Механизация переработки молока в ОПХ «Экспериментальное» Зерноградского района Ростовской области с разработкой установки для пастеризации молока

1. Обзор хозяйственной деятельности ОНО ОПХ «Экспериментальное».

1.1 Общие сведения о хозяйстве.

Опытно — производственное хозяйство (ОПХ) «Экспериментальное» расположено в Зерноградском районе Ростовской области. На территории хозяйства находится три населенных пункта в которых проживают работники хозяйства. Общее число их жителей составляет около 750 человек.

Поселок является центральной усадьбой хозяйства, до ближайшей железнодорожной станции «Зерноград» 6 км., пристани города Ростова на Дону 95 км, районного центра г. Зернограда 5 км, областного центра г. Ростова на Дону 90 км. Расстояние до районного отделение объединения «Сельхозтехники» составляет 7 км. Пункты сдачи сельскохозяйственной продукции: зерна — Зерноградский элеватор 6 км, мяса — Ростовский мясокомбинат 97 км, молока — Кагальницкий молзавод 8 км. Незначительная удаленность от пунктов сдачи продукции, наличие дорог с твердым покрытием позволяет хозяйству успешно осуществлять перевозки и сдачу продукции.

Опытнопроизводственное хозяйство расположено в Зерноградском районе Ростовской области.

На базе этой территории сначала было образовано ОПХ ВНИПТИМЭСХ, в 1946 году. Ему в 1965 году от учхоза «Зерновое» был передан земельный участок площадью 2490 га, а в 1976 году от совхоза «Кагальницкий» передано отделение общей площадью 5018 га. На данный момент площадь земель хозяйства составляет 11 207,5 га.

1.2 Агроклиматическая характеристика хозяйства.

Средняя месячная температура воздуха в январе — 6 — 7 градусов. Снежный покров невысок, средняя из наибольших декадных высот за зиму не превышает 15−20 см. Безморозный период в среднем начинается в конце второй декады апреля, заканчивается в начале второй декады октября и длится в среднем 175 дней. Средняя месячная температура июня 22−23 градуса. Максимум температуры — плюс 40 градусов. Число засушливых дней достигает 55, число дней с атмосферной засухой до 52. Сумма осадков в год не превышает 450 мм. Распределение осадков по сезонам неравномерное. Больше всего осадков приходится на летние месяцы (300 мм).Однако, доля их в водном балансе почв незначительна, так как осадки этого периода носят по преимуществу, кратковременный ливневый характер.

Территория ОПХ «Экспериментальное» находится в подзоне предкавказких черноземов. В зависимости от рельефа, почвообразующих пород и других условий, определяющих развитие почв, предкавказкие черноземы делятся на ряд разновидностей, отличающихся друг от друга по мощности гумусовых горизонтов, степени смытости.

Кроме зональных почв, незначительное распространение имеют черноземы террасовые и лугово-болотные, почвы приуроченные к долине реки Мечетка.

Механический состав почв суглинистый, глубина гумусого горизонта колеблется в пределах от 0,8 до 1,5 м.

Растительность. Землепользование ОПХ расположено в подзоне разнотравно-типчаково-ковыльных степей с преобладанием в травостое ковылей и типчаков.

В растительном покрове помимо узколистных злаков: мятликов, тонконогов встречаются и широколиственные злаки: костер прямой, пырей, житняки и бобовые.

Однако, естественный растительный покров нарушен хозяйственной деятельностью человека: большая часть площади хозяйства распахана и занята посевами.

Из сорной растительности в пределах хозяйства встречаются осот розовый, вьюнок и молочай.

Территория хозяйства представляет собой слабоволнистую равнину с широкими водоразделами и слабопологими спокойными склонами.

В целом рельеф хозяйства благоприятен для применения всех видов механизированной обработки почв.

1.3 Кадры механизаторов и их характеристика.

Всего в сельскохозяйственном производстве занято 292 человека, из них работников животноводства 89 человек, трактористов 119 человек, водителей автомобилей 17 человек.

На отделении № 2 ОПХ «Экспериментальное» стаж работы механизаторов от 3 до 30 лет. Возраст механизаторов и животноводов от 25 до 50 лет. Состав механизаторов отделения практически полностью удовлетворяет потребностям отделения в механизаторских кадрах, за исключением посевной и уборочной кампаний.

Техника отделения закреплена за механизаторами, которые и несут ответственность за ее использование и сохранение. Механизаторы стремятся повысить свой технический уровень. Классность механизаторов неуклонно повышается за счет постоянно действующих аттестационных комиссий.

1.4 Техническая оснащенность хозяйства.

