для шлифования риса-крупы.

Шлифовальная машина А1-БШМ - 2,5

Шлифованию подвергается шелушеный рис с содержанием нешелушеных зерен не более 2%. Шлифовальная машина состоит из двух шлифовальных секций 15 и 19, смонтированных в корпусе, и рамы 4. Каждая шлифовальная секция имеет питатель 18, приемный патрубок 12, откидную крышку 16, ситовой барабан 9, шлифовальный барабан 8, разгрузитель и электродвигатель 20.

Машина снаружи закрыта стенками 7 и 7. Под шлифовальными секциями 15 и 19 установлен бункер 2 для сбора и вывода мучки из машины. Привод имеет защитное ограждение 13 и дверцу 14 для технического обслуживания.

Шлифовальный барабан 8 набран из абразивных кругов. Со стороны поступления продукта он имеет шнековый питатель 10, а со стороны выхода - крыльчатку 5. Разгрузитель 6 представляет литой стакан с отверстием, которое перекрывается грузовым клапаном. На рычаге клапана по резьбе перемещается груз.

Рисовая крупа через питатель поступает в шлифовальную секцию и шнеком подается в рабочую зону, где, проходя между вращающимися шлифовальным и ситовым барабанами с гонками, подвергается шлифованию. Мучка при этом через сито просыпается в бункер 2 и выводится самотеком из машины. Шлифованная крупа, преодолевая усилие грузового клапана, поступает в патрубок 3 и также выводится из машины.

Настройка шлифовальной машины заключается в выборе оптимальной продолжительности обработки рисовой крупы. Для этого, как указано выше, разгрузители снабжены грузовыми клапанами, позволяющими путем изменения положения грузов на рычагах регулировать усилие подпора в рабочей зоне. Наблюдая визуально через люк разгрузочного патрубка за выходящим продуктом, а также за нагрузкой электродвигателя по показанию амперметра, подбирают требуемое усиление грузового клапана и положение нижней заслонки питателя .

3. Гидромеханические процессы

Основные закономерности фильтрования

Ввиду небольшого размера отверстий в слое осадка и фильтровальной перегородке, а также малой скорости движения жидкой фазы в них можно считать, что фильтрование протекает в ламинарной области. При этом условии скорость фильтрования в каждый данный момент прямо пропорциональна разности давлений и обратно пропорциональна вязкости жидкости фазы и общему гидравлическому сопротивлению слоя осадка и фильтровальной перегородки. В связи с тем, что в общем случае в процессе фильтрования значения разности давлений и гидравлического сопротивления слоя осадка с течением времени изменяются, то переменную скорость фильтрования w (м/сек) выражают в дифференциальной форме, а основное уравнение фильтрования имеет вид:

где V - объем фильтрата, м3; S - поверхность фильтрования, м2; t - продолжительность фильтрования, сек; DR - разность давлений, Н/м2; m - вязкость жидкой фазы суспензии, Н×сек/м2; Roc - сопротивление слоя осадка, м-1; Rф.п. - сопротивление фильтровальной перегородки (его можно считать приблизительно постоянным).

Величина Rос по мере увеличения толщины слоя осадка изменяется от нуля в начале фильтрования до максимального значения в конце процесса. Для интегрирования уравнения (1) необходимо установить зависимость между Rос и объемом полученного фильтрата. Учитывая пропорциональность объемов осадка и фильтрата, обозначим отношение объема осадка Vос к объему фильтрата V через х0. Тогда объем осадка Vос = х0×v. Вместе с тем объем осадка может быть выражен как Vос = hoc×S, где hoc - высота слоя осадка. Следовательно:

V×xo=hoc×S.

Отсюда толщина равномерного слоя осадка на фильтровальной перегородке составит:

а его сопротивление

где ro - удельное сопротивление слоя осадка, м-2.

Подставив значение Roc из выражения (3) в уравнение (1) получим:

. (4) .

Литература

1. Драгилев А.И., Дроздов В.С. Технологические машины и аппараты пищевых производств. - М.: Колос, 1999, - 376 с.

Стабников В.Н., Лысинский В.М., Попов В.Д. Процессы и аппараты пищевых производств. - М.: Агропромиздат, 1985. - 503 с.

Машины для шелушения и шлифования зерновых культур. #"justify">. Процессы и аппараты пищевых производств: конспект лекций по курсу ПАПП Часть 1. Иванец В.Н., Крохалев А.А., Бакин И.А., Потапов А.Н. Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. - Кемерово, 2002. - 128 с.

РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

ИННОВАЦИОННЫЙ ЕВРАЗИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ОБОРУДОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВА ПРОДОВОЛЬСТВЕННЫХ

ПРОДУКТОВ

ОПОРНЫЕ КОНСПЕКТЫ ЛЕКЦИЙ

ПАВЛОДАР 2012

ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ЛЕКЦИЙ

№	Темы лекций	Кол-во часов
Модуль 1
	Лекция 1. Введение. Оборудование для транспортировки пищевых продуктов
	Лекция 2. Сортировочно-калибровочное оборудование
	Лекция 3. Моечное оборудование
	Лекция 4. Машины для измельчения продуктов
	Лекция 5. Машины для перемешивания продуктов
	Лекция 6. Очистительное оборудование
	Лекция 7. Оборудование для разделения неоднородных тел
	Лекция 8. Машины для обработки продуктов давлением
	Лекция 9. Фильтры, применяемые в перерабатывающей промышленности
	Лекция 10. Тепловое оборудование
	Лекция 11. Жарочно-пекарное оборудование
	Лекция 12. Оборудование для выпаривания
	Лекция 13. Оборудование для сушки перерабатываемого сырья
	Лекция 14. Оборудование для фасовки и упаковки пищевых продуктов
	Лекция 15. Оборудование для учета пищевых продуктов по массе и объему
Итого:

Лекция 1. Введение. Оборудование для транспортировки пищевых продуктов.

План лекции:

1. Задачи курса и его содержание.

2. Классификация технологического оборудования.

3. Подвесные пути, конвейеры и оборудование для их обслуживания.

4. Устройства для передачи продуктов по трубам.

1. Этот курс базируется на основе знаний, приобретенных при изучении общеинженерных и специальных дисциплин: теплотехники, гидравлики, процессов и аппаратов пищевых производств, общей технологии пищевых производств и т.п.

Дисциплина является одной из специальных дисциплин процесса обучения в ВУЗе и формирующей у студентов знания об оборудовании для механической обработки.

В задачи дисциплины входит:

Изучение физической сущности и механизма явлений, сопутствующих процессам переработки пищевых продуктов;

Изучение конструктивных форм рабочих органов технологического оборудования;

Изучение принципиальных основ конструкций современных технологических машин и аппаратов;

Изучение путей интенсификации и механизации производственных процессов.

В содержание курса входит изучение видов технологического оборудования для механической обработки. Структурные формы технологического оборудования. Виды технологических потоков, процессов и операций. Классификация современного технологического оборудования пищевой промышленности. Основные требования, предъявляемые к технологическому оборудованию и его рабочим деталям.

2. Оборудование для механической обработки принято классифицировать на:

Мойки сырья (зерна, сахарной свеклы, плодов и овощей, туш животных) и тары;

Очистки и сепарирования зерна (скальперагоры и камнеотборники, воздуш­но-ситовые сепараторы и просеиватели, триеры, падди-машины, воздушные и магнитные сепараторы и т.п.);

Инспекции, калибрования и сортирования плодов и овощей (инспекционные транспортеры, калибровочные и сортировочные машины и т.п.);

Очистки растительного и животного сырья от наружного покрова (обоечные и щеточ­ные машины, машины для шелушения и шлифования зерновых культур, бичерушки, гребнеотделители, машины для очистки картофеля и корнеплодов, машины для отделе­ния шелухи и плодоножек, протирочные машины, машины для снятия шкур с животных и для снятия оперения с птиц и т.п.);

Измельчения пищевого сырья (вальцовые станки, дробилки, мельницы, реза­тельные машины и свеклорезки, плющильные машины, мясорубки, волчки и куттеры, гомогенизаторы и т.п.);

Сортирования и обогащения сыпучих продуктов, измельчения пищевого сы­рья (рассева и ситовеечные машины, вымольные машины и виброцентрофугалы, энтолсйторы и деташеры, дробильно-сортировочные машины и т.п.);

Разделения жидкообразных неоднородных пищевых сред (отстойники, цен­трифуги, сепараторы, фильтры и фильтрующие устройства, мембранные модули и аппараты, маслоизготовители и маслообразователи, прессы и т.п.);

Смешивания пищевых сред (мешалки для жидких пищевых сред, месильные машины для высоковязких пищевых сред, машины и аппараты для образования пенообразных масс, смесители для сыпучих пищевых сред и т.п.);

Формования пищевых сред (экструдеры, машины для формования штампова­нием, отливкой, отсадкой и прессованием, машины для нарезания пластов и заго­товок из полуфабрикатов и т.п.).

3. Подвесные пути являются средством организации технологического потока и предназначены для передачи продукции, как в процессе её обработки, так и для межцеховой транспортировки массовых грузов.

