Проектирование цеха по производству кефира

Введение

Пищевая промышленность относится к одной из наиболее динамично и быстроразвивающихся отраслей экономики. Хотя вектор этого развития может меняться в зависимости от национальных особенностей и финансовых возможностей той или иной страны. 1]

Ассортимент молочных продуктов насчитывает более 250 наименований. В настоящее время имеется более 100 наименований цельномолочных продуктов: молоко пастеризованное, топлёное, стерилизованное, белковое, с наполнителями, кисломолочные напитки и кисломолочные напитки с плодово-ягодными наполнителями, творог, творожные изделия, творожные полуфабрикаты, молочно-белковые пасты, кремы, национальные продукты. Значительно расширился ассортимент маложирных и нежирных цельномолочных продуктов.

Технология кисломолочных продуктов постоянно совершенствуется. Большое внимание уделяется выпуску продукции в мелкой фасовке. Разрабатываются и внедряются технологические процессы, обеспечивающие безотходную технологию переработки сырья. 3]

К кисломолочным напиткам относятся: кефир, биокефир, ряженка, йогурт, бифидок и многое другие. Среди кисломолочных напитков кефир имеет наибольшее распространение. Его популярность обусловлена приятным вкусом и диетическими свойствами, на которые более 100 лет назад обратили внимание врачи. Этот напиток в Северной Осетии был известен очень давно. Однако горцы тщательно оберегали кефирные зёрна (грибки) от посторонних.

Диетические и лечебные свойства кефира объясняются благотворным воздействием на организм человека микроорганизмов и веществ, образующихся в результате биохимических процессов, которые протекают при сквашивании молока. Воздействие кисломолочных напитков на секреторную деятельность желудка и кишечника способствует интенсивному выделению ферментов железами желудочно-кишечного тракта. В результате этого ускоряется переваривание пищи. Кефир нормализирует обмен веществ повышает жизненный тонус, стимулирует иммунную систему, предупреждает старение, оказывает оздоравливающее и профилактическое действие на организм человека.

1. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

1.1 Среда предпринимательской деятельности Мышкинский район образован в 1929 году. Территория 111,2 км.2 (3,1% территории области). Общая земельная площадь 111,1 тысяч гектар, из них сельхозугодия 47,6 тысяч гектар.

Численность населения на 1 января 2007 г. Составляет 12,5 тысячи человек (0,9% населения области). Плотность населения составляет 11,2 человека на 1 км.2.

Центр округа — поселение Мышкин. Население — 6,5 тысяч человек.

Округ граничит с Некоузским, Рыбинским, Большесельским, Угличским муниципальными округами и Тверской областью.

Основными отраслями промышленности являются: сельское хозяйство, которое специализируется на разведении крупного рогатого скота молочного направления, свиней, овец и других; выращивание зерновых культур, льна, картофеля.

Протяженность автомобильных дорог с твердым покрытием (включая ведомственные) 318,1 км. (98,7% общей протяженности дорог округа) Основные социально — экономические показатели на 2007 год:

Численность населения, тыс. чел. 12,5

в том числе в возрасте моложе трудоспособного 2,3

трудоспособном 7,1

старше трудоспособного 3,1

Средняя заработная плата составляет 6248 руб. по поселению, 4747 руб. по району, 10 574 руб. по области. Прожиточный минимум составляет 3650 руб., размер потребительской корзины — 3480 руб.

Природно-климатические условия.

По основным климатическим факторам, определяющим условия роста и развития крупного рогатого скота, климат характеризуется умеренно-тёплым, влажным летом, умеренно-холодным зимой и и ясно выраженными сезонами весны и осени.

Среднемесячная температура, согласно теплого месяца июля составляет +16,+18°С, наиболее холодного месяца января -10,-12°С. среднегодовое количество осадков составляет 500−550 мм. Наибольшее количество их приходится на летний период. Данные природно-климатические условия являются благоприятными для развития животноводства.

1.2 Краткая информация о предприятии На территории города Мышкин расположен молокоприёмный пункт, который был построен в 1932 г. Назначение его заключалось в приёмке, оценке качества, и временного резервирования молока, которое поступало из сельских хозяйств Мышкинского округа, а затем отправлялось на молокоперерабатывающие предприятия Ярославской области. В данный момент молокоприёмный пункт не функционирует, но системы водоснабжения, канализации и электроэнергии находятся в удовлетворительном состоянии. Само здание не имеет для нас значения, но промышленная площадка находится в отличном состоянии, удобно расположена, имеет все необходимые подъездные пути и достаточную площадь для постройки нашего завода по производству кисломолочных напитков.

1.3 Производственная мощность предприятия и обеспеченность предприятия сырьём.

Общая сменная мощность предприятия определяется по формуле:

Огодовое поступление молока, т.

Смаксимальное месячное поступление сырья (10−12% к годовому объёму),

Иколичество смен в сутки.

Т/

Молоко поступает из сельских хозяйств Мышкинского района. Его базисная жирность составляет 3,4%, а фактическая может колебаться в пределах 3.3−4.1%. Годовое поступление молока составляет 10 000 тонн. Максимальное количество приходится на месяц июнь, минимальноена октябрь. Молоко с ферм поступает I и II сорта. Закупочная цена 7 рублей за 1 литр. Доставка собственным транспортом предприятия.