На балансе хозяйства на начало этого года числится тракторов — 60 единиц, комбайнов — 17 единиц, грузовых автомобилей — 20 единиц. Нагрузка на единицу техники составляет: на 1 эталонный трактор — 917 усл. эт. га., на 1 комбайн — 444 га., на 1 грузовой автомобиль — 28,48 т/км. Остальные показатели использования техники представлены в таблицах 1 — 3. Вся техника по истечении времени амортизирована, но так как нет возможности в хозяйстве приобрести новое оборудование приходится использовать после ремонтов ту технику, что имеется в хозяйстве. Количество энергетических мощностей за отчетный год составило 20 156 л.с. По сравнению с прошлым годом произошло снижение количества энергетических мощностей на 6,06%. Вероятнее всего это произошло из-за списания техники с баланса. Энерговооруженность на одного человека и энергооснащенность на 100 га/с.х. угод. за отчетный год составили соответственно 80,9 л.с. и 212,3 л.с.

Наблюдается снижение энергооснащенности хозяйства на 27,12%. Расход электроэнергии составил 1314 кВтч в год.

Таблица 1 — Показатели использования тракторного парка.

Таблица 2 — Показатели использования комбайнов.

Таблица 3 — Показатели использования грузового автотранспорта.

1.5 Производственные и экономические показатели хозяйства.

В таблице 4 представлены данные о размере земельной площади хозяйства и о культурах, выращиваемых в хозяйстве. По этим данным видно, что по сравнению с прошлым годом земельная площадь хозяйства увеличилась на 39%. Это обусловлено тем, что хозяйство увеличило количество арендуемых земель. Основное направление хозяйственной деятельности хозяйства — зерновое. Об этом говорит площадь, занимаемая посевами зерновых — 5836 га.

Наибольший удельный вес в структуре посевов зерновых занимает озимая пшеница. Площадь, занимаемая посевами озимой пшеницы, составляет 3498 га. К основным культурам, выращиваемым в хозяйстве, помимо озимой пшеницы, относятся яровой ячмень и подсолнечник. Урожайность зерновых культур кроме сорго увеличилась, урожайность подсолнечника, напротив, уменьшилась.

Это можно объяснить несовершенством технологии выращивая этой культуры.

Таблица 4 — Земельная площадь хозяйства, и урожайность с/х культур

в 2007 и 2008 годах.

Структура посевных площадей.

Возделывание сельскохозяйственных культур на отделении осуществляется в двух севооборотах. Ниже представлен основной и кормовой севообороты.

Таблица 5 — Размещение культур в полях основного севооборота.

Таблица 6 — Размещение культур в полях кормового севооборота.

В таблице 7 представлены данные, характеризующие размеры предприятия и эффективность сельскохозяйственного производства на предприятии. Из нее видно, что объем валовой продукции за отчетный год вырос на 94,86%.

Это можно объяснить повышением производства продукции растениеводства. На 2,27% снизилась среднегодовая стоимость основных производственных фондов. Себестоимость производства 1 тонны по зерновым культурам в целом выросла на 10,69%. Это можно объяснить увеличением стоимости удобрений, увеличением цен на запасные части к сельскохозяйственной технике. Затраты на ремонт сельскохозяйственной техники выросли на 3,72%, т.к. используемая техника уже выработала свой амортизационный срок.

Выросла прибыль от реализации продукции растениеводства на 30,83%. Это говорит о рентабельности отрасли растениеводства. Об этом свидетельствует увеличение ее производства по сравнению с предыдущим годом на 35,76%.

В целом прибыль по хозяйству снизилась на 50,07%. Это объясняется снижением прибыли отрасли животноводства на 35,3%. Исходя из этого можно сказать, что производство продукции животноводства в хозяйстве пока нерентабельно.

Таблица 7 — Показатели хозяйственной деятельности хозяйства.

1.6 Состояние животноводства в хозяйстве.

ОНО ОПХ «Экспериментальное» занимается производством продукции молока. На 01.01.2008 г. поголовье молочного стада составило 278 голов. По сравнению с аналогичным периодом прошлого года поголовье снизилось на 0,71%. План получения приплода не выполнен на 26,3%. Получено 191 голова при плане 300 голов. По этим данным ферма КРС относится к малым фермам.

В таблице 8 представлен анализ затрат на производство молока.

Таблица 8 — Анализ затрат на производство молока.

По данным таблицы 8 видно, что затраты на производство молока в 2008 году по сравнению с аналогичным периодом 2007 года повысились на 11,35%. Это связано с увеличением стоимости кормов и ветмедикаментов. Возросли затраты на водоснабжение и электроэнергию на 14,75% и 53,8% соответственно. Это связано с повышением тарифов и увеличением расхода электроэнергии. Надои молока снизились на 3,73%. Скорее всего это связано с ухудшением состояния кормовой базы. В 2007 году прибыль от молочного скотоводства составила 575 тысяч рублей, а в 2008 году убыток составил 768 тысяч рублей. Как уже было отмечено выше, производство молока, как и вся отрасль животноводство в хозяйстве все еще нерентабельно.

2. Выбор оборудования для производства молока на ферме хозяйства.