Подвесные пути принято классифицировать по ряду наиболее важных признаков:

1) по наличию тяги они бывают с механической тягой - конвейерные (конвейеры) или без механической тяги - бесконвейерные.

2) по расположению - плоскостные (горизонтальные, вертикальные, наклонные) и пространственные.

3) по роду тягового органа - цепные, канатные, шнековые и штанговые.

4) по роду движения - с непрерывным и с ритмично - пульсирующим движением тягового органа и груза (т.е. движение с периодическими остановками).

5) по конструкции грузонесущих органов - со съемными тележками (троллеями) и крюками; с постоянно закрепленными крюками.

6) по типу передачи движения от конвейерной цепи к грузу - толкающие и грузонесущие.

7) по роду привода - с электрическим, гидравлическим и пневматическим приводом.

8) по количеству приводов - одноприводные, многоприводные и с групповым приводом.

9) по назначению - простые подвесные пути (конвейеры) для переработки одного вида скота; универсальные конвейеры для переработки нескольких видов скота (конвейер Захарова).

4. Для передачи таких продуктов, как жир, кровь, бульон применяют главным образом ротационные насосы типа шестеренчатых, эксцентриково-лопастных, ротационно-поршневых, шланговых, ротационно-диафрагменных, создающие напор вытеснением перекачиваемой массы. Они просты по конструкции, в них нет клапанов и золотников, что позволяет быстро разбирать и собирать их при санитарной обработке, что необходимо при работе с пищевыми и скоропортящими продуктами. На вращающихся валах этих насосов, при входе в рабочую зону имеется сальниковое уплотнение для предотвращения возможного попадания смазочного масла в перекачиваемую продукцию.

Вопросы для самопроверки : На чем базируется курс оборудование для механической обработки? Что входит в задачи дисциплины? Как принято классифицировать оборудование для механической обработки? Чем являются подвесные пути? Как принято классифицировать подвесные пути? Как делятся подвесные пути по назначению? Для чего служат ротационные насосы? Каких типов бывают ротационные насосы?

пищевых производств»

Принятые условные обозначения

– работа, Дж;

– удельная поверхность зернистого слоя, м 2 /м 3 ,

b – коэффициент температуропроводности, м 2 /с;

– удельная теплоемкость вещества, Дж/(кг·с);

– коэффициент диффузии, м/с 2 ;

– диаметр, м;

– поверхность теплообмена, м 2 ;

– площадь поперечного сечения, м 2 ;

g – ускорение свободного падения, м/с 2 ;

H – напор насоса, высота, м;

h – высота, м; удельная энтальпия, Дж/кг;

– коэффициент скорости процесса (теплопередачи, Вт/(м 2 /К),

(массопередачи, кг/(м 2 ·с·ед. движ. силы);

– длина, м;

L – работа;

– массовый расход, кг/с;

– масса вещества, кг;

– частота вращения, с -1 ;

– мощность;

Р – сила, Н;

р – гидростатическое давление, Н/м 2 ;

Q – количество вещества, тепла (тепловой поток), Дж;

q – удельный тепловой поток, Дж/м 2 ;

– радиус, м;

Т – абсолютная температура, К;

– периметр, м;

– объем, м 3 ;

v – удельный объем, м 3 /кг ;

– объемный расход, м 3 /с;

– мольная, массовая, относительная массовая доля компонента жидкости в растворе;

– мольная, массовая, относительная массовая доля компонента газа в смеси;

– коэффициент теплоотдачи, Вт/(м 2 /К);

– коэффициент массоотдачи, кг/(м 2 ·с·ед. движ. силы);

– толщина стенки, пленки жидкости, пограничного слоя, зазор, м;

– порозность зернистого слоя, относительная шероховатость поверхности;

φ – угол, химический потенциал;

η – КПД системы, установки;

– коэффициент теплопроводности, Вт/(м·К);

μ – динамический коэффициент вязкости, Па·с;

– безразмерная температура;

– плотность вещества, кг/ м 3 ;

– коэффициент поверхностного натяжения, Н/м;

τ – время, с;

– коэффициент местного сопротивления.

Лекция 1. Общие положения

Совокупность тел, взаимодействующих между собой, представляет систему . Изменение состояния какой-либо системы, ее беспрерывное движение и развитие, происходящие в природе, производстве, лаборатории, обществе представляют собой процесс.

Нами будут рассматриваться процессы, создаваемые в определенных технологических целях.