1.4 Характеристика продукции Среди кисломолочных напитков кефир имеет наибольшее распространение. Его популярность обусловлена приятным вкусом и диетическими свойствами, на которые более 100 лет назад обратили внимание врачи.

Диетические и лечебные свойства кефира объясняются благотворным воздействием на организм человека микроорганизмов и веществ, образующихся в результате биохимических процессов, которые протекают при сквашивании молока. Воздействие кисломолочных напитков на секреторную деятельность желудка и кишечника способствует интенсивному выделению ферментов железами желудочно-кишечного тракта. В результате этого ускоряется переваривание пищи. Кефир нормализирует обмен веществ повышает жизненный тонус, стимулирует иммунную систему, предупреждает старение, оказывает оздоравливающее и профилактическое действие на организм человека.

1.5 Анализ рынка сбыта Проведённые маркетинговые исследования по предлагаемой продукции — кефиресвидетельствуют о существовании спроса на выпускаемый продукт.

Потенциальными потребителями являются:

— население города и района

— лечебно-профилактические учреждения

— дошкольные учреждения

— санаторий «Углич»

Основными конкурентами являются:

— РАМОЗ

— Ярославский молочный комбинат

— Московские заводы молочной продукции Преимущество произведённой продукции связано со снижением цены из-за снижения транспортных расходов. А так же использование натурального сырья без использования консервантов и стабилизаторов.

1.6. План маркетинга План маркетинговых действий охватывает комплекс маркетинга, включая товарную, ценовую, сбытовую политику.

Товарная стратегия предприятия предусматривает:

— Различные виды упаковки кефира

— Выработка широкого ассортимента кефира Ценовая стратегия предприятия предусматривает:

— Разработка системы льгот и скидок в зависимости от условий поставок.

Сбытовая стратегия предприятия заключается:

— В создании и регулировании коммерческих связей через посредников, агентов, дилеров.

— Рекламная деятельность (радио, пресса, буклеты, каталоги)

— Участие в выставках и ярмарках

— Презентации и дегустации образцов вырабатываемой продукции.

Реализация продукции предусматривается через частных предпринимателей и путем открытия частных магазинов как в Мышкинском, так и граничащих с ним муниципальных округов.

1.7 Обоснование варианта проектирования кефир молоко обработка Производство кефира организовывается на площадях молокоприемного пункта с использованием системы водоснабжения, канализации и электроэнергии. здания и сооружения реконструировать для строительства цеха по производству кисломолочных напитков невозможно, необходимо строительство нового цеха.

Здания и сооружения старого молокоприёмного пункта сносятся и на территории строится новый цех.

С точки зрения экономики организация данного предприятия имеет ряд выгодных преимуществ:

1. создание новых вакантных мест, что позволяет увеличить платёжеспособность населения на выпускаемую продукцию.

2. получение прибыли предприятия, что позволяет в дальнейшем его развитие.

3. производятся отчисления в местный бюджет.

2. Технологическая часть

2.1 Схема направления переработки молока

2.2 Характеристика кефира Кефир относится к диетическим кисломолочным напиткам смешанного брожения: кроме молочнокислого, в нём протекает и спиртовое брожение.

Кефир — кисломолочный напиток, вырабатываемый из нормализованного пастеризованного молока заквашенного кефирными грибками или чистыми культурами, с последующим созревание. 4]

Кефир вырабатывают в соответствии с ГОСТом Р 52 093.

Таблица 2.1. Органолептические показатели кефира

Таблица 2.2. Физико-химические показатели

Таблица 2.3. Микробиологические показатели

2.2.1 Частная рабочая диаграмма кефира резервуарным способом производства Приемка молока и оценка его качества согласно ГОСТу Р 52 054;2003.

Очистка от механических примесей, охлаждение до t=2−60 С Временное резервирование до 12 ч.

Нормализация t=35−450 С Пастеризация t=90−950 С с выдержкой 2−3 мин.

Гомогенизация t=60−65 Р=12−15 мПа.

Охлаждение смеси до температуры заквашивания.

Заквашивание t=18−220С Сквашивание t=20−250С Созревание, продолжительность 9−13ч Расфасовка в потребительскую тару.

Хранение на предприятии изготовителе.

Реализация.

Хранение у потребителя.

2.2.2 Обоснование технологических режимов операций Приёмка молока и оценка качества.

К приёмке допускается молоко, доставленное в опломбированном виде в транспортных средствах, имеющих санитарный паспорт. Приёмка молока заключается в определении его количества, контролю качества, проведении сортировки. Контролю подвергают каждую партию, поступающую на завод. Под партией понимают молоко, сдаваемое одновременно, одного сорта, в одной таре, от одного хозяйства, оформленное одним сопроводительным документом.

