Переработка молока методом пастеризации

1. Обоснование темы

Пастеризация — процесс одноразового нагревания чаще всего жидких продуктов или веществ до 60 °C в течение 60 минут или при температуре 70−80 °C в течение 30 мин. Технология была открыта в середине XIX века французским микробиологом Луи Пастером. Применяется для обеззараживания пищевых продуктов, а также для продления срока их хранения.

При такой обработке в продукте погибают вегетативные формы микроорганизмов, однако споры остаются в жизнеспособном состоянии и при возникновении благоприятных условий начинают интенсивно развиваться. Поэтому пастеризованные продукты (молоко, пиво и другое) хранят при пониженных температурах в течение ограниченного периода времени. Считается, что пищевая ценность продуктов при пастеризации практически не изменяется, так как сохраняются вкусовые качества и ценные компоненты (витамины, ферменты).

В зависимости от вида и свойств пищевого сырья используют разные режимы пастеризации. Различают длительную (при температуре 63−65 °C в течение 30−40 мин), короткую (при температуре 85−90 °C в течение 0,5−1 мин) и мгновенную пастеризацию (при температуре 98 °C в течение нескольких секунд).

Пастеризация не может применяться при консервировании продуктов, так как герметично закрытая тара является благоприятной средой для прорастания спор анаэробной микрофлоры). В целях долговременного консервирования продуктов (в особенности загрязненных первоначально землей, например, грибов, ягоды), а также в медицинских и фармацевтических целях применяют дробную пастеризацию — тиндализацию.

2. Обзор и анализ существующих способов и схем пастеризации молока

Действие пастеризации на микроорганизмы, содержащиеся в молоке, зависит от температуры, до которой нагревают молоко, и продолжительности выдержки при этой температуре. Пастеризацией уничтожаются микробы, а при стерилизации (нагревании молока выше температуры кипения) — одновременно и споры. Кипячением уничтожается вся микрофлора молока, за исключением спор, устойчивых к температуре кипения. Пастеризацией без заметного изменения органолептических свойств молока (вкус, запах и консистенция) уничтожаются туберкулезные, бруцеллезные и другие болезнетворные бактерии. В обычном сборном молоке погибает 99% бактерий лишь при условии хорошей, надежной стерилизации аппаратуры, инвентаря, посуды, используемых в процессе пастеризации. Так, добавка к пастеризованному молоку загрязненного молока, содержащего 1 млрд. бактерий (то есть такое количество, которое может остаться по недосмотру в молочном инвентаре), повысит количество бактерий в молоке до 1 млн. в 1 мл. Эти бактерии будут активно размножаться и неизбежно приведут к порче всего молока. Пастеризация, следовательно, наиболее простой и дешевый способ обеззараживания молока. Молоко пастеризуют также при производстве всех молочных продуктов, чтобы предохранить их в последующем от нежелательных процессов, которые вызываются жизнедеятельностью бактерий и особенно кишечной палочки, маслянокислых бактерий и других. При пастбищном содержании скота микрофлора молока уничтожается нагреванием более полно, чем при стойловом содержании. Объясняется это тем, что при стойловом содержании бактерии попадают в молоко главным образом с навозных частиц. Эти бактерии по своим свойствам более устойчивы к нагреванию. При пастбищном содержании в молоке обнаруживаются преимущественно бактерии, размножающиеся на растениях. Перед пастеризацией необходима тщательная очистка молока. На практике применяются три режима пастеризации: при длительной пастеризации молоко нагревают до 63−65 °С и выдерживают при этой температуре 30 мин; кратковременная пастеризация проводится при 72−75 °С с выдержкой в течение 15−20 с, что осуществляется в потоке; мгновенная пастеризация — нагревание молока до температуры 85−90 °С без выдержки. Термическое воздействие на молоко приводит к некоторым изменениям его составных веществ. При нагревании из молока улетучиваются растворенные в нем газы. Вследствие удаления углекислоты кислотность молока снижается на 0,5−1 °Т. При температуре выше 85° частично изменяется казеин. Но наибольшему воздействию подвергается альбумин молока: при 60 — 65 °C он начинает денатурироваться. Нарушается при пастеризации и солевой состав молока. Растворимые фосфорнокислые соли переходят в нерастворимые. От частичного свертывания белков и образования нерастворимых солей на поверхности нагревательных приборов (пастеризаторы) отлагается осадок-молочный камень (пригар). Пастеризованное молоко медленнее свертывается сычужным ферментом. Это объясняется выпадением кальциевых солей. Добавление к такому молоку раствора хлористого кальция восстанавливает его способность свертываться. Витамины стойки к воздействию высокой температуры, особенно если молоко нагревается без доступа кислорода воздуха. Нагревание до высоких температур (80−85°) придает молоку особый привкус и аромат, которые по мере повышения температуры усиливаются. При кипячении состав молока также изменяется. Например, почти в 2 раза уменьшается содержание витаминов, А и С. Теряются питательные вещества в пределах от 15 до 20% вследствие образования осадков белков, жира и солей кальция на стенках посуды. Поэтому кипятить пастеризованное молоко без особой нужды не следует.

