Расчет сыродельной ванны ИПК

Аннотация

Приведены сведения о процессе кислотно-сычужной коагуляции, сыродельной ванне закрытого типа для свертывания молока, обработки сгустка и отборе части сыворотки, его преимущества и особенности, принцип действия. Изложено описание технологической схемы производства мягкого кисломолочного сыра с мукой семян нута новой селекции, подбор оборудования данной технологической линии и расчет сыродельной ванны марки ИПКС-022. Проведены технологические расчеты.

Работа включает в себя: иллюстрация 1, формул 29, список использованных источников: 7 позиций, приложений 2, страниц 22.

 

Содержание

Введение 4

1 Обоснование выбора аппарата 5

2 Описание технологической схемы…………………………………………….9

3 Технологические расчеты 14

3.1 Материальный баланс 14

3.2 Тепловой баланс 15

3.3 Определение времени цикла 18

3.4 Расчет потребляемой мощности 19

Заключение 20

Список использованных источников 21

Приложения 22

 

Введение

В последнее время большое значение уделяется проблемам максимального использования белковых ресурсов на пищевые цели. В этой связи становится актуальной разработка новых видов мягких сыров сложного сырьевого состава с комбинированием молочных и растительных белков. В качестве такого белка используется мука семян нута новой селекции, которая обогащена селеном и йодом в органической форме. Она содержит много незаменимых аминокислот и пищевые волокна, которые способствуют увеличению выхода продукта, что тоже в свою очередь актуально для пищевой промышленности.

В качестве основной единицы оборудования выбрана ванна сыродельная закрытого  типа марки ИПКС-022. Основные процессы, происходящие в ванне: свертывание молока, обработка сгустка, отбор части сыворотки и частичная обсушка зерна, а также в ванной происходит посолка сырного зерна.

В данной курсовой работе рассчитывается сыродельная ванна марки  ИПКС-022. Она представляет собой теплоизолированный резервуар, закрытого типа, что позволяет избежать обсеменения продукта и снизить затраты на тепло.

Цель работы: произвести расчет и  инженерный анализ сыродельной ванны марки ИПКС-022 и исходя из ее технических характеристик.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• обосновать выбор данного аппарата;
• описать технологическую схему производства мягкого кисломолочного сыра;
• провести расчеты данного аппарата.

 

1 Обоснование выбора аппарата

 

Основным аппаратом в  осуществлении процесса кислотно-сычужной  коагуляции является сыродельная ванна. Сыродельная ванна – это емкостной аппарат с теплообменной рубашкой, периодического или непрерывного действия, применяется как на малых предприятиях, так и на больших для нагрева, свертывания, обработки и разрезки сгустка, перемешивания, отбора части сыворотки, слива зерна с сывороткой при производстве мягких и твердых сыров [3].

Аппараты для выработки  сырного зерна классифицируют по следующим признакам [3]:

• по структуре рабочего цикла – непрерывные и периодические;
• по степени механизации и автоматизации – полуавтоматические, автоматические;
• по принципу сочетания элементов оборудования в производственном потоке – агрегатное, комбинированное;
• по функциональным признакам – аппарат;
• по способу передачи теплоты – конвективные, кондуктивные;
• по виду используемого теплоносителя – вода, пар;
• по принципам воздействия на сырье – для тепловой обработки, для перемешивания;
• по выполняемым операциям – для подогрева, свертывания, обработки и разрезки сгустка, перемешивания, отбора части сыворотки.
• по степени герметизации: открытого и закрытого типа;
• по принципу работы цикла: с полным циклом (завершается образованием сырного пласта), с разделенным циклом (завершается обработкой зерна перед подачей в формирующее устройство).

Для реализации процесса выработки  сырного зерна чаще всего используют такие сырные ванны, как СВ-5,0,  Я7-903, а так же ИПКС-022. Они все представляют собой аппараты с теплообменной рубашкой, режуще-вымешивающем инструментом. В них происходят процессы нагрева, свертывания, обработки и разрезки сгустка, перемешивания, отбора части сыворотки, слива зерна с сывороткой.

Ванны СВ-5,0 и Я7-903 являются аппаратами открытого типа, что может привести к бактериальному загрязнению извне и увеличивает затраты на нагрев продукта. В то время как ванна ИПКС-022  представляет собой закрытую емкость и исключает данные факторы.