2.1 Обзор существующих технологий доения.

Линия доения и первичной обработки молока обладает основными элементами поточных технологических линий. Им присущи высокий уровень механизации и частичной автоматизации, максимальная загрузка оборудования, строгая последовательность выполнения операций, разделение рабочих мест и специализация персонала на этих местах.

Производство молока по сравнению с производством другой животноводческой продукции является уникальным, так как связано с необходимостью применения машин, взаимодействующих непосредственно с живым организмом. Причем в нем принимают участие два биологических звена — человек и животное.

Для поточных технологических молочных линий на фермах хозяйств характерны два вида потоков: поток животных из коровника в доильный зал и обратно и поток выдоенного молока, поступающий от доильных аппаратов в молочное отделение для первичной обработки и хранения молока. На рисунках 1 и 2 представлены характерные структурные схемы поточных молочных линий с доением в стойлах в молокопровод и в доильном зале.

Рисунок 1 — Структурная схема поточной молочной линии с доением в стойлах коровника в молокопровод: 1 — группы, закрепленных за каждой дояркой коров; 2 — групповые счетчики молока; 3 — молокосборник; 4 — вакуумная установка; 5 — молочный насос; 6 — оборудование для очистки и охлаждения молока; 7 — молочные танки; 8 — молочный насос; 9 — автоцистерна Рисунок 2 — Структурная схема поточной молочной линии с доением в доильном зале: 1 — коровник; 2 — преддоильный накопитель коров; 3 — доильная установка; 4 — последоильный накопитель; 5 — молокосборник; 6 — молочный насос; 7- оборудование для очистки и охлаждения молока; 8 — молочные танки; 9 — молочный насос; 10 — автоцистерна.

Условно можно классифицировать отдельно доильные установки как системы, организующие процесс доения коров, и молочные линии как системы для транспортировки, обработки и хранения молока. Доильные установки по способу организации и обслуживания коров при доении разбиты на отдельные классы, представлены на рисунке 3.

Рисунок 3 — Классификация доильных установок по способу организации и обслуживания.

2.2 Обоснование системы доения и выбор оборудования для первичной обработки молока применительно к ферме хозяйства.

Существующее многообразие форм построения технологических линий первичной обработки молока на фермах крупного рогатого скота можно свести к шести основным вариантам, показанным на рисунке 4.

Рисунок 4 — Схемы технологических линий первичной обработки молока на молочных фермах: 1,2 — вакууми молокопроводы; 3 — доильный аппарат; 4 — фляга; 5,13 — охладители молока; 6 — диафрагменный насос; 7 — холодильная машина; 8 — молочный резервуар; 9 — центробежный насос; 10 — молокосборник; 11 — очиститель — охладитель молока; 12,15 и 16 — резервуары-охладители молока;14 — трубопроводы к холодильной машине; 17 — весы Наибольшие затраты времени на обработку молока требуются в первом варианте при доении в доильные ведра и последующей обработке молока в молочной, где его пропускают через охладитель и собирают в танке-термосе или сливают непосредственно в танк-охладитель.

Используя приведенные выше данные по вариантам организации доения и первичной обработки молока применительно к ферме, рассматриваемой в данном дипломном проекте, разрабатываем схему проектируемой технологической линии. Предлагаемая технологическая линия представлена на рисунке 5.

Рисунок 5 — Технологическая линия обработки молока для ферм с численностью поголовья 200 и 400 голов и доении в стойлах (в молокопровод) или в доильной зале (на установках УДА — 8А «Тандем», УДА — 16А «Елочка): 1 — молокопровод; 2 — счетчик молока УЗМ — 1; 3 — молокосборник — воздухоотделитель; 4 — очиститель — охладитель ОМ — 1А; 5 — холодильная установка АВ — 30; 6 — резервуар — термос; 7 — молочный насос НМУ — 6; молока; - - хладагента.

Применительно к соверщенствующей малой ферме хозяйства принимаем доильную установку АДМ — 8А со сбором молока через молокопровод в общую емкость /2/. В комплект доильной установки входят стеклянные молокопроводы, групповые счетчики надоя молока АДМ — 52.000, устройства зоотехнического учета, молочный насос, вакуумпроводы, устройство для промывки молокопровода, фильтр, пластинчатый охладитель молока, электроводонагреватель, вакуум — регуляторы, оборудование для монтажа и управления работой агрегатов установки.

Ветви молокопровода в коровнике над кормовыми проездами оборудованы подъемными участками с пневматической системой подъема и опускания. В промежутках между доениями участки молокопровода находятся в поднятом положении с целью освобождения проезда для мобильных кормораздатчиков.

Перед началом доения ветви молокопровода разобщают краном — разделителем. Каждая ветвь молокопровода обслуживает 50 голов.