Цели пастеризации следующие:

· уничтожение патогенной микрофлоры, получение продукта, безопасного для потребителя в санитарно-гигиеническом отношении;

· снижение общей бактериальной обсемененности, разрушение ферментов сырого продукта, вызывающих порчу пастеризованного продукта, снижение его стойкости в хранении;

· направленное изменение физико-химических свойств продукта для получения заданных свойств готового продукта, в частности, органолептических свойств, вязкости, плотности сгустка и т. д.

Объемы продуктов, подлежащих пастеризации, огромны. Поэтому приоритетными направлениями работ по совершенствованию и созданию новых пастеризационно-охладительных установок являются снижение энергоемкости теплообменных процессов, минимизация их геометрических параметров, снижение стоимости.

Существуют различные исполнения пастеризаторов: трубчатые, скребковые, пластинчатые, с инфракрасным нагревом, емкостные и так далее. Самыми эффективными с точки зрения снижения энергоемкости и времени обработки являются пластинчатые пастеризационно-охладительные установки.

По классическим схемам на данных установках в пластинчатом теплообменном аппарате три секции: пастеризации, рекуперации и охлаждения. Благодаря секции рекуперации, выходящий горячий продукт в потоке отдает тепло поступающему холодному продукту, что позволяет экономить как минимум 85…90% электроэнергии, потребляемой для пастеризации. Соответственно выходящий продукт перед попаданием в секцию охлаждения частично охлажден и не требует больших энергозатрат холодопроизводителей. Так как, процессы нагрева и охлаждения осуществляются в закрытом потоке, то это исключает возможность повторного обсеменения. Время обработки продукта в пластинчатых пастеризационно-охладительных установках в несколько раз меньше по сравнению с емкостными.

Наибольшее распространение получили пастеризаторы модели ПМР₀₂_ВТ (небольшой производительности: 500…2000л/ч) с роторным нагревателем.

Схема технологического процесса: продукт из накопительной емкости подается в приемный бак. Из приемного бака продукт посредством насоса поступает в секцию рекуперации теплообменника, где подогревается встречным потоком пастеризованного продукта. Из секции рекуперации продукт поступает в роторные нагреватели. В роторном нагревателе, при вращении на больших оборотах, продукт, проходя зоны расширения и сужения, нагревается до температуры пастеризации. Далее он прокачивается через клапан возврата, выдерживатель, секцию рекуперации, секцию охлаждения и направляется в емкость для сбора и хранения. Если в автоматическом режиме работы температура продукта ниже заданной, то клапан возврата срабатывает и направляет продукт на вход в секцию рекуперации для повторного нагрева. При этом срабатывает световая и звуковая сигнализация, предупреждая о том, что посредством регулирующего крана необходимо уменьшить производительность. Температура пастеризации продукта индицируется и регистрируется на приборах в шкафу управления. Пастеризованный продукт из секции рекуперации поступает в секцию охлаждения, где охлаждается хладоносителем до заданной температуры и поступает в емкость для сбора и хранения. Температура выхода продукта индицируется на приборах в шкафу управления.

Роторный нагреватель нагревает на небольшую дельту температуры. (7…9 С) Основной нагрев осуществляется в секции рекуперации, поэтому работа роторного нагревателя корректна только в составе пастеризационно-охладительной установки, совместно с пластинчатым теплообменником. Мощность нагревателей и их количество определяет производительность установки. Нагреватель является вихревой гидродинамической машиной, обладающей свойствами насоса.