Технология – наука о практическом применении законов физики, химии, биологии и других базисных наук для проведения технологических процессов. Эта наука возникла как самостоятельная отрасль знания в конце XVIII века в связи с ростом крупного машинного производства.

В пищевой промышленности осуществляются разнообразные процессы, в которых исходные материалы в результате взаимодействия претерпевают глубокие превращения, сопровождающиеся изменением агрегатного состояния, внутренней структуры и состава веществ. Совместно с химическими реакциями имеют место многочисленные механические, физические и физико-химические процессы. К ним относятся: перемешивание газов, жидкостей, твердых материалов; измельчение и классификация; нагревание, охлаждение и перемешивание веществ; разделение жидких и газовых неоднородных смесей; перегонка однородных многокомпонентных смесей; выпаривание растворов; сушка материалов и др. При этом тот или иной способ проведения того или иного процесса часто определяет возможность осуществления, эффективность и рентабельность всего технологического процесса в целом.

Для осуществления процессов необходимы машины и аппараты, иными словами процесс должен иметь определенное аппаратурное оформление.

Устройство, созданное человеком и выполняющее механическое движение для преобразования энергии, материалов и информации с целью полной замены или облегчения физического и умственного труда человека, увеличения его производительности, называется машиной .

Машины, предназначенные для преобразования обрабатываемого предмета (продукта), состоящего в изменении его размеров, формы, свойств или состояния, называются технологическими . К ним относятся также и аппараты.

Машины и аппараты, различающиеся по своему технологическому назначению и конструктивному оформлению, состоят в основном из типовых деталей и узлов.

Характерной особенностью машин является наличие неподвижных и движущихся элементов, включающих в себя рабочие органы, валы, подшипники, корпуса (станины), привод и т.п.

Аппараты состоят, как правило, из неподвижных элементов: обечаек, крышек, опор, фланцев и др.

Под словом «аппарат» понимается любое устройство, в котором протекает технологический процесс. Чаще всего аппарат является сосудом, снабженным различными механическими приспособлениями. Однако некоторые из рассматриваемых в дисциплине устройств, представляют собой типичные рабочие машины, например: центробежный экстрактор, дозатор, дробилку.

К числу основных аппаратов относятся тарельчатые и насадочные колонны, применяемые не только для проведения процессов ректификации, но и абсорбционных и экстракционных процессов и т.п.

Насосы, компрессоры, фильтры, центрифуги, теплообменники и сушилки также относятся к числу основных аппаратов и машин, которые в различных сочетаниях составляют типовое оборудование большинства пищевых производств.

Таким образом, в дисциплине «Процессы и аппараты пищевых производств» изучается теория основных процессов, принципы устройства и методы расчета аппаратов и машин, используемых для проведения технологических процессов .

Анализ закономерностей протекания основных процессов и разработка обобщенных методов расчета аппаратов производится исходя из фундаментальных законов природы, физики, химии, термодинамики и других наук. Курс построен на основе выявления аналогии внешне разнородных процессов и аппаратов независимо от отрасли пищевой промышленности, в которой они используются.

Идея об общности ряда основных процессов и аппаратов, применяемых в различных производствах, была высказана в России профессором Ф.А. Денисовым. В 1828 году он опубликовал «Пространное руководство к общей технологии или познанию всех работ, средств, орудий и машин, употребляемых в различных производствах». В этом труде основные процессы раскрываются с общих научных позиций, а не с точки зрения применения к тому или иному производству. Преимуществом такого обобщенного подхода к изучению процессов является то, что на основе использования законов базисных дисциплин (математики, физики, механики, гидродинамики, термодинамики, теплопередачи и др.) изучаются общие закономерности протекания процессов независимо от того, в каком производстве этот процесс используется.

Необходимость обобщенного изучения процессов и аппаратов была поддержана Д.И. Менделеевым, который в 1897 году опубликовал книгу «Основы фабрично-заводской промышленности». В ней он изложил принципы построения курса «Процессы и аппараты» и дал классификацию процессов, которая используется до сих пор.

Основываясь на идеях Д.И. Менделеева, профессор А. К. Крупский ввел новую учебную дисциплину по расчету и проектированию основных процессов и аппаратов в Петербургском технологическом институте.

Значительное развитие наука о процессах и аппаратах получила в трудах наших российских ученых: В.Н. Стабников, В.М. Лысянский, В.Д. Попов, Д. П. Коновалова, К. Ф. Павлова, А. М. Трегубова, А. Г. Касаткина, Н.И. Гельперина, В.В. Кафарова, А.Н. Плановского, П.Г. Романкова, В.Н. Стабникова и др.