Приёмка молока включает следующие операции: проверку сопроводительных документов, осмотр тары, органолептическую оценку молока, определение температуры, отбор проб на анализы, сортировку молока, оформление необходимой документации. При проверке сопроводительных документов определяют: наличие санитарного паспорта на транспортное средство, сопроводительной накладной и соответствии указанных в ней веса и количества мест, массовой доли жира, кислотности и температуры молока по фактическим данным. При осмотре тары отмечают: исправность и чистоту тары, наличие и целостность пломб, наличие и состояние резиновых колец под крышками фляг и цистерн, наличие заглушек и чехлов на патрубках цистерн. После перемешивания в каждой упаковочной единице (секции молочной цистерны, фляге) определяют органолептические показатели молока: запах, цвет и консистенцию. Оценку вкуса проводят только кипячения пробы молока. Температуру молока измеряют в каждой секции цистерны. 7]

На производство кефира принимают молоко по ГОСТу Р 52 054;2003 высшего и первого сорта. 8]

Чтобы определить к какому сорту молоко относится, надо определить кислотность, содержание жира, плотность, группу чистоты, бактериальную обсеменённость. 4]

Очистка от механических примесей, охлаждение.

После приёмки молоко очищают от механических примесей, которые могут попасть при транспортировке. Для предварительного процеживания молока при приёмке на молочных заводах применяют открытые фильтры. Фильтрующий материал необходимо периодически заменять (ватные фильтры утилизируются, марля и лавсановая ткань стираются, стерилизуются и используются повторно). Санитарную обработку фильтров проводят очень тщательно, иначе фильтры становятся источником обсеменения молока нежелательной микрофлорой. [2]

Помимо центробежных молокоочистителей в молочной промышленности применяют закрытые фильтры, который подразделяют на пластинчатые, дисковые и цилиндрические. [3]

После фильтрования молоко необходимо немедленно охладить. Свежевыдоенное молоко обладает бактерицидными свойствами, т. е. способностью задерживать развитие микроорганизмов, которые попадают в него во время дойки или при транспортировке, приёмке молока и других технологических операциях Продолжительность бактерицидной фазы зависит от быстроты охлаждения, температуры охлаждения, количества микроорганизмов, попавших в молоко после дойки. Размножение микроорганизмов, находящихся в сыром молоке, значительно замедляется при 10 °C и почти приостанавливается при 2−4°С.

Оптимальные сроки хранения молока, охлаждённого до 4−6°С, не более 12 ч. При более длительном хранении даже в условиях низкой температуры появляются пороки вкуса и консистенции. Охлаждение происходит на пластинчатом охладителе. 2]

Временное резервирование.

После охлаждения молоко отправляется на временное резервирование, которое осуществляется в резервуарах с мешалкой.

Цель резервирования:

1. Резервирование позволяет обеспечить ритмичность работы производства.

2. Позволяет осуществлять доставку молока в определённое время.

3. Организовать правильную переработку молока на заводе.

4. Позволяет получать однородное сырьё на сутки работы завода.

5. На случай аварии. [3]

Нормализация.

Нормализацию осуществляют в сепараторахнормализаторах. Отобранное по качеству молоко нормализуют с таким расчётом, чтобы массовая доля жира и сухих веществ в готовом продукте была не менее массовых долей жира и сухих веществ, предусмотренных стандартом или техническими условиями. Более тщательно молоко очищают от механических примесей на центробежных молокоочистителях. Под действием центробежной силы, развиваемой при вращении барабана, из молока выделяются механические примеси и отбрасываются к стенкам барабана. При этом удаляется также значительное количество лейкоцитов и слизи, попадающей из молочной железы. Молоко очищают при 35−40°С. В грязевом пространстве барабана молокоочистителя примеси образуют плотный осадок, который периодически (через каждые 3−5ч.) удаляют.

Нормализацию по жиру производят путём сепарирования с целью отбора сливок. После нормализации содержание жира должно быть немного выше, чем в готовом продукте, т.к. добавляются закваски на обезжиренном молоке.

Перед нормализацией молоко подогревают для снижения вязкости. Вязкость молока при подогреве снижается, поскольку плотность жира при нагревании понижается быстрее, чем плотность плазмы и несколько увеличиваются размеры жировых шариков. Молоко для нормализации подогревают до температуры 35−45°С. 2]

Пастеризация.

Характерные свойства кефира в значительной степени зависят от интенсивности развития в нормализованной смеси микроорганизмов, внесённых с закваской.

Высокие температуры пастеризации, близкие к 100 °C, создают наилучшие условия для развития в молоке микрофлоры закваски. Высокие температуры пастеризации повышают также гидротационные свойства казеина и усиливают его способность к образованию плотного сгустка.

При пастеризации при температуре 90−95°С, с выдержкой 2−3 минуты получается наилучшая консистенция кефира. Пастеризация проводится в пастеризационно — охладительной установке пластинчатого типа.

Гомогенизация.

Гомогенизация обеспечивает однородный состав готового продукта, в котором не происходит отстоя жира. Кефир из гомогенизированного молока имеет нежный мягкий сгусток, плохо отделяющий сыворотку, жир почти не отстаивается, вследствие чего снижаются его потери на стенках оборудования и тары.