В режиме доения технологический процесс, включает в себя выполнение следующих операций. Включая вакуум-насос, проверяют вакуум в линии. Доильные аппараты подключают к молокопроводу, выполняют операции подготовки животных к доению. Доильные стаканы ставят в определенной последовательности на соски вымени. Молоко из аппаратов по молокопроводу направляется в групповые счетчики молока, а оттуда поступает в молокосборник и перекачивается молочным насосом через молочный фильтр и пластинчатый охладитель в емкость для сбора молока (молочный танк, резервуар-охладитель). Автомат промывки служит для автоматического управления циклом промывки молокопровода и молочного оборудования по заданной программе. Он обеспечивает преддоильное прополаскивание и промывку после доения.

Во время прополаскивания молокоподводящие пути просушивают атмосферным воздухом. Во время последоильной промывки молокоподводящие пути прополаскивают теплой водой, подавая в бак одновременно холодную и горячую воду и сливая ее при возврате в канализацию. Затем проводят циркуляционную промывку.

Расчет линии доения.

В доильных установках при доении животных выделяют операции, выполняемые вручную и машиной. К ручным операциям относится ряд подготовительных и заключительных работ: подмывание и обтирание вымени салфеткой или полотенцем, предварительный массаж и сдаивание первых струек молока в отдельную кружку, закрепление доильного аппарата на соски вымени, машинный додой, отключение и снятие доильного аппарата, проверка полноты выдаивания коровы, переходы.

В расчетах в первую очередь определяется количество доильных аппаратов, с которыми может работать доярка:

(1).

где — время машинного доения коровы, мин;

— время подготовительных операций к доению коровы, мин;

— время заключительных операций, мин.

Затраты времени на ручные операции определяются на основе хронометражных данных для каждого типа доильных установок. В первом приближении при доении в молокопровод можно принять их равными:

1) подготовительные операции: время, затрачиваемое на подмывание и обтирание вымени — 10 секунд; сдаивание первых струек молока — 13 секунд; включение аппарата в работу и надевание доильных стаканов — 11 секунд;

2) заключительные операции: ручное додаивание — 20 секунды; механическое додаивание — 30 секунд; отключение аппарата и снятие стаканов — 4 секунды; переходы и слив молока — 30 секунд. В сумме продолжительность подготовительных операций составляет — 34 секунды или 0,57 минуты, время заключительных операций равно 84 секундам или 1,41 минуты. Время машинного доения принимаем 6 минут. Тогда Принимаем 3 доильных аппарата на одну доярку.

Производительность труда доярки (количество коров, которые может выдоить одна доярка за 1 час работы) рассчитывается по формуле:

(2).

где — общее время доения одной коровы, мин.

Принимаем 22 коровы.

Исходя из общего времени доения коров по распорядку дня определяется необходимое количество доярок:

где — количество коров в коровнике, голов;

— коэффициент, учитывающих количество сухостойных коров и коров, доящихся по различным причинам вручную,. Принимаем .

Принимаем 4 человека, то есть за каждой дояркой будет закреплено 50 коров. Тогда необходимое количество доильных аппаратов для доения коров составит:

К прибавляем запасные доильные аппараты из расчета 2 аппарата на каждые 100 голов. Общее количество доильных аппаратов будет равно 16 единиц.

Производительность доильной установки определяем по формуле:

Обычно время одного цикла работы доярки кратное времени ручных операций:

Тогда ритм (шаг) потока технологической линии доения, равный промежутку времени между окончанием доения одной и окончанием доения другой коровы, выдаиваемой во времени последовательно одна за другой, составит:

Интенсивность или плотность потока П характеризуется отношением времени цикла к ритму потока, т. е.:

Показатель этот дает сведения о том, сколько коров выдаивается одновременно.

Расход воздуха доильной установкой зависит от количества работающих доильных аппаратов и расхода воздуха одним аппаратом:

где — коэффициент, учитывающий дополнительный расход воздуха на транспортирование молока по молокопроводу и разного рода утечки,, /2/;

— расход воздуха одним доильным аппаратом, приведенный к атмосферному давлению, м³/ч (для трехтактного аппарата принимаем, /2/.

Зная расход воздуха доильной установкой, определяем необходимое число вакуумных насосов:

где — часовая производительность одного вакуумного насоса.

Принимаем вакуумный насос типа УВУ-45/60 с подачей воздуха.

Принимаем 2 вакуумных электронасоса, один из которых резервный.

Далее производим расчет молокопровода. Для этого определяем максимальный поток молока в нем:

где годовой надой от одной коровы в кг;

коэффициент неравномерности надоя,. Принимаем.

;

коэффициент кратности доения, при трехтактном для утреннего.

доения;

плотность молока, кг/л.

Тогда секундный расход молока в одной ветви молокопровода будет равен где количество ветвей молокопровода.

Для определения диаметра молокопровода используется формула М. К. Базарова:

где коэффициент сопротивления движению молоковоздушной смеси в стеклянных трубках,.

длина ветви молокопровода, м;

ускорение силы тяжести, м/с²;

объемное расходное газосодержание потока молока.