Основные преимущества установок с роторным нагревателем:

§ В пастеризаторе с роторным нагревателем нагрев продукта происходит напрямую, без применения промежуточных теплоносителей, в связи с чем коэффициент преобразования электрической энергии в тепловую в 1,5…2 раза выше по сравнению с тэновыми нагревателями, что позволяет экономить как минимум 50% электроэнергии, потребляемой для пастеризации продуктов. Так, потребление электроэнергии на пастеризацию 1200 л/час составляет всего 7…8 кВт.

§ Отсутствие секции пастеризации в ПМР₀₂_ВТ с роторными нагревателями исключает возможность пригорания продукта и отложения камня, накипи. По фракционному составу белок пастеризованного молока идентичен белку исходного сырого молока. Содержание жира после пастеризации не меняется.

§ Отсутствие секции пастеризации значительно упрощает и удешевляет конструкцию установки (уменьшается теплообменный аппарат; нет насоса теплоносителя, системы подготовки горячей воды (ТЭНы/пар), бака теплоносителя и расширительного бака, трубопроводной обвязки).

§ В роторных нагревателях происходит частичная гомогенизация (16…20%), улучшая вкусовые качества продукта. Благодаря «объёмному» воздействию на продукты в роторном нагревателе созданы условия для полного подавления микрофлоры, что позволяет существенно увеличить сроки сохранения их качества.

§ Использование данных установок не требует оборудования для получения пара (наличия котельной или электротэнов).

§ Нагреватель является вихревой гидродинамической машиной, обладающей свойствами насоса. Это облегчает проход более густых продуктов.

§ На базе роторного нагревателя, выполненного из нержавеющей стали, разработаны и изготовлены пастеризаторы ПМР₀₂_ВТ (стерилизаторы), обеспечивающие нагрев продукта в пределах 70…125 С при малой потребляемой мощности. Так, потребление электроэнергии на высокотемпературную пастеризацию продукта, производительностью1500 л/час и температурой 120 С, составляет всего 12…13 кВт.

Ведутся работы по созданию литого роторного нагревателя нового образца (из нержавеющей стали) для установок большей производительности. Данные нагреватели позволят совершить прорыв в области экономии потребляемой электроэнергии. Опытные образцы показали феноменальные результаты. Так для пастеризации продукта при 80 С, производительностью 3000 л/ч, потребуется всего 20…25кВт. Данная установка имеет возможность стерилизовать продукт (до температуры 120…135 С) В настоящее время не существует аналогов таких экономичных установок. Высокий технический уровень, экономичность, компактность пастеризаторов ПМР₀₂_ВТ определил постоянно растущий спрос на них у потребителей.

Одним из простых видов аппаратов для нагревания и пастеризации молока являются ванны длительной пастеризации.

Нагревание молока в ваннах длительной пастеризации осуществляется горячей водой, подогреваемой паром непосредственно в рубашке, а охлаждение — ледяной водой, перегоняемой через рубашку.

1_резервуар; 2 — наружный корпус; 3_крышка; 4_мешалка; 5_привод мешалки; 6_термометр; 7_опора; 8_паровой коллектор; 9_вентиль; 10_труба слива охлаждающей воды; 11_кран для слива молока Рисунок 1 — Ванна длительной пастеризации Г6_ОПБ₆₀₀;

Работает ванна длительной пастеризации следующим образом. пар через коллектор (барботер) поступает в воду, заполняющую межстенное ространство, и нагревает ее до температуры до… 96 °C. Конденсат пара смешивается с водой, излишки которой сливаются через переливную трубу.

Горячая вода через стенку внутреннего резервуара нагревает молоко. По достижении заданной температуры паровой вентиль частично прикрывают и выдерживают молоко при температуре пастеризации. Затем паровой вентиль полностью закрывают и открывают вентиль холодной воды, которая постепенно вытесняет из межстенного пространства горячую воду и охлаждает молоко.

После завершения технологического цикла молоко из ванны сливают, а внутренний резервуар ванны и все детали, соприкасающиеся с молоком, промывают моющим раствором и ополаскивают теплой водой.

