Технологическое оборудование пищевых производств лекции. Курс лекций по дисциплине «Процессы и аппараты пищевых производств

Механическое оборудование предприятий пищевой
промышленности относится к классу технологических машин.
Механическое оборудование предназначено для выполнения
технологических операций по первичной переработке пищевых
продуктов с целью изменения их свойств (структуры, формы,
размеров и т.п.)

Классификация механического оборудования

Технологическая машина представляет собой
устройство, состоящее из источника движения, передаточного
механизма, исполнительного механизма и вспомогательных
элементов, объединенных в единое целое станиной или корпусом.
К вспомогательным элементам технологической машины относятся
узлы управления, регулирования, устройства, обеспечивающие
безопасность работы обслуживающего персонала, загрузочные и
разгрузочные устройства и т.п.
корпус
Пульт упр.
М
П.м.
И.м
.
Станина

Классификация механического оборудования

Механическое оборудование предприятий пищевой
промышленности можно классифицировать:
по
по
по
по
функциональному назначению;
количеству выполняемых операций;
структуре рабочего цикла;
степени автоматизации и др.

Классификация механического оборудования

По функциональному назначению:
сортировочно-калибровочное;
моющее;
очистительное;
измельчительно-режущее;
месильно-перемешивающее;
дозировочно-формовочное;
прессующее.

Классификация механического оборудования

Сортировочное оборудование применяется для сортировки,
калибровки и просеивания сыпучих продуктов, овощей, фруктов и
пр.
Моечное оборудование – для мытья овощей и другого сырья.
Очистительное оборудование – для очистки корнеклубнеплодов,
рыбы.
Измельчительно-режущее оборудование – для размалывания,
дробления, протирания, разрезания пищевых продуктов.
Месильно-перемешивающее оборудование – для замеса теста,
перемешивания фаршей, взбивания кондитерских смесей и т.п.
Дозировочно-формовочное оборудование – для формовки котлет,
деления масла на порции, раскатки теста и т.п.
Прессующее оборудование – механизмы для получения сока из
фруктов и ягод, производства макаронных изделий и пр.

Классификация механического оборудования

По количеству выполняемых операций:
Однооперационные – выполняющие одну технологическую
операцию (картофелечистка - очистка картофеля от кожуры).
Многооперационные – выполняющие технологический процесс,
состоящий из нескольких технологических операций
(посудомоечная машина – мытье посуды горячей водой с
раствором моющего средства, предварительное ополаскивание,
окончательное ополаскивание, стерилизация).
Многоцелевые – выполняющие несколько технологических
процессов с помощью поочередно подсоединяемых сменных
исполнительных механизмов (универсальные кухонные машины
со сменными рабочими органами).

Классификация механического оборудования

По структуре рабочего цикла:
Машины периодического действия, в которых загрузку, обработку и
выгрузку продукта осуществляют поочередно, т.е. приступать к
обработке следующей порции продукта можно только после того,
как из рабочей камеры будет выгружен ранее обработанный
продукт. (картофелеочистительные, тестомесильные, взбивальные
машины и др.)
Машины непрерывного действия, в которых процессы загрузки,
обработки и выгрузки продукта в установившемся режиме
совпадают по времени, т.е. продукт непрерывно продвигается от
загрузочного устройства в рабочую камеру, перемещается вдоль нее
и одновременно подвергается воздействию рабочих органов, после
чего удаляется через разгрузочное устройство, т.е. новые порции
продукта подаются в машину до окончания обработки предыдущих и
соответственно сокращется время ее работы (мясорубки,
овощерезки, протирочные машины, просеиватели и др.)

Классификация механического оборудования

По степени автоматизации технологических процессов,
выполняемых машиной:
Машины неавтоматического действия. В них технологические
операции (подача продуктов в рабочую камеру, удаление из нее
готовой продукции, контроль за готовностью продуктов)
выполняет оператор, обслуживающий машину.
Машины полуавтоматического действия. Основные
технологические операции осуществляются машиной, ручными
остаются только вспомогательные операции (например, загрузка и
выгрузка продуктов).
Машины автоматического действия. Все технологические и
вспомогательные операции выполняются машинами. Такие
машины можно использовать в технологическом процессе
автономно или в составе поточных линий.

