Обґрунтування прогресивної машинної технології переробки молока з

дослідженням процесу гомогенізації молочних продуктів для ВП НУБіП України

НДГ «Великоснітинське» ім. О.В. Музиченка Фастівського району Київської

області.

Доповідач: Квачук Р.А. Керівники: к.т.н. доц. Матиящук А.М. ст. викладач Мартиненко О.В.

КИЇВ 2011

2

• Мета роботи – підвищення ефективності переробки молока при виробництві питного молока, кефіру сметани шляхом визначення раціонального варіанту технології та удосконалення процесу гомогенізації.

• Об'єкт дослідження – машинна технологія переробки молока при виробництві питного молока, кефіру та сметани.

• Предмет дослідження – технологічні, економічні і енергомісткі показники різних технологічних варіантів переробки молока, аналіз конструкцій гомогенізаторів та , вплив їх конструктивних параметрів на ефективність процесу гомогенізації молока та молочних продуктів.

• Методи досліджень – аналітичні і експериментальні методи з використанням продуктового, енергетичного та економічного розрахунків, і математичної статистики.

3

Для досягнення поставленої мети вирішувалися такі завдання:

• 1. Розглянути існуючі варіанти побудови технологічного процесу при виробництві питного молока, кефіру та сметани, визначити раціональний варіант та обгрунтувати свій вибір.

• 2. Вивчити процес гомогенізації молока та молочних продуктів. Визначити раціональний тип робочих органів гомогенізатора для його ефективного використання в проектованій машинній технології.

• 3. Здійснити продуктовий розрахунок потреби в сировині, та підібрати необхідне технологічне обладнання.

• 4. Обгрунтувати компоновку виробничих приміщень, енерго і водопостачання та заходи з охорони праці в цеху.

• 5. Проаналізувати економічні показники технології переробки молока.

Технологічна схема переробки молока Приймання

незбираного молока

Облік

Підігрівання

Очищення

Охолодження

Підігрівання

Проміжне зберігання

Нормалізація молока Вершки

Пастеризація

Пастеризація

Охолодження

Охолодження

Гомогенізація

Фасування, пакуваннякефіру

Заквашування молока

Сквашування молока

Обробка згустку

Визрівання вершків

Заквашування та сквашування суміші

Самопресування і пресування

Обробка згустку

Фасування та пакуванняпитного молока

Фасування і пакуван-ня мякого сиру

Фасування тапакування

вершків

Сироватка

5

Емульсії - однорідні по зовнішньому вигляду суміші взаємно нерозчинних рідин, з яких одна розподілена в іншій у вигляді дрібних крапель.

Для гомогенізації продуктів застосовують спеціальні машини - гомогенізатори,

що відрізняються від эмульсаторів більш інтенсивною механічною дією.

Натуральні емульсії

(молоко, сметана, вершки)

Штучні емульсії готуються в емульсаторах

(майонез, маргарин)

Полідисперсні емульсії - складається з частин різного розміру (незбиране молоко)

Монодисперсні емульсії або гомогенні – складається з частин приблизно однакового

розміру (гомогенізоване молоко)

Гомогенізацією емульсії називається подрібнення дисперсної фази і підви-щення

ступеня її дисперсності в порівнянні з первинною

Повна гомогенізація

Роздільна гомогенізація

Процеси емульгування та гомогенізації рідких і твердих компонентів лежать в основі більшості сучасних технологій.

А. Дві незмішуючі рідин, ще не емульгованих;B. Емульсії другого етапу розсіяні в ході першого етапу;C. Нестійку емульсію поступово відокремлює;D. Поверхнево-активних речовин (фіолетовий контур навколо частинок) позиціонується на стику Фази II і Фази I, стабілізації емульсії.

6

Діаметр жирових кульок у мк 0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10

Вміст жирових крапель у % 3,38 30,7 30,8 22.6 7.7 2,9 0,7 0.6 0 4 0,3

Повне усунення або істотне уповільнення процесу розділення

фаз

Покращення структури

Підвищення органолептичних характеристик

Зменшення виходу вершків у сироватку при виробництві

сиру

Значення гомогенізації при виробництві молочних продуктів

7

Схема класифікації емульсаторів та гомогенізаторів

8

64 5

1

2

3

Д

11

10

7 8 9

Експлікація: 1- кривошипно-шатунний механізм; 2- повзун; 3- плунжер; 4- нагнітальний клапан; 5- впускний клапан; 6- манометр; 7- клапан I-ступені гомогенізатора; 8- шток; 9- пружина; 10- клапан II-ступені гомогенізатора; 11- запобіжний клапан.