секундный расход воздуха, приведенный к рабочему вакууму,.

м³/с;

допустимые потери давления (вакуума) в молокопроводе доильной установки, кг/м². По данным М. К. Базарова.

Принимаем.

Секундный расход воздуха в одной ветви молокопровода определяется по зависимости:

где количество доильных аппаратов, работающих в одной ветви.

молокопровода;

расход воздуха одним аппаратом, м³/ч.

Принимаем диаметр молокопровода, изготовленного из стекла.

По этим данным выбираем для коровника доильную установку АДМ-8 с молокопроводом в варианте исполнения на 200 коров.

механизация молоко ферма пастеризация.

3. Разработка технологии первичной обработки и переработки молока на ферме хозяйства.

3.1 Обзор и анализ существующих пунктов по первичной обработке молока.

Первичной обработке молоко подвергают на ферме или приемном пункте, а также на перерабатывающем предприятии. Основные технологические операции при этом: сбор и транспортирование, приемка, контроль качества, учет количества, очистка, охлаждение и хранение молока.

Ранее для сбора и транспортирования молока существовала производствено-заготовительная сеть молочной отрасли. В настоящее время данная сеть практически не работает: большинство ферм не охлаждает молоко, а отправляет его на приемные пункты или первичные заводы. Все перерабатывающие предприятия вынуждены самостоятельно организовывать сбор и транспортирование молока. Молоко доставляют на перерабатывающие предприятия специализированным транспортом. Наибольшее распространение получил автомобильный транспорт. Транспорт, используемый для перевозки молока должен быть чистым, в исправном состоянии. Кузов машины должен иметь гигиеническое покрытие, легко поддающееся мойке. Транспорт должен иметь санитарный паспорт, выдаваемый территориальными центрами Госсанэпиднадзора на каждую машину.

Приемка молока на прифермских молочных и небольших заводах осуществляется в приемном отделении. Оно должно быть оборудовано специальными платформами, закрыто занавесами или расположено в специально выделенном для этого помещении. При приемке, отпуске молоко взвешивают, применяя весы для молока: автомобильные, товарные и настольные шкальные.

После взвешивания молоко очищают фильтрацией или центробежным способом. Для очистки молока используют фильтры, сепараторы-молокоочистители. Для очистки в фильтрах молоко подогревают до 30 — 40 С, а в сепараторах-молокоочистителях до 35 — 40 С.

После очистки проводят охлаждение и хранение молока. Молоко охлаждают открытым и закрытым (в потоке) способами с применением различного технологического оборудования.

Ниже на рисунках 6 — 10 приведены схемы существующих пунктов по первичной обработке и переработке молока на прифермских молочных и небольших заводах.

Молокоприемный пункт МПП — 10СП (рис. 6) предназначен для приемки цельного молока от хозяйств, его очистки, охлаждения, хранения и частичной переработке с получением пастеризованного, в том числе обезжиренного молока, сырых сливок.

Рисунок 6 — План расположения помещений и оборудования:

1) производственное помещение; 2) холодильное отделение; 1 — фильтр для молока; 2 — весы; 3) емкость молокоприемная; 4) автоматизированная пастеризационно — охладительная установка; 5) сепаратор — сливкоотделитель; 6-бачок для сливок; 7-подогреватель трубчатый; 8 — сепаратормолокоочиститель; 9 — охладитель молока; 10 — стол передвижной; 11, 12-резервуары для хранения молока; 13 — два электроводонагревателя; 14 — подогреватель водоводяной; 15-установка безразборной мойки; 16-резервуар горячей воды; 17-два резервуара ледяной воды; 18 — холодильная машина.

Таблица 9 — Техническая характеристика молокоприемного пункта.

Доставка молока на молокоприемный пункт осуществляется автоцистернами 3 раза в сутки, отгрузка на молочный завод — 2 раза. Молоко из автоцистерны откачивается самовсасывающим насосом, взвешивается на весах, подогревается до 35 С и через молокоочиститель направляется на пластинчатый охладитель. Охлажденное молоко хранится в теплоизолированных резервуарах.

Линия частичной переработки состоит из пастеризационно-охладительной установки, сепаратора — сливкоотделителя и емкостей для обезжиренного молока и сливок. При переработке молоко из молокоприемной емкости самотеком поступает в приемный бак автоматической пастеризационно-охладительной установки, оттуда насосом подается в секцию пластинчатого аппарата, в которой нагревается, и затем-в сепаратор-сливкоотделитель. Сливки собираются в специальную емкость, а молоко поступает в секцию пастеризации пастеризованной установки, затем после выдерживания, пройдя секцию регенерации, охлаждается и поступает на хранение в резервуары. В пастеризационно-охладительной установке технологические параметры автоматически регулируются и контролируются, что исключает недопастеризацию молока.