Вязкость сгустка в значительной степени зависит от режима гомогенизации. С повышением давления при гомогенизации вязкость сгустка в готовом продукте возрастает. Однако эта зависимость существует до определённых пределов. Небольшую вязкость приобретает продукт, гомогенизированный при давлении

17,5 МПа. Дальнейшее повышение давления не только не улучшает консистенцию продукта, но, наоборот, снижает его вязкость. В связи с этим в производстве кефира нормализованную смесь гомогенизируют при температуре 60−65°С и давлении 12- 15 МПа. [3]

Заквашивание.

Пастеризованная нормализованная смесь после гомогенизации охлаждается до температуры заквашивания. Для кефира температура 20−25°С является оптимальной для развития заквасочной микрофлоры. Заквашивание происходит в резервуаре, в который вносят закваску, обеспечивающую продукту необходимую консистенцию, запах и вкус. [9]

Для приготовления кефира используется закваска, приготовленная на кефирных грибках, Кефирные грибки — симбиотическая закваска, содержащая молочнокислые стрептококки (Lactococcus lactis, Lactococcus lactis subs cremoris и ароматобразующие), молочнокислые палочки (стрептобактерии, бета-бактерии, термофильные палочки), дрожжи (как сбраживающие, так и не сбраживающие лактозу) и уксуснокислые бактерии. Между этими группами микроорганизмов установились симбиотические взаимоотношения. Температура культивирования кефирных грибков лежит в пределах 18−22°С. [10]

Закваску вносят в количестве 5%. После заквашивания смесь перемешивают в течение 15 минут.

Сквашивание.

При резервуарном способе выработки кефира сквашивание смеси происходит в резервуаре для кисломолочных продуктов. При сквашивании молока происходит сбраживание лактозы и коагуляция белков, в результате чего продукт приобретает специфические свойства.

Оптимальная температура сквашивания 20−250С, продолжительность сквашивания 8−12 часов до нарастания кислотности 85−1200Т.

В процессе сквашивания молока нельзя допускать колебаний температуры или снижения её, так как это приведёт к ухудшениям качества сгустка. Окончание сквашивания определяют по кислотности сгустка. Сгусток в момент готовности имеет определённую вязкость и достаточно плотную и ненарушенную консистенцию без отделения сыворотки. Вязкость продукта определяют при помощи вязкозиметра.

C12H22O11+H2O 4C4H6O3

[казеин]+C3H6O3 [казеин]+Ca (PO4)2+(C3H5O3)2Ca

Созревание.

По окончании сквашивания сгусток перемешивают до получения однородной консистенции и охлаждают до температуры созревания 14−16°С. Продолжительность созревания кефира с момента заквашивания составляет 9−13 часов. При созревании кефира развиваются ароматообразующие бактерии и дрожжи, но при температурах ниже 8−10°С их развитие почти полностью прекращается. [10]

Во время созревания в кефире происходит интенсивный распад белков. Его вызывают протеолитические ферменты молочнокислых бактерий и дрожжей. Освободившиеся во время распада белков аминокислоты и пептиды принимают участие в формировании вкуса продукта. [11]

При выработке кефира резервуарным способом развитие дрожжей можно усилить, периодически перемешивая смесь во время созревания. Дальнейшее перемешивание сгустка проводят через каждый час, включая мешалку не более чем на 10 минут. Перемешивание ведут осторожно, чтобы не допустить синерезиса. [10]

К ароматическим веществам, помимо молочной кислоты, относятся летучие жирные кислоты, диацетил, этиловый спирт и углекислый газ. Содержание спирта в кефире низкое 0,01−0,03%. [11]

C12H22O11+H2O 4C2H5OH+4CO2

Расфасовка.

Перед началом розлива кефир перемешивают в течении 3−5 минут. Фасуют кефир в картонные коробки по 0,5 литра. Такая упаковка удобна для потребителя. На потребительской таре должны быть нанесены несмываемой краской следующие обозначения: наименование или товарный знак предприятия-изготовителя; наименование вида продукта; объём в литрах; дата и время упаковки; срок годности. 2]

Хранение на заводе-изготовителе.

Упакованные кисломолочные продукты и напитки хранят в холодильных камерах, температура в которых не должна превышать 8 °C, влажность 85−90%. Продолжительность хранения на предприятии-изготовителе не белее 18 чесов. [2]

Реализация и хранение у потребителя.

Готовый продукт транспортируют в авторефрижераторах или машинах с изотермическим кузовом в соответствии с правилами перевозок скоропортящихся грузов, действующими на данном виде транспорта. Хранят у потребителя при температуре не более 8 °C, не более 5 суток с момента изготовления.

2.2.3 Характеристика и частная рабочая диаграмма сметаны Сметана — это кисломолочный продукт, получаемый из нормализованных, пастеризованных сливок путем сквашивания их закваской, приготовленной на чистых культурах молочнокислых стрептококков, и созревания при низких температурах. Сметана вырабатывается в соответствии с Сметана отличается от других молочных продуктов большим содержанием жира. В ней содержится большое содержание витаминов, особенно жирорастворимых. Специфичность этого продукта даёт возможность широко использовать его для приготовления большого количества самых разнообразных блюд. Эти качества сделали сметану очень популярной среди населения нашей страны. [2]

Ч.Р.Д. сметаны с м.д.ж. 20% резервуарным способом.