Функціональна схема плунжерного гомогенізатора

9

Гомогенізованемолоко

Негомогенізованемолоко

Одноступінчата гомогенізація

1 - кривошипно-шатунний механізм; 2 - плунжерний насос; 3-запобіжний клапан; 4- гомоге-н-зуючий клапан; 5 - пружина; 6 -регулювальні гвинти; 7 - сідло; 8 - манометр 9 – нагніталь-на камера; 10, 11 - нагнітальний і всмоктуючий клапани

10

Негомогенізованемолоко

Гомогенізованемолоко

Двохступінчата гомогенізація

1 - кривошипно-шатунний механізм; 2 - плунжерний насос; 3-запобіжний клапан; 4,12- гомогенізуючі клапани першого і другого рівнів; 5 - пружина; 6 -регулювальні гвинти; 7 - сідло; 8 - манометр 9 - нагнітальна камера; 10, 11 - нагнітальний і всмоктуючий клапани

11

Конструкції гомогенізуючих клапанів

Негомогенізований продукт надходить в область клапана при високому тиску і низькій швидкості. Оскільки він проходить через регульовану область з малими зазорами між клапаном і сідлом, відбувається різке збільшення швидкості з відповідним зменшенням тиску. Інтенсивне виділення енергії створює сильний вихровий потік, при якому частки розриваються.

(А) мікрофлюідікі; (B) керамічні голки і сідла; (C) керамічний кульку і сидіння; (D) діамант, сапфір, рубін або сопла (F позначає силу, що діє на голку)

12

Річна та змінна продуктивність підприємства

Назва продукту Обсяги виробництва, т.

Кількість нормалізованого молока, т.

Кількість сировини, т.

Залишок вершків, т.

На протязі року

Питне молоко 3772 3772 4010 238,459

Кефір 920 920 978,161 58,16

Сметана 296 -  296 - 

Разом - - 5284,161 296,619

Протягом зміни

Питне молоко 12,10 12,10 12,90 0,729

Кефір 2,9 2,9 3,1 0,188

Сметана 0,957  - 0,957  

Разом - - 16,957 0,917

13

1 2 3 4 3 5 6 7 8

9 10 11 12

Молоко;Вершки;

Кефір; Закваска.

Умовні позначення

Машинно-апаратна схема цеху

Експлікація1-ємкість; 2-лічильник; 3-сепаратор-очистник; 4-теплообмінник; 5-ємкість проміжного зберігання; 6-сепаратор-нормалізатор; 7-гомогенізатор; 8-пластинчаста пастеризаційно-охолоджувальна установка; 9-пастеризатор вершків; 10-ємкість визрівання вершків;11-ємкість для приготування кефіру; 12-апарат для фасування та пакування молока і кисломолочних виробів.

14

Графік роботи машин та витрат електроенергії

15

План молокопереробного цеху

Експлікація обладнання:

1 - приймальний бак; 2 - лічильник; 3 - теплообмінник; 4 - сепаратор-очисник; 5 - проміжна ємкість; 6 - стіл; 7,8,9,10,11,12,13 - пластинчаста пастеризаційна установка; 14 - пакувальний аппарат молока, кефіру, сметани; 15 - ємкість; 16 - гомогенізатор; 17 - пастеризатор вершків.

Експлікація приміщень:

І - приймальне відділення;ІІ - лабораторія;ІІІ - склад реактивів;IV - сепараторне відділення;V - кімната майстра;VI - побутові приміщення;VII - коридор;VIII - холодильник;IX - щитова.

16

Генеральний план підприємства

Експлікація:

1- виробниче приміщеня; 2-навчальні класи лабораторії; 3-склад готової продукції;

4-приймальне відділення; 5-адміністративне приміщення; 6-вагова; 7-гараж; 8-місце для відпочинку;

9-котельня; 10-трансформаторна підстанція; 11-головні ворота; 12-запасні ворота; 13-насосна станція .