10. Производительность, мощность и КПД машины

Производительность технологической
машины – это ее способность перерабатывать
определенное количество продукции в единицу
времени (кг/ч, шт./с, м³/ч, т/сут. и т.д.).

11. Производительность, мощность и КПД машины

Теоретическая производительность (Qт) – это
количество продукции, которое машина может
выпускать в единицу времени при бесперебойной и
непрерывной работе в стационарном режиме.
Б
Е
Q Б z
,
Т
Т P ТT
где Б – количество продукции, выпускаемое машиной за один рабочий
цикл (кг, шт., т и пр.);
z – количество рабочих циклов за единицу времени;
Тр – рабочий цикл машины (ч, с, сут. и пр.);
Е – вместимость рабочей камеры (м³);
Тт – технологический цикл машины (ч, с, сут. и пр.)
(Тт=tз+tо+tв, где tз – время загрузки, tо - время
обработки, tв – время выгрузки продукции из машины).

12. Производительность, мощность и КПД машины

Технологическим циклом машины называют
время пребывания обрабатываемого объекта в
технологической машине, в течение которого он
проходит обработку от начального состояния до
конечного согласно технологии данного процесса.
Рабочим циклом машины называют промежуток
времени между двумя последовательными моментами
выхода единиц готовой продукции.

13. Производительность, мощность и КПД машины

Техническая (действительная)
производительность (Qтех.) - это среднее
количество продукции, которое выпускает машина в
течение единицы времени в условиях эксплуатации в
соответствии с требованиям технологического
процесса. Техническая и технологическая
производительность связаны соотношением:
QТЕХ. К Т. И.QТ
где Кт.и. – коэффициент технического использования машины;

14. Производительность, мощность и КПД машины

Коэффициент технического использования машины:
КТ.И.
Т МАШ.
Т МАШ. Т Т.О. Т ОТК.
где Тмаш. - время эффективной работы машины в стационарном
режиме (ч.);
Тт.о. – время, необходимое для технического обслуживания и ввода
машины в стационарный режим (потери первого рода) (ч.);
Тотк. – время, необходимое на восстановление работоспособности
машины и ввод ее в стационарный режим после отказа
(потери второго рода) (ч.).

15. Производительность, мощность и КПД машины

Эксплуатационная производительность (Qэкс.)
– это производительность машины, эксплуатируемой на
данном предприятии, с учетом всех потерь рабочего
времени.
QЭКС. К О. И.QТ
где Ко.и. – коэффициент общего использования машины, учитывающий все
потери машинного времени (в т.ч. простои машины по
организационным причинам), рассчитать точно невозможно.

16. Производительность, мощность и КПД машины

Мощность машины – это энергия, которая
подводится к машине в единицу времени и
характеризует быстроту совершения работы.
Мощность двигателя должна восполнять потери
ее в самом двигателе, в передаточном механизме, на
рабочем валу, передающем движение рабочим
органам, и быть достаточной для того, чтобы рабочий
орган производил работу с заданной скоростью.

17. Производительность, мощность и КПД машины

Общая мощность, которую необходимо передать на
входной вал исполнительного механизма,
определяется с учетом потерь в самом механизме и
передачах:
,
PО
PД PТР
,
где Рд – мощность, затрачиваемая на приведение в движение
рабочего органа;
Ртр – мощность, затрачиваемая на перемещение
обрабатываемого объекта;
- КПД, учитывающий потери мощности при ее передаче от
вала двигателя к рабочему органу.