Расход пара на пастеризацию 1000 кг молока в ваннах длительной пастеризации составляет 100… 140 кг, что в 4,5…5 раз больше, чем в современных пластинчатых установках. Последнее свидетельствует о низкой экономичности ванн длительной пастеризации и объясняется тем, что тепло, затраченное на предварительное нагревание воды в рубашке ванны, используется нерационально. Кроме того, в ваннах длительной пастеризации неприменима рекунерация тепла, которая широко используется в пластинчатых аппаратах.

Универсальный танк является более совершенной конструкцией резервуара — теплообменника для тепловой обработки молока и других жидких пищевых продуктов. Он может быть использован для охлаждения молока с 35 до 5…6°С и его хранения; для подогрева и пастеризации молока в интервале температур 75…90°С; для тепловой обработки сливок и выдержки их при низкой температуре в процессе созревания и подогрева перед сбиванием; для охлаждения молока и других жидких молочных продуктов с 90 до 20 °C.

В сравнении с ваннами длительной пастеризации универсальные танки оборудованы более современной и эффективной системой нагревания и охлаждения, а также приборами контроля технологических параметров.

Перед началом пастеризации межстенное пространство танка заполняют водой до появления ее из переливной трубы. Затем заполняют танк молоком, включают мешалку и насос циркуляции воды. После этого в барботер пускают пар и доводят температуру воды до 90…96°С. Излишняя вода (от конденсации пара) сливается через переливную трубу.

После нагревания до заданной температуры, которую контролируют с помощью дистанционного термометра, молоко выдерживают в течение определенного времени, а затем прекращают подачу пара и пускают холодную воду. Циркуляционный насос при этом отключают. После вытеснения горячей воды через переливную трубу вновь включают насос и охлаждают молоко до температуры на 2−3 °С выше водопроводной воды. Для охлаждения молока до более низкой температуры водопроводную воду отключают, а в змеевик подают ледяную воду или рассол.

Мешалка и циркуляционный насос, перемешивая молоко и промежуточный хладоноситель, ускоряет процесс охлаждения молока.

Чтобы предотвратить нагревание охлажденного молока в период длительного хранения, мешалку и циркуляционный насос включают в работу через каждые 1.5…2ч.

К недостаткам универсальных резервуаров теплообменников, так же, как и ванн длительной пастеризации, можно отнести: отсутствие рекунерации тепла и постоянный контакт продукта с воздушной средой.

Для обработки молока в закрытом потоке при высоких скоростях его движения служат трубчатые пастеризационные установки.

По числу цилиндрических корпусов для нагревания молока трубчатые установки подразделяются на одно-, двухи четырехсекционные.

Односекционный аппарат с паровым обогревом наиболее простой из применяемых трубчатых пастеризаторов. Он состоит из цилиндрического корпуса 3 (рисунок 2), снабженного термоизоляцией и закрытым защитным кожухом из тонколистной стали. Внутри цилиндрического корпуса размещен трубчатый теплообменник, состоящий из труб, трубных досок с выфрезерованными в них каналами для попарного соединения труб и крышек с резиновыми уплотнениями. Последние изолируют каналы друг от друга, создавая таким образом змеевик. Первая и последняя трубы теплообменника выведены из цилиндра наружу в виде патрубков со штуцерами для ввода и вывода обрабатываемого продукта. В паровой рубашке цилиндра на входе пара установлена перфорированная отражательная пластина для предотвращения местного перегрева труб. В верхней части цилиндра смонтирована паровая обвязка пастеризатора, состоящая из температурного датчика 6, вентиля, регулятора температуры 5 прямого действия и монометра 4.

Для автоматического удаления конденсата из межтрубного пространства в нижней части цилиндра смонтиован конденсатоотводчик. Он состоит из корпуса и крышки, соединенных болтами, поплавка с грузом, съемного седла и шарикового клапана. Корпус установлен на трубчатой подставке, четыре ножки которой имеют винтовые опоры для регулировки уровня при монтаже пастеризатора на неровном полу.

Односекционный трубчатый пастеризатор с паровым обогревом.

При работе пастеризатора молоко через входную трубу поступает в трубчатый теплообменний и, проходя по змеевиковым каналам, нагревается паром до заданной температуры. На выходе молока из теплообменника установлен датчик температуры, связанный с регулятором температуры. Поступление пара в межтрубное пространство пастеризатора регулируется автоматически в зависимости от температуры пастеризации молока.