17

Аналіз причин виникнення та формування травмонебезпечних ситуацій при роботі на плунжерному гомогенізаторі

НУ1 ТНС1

НС2

НД1НкНкп

НСОП НАСЛІДОК

ПРИЧИНА УМОВНА

ПРИЧИНА ФАКТИЧНА

Нк - відсутність контролю за охороною праці на робочому місці; Нг - недосконала система контролю за охороною праці у господарстві;НСОП - низький стан охорони праці на підприємстві.

Найменування технологічного

процесу

Виробнича небезпека Можливі випадки

Засоби запобігання небезпечним

ситуаціям

Небезпечна умова

Небезпечна дія Небезпечна ситуація

Подрібнення жирових кульок

молока плунжерним

гомогенізатором

Привід гомогенізатора не

обладнаний захисним

огородженням(НУ1).

Існує можливість контакту

працюючого з рухомими деталями

(НД1).

1. Можливе захоплення одягу працюючого

(НС1).2. Можлива дія рухомими деталями на працюючого

(НС2).

Травма працюючого

Встановити захисне

огородження

18

Графік беззбитковості при переробці молока 1-го року виробництва

Умовні позначення

- виручка;- кредит + УПВ;- кредит + УПВ + УЗВ

- збиткова зона;- зона беззбитковості;- точка беззбитковості.К

19

Таблиця економічних показників

Показники

Значення1 рік

(з кредитом)

Значення2 рік

(без кредиту)

Капіталовкладення, грн. 434182,95 434182,95

Річний обсяг переробки молока, т. 5284 5284

Виторг від реалізації молочних продуктів, грн. 24775970 25590500,8

Собівартість виробництва, грн. 16142313,3 16120000,5

ПДВ (20%), грн. 4955193,99 5118100,16

Прибуток, грн. 3228462,66 4352400,14

Податок з прибутку(25%), грн. 968538,799 1305720,04

Чистий прибуток, грн. 2259923,86 3046680,1

Виторг від реалізації 1 т питного молока, грн.  4939,5 5100,7

Виторг від реалізації 1 т кефіру, грн.  5127,5 5299,7

Виторг від реалізації 1 т сметани, грн 4822,6 4984,5

Обслуговуючий персонал, чол. 11 11

Керівний та технічний персонал, чол. 4 4

Рівень рентабельності, %. 14 18,9

Срок окупності, років. 0,19185318 0,14251019

Точка беззбитковості, т. 357,288596 96,9126406

20

ВИСНОВКИ

• 1. У відповідності до завдання, на основі аналізу техніко-економічних показників базового господарства, існуючих технологій виробництва питного молока, кефіру та сиру, літературних джерел та передового досвіду спроектовано машинну технологію переробки молока.

• 2. Обґрунтовано раціональний варіант технології, здійснено продуктовий розрахунок, підібрано технологічне обладнання, розроблено графік роботи машин та витрат електроенергії, розраховано необхідну кількість обслуговуючого персоналу.

• 3. Визначено площу виробничого корпусу та виконано компонування приміщень, розроблено план землекористування, обгрунтовано енерго-, паро- і водопостачання та заходи з охорони праці в цеху.

• 4. У розділі „Бізнес-план” магістерської роботи розглянута доцільність будівництва підприємства з економічної точки зору. Зроблено розрахунки таких основних економічних показників: собівартість виробництва продукції – в перший рік роботи 16165000 і на другий рік 16120000 грн, чистий прибуток - перший рік 2263100, другий рік 3046680 грн, рентабельність виробництва – перший рік 14 і другий рік 18,9%. Проведена робота дає всі необхідні докази того, що будівництво підприємства по переробці молока буде вигідним для НДГ «Великоснітинське.

• 5. Досліджено процес гомогенізації молока та молочних продуктів. Визначено раціональний варіант конструкції гомогенізатора з метою його ефективного використання в проектованій машинній технології.

• 6. Проведена робота дає всі необхідні докази того, що будівництво підприємства по переробці молока на базі НДГ «Великоснітинське» створює сприятливі умови для ефективного використання власної сировини з отриманням кінцевого продукту та створення нових робочих місць.