Для мойки технологического оборудования, трубопроводов и автомолцистерн предусмотрена установка безразборной мойки с ручным управлением.

Молокоприемный пункт мощностью 10 тонн молока в сутки (рис. 7) предназначен для приемки молока от хозяйств и населения, очистки, охлаждения, хранения и отгрузки на молочный завод.

Состоит из приемно-моечного отделения, санитарно-бытового помещения, отделений энергетического, приемки, обработки и выдачи товарного молока. Общая площадь территории 2000 м², строительный объем производственного корпуса 580 м².

Рисунок 7 — План размещения оборудования молокоприемного пункта:

1 — насосы; 2 — весы; 3,5 — емкости для молока; 4 — охладитель; 6 — счетчик для молока; 7 — моечная установка; 8 -компрессор; 9 — бойлер; 10 — охладитель воздушный; 11 — оборудование для водоподготовки; 12 — бак ледяной воды.

Таблица 10 — Техническая характеристика молокоприемного пункта.

Строительные конструкции следующие: каркас стальной, стены из трехслойных стальных панелей с легким утеплителем, покрытие из профильного стального листа.

Мини — молокозавод (рис.8) предназначен для первичной обработки и переработки молока и выпуска широкого ассортимента молочных продуктов: творога, сметаны; масла, сыра, сгущенного молока. Данный мини — молокозавод состоит из модулей.

Рисунок 8 — Мини-молокозавод по переработке молока: 1 — модуль первичной обработки молока; 2 — модуль изготовления масла и сметаны; 3 — модуль для изготовления творога; 4 — модуль для изготовления сгущенного молока; 5 — модуль для изготовления сыра Таблица 11 — Техническая характеристика мини — молокозавода.

Использование безотходной технологии позволяет получить такие побочные продукты, как пахта, подсырная сыворотка, альбуминовое молоко, закваска.

Комплектный завод по переработке 3000 л молока (рис. 9) предназначен для переработки молока и производства пастеризованных молока и сливок, творога, сметаны и сладкосливочного масла. Состоит из двух линий — производства сливок, сметаны и сливочного масла ЗСМ — 3000 и производства творога ЛТ — 200.

Рисунок 9 — Комплектный завод по переработке 3000 л молока: 1) линия 3СМ — 3000 состоит из: 1 — приемной емкости для молока вместимостью 2000 л; 2 — насоса; 3 — электрического нагревателя — термостата для подогрева молока перед сепарированием и пастеризацией сливок; 4 — автоматического пульта управления; 5 — сепаратора — сливкоотделителя — молокоочистителя; 6 — приемной емкости для пастеризованных сливок; 7 — охлаждающей емкости для созревания сливок во флягах; 8 — маслоизготовителя с пультом управления; 2) линия ЛТ — 2000 состоит из: 9 — емкости для сырого обезжиренного молока; 10 — насоса; 11 — пастеризатора; 12 — автоматического пульта управления; 13 — ванны для получения и отваривания сгустка; 14 — поддона с перфорированным днищем для самопрессования сгустка; 15 — поддона для наполнения мешков творожным сгустком; 16 — дополнительной ванны для сбора обезжиренного молока вместимостью 500 л.

В комплект завода также входит холодильник на 1000 л, лабораторное оборудование для определения качества исходного молока и готовой продукции, 20 мешков для творога.

Таблица 12 — Техническая характеристика комплектного завода.

Организация технологического процесса, представленных выше пунктов по первичной обработке и переработке молока, зависит от специализации и объемов выпуска готовой продукции.

По указанным выше причинам здесь всё молоко перед хранением должно подвергаться пастеризации с целью обеззараживания и увеличения срока хранения. Наибольшее применение для этой цели нашли паровые пастеризаторы, так как при конденсации пара получают большое количество тепла. Однако применение паровых пастеризаторов (косвенного нагрева) в условиях малых ферм и хозяйственных формирований сопряжено со значительными вспомогательными затратами на оборудование для получения пара, перекачку воды, установку вытяжных систем и сложной автоматики. КПД этих установок низок, не исключается и загрязнение окружающей среды. Для прифермских молочных и мелких заводов применение паровых пастеризаторов экономически нецелесообразно.

3.2 Обоснование технологической схемы первичной обработки и переработки молока на ферме.

Наибольшее количество молока в настоящее время получают малые хозяйства — личные подсобные и фермерские. Первичная обработка его затруднена из-за разрозненности его производства в сельских поселениях. Сдача молока на молочные заводы этой категорией хозяйств производится в цельном виде путём сбора его в мобильные средства. Молоко разных удоев при этом смешивается, загрязнённость его микрофлорой высокая. В лучшем случае оно подвергается охлаждению на стационарных сборных пунктах при фермах бывших колхозов и совхозов.

Возникает необходимость размещения непосредственно в посёлках специализированных молокоприёмных пунктов. На рисунке 10 представлена схема предлагаемого молокоприёмного пункта, пастеризация молока в котором осуществляется непосредственным нагревом в предлагаемой нами установке с гидродинамическим нагревателем производительностью 600 литров в час.