Более совершенный конструкции трубчатых пастеризаторов оборудованы также перепускным клапаном, который связан с чувствительным элементом менометрического термометра. Последний воспринимает температуру молока, выходящего из пастеризатора, и подает сигнал на электромагнитный клапан. Если температура молока ниже заданной, электромагнитный клапан срабатывает и направляет поток молока на повторное нагревание.

1_сменная вставка; 2_воронкамолокоприемника; 3_поплавковый регулятор; 4 и 9_трубы подвода и отвода молока; 5 и 7_сливная и переливная трубы; 6_патрубок подвода пара; 8_кран; 10_патрубок подвода пара в барабан; 11 и 20_верхний и нижний сборник конденсата; 12 — винт; 13_лопатка; 14_паровая рубашка; 15_труба слива конденсата; 16 и 17 — паровой и воздушный краны; 18_ванна; 19_капельное кольцо; 21_сливной кран; 22 — электродвигатель Рисунок 2 — Схема (а) и температурный график (б) парового пастеризатора Нормальная работа трубчатого парового пастеризатора во многом зависит от правильной работы регулятора температуры и конденсатоотводчика. Последний должен обеспечивать непрерывный и полный отвод конденсата из паровой рубашки, так как приего накоплении уменьшается теплообменная поверхность, а следовательно, снижается производительность пастеризатора.

Недостатки трубчатых пастеризационных установок — высокая металлоемкость и большие габаритные размеры по сравнению с пластинчатыми при равной производительности; необходимость значительного свободного пространства со стороны торцов цилиндрических теплообменных секций для работы длинными ершами при чистке и мойке аппарата; отсутствие секций для рекунерации теплоты, что снижает экономичность работы и сужает область применения этих теплообменников.

Более совершенными для кратковременной пастеризации являются пластинчатые пастеризационно-охладительные установки типов ОПФ и ОПУ.

Пастеризационно-охладительные установки для питьевого молока различают по производительности. Выпускают пастеризационно-охладительные установки производительностью 3000, 5000, 10 000, 15 000 и 25 000 л/ч.

Пастеризационно-охладительные установки производительностью 3000 и 5000 л/ч имеют ряд узлов и деталей одинаковой конструкции. В этих аппаратах размещение секций по отношению к главной стойке одностороннее. В первом аппарате использованы теплопередающие пластины ленточно-поточные П₂, а во втором — сетчато-поточные АГ₂. В пастеризационно-охладительных установках производительностью 10 000, 15 000 и 25 000 л/ч применены пластинчатые аппараты с двусторонним расположением секций по отношению к главной стойке. В первых двух аппаратах использованы ленточно-поточные пластины П₂, в третьем — сетчато-поточные ПР — 0,5 М.

Наиболее распространенной является пастеризационно-охладительная установка производительностью 10 000 л/ч.

В установку входит: пластинчатый пастеризатор-охладитель, сравнительный бак с поплавком, насос для молока, регулятор равномерности потока, сепараторы молокоочистители, автоматический клапан для отвода недопастеризованного молока, бойлер для нагрева воды, пульт управления с выдерживателем и трубопроводы для пара и рассола с регуляторами давления и расходы.

Секции установки отличаются различной компановкой пластин, их типом и расположением. В установке имеется пять секций: пастеризации, регенерации (I и II ступеней), охлаждения водой и охлаждение рассолом.

Работа пластинчатой автоматизированной пастризационно-охладительной установки осуществляется так. Сырое молоко из емкости для хранения подается насосом в промежуточный бак. Уровень молока в баке поддерживается поплавковым устройством. Из бака молоко насосом 12 (рисунок 3) направляется через стабилизатор 11 потока в секцию регенерации пластинчатого аппарата, где нагревается пастеризованным молоком. Затем молоко идет в попеременно работающие молокоочистители 17. Очищенное молоко под напором подается в секцию пастеризации пластинчатого аппарата, в которой нагревается горячей водой до температуры 76 2 °C и далее направляется в трубчатый выдерживатель 5, а затем в секцию 14 регенерации. При температуре пастеризации ниже заданной молоко автоматическим клапаном возвращается в бак 10 для повторной тепловой обработки. При заданной температуре пастеризации молоко из выдерживателя 5 последовательно проходит секции 15 и 16 водяного и рассольного охлаждения пластинчатого аппарата, охлаждаясь до 4 2 °C. Вода для секции пастеризации подогревается в инжекторе 4 и подается водяным насосом 2.