За время становления курса «Процессы и аппараты пищевых производств» в него вошли четыре основные группы процессов: механические, гидромеханические, тепловые и массообменные. И при этом рассматриваются не только процессы, но и аппараты, в которых протекают эти процессы.

Министерство сельского хозяйства и продовольствие Республики Беларусь УО «Гродненский государственный аграрный университет»

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ОТРАСЛИ (МОЛОЧНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ)

Курс лекций для студентов по специальности 1-49 01 02 «Технология хранения и

переработки животного сырья», специализация 1-49 01 02 02 «Технология молока и молочных продуктов»

Гродно, 2011

УДК 637.02 (075.8) ББК 36.92 Я73 М 54

Технологическое оборудование отрасли (молочной промышлен6ности) Курс лекций для студентов по специальности 1-49 01 02 «Технология хранения и переработки животного сырья» специализация 1-49 01 02 02 «Технология молока и молочных продуктов», Г.Е. Раицкий. – Гродно, ГГАУ,

2011, 607 с, ил».

Протокол № ___ от ________2011г.

Технологическое оборудование отрасли (молочной промышленности)

1. Курочкин А.А., Лященко В.В.. Технологическое оборудование для переработки продукции животноводства. – М.: Колос С, 2001, - 440с.: ил.

2. Бредихин С.А., Космодемьянский Ю.В., Юрин В.Н. Технология и техника переработки молока. – М.: Колос С, 2001, - 400с.: ил.

3. Золотин Ю.П. и др. Оборудование предприятий молочной промышленности. – М.: Агропромиздат, 1985. – 270с.

4. Крусь Г.Н. и др Технология молока и молочных продуктов. – М.:

Колос С, 2004, - 455с.: ил.

5. Машины и аппараты пищевых производств: учебник для вузов в 3 кн: С.Т. Антипов и др. = Минск: БГАТУ, 2008.

6. Бредихин С.А., Юрин В.Н. Техника и технология производства сливочного масла и сыра. – М.: Колос С, 2007. – 319с.: ил.

7. Малыгина А.М., Калинина Л.Е. Общая технология молока и молочных продуктов – М.: Колос С, 2006 – 199с.: ил.

8. Оленов Ю.А. и др. Справочник по производству мороженого. – М.: ДеЛиПринт, 2004. – 768с: ил.

9. Шингарева Т.И. Санатория и гигиена молока и молочных продуктов.

– Минск: ИВУ Минфина, 2007. – 330с.

10.Оборудование и автоматизации перерабатывающих производств /А.А. Курочкин и др./ - М.: Колос С, 2007. – 591с.: ил.

11. Шаманова Г.П., Киселева Р.М. Производство сухих молочных продуктов детского питания. – М.: Пищевая промышленность, 1978. – 103с.: ил.

12.Методы расчёта процессов и аппаратов химической технологии (примеры и задачи) / Романков А.Т. и др/ - СПб: Химия. 1993496с.: ил.

13.Голубева Л.В., Пономарев А.Н. Современные технологии и оборудование для производства питьевого молока. – М.: ДеЛиПринт, 2004. – 179с.

14.Технологическое оборудование молочной отрасли. Курс лекций для студентов ГГАУ специальности Т.18.02.02. Раицкий Г.Е., Гродно, 2008. База библиотеки.

ЛЕКЦИЯ № 1 ВВЕДЕНИЕ В ДИСЦИПЛИНУ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ОБОРУДОВАНИИ МОЛОЧНОЙ ОТРАСЛИ

План лекции:

1. Цели и задачи дисциплины.

2. Общие сведения о технологическом оборудовании молочных предприятий.

ВОПРОС №1 Цели и задачи дисциплины

Дисциплина «Технологическое оборудование отрасли» является одной из основных для формирования специальных знаний инженера-технолога по специальности 1-49 01 02 02 «Технология молока и молочных продуктов», в соответствии с образовательным стандартом и квалификационной характеристикой. Целью изучения дисциплины является подготовка специалиста к производственно-технологической, проектно-конструкторской и исследовательской деятельности при создании и осуществлении технологий по переработке молока и их машинно-аппаратного оснащения.

В результате изучения дисциплины студенты должны:

иметь представление:

о принципах действия основных видов оборудования;

о современном состоянии технологических машин и аппаратов молочных производств, опыте эксплуатации новейшего оборудования пищевых производств;

об особенностях эксплуатации оборудования, определяющего технологический процесс;

об основных признаках классификации оборудования для рационального его комплектования в технологических линиях;

о принципах взаимодействия деталей и узлов в технологическом оборудовании;

основные конструктивные элементы технологического оборудования; принципы работы основного технологического оборудования; правила высокопроизводительной и безопасной эксплуатации

основного технологического оборудования; основные технико-экономические показатели и режим работы

оборудования при комплектовании проектируемых и реконструируемых производств;

уметь использовать:

техническую литературу для определения оптимальных технологических параметров технологических линий;

компьютерную базу оборудования при проектировании технологических линий;

навыками определения исправности и работоспособности основного технологического оборудования;

методами определения и расчета кинематических параметров технологического оборудования;

методами расчета производительности технологического оборудования.