Ванны сыродельные  марок СВ-5,0 и Я7-903 конструктивно схожи и состоят из следующих основных узлов: двустенной ванны, запорного клапана для спуска зерна с сывороткой, колонн, мостовой конструкции, режуще-вымешивающего инструмента и его привода, электрооборудования. Кроме того, ванна сыродельная марки СВ-5,0 включает в себя сито для отбора сыворотки. Двустенная ванна представляет собой жесткую сварную конструкцию, внутренняя часть которой изготавливается из нержавеющей стали. Внутренняя ванна заключается в кожух из углеродистой стали. Пространство между ванной и кожухом заполняется термоизоляционным материалом, закрываемым сверху листами из нержавеющей стали.

Между наружным и внутренним дном установлен барботер. Пар подводится от заводской сети через патрубок диаметром 1. Слив воды из рубашки – через патрубок диаметром 2 в нижнем днище. Охлаждающая вода подводится через патрубок диаметром 1 1/4, выступающий за наружное днище. Вода через перфорированную трубу, являющуюся бортом ванны, стекает между двумя боковыми стенками, омывая при этом внутреннюю ванну. Клапан для спуска из ванны зерна в смеси с сывороткой расположен со стороны, противоположной подводящим патрубкам воды, пара, слива воды из рубашки [23]. Преимущество ванны СВ-5,0 перед Я7-903 – малые габариты при одинаковом рабочем объеме.

Ванна ИПКС-022 состоит из внутренней ванны (поз. 1), наружной ванны (поз. 2), обшивки (поз. 3), крышки съемной (поз. 4), рамы (поз. 5), мешалки (поз. 6), мотор - редуктора (поз. 7), теплоизоляции (поз. 10), цилиндрического редуктора (поз. 12), водила (поз. 11) и блока управления (поз. 9) [Приложение Б].

Ванна представляет собой  термоизолированный резервуар, установленный на четырех винтовых опорах (поз. 19), позволяющих регулировать положение ванны при ее установке. Между стенками внутренней и наружной ванн имеется пространство – теплообменная рубашка. Для заполнения водой теплообменной рубашки и слива воды из нее используется штуцер (поз. Г). Для поддержания постоянного уровня воды и предотвращения избыточного давления в теплообменной рубашке, ванна оснащена переливной трубой (поз. 15). Контроль уровня воды осуществляется датчиком уровня (поз. 14).

Внутренняя ванна и  детали, соприкасающиеся с продуктом, выполнены из стали марки 12Х18Н10Т  по ГОСТ 5632-72.

Пространство между стенкой  наружной ванны и обшивкой заполнено  термоизоляционным материалом с  целью исключения нагрева наружных поверхностей до опасной температуры. Для обеспечения санитарно-гигиенических  правил производства пищевых продуктов  и снижения теплопотерь в окружающую среду ванна имеет съемные крышки. Ванна снабжена перемешивающим устройством, которое состоит из мешалки рамного типа, мотор - редуктора, цилиндрического редуктора и водила.

Мешалка представляет собой  сварную раму, на которой крепятся вертикальные пластины-ножи (поз. 13), имеющие возможность разворота на 160° вокруг своей оси. В процессе изготовления сырного зерна мешалка работает в двух режимах:

• 1 режим - вращение мешалки происходит против часовой стрелки. При этом происходит перемешивание молочного продукта, а при получении сырного зерна - его вымешивание. В этом режиме плоскость ножей мешалки расположена перпендикулярно направлению движения продукта.
• 2 режим - вращение мешалки 6 по часовой стрелке. Происходит резка сырного сгустка. При этом плоскость ножей мешалки совпадает с направлением движения продукта.

При переходе из режима 1 в  режим 2 и наоборот происходит поворот  ножей на 80 °.

Водило вращается в сторону, противоположенную вращению мешалки 6. Наблюдение за температурой продукта в ванне осуществляется датчиком температуры (поз. 18).

Нагрев воды в теплообменной  рубашке осуществляется ТЭН-ами (поз.17), расположенными в объеме наружной ванны.

Подача продукта в ванну  осуществляется через верх ванны  при снятой крышке (поз. А). Продукт заполняется до отметки, обозначенной пластиной уровня (поз. 16), приваренной к внутренней стенке ванны. Слив продукта и сыворотки осуществляется через штуцер вывода (поз. В). Сливное отверстие отбортовано в сторону трубопровода, что обеспечивает полный слив продукта при правильной установке ванны (с наклоном в строну слива не менее 1°). [7].