1 — пластинчатый аппарат; 2_сепаратор-молокоочиститель; 3_центробежный насос; 4_уравнительный бак; 5_перепускной клапан; 6_выдерживатель; 7_насос горячей воды; 8_бойнер; 9_инжектор; 10_пульт управления; I и II — секции первой и второй регенерации; III_секция пастеризации; IV — секция водяного охлаждения; V — секция рассольного охлаждения Рисунок 3 — Схема пастеризационно-охладительной установки ОПФ₁

3. Выбор конкретной схемы

По заданию у нас молоко пастеризуется.

1_очиститель; 2_весы; 3_пастеризатор; 4_охладитель; 5_танк (емкость); 6_насос молочный; 7 — транспортное средство.

Рисунок 4. Схема охлаждения молока

4. Технологический расчет и подбор оборудования

Для подбора оборудования у нас есть следующие данные:

— поголовье доильных коров на ферме m=410гол.

— продуктивность -5100 л/год;

— доение на ферме двухразовое; утренняя дойка начинается с 5 ч 30мин и заканчивается в 7 часов утра. Вечерняя с 17 ч 30мин. до 19 часов.

Определяем средний суточный удой по формуле

где Qсут. ср — средний суточный удой на ферме, л/сут.;

m — количество коров на ферме, m = 410 гол.;

Qср. год — среднегодовой удой на корову, Qср. год 5100 л/год;

365 — количество дней в году.

Максимальный суточный удой суточной неравномерности и находится из выражения

Qсут. мах — максимальный суточный удой на ферме, л/сут.;

б — коэффициент суточной неравномерности удоя, а = 1,5…2,5; принимаем б = 2,0.

Тогда Qсут. мах = 5728,77 2,0 = 11 457,54 л/сут.

Суточный удой на ферме поступает неравномерно. Зоотехниками определено, что при двухразовом доении утром поступает примерно 60% суточного удоя, а в вечернюю донку 40% уточного удоя. Далее для подбора оборудования необходимо определить разовый удой (утреней, вечерний). Он учитывается коэффициентом неравномерности поступления молока и определяется по формуле

Qраз= Qсут. махв, где Qраз — разовый удой молока на ферме (утренний, вечерний), л;

в — коэффициент неравномерности поступления молока в течение суток, В₁ = 0,6 и в₂ = 0,4 (при двухразовой донке);

Qраз.утр = Qсут. махв₁,

где Qраз. утр — утренний удой молока на ферме, л в₁ — коэффициент неравномерности поступления молока на утренней дойки, в₁=0,4.

Тогда Qраз. утр =11 457,54 0,6 =6874,52 л.

Qраз.веч. = Qсут. махв₂,

Qраз.веч. — вечерний удой на ферме, л;

в₂ — коэффициент неравномерности поступления молока с вечерней дойки, в₂= 0,4,

Тогда Qраз.веч.= 11 457,54 0,4=4583,016 л.

После расчетов имеем следующие цифры

Qсут. мах = 11 457,54 л/сут,

Qраз.утр =6874,52 л.,

Qраз.веч=4583,016 л.

Все молоко пастеризуется и охлаждается.

В последующих расчетах по максимальной производительности определяем необходимые параметры машин технологической линии, подбираем машины по каталогу (справочнику) и пересчитывают работу машин на фактическое время по формуле

где Qмах. птл — максимальное расчетное количество продукта, подлежащего обработке на поточной технологической линии (или на машине) л;

Qмаш — производительность, л/ч Тф — фактическое время работы линии (или машины), ч.

Мы выбираем пастеризационно-охладительную установку ОПФ₁, которая будет работать.

Тогда вечером:

ч или30 мин.

Так же нам необходимо для хранения молока после утренней дойки, где объем молока Q_{раз.утр} = 6874,52 л, 3 резервуаров-охладителей молока РПО — 2,5 (вместимость ванны 2500 л и мощностью 8,1 кВт), для вечерней дойки с объемом молока Q_{раз.веч.}=4583,016 л необходимо 2 резервуаров-охладителей молока РПО — 2,5.