Набор оборудования молокоприёмного пункта приведён в подрисуночной надписи и принят согласно последующим расчетам дипломного проекта. Всё оно серийно производится отечественными заводами. Стоимость его намного ниже оборудования типовых прифермских молочных из-за отсутствия зданий котельной и парового котла.

Рисунок 10 — Предлагаемая планировка сельского по первичной обработке и переработке молока: 1 — весы молочные СМИ-250; 2 — бак молокоприёмный И1-ОБМ-500; 3,9 — насосы молочные НМУ-6; 4 — регенератор и охладитель молока; 5 — сепаратор-очиститель ОМ-1; 6 — гидродинамический нагреватель; 7 — пастеризационная установка; 8 — резервуар-охладитель РПО-2,5; 10 — резервуар молочный И1-ОБМ-100; 11 — холодильная установка ТХУ-14; 12 — бак для холодной воды; 13 — насос водяной 1,5К-8/19; 14 — водонагреватель УАП-400; 15 — бак для раствора И1-ОБМ-250; 16, 19 — шкафы; 17 — центрифуга лабораторная ЦМЛП-24; 18 — «Лактан-4»; 20 — стол.

Получаемое на ферме молоко, а также сдаваемое населением и фермерами молоко на этот пункт взвешивается на молочных весах СМИ-250 (1) и сливается в приёмный бак И1-ОБМ-500 (2), откуда насосом НМУ-6 (3) подаётся в секцию подогрева его в регенераторе (4) пастеризационной установки (7). Здесь пастеризуемое молоко подогревается до 60…61 ^оС поступающим из выдерживателя горячим молоком.

После этого оно поступает в сепаратор-молокоочиститель ОМ-1 (5) для центробежной очистки и далее в гидродинамический нагреватель (6). При пастеризации предварительно подогретое и очищенное молоко поступает в ячейки нагревателя. Здесь при вращении ротора оно подвергается интенсивному трению и турбулизации, при этом вся энергия привода переходит в тепло. Молоко нагревается до температуры пастеризации 75 ^оС. Горячее молоко поступает далее в выдерживатель, а из него в двухсекционный регенератор тепла (4). В первой его секции горячее молоко охлаждается потоком холодного на пути его в гидродинамический нагреватель. Во второй — происходит окончательное охлаждение пастеризованного молока до температуры 5…8 °С холодной водой из бака (12) холодильной установки ТХУ-14 (11).

Очищенное и охлажденное пастеризованное молоко подается в резервуар-охладитель РПО-2,5 (8), где хранится до сдачи на молокозавод.

В цехе имеется моечное отделение с баком И-ОБМ-250 (15) для раствора, а также лаборатория для анализа молока, оснащенная лабораторной центрифугой ЦМЛП-24 (17) и установкой «Лактан-4» (18).

Сбор несортового молока производится в резервуар (10).

3.3 Расчет и подбор оборудования цеха.

Молоко, поступающее на молокоперерабатывающее предприятие, взвешивают на весах, если оно принимается во флягах или неполных цистернах. При использовании расходомеров или счетчиков замеряют весь объем принимаемого молока. Для взвешивания молока примем стационарные циферблатные весы с подвесным резервуаром СМИ — 250.

Суммарная производительность весов должна обеспечивать своевремен ное взвешивание поступающего на линию молока.

где — количество весов;

— производительность молочной линии, кг/ч;

— производительность весов, кг/ч.

Молоко для переработки принимается и населения, примерно половину от объема молока, производимого фермой. С учетом этого принимаем одни весы.

Пропускную способность весов или их производительность, определяют по формуле:

где — грузоподъемность весов, кг;

— продолжительность одного цикла взвешивания, мин. (обычно принимается 5 минут).

Резервуары — охладители предназначены для сбора, охлаждения и хранения молока. Это один из наиболее прогрессивных и находящих все более широкое применение видов оборудования. В качестве резервуара — охладителя принята емкость с промежуточным хладоносителем РПО — 2,5. Количество охладителей должно вмещать как производимое на ферме, так и принимаемое от населения молоко:

гдепринятого охладителя молока и мощность цеха по обработке молока, м³.

Принимаем 1 резервуар-охладитель.

При выборе молочных насосов исходят из условия:

Принят молочный насос НМУ-6 с подачей 6000 м³/ч и потребной мощностью 1,1 кВт, так как В качестве оборудования для механической обработки принят сепаратор-очиститель ОМ-1 производительностью В соответствии с производительностью молочной линии их количество составит:

Принимаем 1 сепаратор-очиститель.

Для тепловой обработки молока, в соответствие с технологической схемой первичной обработки принята пастеризационная установка с гидродинамическим нагревателем.

