Технология приготовления обезжиренного кефира

     Автомат осуществляет следующие операции: разматывает  пленку с рулона, наносит на пленку дату и код молокозавода, проводит бактерицидную обработку пленки, формует из нее рукав, сваривает продольный и поперечный швы, наполняет пакет продуктом, отсасывает из пакета воздух, сваривает второй поперечный шов и одновременно отрезает пакет и отводит его на конвейер, который подает пакеты в ящик.

     Опорой  при сварке продольного шва служит формовочная труба, к которой  пленка прижимается сваривающей  головкой с нагревательным элементом. В нижней части трубы размещены пружинящие распорки, придающие рукаву удобную для поперечной сварки форму. Распорки предотвращают образование складок на поперечном шве.

     К верхней части формовочной трубы  подведена трубка от вакуумного устройства для отсасывания из пакета воздуха.

     Дозирование продукта в автомате осуществляется поршневым дозатором со всасывающим и нагнетающим клапаном. Порция кефира из дозатора по дозировочной трубе подается в пакет. Дозировочная труба помещена в формовочную.

     Механизм  сварки поперечного шва имеет  две губы – сваривающую и прижимную. Их сжатие обеспечивается пневмоцилиндром. К сваривающей губе прикреплен электронагревательный элемент, к нажимной – резиновая прокладка. Для охлаждения во время работы к сваривающей и прижимной губам подается вода. Механизм сварки поперечного шва осуществляет также протяжку полиэтиленового рукава на длину одного пакета.

     

     Привод  конвейера пакетов – пневматический с храповым механизмом, конвейера  ящиков с готовой продукцией –  электродвигателем через редуктор. 

      3.3. Описания устройства и принципа действия аппарата для производства кисломолочный напитков.

         3.3.1 Гомогенизатор А1-ОГМ

 

1 – электродвигатель;

2 – станина; 

3 – кривошипно-шатунный  механизм;

4 – плунжерный  блок;

5 - манометрическая  головка; 

6 – гомогенизирующая головка;

7 – система  смазки и охлаждения  
 

     Техническая характеристика гомогенизатора А1-ОГМ:

     Производительность, 1200 л/ч 

     Рабочее давление, 15-20 МПа 

     Температура обрабатываемого продукта, 45-85 ⁰С

     Число плунжеров - 3

     Ход плунжеров, 60 мм

     Частота вращения коленчатого вала, 5,65 с^-1

     Число ступеней гомогенизатора - 2

     Мощность электродвигателя, 37 кВт

     Габаритные  размеры, мм - 1480х1110х1640

     Масса, 1710 кг  

    Гомогенизация – это раздробление (диспергирование) жировых шариков путем воздействия на молоко значительных внешних усилий. В процессе обработки уменьшаются размеры жировых шариков и скорость всплывания. Происходит перераспределение оболочечного вещества жирового шарика, стабилизируется жировая эмульсия, и гомогенизированное молоко не отстаивается.

    

    Принцип действия клапанного гомогенизатора А1-ОГМ.

    В цилиндре гомогенизатора на молоко оказывается механическое воздействие при давлении 15-20 МПа (125-175 ат). При подъеме клапана, приоткрывающего узкую щель, молоко выходит из цилиндра. Это возможно при достижении в цилиндре рабочего давления. При проходе через узкую круговую щель между седлом и клапаном, скорость молока возрастает от нулевой до величины, превышающей 100 м/с. Давление в потоке резко падает, и капля жира, попавшая в такой поток, вытягивается, а затем в результате действия сил поверхностного натяжения дробится на мелкие капельки-частицы. Во избежании слипания раздробленных частичек на выходе из клапанной щели применяют двухступенчатую гомогенизацию. На первой ступени создается давление, равное 75% рабочего, на второй ступени устанавливается рабочее давление.

    Гомогенизатор представляет собой трехплунжерный насос. Каждый из трех плунжеров, совершая возвратно-поступательное движение, всасывает молоко из приемного канала, закрытого всасывающим клапаном, и нагнетает его через нагнетательный клапан в гомогенизирующую головку под давлением 15-20 МПа. 

    3.3.2. Механический расчет  гомогенизатора

      Пусть производительность гомогенизатора составляет 1200 л/ч.

    Плотность молока 3,5%-ной жирности при температуре 50⁰С ρ = 1015,9 кг/м³. 

    Массовая  теплоемкость молока 3,5%-ной жирности при температуре 50⁰С С = 3966,5 Дж/ (кг∙град).