Для перекачки молока из резервуаров принимаем насос 36МЦС₁₀−20 В производительностью 10 000 л/ч и мощностью 1,5 кВт.

Время работы насоса 36МЦС₁₀−20 В Для транспортировки молока к потребителю принимаются 2 молоковоза АЦПТ — 5,6 с вместимостью 5600 л.

Таким образом, имеем следующее оборудование пастеризационно-охладительную установку ОПФ₁, 5 резервуаров-охладителей молока РПО — 2,5, насос 36МЦС₁₀−20 В, 2 молоковоза АЦПТ — 5,6

5. Энергетический расчет

W_общ= Р_освt_осв+Р_нас t _нас +Р _уст t_.уст+Р _рез t _рез,

W_общ — общая расход электроэнергии оборудования в молочной (включая освещение), кВт;

Р_осв — установленная мощность освещения, кВт;

Р_осв=q_освS

где q_осв — удельная величина освещения помещения, Вт/м; q_осв = 15 Вт/м;

S — площадь молочной, м.

Площадь определяется умножением площади, занимаемой машинами и механизмами S ', на коэффициент увеличения площади к; к =3… 5; принимаем к =5;

Тогда S = S 'к = 625=310 м, где S ' = 62 м — площадь, занимаемая машинами.

Тогда Р_осв =15 310= 1240 Вт = 1,24 кВт;

t_осв-время работы освещения (течение суток освещения работает 6…7 часов. Принимаем t_осв=7ч.

Р_нас — установленная мощность насоса 36МЦС₁₀−20 В, Р_нас =0,6 кВт.

t _нас — время работы насоса 36МЦС₁₀−20 В, t _нас=1,15ч.

Р_{хол. уст} — установленная мощность двигателя пастеризационно-охладительную установку ОПФ₁, кВт; Р_{хол. уст}=19,6кВт;

t _{хол.уст} — время работы пастеризационно-охладительную установку ОПФ₁; t _{охл.уст} = t _{охл.уст (утр)}+ t _{охл уст (веч)}; t _{хол.уст} =0,68+0,49=1,17ч.

Р _рез — установленная мощность двигателей пяти РПО — 2,5 резервуаров для хранения молока, кВт; Р _рез =8,1 кВт,

t _рез — время работы резервуаров; 3резервуара работают 14ч 20мин=14,3ч, два работают 1 час.

Тогда Wобщ=1,247+0,61,15+19,61,17+314,3+2=395,99 кВтч

6 График работы оборудования и график установленных мощностей в молочной Таблица 1. Время работы оборудования

Таблица 2. Данные к графику установленных мощностей

По данным таблиц 2 и 3 строим график работы оборудования и график установленных мощностей.

7. Технико-экономические показатели, техника безопасности и противопожарные мероприятия

Технико-экономические показатели

При оценке мероприятий, связанных с внедрением средств механизации в животноводство используются количественные и качественные показатели.

1) Количественные показатели характеризуют уровень оснащения производственных процессов машинами и другим:

а) объем механизированных работ б) уровень механизации производственных процессов. Этот уровень характеризуется отношением поголовья скота, которое обслуживается при помощи машин к общему поголовью скота, %

в) уровень механизации фермы.

2) Качественные показатели:

а) затраты труда на обслуживание поголовье б) затраты труда на единицу произведенной продукции в) прямые эксплуатационные издержки является основным показателем оценки экономической эффективности средств механизации.

И=З+А+Рт.о.+Рт.р. (к.р.)+Сэ+Ст И — прямые эксплуатационные издержки, руб;

А — амортизационные отчисления, руб;

З — зарплата рабочих, 5000 руб1=60 000 руб.;

Рт.о. — отчисление на техническое обслуживание, руб;

Рт.р. (к.р.) — отчисления на текущий и капитальный ремонт, руб;

Сэ — затраты на электроэнергию, руб;

Ст — затраты на топливо-смазочные материалы. руб;

Х — затраты на хранение.

где Б — балансовая стоимость оборудования, руб;

а — процент отчисления на амортизацию, а=20%.