18. Производительность, мощность и КПД машины

При поступательном движении рабочего органа:
PД FР.О. Р.О.
PТР FО. О.
где Fр.о. – усилие, приложенное к рабочему органу, Н;
р.о. - линейная скорости движения рабочего органа, м/с;
Fо. - усилие, приложенные к обрабатываемому объекту, Н;
о - линейная скорость движения обрабатываемого объекта
под действием рабочего органа, м/с;

19. Производительность, мощность и КПД машины

При вращательном движении:
PД М Р.О. Р.О.
PТР М О. О.
где Мр.о. - вращающий момент, приложенный к рабочему органу, Н м;
р.о. - угловая скорость движения рабочего органа, рад/с;
Мо. - вращающий момент, приложенный к обрабатываемому объекту, Н м;
о
- угловая скорости движения обрабатываемого объекта под
действием рабочего органа, рад/с.

20. Производительность, мощность и КПД машины

Если электродвигатель выбран недостаточной мощности в
сравнении с предполагаемой нагрузкой, это приведет к
неполному использованию машины (аппарата) или
перегрузке отдельных частей электродвигателя и
преждевременному выходу его из строя.
Если мощность электродвигателя будет превышать
предполагаемую нагрузку, технико-экономические
показатели машины снизятся (увеличится первоначальная
стоимость электропривода, уменьшится КПД и т.д.).

21. Производительность, мощность и КПД машины

КПД технологической машины (аппарата)
– это отношение полезной работы (полезно
затраченной энергии) ко всей совершаемой работе
(затраченной энергии).
Следовательно,
коэффициент
полезного
действия характеризует величину потерь и величину
полезно затраченной энергии и является одним из
критериев степени совершенства преобразования
электрической (тепловой и др.) энергии в
механическую и обратно.

22. Производительность, мощность и КПД машины

Потери энергии в машинах и аппаратах
происходят:
в технологическом процессе;
при работе механизмов на холостом ходу;
при наличии сил трения в кинематических парах;
в результате рассеивания энергии при
деформации и вибрации деталей и машин;
при выбросах в окружающую среду и т.д.

КРАТКАЯ АННОТАЦИЯ МОДУЛЯ

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

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

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

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

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

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

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

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

ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

1. Технология хлебобулочного производства.

2. Технология мяса и мясопродуктов.

3. Технология переработки молока.

1. ТЕХНОЛОГИЯ ХЛЕБОБУЛОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Процесс производства хлеба и булочных изделий слагается из 6 этапов:

1. прием и хранение сырья;

2. подготовка к пуску в производство;

3. приготовление теста;

4. разделка теста;

5. выпечка;

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

К дефектам хлеба, вызванным качеством муки можно отнести:

Посторонний запах

Хруст на зубах, обусловленный наличием песка в муке.

Горький вкус.

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

К дефектам хлеба при неправильном проведении технологических процессов относятся:

1.Неправильное приготовление теста.

2.Неправильная разделка теста (растройка).

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

Наиболее распространенными болезнями хлеба являются картофельная болезнь и плесневение.

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

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

2. ТЕХНОЛОГИЯ МЯСА И МЯСОПРОДУКТОВ

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

3. ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ МОЛОКА

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Витаминизированное молоко с добавлением витаминов А, Д, С.

Сливки: жирность - 8, 10, 20, 35%

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

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

К 1 группе относятся простокваша, ряженка.

Ко 2 группе - кефир, кумыс.

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

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

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

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

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

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

1. Классификация оборудования пищевых производств и требования к нему

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

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

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

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

Требования, предъявляемые к аппаратам

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

Эксплуатационные требования

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Требования техники безопасности. Эргономика

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

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

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

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

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

Конструктивные и эстетические требования

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

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

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

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

Экономические требования

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

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

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

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

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

полирование шлифование пищевой

2. Механические процессы

Шлифование

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

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

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

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

Вальцедековый станок СВУ-2

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

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

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

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

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

Шелушильно-шлифовальная машина Al-ЗШН-З

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

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

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

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

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

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

Шлифовальная машина А1-БШМ - 2,5

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

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

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

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

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

3. Гидромеханические процессы

Основные закономерности фильтрования

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

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

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

V×xo=hoc×S.

Отсюда толщина равномерного слоя осадка на фильтровальной перегородке составит:

а его сопротивление

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

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

. (4) .

Литература

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

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

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