Технологический процесс  выработки мягкого сыра, в сыродельной  ванне ИПКС-022 включает в себя следующие операции: нагрев молока до температуры заквашивания, свертывание молока, обработка и разрезка сгустка, перемешивание, отбор части сыворотки, слив зерна с сывороткой.

Нормализованное молоко (поток 10.31) нагретое до 35-45°С заполняет сыродельную ванну ИПКС-022 до определенного уровня, о чем просигнализирует датчик уровня. В это время начинает работать мешалка, приводимая в движение приводом. Затем в емкость подается определенное количество закваски (поток 0.30), сычужного фермента (поток 0.31) и хлорида кальция (поток 0.171), все перемешивается. По мере заполнения сыродельной ванны, в рубашке ТЭНами поддерживается температура 35°С. После смешения всех компонентов, мешалка прекращает работу до свертывания молока и образования сырного зерна. В это время происходит частичный слив сыворотки. Во время обработки сгустка начинают работать режуще-вымешивающие устройства, в течение 30 минут. Температура в емкости контролируется термометром сопротивления, который подает сигналы на измерители-регуляторы температуры. Отбор проб во время сквашивания осуществляется через штуцер, расположенный в боколвой части сыродельной ванны. Далее происходит слив сыворотки и сырного зерна с температурой 35°С, которое подается на самопрессование (поток 10.63).

Преимущества сыродельной  ванны ИПКС-022:

• оптимальное решение автоматизации процессов;
• универсальные лиры способствуют равномерному распределению закваски и сычужного фермента по всему объему смеси;
• надежность и долговечность;
• простота мойки;
• простота монтажа и удобство обслуживания оборудования;
• относительно низкие энергозатраты;
• относительно невысокая цена;
• аппарат закрытого типа, что предотвращает обсеменение продукта и снижает затраты на тепло;
• в ней происходит как получение сгустка, так и перемешивание компонентов, что снижает затраты на дополнительное оборудование.

 

 

2 Описание  технологической схемы

 

Аппаратурно-технологическая  схема производства мягкого кисломолочного сыра с добавлением нутовой муки (Приложение А) проектировалась на основе частной диаграммы производства данного продукта, представленной на рисунке 1.

 

Приемка молока, ≤10°С,

 контроль  качества

 

 

Очистка молока, 10°C

Охлаждение  и резервирование молока, 4±2°С, не более 36 ч

 

 

Нормализация, 35-45°С

 

сливки

 

Пастеризация 74-76°С, 20-25 с

 

CaCl₂

_{Закваска, 5%}

_{Сычужный  фермент}

Охлаждение до температуры заквашивания, 30 ºС

 

 

 

Заквашивание, 30 ºС

 

Подготовка  компонента

 

Нутовая мука, 5 %

Сквашивание, 32 ºС, 4 ч

 

      

сыворотка 30 %

                                                                                               

- обработка сгустка, 10 мин, 26-30 °С

- постановка  сырного зерна

- вымешивание

 

       

Обжарка, 102 °С, 5 мин

Посолка в зерне, 20 мин, 8-12 °С

 

Сыворотка

сыворотка 30 %

гидратированная мука

Формование 

                                                                                                         

Самопрессование 18-22 °С, 8 ч

 

NaCl, 1,5%

 

Нутовая мука, 1-2%

сыворотка 15%

сыворотка 60% 

Нутовая мука, 1-2%

сыворотка 15%

сыворотка 60% 

сыворотка 5 %

Охлаждение  и обсушка 8-10°С, 8-12ч

 

Фасование

 

Рисунок 1 – Частная технология мягкого кисломолочного сыра с внесением функционального компонента

 

Хранение, 0-6 ºС,  80-85 %, 10-12 суток

Обжарка, 102 ºС,

3-5 мин

Обжарка, 102 ºС,

3-5 мин

2.1 Приемка молока сырого

Приемка молока (поток 10.0) осуществляется в течение 40 минут, температура молока должна быть не более 10°С. На стадии приемки контролю подвергаются следующие параметры: органолептические показатели – однородная жидкость без осадка и хлопьев, от белого до слабо-кремового цвета, без посторонних, несвойственных молоку привкусов и запахов; титруемая кислотность – 17-21°Т; содержание жира – 2,8-6%; плотность – не менее 1027 кг/м³. Перекачивание из молочной цистерны осуществляется с помощью центробежного насоса ЦБ 50-1Ц7 (поз. 11₁). При этом измеряется расход с помощью преобразователя расхода (1-1).