Б=П (1,1…1,3),

где П — прейскурантная цена Б_нас=150 001,1=16 500 руб.,

Б_уст5=3 000 001,1=330 000 руб Б_рез=150 001,1=16 500 руб., (у нас 5 резервуаров, то есть 165 005=82500 руб.,

где Б_нас — балансовая стоимость насоса 36МЦС₁₀−20В;

Б_уст — балансовая стоимость установки ОПФ₁, руб;

Б_рез — балансовая стоимость резервуаров РПО — 2,5 (пять) руб.

Б_общ= Б_нас+ + Б_уст+ Б_рез,

где Б_общ-общая болансовая стоимость машин, руб Б_общ=16 500+330000+82 500=429000 руб.,

Рт.о=

где б — процент отчисления на техническое обслуживание, б=35%,

Рт.р. (к.р.)=

где в-процент отчисления на текущий и капитальный ремонт, в=25%,

Сэ=Ц Wобщ, где Ц-цена электроэнергии — стоимость 1 кВт. Ц= 1,60 руб.

Сэ=395,99 1,60=633,58 руб.

Ст=ЦтQ,

где Цт — цена топлива, Цт=24 руб.,

Q — количество израсходованного топлива, Q=0 руб.

Ст=240=0 руб

где Nгол — затраты на одну голову, руб. на 1 голову

Техника безопасности и противопожарные мероприятия

Соблюдение правил техники безопасности способствует надежной работе оборудования и предотвращает несчастные случаи.

К работе с машинами и аппаратами допускают физически здоровых людей, прошедших медицинский осмотр, изучивших устройство и правила эксплуатации машин. Все работники до начала работы знакомятся с устройством, получают подробный инструктаж по технике безопасности.

Запрещается допускать к работе на машинах и аппаратах лиц моложе 18 лет, кормящих и беременных женщин, а также лиц, не знакомых с правилами техники безопасности, устройством и правилами обслуживания машин и механизмов.

Правила техники безопасности запрещают эксплуатировать оборудование не имеющих защитного заземления электродвигателей. Опасно пользоваться оборудованием, если открыты токонесущие части его электрических приборов, не защищенных вращающиеся и движущиеся части оборудования.

Запрещается эксплуатировать оборудование при неисправных приборах автоматики, прикасаться к движущимися частям включенного в сеть агрегата независимо от того, находиться он в работе или в состоянии автоматической остановки.

Во избежание пожаров необходимо выполнять все противопожарные мероприятия, курить следует только в отведенных местах, банки с маслом, керосином и бензином убирать в места, отведенные для хранения огнеопасных материалов. Необходимо следить за исправностью электросети. После работы нужно проверять выключение электрорубильников, электроприборов и осветительных точек (за исключением дежурных электроламп) и проверять, нет ли других причин, которые могут вызвать пожар. Проведение сварочных работ допускается в установленном порядке. Слесари-инструментальщики и рабочие других профессий при пожаре должны действовать в соответствии с инструкцией и выполнять распоряжения руководителей производства. При пожаре нельзя выбивать стекла в окнах, так как приток свежего воздуха способствует распространению пламени. До прибытия пожарных команд тушить пожар можно огнетушителями, водой из пожарного крана или песком, для чего в отведенных местах должны быть ящики с песком и настенный щит с противопожарным инструментом. Горящий бензин, керосин, нефть, смазочные масла и другие горючие жидкости следует тушить пенными огнетушителями и песком.

Список используемой литературы

1) Беляевский Ю. И. Современная техника на молочных фермах и ее эксплуатация. — М.: Московский рабочий, 1985 _ с. 164;

2) Велиток И. Г. Технология машинного доения коров. — М.: Колос, 1975 _ с. 248;

3) Дерябин А. А., Брага С. С., Бородулин Е. М. Учебник оператора по обслуживанию дойного стада. — М.: Колос, 1982 _ с. 256;

4) Карташов Л. П. Словарь — справочник оператора машинного доения. — М.: Россеьхозиздат, 1980 _ с. 156;

5) Карташов Л. П., Чугунов А. И., Аверкиев А. А. Механизация, электрификация и автоматизация животноводства. — М.: Колос, 1997 _ с. 368;

6) Рощин П. М. Механизация в животноводстве. — М.:Агропромиздат, 1988 _ с .284.