Приёмка и оценка сливок м.д.ж. 21,05%

Гомогенизация при t=60−70°С, р=8=12 МПА Пастеризация t=90−95°С с выдержкой 15−25 сек.

Охлаждение до температуры заквашивания: летом 22−24°С. зимой 26−28°С.

Заквашивание.

Сквашивание в течении 12−16 ч., до рН=65−80°Т Охлаждение до t=16−18°С Фасование в потребительскую тару Созревание при t=10−14С в течении 6−12ч.

Хранение на предприятии-изготовителе не более 12 ч., при t=0=6°С Реализация и хранение у потребителя.

2.3 Технохимический контроль производства Главными задачами технохимического контроля являются следующие: предотвращение выработки и выпуска предприятием продукции, не соответствующей требованиям НТД; укрепления технологической дисциплины и повышение ответственности всех звеньев производства за качество выпускаемой продукции; осуществление мер по рациональному использованию материальных, трудовых, энергетических ресурсов.

Одним из основных условий для выполнения этих задач является усиление технологического контроля на участке.

В положении об отделе технического контроля предусмотрены следующие функции технохимического контроля: контроль качества поступающего сырья, тары, основных и вспомогательных материалов; контроль технологических процессов продуктов; контроль качества готовой продукции, тары, упаковки, маркировки и порядка выпуска продукции с предприятия; контроль условий, режимов, и сроков хранения сырья и производства молочных продуктов.

Таблица 2.4. Схема контроля производства кефира

2.4 Микробиологический контроль Основной задачей микробиологического контроля молочной промышленности является обеспечение выпуска продукции высокого качества, повышение её вкусовых и питательных достоинств.

Микробиологический контроль на предприятии молочной промышленности заключается в проверке качества поступающего молока, сливок, материалов, закваски, готовой продукции, а также за соблюдением технологических и санитарно-технологических режимов производства.

В целях обеспечения выпуска продукции в строгом соответствии с требованиями НТД большое внимание должно уделяться контролю качества готовой продукции и в случаях его ухудшения — контролю технологических режимов производства с целью определения мест и интенсивности микробиологического обсеменения технически вредной микрофлорой.

Таблица 2.5. Схема организации микробиологического контроля. [5]

3. Продуктовый расчёт Продуктовый расчет основан на материальном балансе и выполняется с учётом производственных потерь. В задачу расчёта входит определение массы молочных продуктов из заданной массы сырья. При расчёте пользуются схемой направления сырья.

Условные обозначения:

Мм — масса молока, кг.

Жм — массовая доля жира, %

Мо.м. — масса обезжиренного молока, кг.

Жо.м.- массовая доля жира в обезжиренном молоке, %

Мсм.- масса смеси, кг.

Мн.м.- масса нормализованного молока, кг.

Жн.м.- массовая доля жира в нормализованном молоке, %

Мзмасса закваски, кг.

Жзмассовая доля жира в закваске Мг.п.- масса готового продукта, кг Рннорма расхода Ппотери, кг,%

3.1 Исходные данные для продуктового расчёта Таблица 3.1.1. Режим работы производственных цехов

Таблица 3.1.2. Распределение сырья по ассортименту.

Таблица 3.1.3. Состав сырья, полуфабрикатов, готовой продукции.

3.2 Расчёты

3.2.1 Расчёты для кефира с м.д.ж. 2.5%

1) = (3.1.)

2) (3.2.)

3) (3.3)

4) (3.4)

5) (3.5)

6) (3.6)

7) (3.7)

8) (3.8)

Расчёты для кефира с м.д.ж. 3,2%

1) = (3.1)

кг

2) (3.2)

3) (3.3)

4) (3.4)

5) (3.5)

6) (3.6)

7) (3.7)

8) (3.8)

3.2.2Расчёты для сметаны с м.д.ж. 20%

1) (3.9)

кг

2) (3.10)

3) (3.11)

4) (3.12)

5) (3.13)

6) (3.14)

7) (3.8)

Расчёты по сепарированию.

1) (3.15)

2) (3.16)

Обезжиренное молоко

1) Мом=Мом-Мом1-Мом2-Мом3 (3.17)

Мом=1674,22−37,84−453,63−472,61=710,17кг

710,14 кг обезжиренного молока направлено на производственные нужды.

Таблица 3.3. Сводная таблица продуктового расчёта

4. Подбор и расчёт технологического оборудования

4.1 Оборудование для приёмки молока Подбираем оборудование для приёмки молока:

1) Центробежный насос для перекачивания молока из автомолцистерны.

2) Счётчик-расходомер в комплекте с сетчатым фильтром для очистки молока, воздухоотделителем.

3) Пластинчатый охладитель для охлаждения молока.

После охлаждения молоко будет поступать для временного резервирования в молокоохладительное отделение.

Для подбора оборудования по производительности необходимо определить пропускную способность оборудования по формуле:

где (4.1)

К — масса молока, поступающего в смену, кг.

Т — продолжительность приёмки молока в смену, ч. Т=2−3 ч.

(4.2)

Согласно номенклатурного справочника технологического оборудования подбираем необходимое технологическое оборудование:

1) Насос центробежный Г2-ОПД, производительностью 10 000 кг/ч.