Целью преподавания дисциплины является изучение технологического оборудования и условий его рациональной эксплуатации при выработке продукции высокого качества, а также тенденций его дальнейшего совершенствования.

Дисциплина «Технологическое оборудование отрасли» базируется на знании учебных дисциплин: «Процессы и аппараты пищевых производств», «Гидравлика и гидравлические машины», «Теоретическая механика», «Теплотехника», «Электротехника».

Дисциплина «Технологическое оборудование отрасли» представляет собой основополагающую дисциплину в комплексе специальных знаний при подготовке инженера-технолога молочной промышленности и является базовой для изучения дисциплины «Технология молока и молочных продуктов» и вспомогательной для дисциплины «Автоматика, автоматизация

и АСУТП», «Проектирование предприятий отрасли и САПР», «Холодильная техника», «Экономика молочных предприятий».

Теоретические знания студенты получают в процессе лекций. Практические знания, навыки и умения приобретаются при отработке

лабораторно-практических занятий, в процессе исследовательской и самостоятельной работы, с использованием специальной литературы, пособий и оборудования учебных классов и действующего производства.

Дисциплина изучается на протяжении двух семестров, содержит 4 модуля, сформированных с учетом очередности технологических процессов производства. В каждом семестре студенты стационара сдают экзамен, включающий все плановые вопросы лекций, основные положения лабораторных и практических занятий. Во втором семестре разрабатывается курсовой проект по дисциплине, обобщающий и систематизирующий знания

и навыки студентов по техническому обеспечению всех технологических процессов современных молочных заводов. Экзаменационная оценка знаний студентов складывается из суммарной оценки предшествующих модулей.

При наличии у студента текущей оценки по модулям свыше «8» экзаменационная оценка может быть выставлена без процедуры собственно экзамена. По желанию студента. В другом случае в экзаменационной

ведомости выставляется осредненная оценка по сумме модульной и экзаменационной. Исходя из важности систематичности изучения дисциплины, модульная оценка складывается из оценок знания материала лекций, выставляемых в процессе опроса по специальным контрольным вопросам, входящим в структуру каждой лекции, оценок полученных студентами при сдаче отчетов по лабораторным и практическим занятиям.

Оценка по курсовому проекту учитывается наравне с модульными. В структуру модульных оценок преподавателями дисциплины включаются такие показатели как тщательность, логичность оформления отчетов, отсутствие пропусков занятий, своевременность отработки и сдачи всех заданий по курсу, участие в НИРС, оборудовании лабораторий и т.д. При этом определенное количество баллов добавляется или отнимается. Студенты получившие суммарную оценку по модулю ниже «4» к выполнению программы последующего модуля не допускаются до пересдачи предыдущего. Знания, фактический материал таблиц, схем, методов решения задач в последующим используются практически всеми студентами при разработке квалификационной работы – дипломного проекта и поэтому подлежат в процессе прохождения дисциплины постоянной систематизации и накоплению.

Вопрос 2. Общие сведения о технологическом оборудовании молочных предприятий

Уровень технического обеспечения современных молочных производств очень высок и имеет тенденцию к 100 процентной механизации даже традиционных процессов – выработки цельномолочной продукции и сыра. Процессы по производству новых видов продукции, концентрации, сгущению, сушке, обработке компонентов смесей на базе молока, дозирования смесей, фасования, розлива, внутрицехового транспорта не только полностью механизированы, но практически полностью работают в полуавтоматическом режиме.

В связи с этим, хотя само определение «технологическое оборудование» подразумевает, что к этому разряду оборудования относятся машины, аппараты, связующие их транспортные магистрали, непосредственно соприкасающиеся с молоком, следует расширить понятие на приборы контроля, устройства автоматического управления, которые могут рассматриваться как устройства КИПиА (контрольно – измерительные приборы и автоматика). Такие устройства могут представлять собой самодостаточные, обслуживаемые на заводах специализированными службами показывающие, регистрирующие приборы, системы автоматических узлов и агрегатов, показывающих и изменяющихся в процессе переключения мнемосхем пультов управления частью производства. И тогда эти узлы и агрегаты относят к компетенции, обслуживанию, наладке, ремонту специальными службами. Чаще всего службой КИП и А. На небольших предприятиях такая служба может быть

организована в виде участка отдела главного энергетика. На более развитых

– в виде отдела службы главного метролога, и на самых крупных, уровня ОАО «Беллакт», ОАО «Савушкин продукт» и др. в виде службы управления автоматизации и роботизации.