Определим производительность пастеризатора. При этом необходимо учитывать то, что пастеризации подвергается 1/3 от общего количества молока, обрабатываемого в цехе:

где количество молока, обрабатываемого за сутки в цехе фермы;

продолжительность процесса пастеризации, ч. Принимаем 3.

часа.

где — коэффициент, учитывающих количество сухостойных коров и коров,.

доящихся по различным причинам вручную,. Принимаем .

годовой надой от одной коровы в кг;

количество голов в коровнике.

Работая по два раза в сутки, пастеризатор должен иметь производительность где и — доля обрабатываемого молока пастеризацией (1/3) и кратность обработки в сутки (2 раза).

Принимаем, тогда время его работы в сутки составит:

3.4 Проектирование санитарно — технических коммуникаций цеха первичной обработки и переработки молока.

3.4.1 Проектирование системы водоснабжения цеха.

В зависимости от назначения производственные здания оборудуются следующими системами водоснабжения: хозяйственно — питьевыми, противопожарными, производственными. Они могут быть раздельными и объединенными (СНиП 11 — 30 — 76).

Хозяйственно — питьевая и производственная вода на предприятиях переработки продукции животноводства должна соответствовать требованиям ГОСТ 2874– — 73. Водородный показатель (рН) в пределах 6,5…8,5, жесткость общая — не более 7 мг — экв/л, концентрация железа — не более 0,3 мг/л, общее число бактерий в 1 мл — не более 100, кишечных палочек в 1 л — не более 3.

Расчет водопроводной сети.

Водопроводная сеть на проектируемом объекте предусмотрена кольцевой.

Расчетом водопроводной сети определяется необходимый диаметр труб и величина потерь напора в них.

При первичной обработке и переработке молока объем необходимого количества воды подсчитывают с учетом следующих условий. Объем воды, необходимый на первичную обработку молока составляет 2/3 от общего объема молока, получаемого на ферме. Оставшуюся 1/3 от общего объема молока, составляет объем воды, необходимый на переработку молока. Причем, на первичную обработку 1 л молока требуется 5 л воды, на переработку 1 л молока требуется 10 л воды, /2/.

Потребность воды в сутки находят по формуле где коэффициент суточной неравномерности водопотребления;

суточная норма потребления воды одним потребителем, м³;

число потребителей, имеющих одинаковую суточную норму.

водопотребления;

— суточная производительность цеха,.

дополнительный расход воды, который необходим на душ, питьевые цели и уход за помещением.

Данные объемы составляют соответственно 40 л в сутки/чел., 50 л/сутки, 50 л в сутки/чел.

Максимальный часовой расход воды при 8 — часовой односменной работе цеха составит:

где — коэффициент часовой неравномерности () /2/.

Тогда секундный расход воды в цехе составит:

Гидравлический расчет сети водопровода сводится к определению расчетных секундных расходов воды, диаметров труб и определению потерь напора на каждом участке (рис. 11).

Рисунок 11 — Схема водопроводной сети цеха первичной обработки и переработки молока.

Распределим расчетные максимальные секундные расходы на участках водопроводной сети, согласно данным таблицы 13.

Таблица 13 — Расчетные расходы по участкам водопроводной сети.

По найденным таким образом величинам расчетных расходов, определяем необходимые диаметры труб для каждого участка и величину потерь на них.

Необходимый диаметр труб определяется по величине расчетного расхода и допустимой скорости движения воды, по формуле где скорость воды в трубопроводе, м/с (по условиям незаиливания труб рекомендуется принимать).

Участок 1 — 2.

По таблице 29 / 2 / принимаем .

Расчеты по остальным участкам водопровода представим в виде таблицы 14.

Таблица 14 — Диаметры водопровода на участках водопроводной сети.

Таким образом, подвод воды осуществляется по трубе диаметром, а вся разводка в цехе — трубами .

Определяем суммарные потери напора в сети.

где потери напора на трение по длине трубопровода, м;

местные потери напора в сети, м.

Потери напора на трение по длине водопровода находим по формуле где коэффициент трения по длине водопровода (.

длина трубопровода, м;

диаметр трубопровода, м.

Участок 1 — 2.

Местные потери учитываются отдельно в количестве 5 — 10% от величины потерь на трение по длине труб.

Результаты по остальным участкам водопровода представлены в таблице 15.

Таблица 15 — Потери напора в сети.

Напор насоса определяем из условия обеспечения необходимого напора в наиболее удаленной точке. Данная точка расположена на расстоянии, равном 2/3 длины по периметру водопровода от места входа (точки 1−2-4−7-11−13).

Тогда напор в точке подключения сети цеха к водопроводу фермы будет равен где свободный напор по условиям пожарной безопасности, равный 4 — 5 м. в. ст.

Таким образом, в точке подключения водопроводной сети цеха к сети фермы (точка 1 по рис. 11) должен быть напор не менее 5,5 м. в. ст., а расход воды — не менее 1 л/с.