2) Фильтр для очистки молока марки ВМ-50, производительностью 10 000 кг/ч

3) Воздухоотделитель марки ВМ-50 производительностью 10 000 кг/ч.

4) Счётчик для определения объёма молока марки КЦМ-50,производительностью 10 000 кг/ч.

5) Пластинчатый охладитель марки 001-У10, производительностью 10 000 кг/ч.

Определяем фактическое время работы подобранного оборудования:

где (4.3)

П — производительность оборудования, кг/ч.

Перечисленное оборудование будет работать 2 ч. Подготовительно-заключительное время 30 минут.

Подбираем резервуары для хранения молока. Резервуары для хранения молока принимаем из расчёта 100% от суточного поступления молока. Определяем суточное поступление молока:

M=K*n, где (4.4)

М — суточное поступление молока, кг.

К — сменное поступление молока, кг.

nколичество смен в сутки.

М=20 000*2=40 000 кг/сутки Принимаем резервуар марки Г6-ОМГ-25, емкостью 25 000 л.

Определяем количество резервуаров:

где (4.5)

r — Количество резервуаров

M — Суточное поступление молока, кг

g — Емкость резервуара, кг Берём 2 резервуара.

Оборудование для механической и тепловой обработки молока.

Из молокохранительных резервуаров молоко поступает в аппаратный участок, где пройдут операции нормализации, пастеризации, гомогенизации, охлаждения до температуры сквашивания. Для этой цели подбираем пластинчатую пастеризационно-охладительную установку, сепаратор-нормализатор, гомогенизатор.

Определяем часовую производительность пластинчатой пастеризационно-охладительной установки по формуле:

где (4.6)

К — масса перерабатываемого молока в смены, кг.

Т — продолжительность эффективного времени работы установки в смену, ч.

Принимаем Т=4ч.

Принимаем установку марки ОПЛ-5, производительностью 5000кг/ч., сепаратор-нормализатор марки ОС2Т-3, производительностью 5000 кг/ч., гомогенизатор А1-ОГМ производительностью 5000 кг/ч.

Определяем время фактической работы оборудования:

где (4.7)

Ксм-масса молока сменная, кг Ппр-производительность, кг/ч.

4.2 Оборудование для производства кефира Для производства кефира 2,5% принимаем резервуар Я1-ОСВ5 производительностью 6300 л.

(4.8)

Берем 2 резервуара.

Для производства кефира 3,2% принимаем резервуар Я1-ОСВ5 производительностью 6300 л.

(4.8)

Берём 2 резервуара.

На 2 смены необходимо 8 резервуаров.

Для упаковки кефира берём упаковочный аппарат RG247, производительностью 6000 уп/ч. Рассчитываем время работы оборудования:

Производительность 6000*0,5=3000л/ч

(4.9)

Для производства сметаны принимаем:

1) Ёмкость Я1-ОСВ-2 ёмкостью 1000 л. Для сырых сливок

2) Пастеризационно-охладительную установку для сливок марки ОП1-У2 производительностью 2000 л/ч.

3) Гомогенизатор марки А1-ОГМ-2, производительностью 2500 л/ч.

4) Фасовочный автомат марки М6-ОР2Б, производительностью 1200 кг/ч.

Таблица 4.3. Сводная таблица оборудования.

4.5 Санитарная обработка оборудования Всё технологическое оборудование на молочных заводах по окончании работы подлежит мойке и дезинфекции. Мойка технологического оборудования механизирована и автоматизирована. Механизация мойки технологического оборудования — это образование замкнутой системы, которая должна состоять из объектов мойки, циркуляционного насоса, промежуточных ёмкостей, подогревателей и связывающих трубопроводов. Автоматизация систем циркуляционной мойки заключается в том, чтобы при мойке автоматически поддерживать задаваемую температуру, продолжительность циркуляции растворов и их концентрацию.

Процесс мойки автомолцистерн состоит из ополаскивания холодной водой (2 минуты), мойки щелочным раствором (2 минуты), пропаривания (5 минут), ополаскивания холодной водой (2 минуты).

Внутренняя поверхность трубопроводов ополаскивается теплой водой с температурой 35 °C до тех пор, пока не исчезнут следы молока в воде. После ополаскивания циркулирует химический моющий раствор при температуре 70 °C в течении 20−30. Затем следует ополаскивание и по необходимости осуществляется обработка горячей водой, температура 85 °C в целях дезинфекции.

При мойке трубопроводов, по которому протекало холодное молоко, используется 0,5% раствор щёлочи. Если по трубопроводу протекало горячее молоко, концентрацию раствора увеличивают до 1%, т.к. образующийся при прохождении горячего молока осадок обладает большей силой сцепления с поверхностью трубопровода.

Мойка ёмкостей и трубопровода может осуществляться только тогда, когда ёмкость будет свободна от молока.

Особенность мойки пастеризационно-охладительных и стерилизационно-охладительных установок заключается в том, что на поверхности теплообменных пластин образуются осадки в виде пригара. Пригар удаляется моющими растворами — щелочным и кислотным, которые пропускаются через аппарат поочерёдно.