Вместе с тем приборы, элементы автоматики и робототехники любой степени сложности, входящие в технологические машины и аппараты, являются их составной частью рассматриваются в настоящем курсе как технологическое оборудование. Аналогично следует считать технологическим оборудованием электродвигатели, гидравлические и пневмотические приводы, вентиляционные установки и системы выполняющие задачи обеспечения количественных и качественных превращений продукта, перемещения его в пространстве производства.

Рассмотрим здесь поэтапно – по мере технологически обусловленного движения молока группы технологического оборудования и их привязку к основным и вспомогательным производствам молочных заводов.

1. Оборудование доставки сырья.

В условиях Республики Беларусь используется один вид транспорта – автомобильный. Как правило это специализированный транспорт в виде молочных цистерн, стационарно закрепленных на шасси автомобилей различного класса грузоподъемности, седельные тягачи с шарнирной системой сценки с цистернами большой суммарной емкости, одно – или двухосные прицепы, агрегатируемые с основными автомолцистернами с целью увеличения емкости. Как правило автомолцистерны являются имуществом самих молочных заводов или специализированных автобаз. В любом случае должны быть обеспечены технические возможности ремонтов подвижного состава, периодического тарирования емкости секций молочных цистерн, централизированно организованных мероприятий по прохождению периодических технических осмотров государственными контрольными предприятиями, ежедневного выпускного контроля исправности систем управления, тормозов, здоровья и наркологического состояния водителей. Непосредственно на молочных заводах устраиваются помещения и устройства мойки транспортных средств до въезда на территорию предприятия и внутренней мойки секций автомолцистерн после скачивания с них молока, обеспечивающие их надлежащее санитарное состояние.

2. Оборудование приемки, учета, первичной обработки и хранения молока.

Автомолцистерны опорожняются на специальных рампах, устроенных чаще всего внутри основных производственных помещений. Как правило находящихся не на периферии, а на стыке цехов, например цельномолочного и масло – сырцеха, консервного производства, цеха ЗЦМ и т.д.

Рампы предусматривают единовременное перемещение максимального количества автомолцистерн – 2,4,6, с тем, чтобы сократить сроки нахождения молока в них. Раскачивающие пункты оборудованы двумя центробежными

насосами, что позволяет опорожнять сразу две секции молцистерн. Количество таких пунктов определяется наличием оборудования учета молока по количеству. Это могут быть рычажные весы, оборудованные емкостями и устройствами оформления документации, механические счетчики, электромеханические устройства, емкостные весы с тензометрическими датчиками. Первичная обработка принятого по количеству и качеству молока состоит из таких возможных последовательностей операций: охлаждение до 4-8 °С, хранение в емкостях – центробежная очистка; очистка фильтрованием – охлаждение до 4-8 °С – хранение в емкостях.

Последняя схема не предполагает отсутствия центробежной очистки. Она при переработке молока будет начальной операцией. Фильтрование перед охлаждением и хранением позволяет очистить молоко от традиционных фермских загрязнений – насекомых, органических загрязнителей, и позволяет обеспечить требуемое качество продукции завода. Приведем здесь схему последовательности размещения оборудования.

Насосы раскачки молцистерн – устройства приемки молока по массе или объему – фильтры различных конструкций, работающие без разрыва струи проходящего через них молока, - теплообменники-охладители – емкости для хранения.

Крупные производства не могут хранить внутри помещений большие объемы молока, сопоставимые с суточной программой переработки. Как правило внутри помещений устанавливается такое количество емкостей, чтобы обеспечить 4-5 часовую производительность цеха. Остальное сырье, в том числе и продукты переработки, хранят в больших емкостях – термосах (50, 100 м3 ), расположенных рядом с основным производственным помещением.

3. Оборудование аппаратного цеха.

Аппаратный цех является обязательным подразделением молочного завода. Такой цех, в зависимости от специфики предприятия, может обеспечивать своей продукцией все производство завода или может быть в виде участка в отдельных цехах.

Задачи цеха – сепарирование молока – термообработка продукции сепарирования – гомогенизация некоторого количества продукции сепарирования.