     Наибольшая  теоретическая скорость сливок, подвергающихся гомогенизации может быть вычислена  по формуле Торричелли и составит

     

     

     υ₁ = = = 171,8 м/с, 

     где ∆р = р₀ – р₂ – давление гомогенизации, т.е. перепад давления до клапана и после него, Н/м²;

     γ – объемный вес жидкости, Н/м³, γ = ρ∙g =1015,9∙9,81 = 9,966∙10³ Н/м³;

     Высота  клапанной щели h при работе гомогенизатора нестабильна, а изменяется в широких пределах и зависит, как указывалось выше от многих параметров. Для сливок 25%-ной жирности и заданным расходом она будет равной 

     h = = =0,06∙10^-3 м =0,06 мм, 

     где V = 1200 л/ч = 1,2 м³/ч = 0,00033 м³/с – расход сливок через клапан;

     μ = 0,8 – коэффициент расхода при истечении через клапан;

     d = 10 мм = 10^-2 м – внутренний диаметр клапанной щели. 

Число Рейнольдса для потока гомогенизируемых сливок не зависит от давления гомогенизации и при работе с данным продуктом остается постоянным при любых режимах работы:

= 11848 

     где ν = 1,74∙10^-6 м²/с – кинематическая вязкость потока [3].

     Мощность  N, необходимую для работы гомогенизатора, определяют по формуле для расчета мощности насосов 

     N = = = 6474,6 Вт, 

     где р₀ = 150 кгс/см² = 147, 15∙10⁵ Па;

     η = 0,75 – механический к.п.д. гомогенизатора.

     Повышение температуры ∆t продукта в гомогенизаторе получается равным

       

     ∆t = = = 3,6 град, 

     где С= 3966,5 Дж/(кг∙град) – массовая теплоемкость молока.

     Пружина гомогенизирующей головки должна быть достаточно жесткой, чтобы обеспечить необходимое давление гомогенизации.

     Зададим индекс пружины С_П = 5. Рассчитаем поправочный коэффициент 

     k = = = 1,3125. 

     Усилие  затяжки определяют по формуле  Р = f∙∆р, где f = π∙d² =3,14∙0,001² =3,14∙10^-6 м² – площадь сечения канала перед клапаном. 

     Р = 3,14∙10^-6∙15∙10⁶ = 47,1 Н

     На  основании рассчитанных значений, возможно определить диаметр проволоки пружины: 
 

     d = = = 1,255∙10^-3 м, 
 

     где [τ] – допускаемое напряжение на кручение принимаем равным 50 МН/м².

     

     Средний диаметр витков пружины:

     D = d∙C_П = 1,255∙10^-3∙5 = 6,3∙10^-3м. 

     3.4. Материальный баланс производства

     Исходные  данные:

     Производительность  по кефиру-3 т/ч

     Расход  закваски-150 кг/ч 

     В таблице приведены нормы потерь продуктов по стадиям технологического процесса 
 

Количество  продукта на выходе, кг/ч	Потери, %	Количество продукта на входе, кг/ч
3000	0,13	3004

 

Стадия  розлива

Количество  продукта на выходе, кг/ч	Потери, %	Количество  продукта на входе, кг/ч
3004	0,2	3064

 
 
 
 
 

Стадия  перемешивания и  розлива

Количество  продукта на выходе, кг/ч	Потери, %	Количество  продукта на входе, кг/ч
3064	0,26	3074

Стадия  сквашивания

Количество  продукта на выходе, кг/ч	Потери, %	Количество  продукта на входе, кг/ч
3074	0,16	3079

 

Стадия  заквашивания

Количество  продукта на выходе, кг/ч	Потери, %	Количество  продукта на входе, кг/ч
3079	0,23	2745*

 

Экспедиция

3079-150-240+8=2745,где

150- количество закваски 

Стадия  охлаждения до температуры  заквашивания

Количество  продукта на выходе, кг/ч	Потери, %	Количество  продукта на входе, кг/ч
2745	0,2	2750

 

Стадия  пастеризации молока

Количество продукта на выходе, кг/ч	Потери, %	Количество  продукта на входе, кг/ч
2750	0,2	2755

 

Стадия  гомогенизации молока

Количество  продукта на выходе, кг/ч	Потери, %	Количество  продукта на входе, кг/ч
2755	0,2	2760

 
 
 

Стадия  очистки молока

Количество  продукта на выходе, кг/ч	Потери, %	Количество  продукта на входе, кг/ч
2760	0,2	2810

 

Стадия  нормализации молока

Количество  продукта на выходе, кг/ч	Потери, %	Количество  продукта на входе, кг/ч
2810	0,2	2815

 
 

Стадия  приемки молока