По окончании работы пастеризационно-охладительная установка и все коммуникации промываются водой при температуре 25 °C в течении 5 минут. Затем циркулирует 0,7% раствор азотной кислоты, при температуре 65−68°С в течении 30 минут.

При мойке воспрещается использовать серную и соляную кислоты, т.к. эти кислоты разрушают оксидную плёнку на поверхности нержавеющей стали и вызывают точечную коррозию металла. После циркуляции кислотного раствора аппарат промывается водой при температуре 25 °C в течении 10 минут. Вторично в установке и коммуникациях циркулирует 1,2−2% раствор щёлочи (NaOH или КОН) при температуре 20−25°С в течении 5−10 минут. Порядок чередования растворов следующий: кислотный-щелочной, щелочной-кислотный. После циркуляции щёлочного раствора аппарат промывается водой при температуре 25 °C в течении 10 минут.

Дезинфекция — заключительная стадия санитарной обработки, является активным средством уничтожения на поверхности всевозможных микроорганизмов.

4.6 Автоматизация и механизация технологических процессов

Подготовительные процессы при производстве молочных продуктов включают в себя приёмку молока, его охлаждение и предварительное хранение в резервуарах. Расход принимаемого молока контролируется молокосчётчиком, а уровень в приёмном баке регулируется поплавковым регулятором уровня прямого действия. В баке установлен датчик нижнего уровня, который отключает насосы при опорожнении цистерны. Температура охлаждения молока контролируется, регистрируется и регулируется автоматическим самопишущим мостом с контактным устройством. Контактное устройство моста управляет переключающим клапаном возврата недоохлаждённого молока через промежуточный электропневмоклапан. Резервуары заполняются последовательно, причём пока предыдущий резервуар не заполнен, датчиком верхнего уровня блокируется клапан последующего резервуара на накопление.

Тепловую обработку молока проводят в пластинчатых теплообменных установках. Установка состоит из приёмного бака; насоса подачи продукта; пластинчатого теплообменного аппарата с секциями регенерации, пастеризации и охлаждения; сепаратора — молокоочистителя; выдерживателя; насоса горячей воды; инжектора и бойлера. Молоко поступает в секцию регенерации и далее в секцию пастеризации, где нагревается горячей водой. Температура пастеризации контролируется, регистрируется и регулируется автоматическим самопишущим мостом с контактным устройством. Контактное устройство моста управляет переключающим клапаном возврата недопастеризованного молока.

В основе производства заквасок и кисломолочных напитков лежит процесс культивирования молочнокислых микроорганизмов в жидкой питательной среде. Культивирование осуществляют периодическим и непрерывным методами. При периодическом методе культуру выращивают в замкнутом объёме несменяемого субстрата.

При непрерывном методе стерилизованное и пастеризованное молоко подаётся непрерывно в резервуар с мешалкой (культиватор), где размножаются молочнокислые микроорганизмы. Из культиватора непрерывно выходит такой же объём сквашенного молока с определенной концентрацией микроорганизмов и продуктов их метаболизма.

Автоматическая система управления процессом обеспечивает измерение и регулирование температуры нагревания и охлаждения молока до заданной температуры заквашивания, измерение кислотности рН молока в процессе культивирования, управление заполнения заквасочника молоком и выдачей готовой закваски.

Молоко после охлаждения до 21−25°поступает в резервуары для сквашивания, куда одновременно из заквасочного отделения насосом подаётся производственная закваска. Заквашенное молоко в резервуаре непрерывно помешивается в течении заданного времени. После отключения мешалки включается программное устройство контроля кислотности в резервуаре. По достижении заданного рН продукта контактное устройство включает подачу холодной воды в рубашку резервуара. После достижения заданной температуры отключается командный прибор и включается звонок, сигнализирующий об окончании процесса сквашивания.

5. Расчёт площадей

5.1 Расчёт площади цеха по производству кефира Площадь цеха по производству кефира рассчитывается по формуле:

Fц=K*?Fоб, где (5.1)

Ккоэффициент запаса площади

?Fобоборудование цеха

F=5*(11,5+8*5,33+2,03)+0,82=5*56,99=284,95 м²

Определяем количество строительных прямоугольников.

где (5.2)

72- площадь одного строительного прямоугольника.

Fст.пр.=284.95/72=3.95

Берём 4 строительных прямоугольника.

5.2 Расчёт площади камер хранения готовой продукции Площадь камер хранения готовой продукции рассчитывается по формуле:

где (5.3)

Мг.п.- масса готового продукта, кг.

Zвремя хранения в сутках.

qукладочная масса.

Ккоэффициент.

Fст.пр.=51,42/72=0,71

Берём 1 строительный прямоугольник.

5.3 Сводная таблица площадей помещения

5.4 Компоновка помещений Все помещения главного производственного корпуса должны быть расположены таким образом, чтобы в наибольшей степени способствовать правильной организации технологического процесса.

При компоновке помещений важным условием является соблюдение поточности сырья, полуфабрикатов, готового продукта, тары, и необходимых для производства материалов. Все они функционально связаны с основным цехом.

При компоновке предусмотрен цех кисломолочных напитков, коамера хранения готового продукта, склад тары, экспедиция, заквасочная для кефира и заквасочная для сметаны, а также комната мастера.