В цеху работает следующее технологическое оборудование: сепараторымолокоочистители – сепараторы-сливкоотделители;

- установки пастеризации или стерилизации нормализованного по жиру молока, обезжиренного молока, сливок;

- установки стерилизации молока;

- сепараторы специальных конструкций: бактофуги, кларификсаторы, системы нормализации молока в потоке;

- гомогенизаторы различных систем;

- разветвленная система трубопроводов для внутрицехового перемещения цельного молока, продуктов его сепарирования, готовых кисломолочных напитков;

- емкостное оборудование для производства молока питьевого, кефира, сметаны, йогуртов, творога и т.д.

4. Оборудование производства творога и творожных изделий.

Как правило технологическое оборудование производства творога сблокировано с аппаратным цехом и включает в себя оборудование образования творожного сгустка, оборудование отделения творожного сгустка от сыворотки;

- оборудование охлаждения творога;

- оборудование механической обработки и внесения пищевых и вкусовых добавок;

- оборудование дозирования, фасовки творога и производства творожных изделий в виде зерненого творога, творожного сыра, сырков, тортов и т.д.

5. Оборудование производства сыра.

Включает собственно оборудование и сооружения для обработки и созревания сыра.

- сыроизготовители емкостные для составления смесей, постановки сырного зерна, отделения подсырной сыворотки;

- оборудование для формования сыров, от простейших емкостей-форм, до устройств непрерывного формования и автоматических агрегатов по формованию, прессовке сыра в закрытых формах, раскрытию форм, транспорту готовых сыров к местам хранения, созревания, обработки и подготовки к реализации;

- оборудование формования сыра в пласте с разрезанием последнего на куски для последующего прессования;

- собственно прессы разных конструкций;

- помещения для созревания сыров на специальных стеллажах;

- солильные бассейны;

- устройства для покрытия сыров парафином;

- устройства предпродажной подготовки, дозирования, вакуумной упаковки.

6. Оборудование производства масла сливочного.

Может включать в себя оборудование сепарирования, термовакуумной обработки сливок, емкости для созревания сливок, оборудование сбивания сливок и образования масляного зерна методами периодического и непрерывного сбивания, гомогенизации сливочного масла, упаковки в картонные ящики или дозирование и фасование в пергамент или кашированную фольгу. Нечасто масло производят методом преобразования

высокожирных сливок в составе поточной линии Милешина, включающую в себя сепаратор высокожирных сливок и маслообразователи различных конструкций.

7. Оборудование концентрации и сгущения молока (сыворотки).

Данные операции выполняются сложным, крупногабаритным оборудованием.

Это вакуум - выпарные установки различных принципов действия по понятиям периодичности циклов производства, методам движения сгущаемой массы в аппаратах, принципу действия и количеству корпусов вакуум – выпарной установки;

- концентраторы различных конструкций;

- устройства обеспечивающие повышение концентрации сыворотки до 32-36% методами мембранных технологий.

8. Оборудование сушки молока и компонентов молочных смесей.

Для сушки молока сгущенного или концентрированного используют как

правило сушилки распылительного типа, сложных конструкций и точных режимов функционирования.

Для сушки компонентов сухих молочных смесей используют вальцовые сушилки кондуктивного способа теплопередачи, оснащенные вспомогательным оборудованием в виде варочных котлов, дробилок сухой каши, пневмотранспорта всех компонентов и готовой смеси.

9. Оборудование дозирования, розлива, фасовки, упаковки готовой продукции.

Основную часть своей продукции молочные производства поставляют в торговую сеть в готовом для продажи виде – для торговли в розницу. В соответствии с этим продукция затаривается в мелкую фасовку из различных, чаще бумажно-полимерных материалов. Незначительная часть продукции, для поставки на перерабатывающие предприятия или экспорт, может быть упакована в короба (сливочное масло), в крафт-мешки (сухое молоко, белковый сухой концентрат). В соответствии с этим поточнотехнологические линии производства всякого продукта заканчиваются участком фасовки и упаковки, где используют специальные автоматы различных назначений и конструкций: автоматы для розлива питьевого молока и кисломолочных продуктов в различные виды тары и упаковки – полимерные бутыли, картонно – полиэтиленовые коробки разного исполнения; вязких продуктов – (масла сливочного и творога) в брикеты, упакованные в кашированную фольгу или специальную бумагу-пергамент; сметаны, йогуртов – в полимерные стаканчики с термосварной крышкой. Сухие молочные смеси являются продуктом длительного хранения, поэтому расфасовываются (кроме случаев расфасовки в крафт-мешки) в многослойную пленку, основой которой является алюминиевая фольга, покрытая с двух сторон различными полимерными составами,