Расположение машин и аппаратов в плане производственных цехов имеет максимальную компактность в сочетании с удобствами обслуживания, монтажа и ремонта. Компоновка технологического оборудования удовлетворяет требованиям охраны труда и правилам безопасности по их эксплуатации.

Расположение всех помещений и аппаратов способствует организации производства, обеспечивает необходимые противопожарные и санитарно-гигиенические требования и нормы, предусматривает возможность дальнейшей реконструкции предприятия, отвечает требованиям технической эстетики и обеспечивает максимальную экономию капиталовложений за счёт снижения расходов по строительству.(15)

При компоновке помещений учитывают следующие размеры:

— сетка колонн 6×12 м2

— толщина капитальной стены 510 мм.

— толщина перегородки 380 мм.

— толщина изоляции 200−250 мм.

— ширина окна 4 м.

— ширина двери 1 или 2 м

6. Инженерное обеспечение проектируемого участка

6.1 Энергоснабжение Электрощит идёт с высоковольтной подстанции (110/6кВт), приходит на заводскую подстанцию по кабельным линиям (6 кВт), где трансформируется до напряжения 0,4 кВт, такое напряжение подаётся на производство.

Энергоснабжение проектируемого предприятия предусматривается от трансформаторной подстанции, расположенной в производственном корпусе. Энергоснабжение планируется осуществлять от государственной электросети. Распределение электроэнергии возможно по кабельным линиям. Предполагаемая мощность 850 кВт.

В систему энергоснабжения входит следующее оборудование:

Генераторы;

Трансформаторы;

Щиты;

Для резервного энергоснабжения будут использоваться генераторы.

6.2 Водоснабжение Предприятие оборудовано системами водоснабжения и канализации для обеспечения свежей водой и организованного удаления использованной. Снабжение водой и отвод сточных вод осуществляется по централизованным системам водопровода и канализации.

Вода на предприятие поступает из городского водопровода и артезианской скважины. Водопровод состоит из водоисточника, водозаборных устройств, насосных станций, сооружений для очистки (обработки воды), сетей трубопроводов (как правило подземных), запасных регулирующих ёмкостей (водонапорные баки, резервуары). Для подъёма из водоисточников и перемещения воды по трубопроводам применяются насосы разных типов. Наружная водопроводная сеть служит для транспортировки воды от очистных сооружений к предприятию. Внутренний водопровод служит для транспортировки воды к источникам потребления и технологическому оборудованию, санитарным приборам, поливочным кранам и т. д. имеются водопроводы для холодной и горячей воды. Внутренние водопроводы подразделяют на хозяйственно-питьевые, производственные и противопожарные.

6.3 Канализация В проекте предприятия также предусмотрены канализационные устройства для удаления сточных вод. Канализационная сеть присоединена к общегородской канализации.

В производственных корпусах спроектированы сети для:

· Производственных сточных вод .

· Фекально-хозяйственных вод.

В складах стеклотары предусмотрены сливы с решётками и отстойной частью для улавливания непроходимых частей.

Загрязненные сточные воды выводятся без предварительной очистки в наружную сеть канализации. Внутренняя канализация начинается с водоприёмников и заканчивается у первого колодца дворовой сети, расположенного не менее 3 метров от здания, но не более 10 метров. Далее сточные воды подаются в дворовую канализационную сеть, по ней в городскую канализацию.

Фекально-хозяйственные воды отводятся через умывальники, мойки, унитазы и т. д.

Полная раздельная система представляет собой две подземные сети трубопроводов. Первая сеть предназначена для отвода наиболее загрязнённых сточных вод, вторая для отвода ливневых и условно-чистых вод непосредственно в водоём, минуя очистные сооружения.

6.4 Отопление На планируемом участке будет располагаться собственная котельная с центральной системой отопления. Система отопления предназначена для восполнения тепловых потерь в холодный период года. Отопительная система включает в себя три основные части: генератор тепла, теплопроводы, греющие поверхности.

Повышение температуры подаваемой воды позволяет уменьшить диаметр магистральных трубопроводов и сократить капитальные затраты на сооружение магистрали и подводку в здания, а также эксплуатационные за счёт сокращения расхода электроэнергии сетевыми насосами.

6.5 Вентиляция Во всех цехах предприятия предусмотрена вентиляция: естественная, механическая или смешанная.

В производственных помещениях устроены вентиляционно-отопительные установки для создания в рабочей зоне необходимых санитарно-гигиенических условий с учётом предельно-допустимых концентраций ядовитых газов, паров и пыли в воздухе, а такжн норм метеорологических условий. В производственных помещениях обеспечен воздухообмен. Приточно-вытяжная вентиляция производственных, административно-конторских и бытовых помещений устроена так, чтобы исключалось поступление воздуха с наличием вредных веществ. Место для забора приточного воздуха выбирается в зоне наименьшей его загрязнённости.

6.6 Освещение При проектировании производственных и общественных зданий предусматриваются устройства механизированного открывания и закрывания фрамуг и окон, очистки стекол световых проёмов, чтобы естественное освещение могло в большей степени освещать помещения.