Instalatia Tehnologica pentru Obtinerea Laptelui Praf

UNIVERSITATEA DIN BACU FACULTATEA DE INGINERIESPECIALIZAREA : INGINERIE BIOCHIMIC

OPERAII I APARATE N INDUSTRIA BIOCHIMIC

Coordonator :Prof. dr. ing. Lucian Gavrila

Grupa:D

Bacau2007

Cuprins

Tema de proiectare....................................................................................................................3Memoriu justificativ..................................................................................................................4I. Componentii esentiali ai laptelui............................................................................................5I.1. Laptele materie prima..............................................................................................5I.2. Compozitia chimica a laptelui.................................................................................5I.3. Componenti de baza a laptelui.................................................................................6I.3.1. Apa............................................................................................................6I.3.2. Substante azotate.......................................................................................6I.3.3. Glucidele...................................................................................................7I.3.4. Lipidele.....................................................................................................7I.3.5. Vitaminele din lapte..................................................................................8Oligoelementele minerale din lapte....................................................................8II. Tehnologia de uscare a latelui.............................................................................................10II.1. Aspecte generale...................................................................................................10II.1.1. Prezentarea produselor lactate uscate.....................................................10II.1.2. Tipuri de produse uscate.........................................................................10II.2. Proedurile de uscare a laptelui...............................................................................11II.2.1. Uscarea prin scurgre de film...................................................................11II.2.2. Uscarea prin pulverizare.........................................................................11II.3. Fabricarea laptelui praf..........................................................................................12II.3.1. Tipuri de lapte praf si materia prima utilizata ........................................12II.3.2. Procesul tehnologic........................................ ........................................13II.3.3. Schema tehnologica de fabricre a laptelui praf ......................................17II.3.4. Proprietatile si defectele laptelui praf.....................................................18II.3.5. Defectele laptelui praf.............................................................................19Diagrama Sankey......................................................................................................................20III. Operatii folosite in procesul de fabricare a laptelui............................................................21III.1. Filtrarea................................................................................................................21III.2. Amestecarea.........................................................................................................23III.3. Evaporarea............................................................................................................24III.4. Transportul fluidelor............................................................................................25IV. Bilanturi de materiale si bilanturi termice..........................................................................27IV.1. Schema bloc a instalatiei de conentrare...............................................................31V. Dimensionarea utilajelor......................................................................................................39V.1. Dimensionarea amestecatorului............................................................................39V.2. Dimensionarea filtrului.........................................................................................41V.3. Dimensionarea evaporatorului I............................................................................42V.4 Dimensionarea eaporatorului II..............................................................................44V.5. Dimensionarea preincalzitorului...........................................................................47V.6. Dimensionarea evapoatorului III...........................................................................50V.7. Dimensioarea pompei............................................................................................53Concluzii...................................................................................................................................56Bibliografie...............................................................................................................................57

Introducere:

Laptele este un aliment valoros, insa relativ perisabil , datorita contaminarii sale cu microorganisme, inca de la mulgere.Din cele mai vechi timpuri s-a cautat o metoda de conservare a laptelui sub diverse forme si in conditii convenabile. Transformarea laptelui in lapte praf este un proces complex care consta in concentrarea laptelui impreuna cu o fractiune variabila de grasime si substante minerale, cu eliminarea unei cantitati importante de apa. n acest proiect am ales ca tem obinerea laptelui praf din lapte integral. Am ales aceast tem deoarece mi s-a prut interesant ca plecnd de la laptele integral i trecnd prin mai multe operaii se obine laptele praf.Laptele prezint o compoziie complex cu patru grupe de componente principale: substane azotoase, glucide, lipide i sruri minerale.. n afara acestora, n lapte sunt prezente i o serie de alte substane n proporii mai reduse, dar cu importan mare n alimentaie sau tehnologie. Ca surs convenional de protein animal, laptele se situeaz pe locul al doilea, dup carne, n privina aportului proteic n alimentaia uman. Etapele parcurse n acest proiect sunt: Cunoaterea procedeelor de proiectare a unei instalaii de lapte praf; Amestecarea i filtrarea; cunoaterea acestor noiuni teoretice ne ajut s nelegem complexitatea i importana acestor procese; Cunoaterea tipurilor de pompe i a instalaiilor auxiliare; Stabilirea fluxului de materiale pentru fiecare utilaj n parte i dimensiunile acestuia. Cel mai important utilaj folosit pentru obinerea laptelui praf din laptele integral este concentratorul. La fel de important ca operaia de concentrare este i operaia de uscare care joac un rol important n obinerea laptelui praf.

Capitolul I

Componentii esentiali ai laptelui

I.1. Laptele materie prim

Este alimentul cel mai complex si mi usor asimilat de organism, constituind unul din alimentele de baza si in nutritia omului.Laptele este denumit si Sangele alb prin valoare sa haranitoare. Are peste o suta de substante nutritive necesare vietii omului (20 aminoacizi, peste 10 acizi grasi, 4 feluri de lactoze, 25 vitamine, peste 45 elemente minerale, proteine). Proteinele contin aminoacizi necesari cresterii si mentinerii sanatatii.Grasimea in afara de rolul ei energetic constituie si la formarea rezervelor de grasime in organism. Important este faptul ca substantele nutritive din lapte se gasesc in proportii optime, astfel ca laptele este asimilat de organism mai bine decat orice alt aliment. Atat laptele cat si produsele lactice maresc rezistenta organismelor fata de infectii si intoxicatii, ridicand nivelul de sanatate a populatiei.[ 1 ]

I.2. Compoziia chimic a laptelui

n absena microorganismelor i enzimelor libere, laptele este un aliment alctuit din dou faze total nemiscibile, dar aflate ntr-o stare de emulsie perfect una n alta:1. faza apoasa, care conine: proteine, substane bio-organice dar compatibile cu faza apoas datorit gradului lor ridicat de hidratare precum i gruprilor anorganice terminale electrolitice, ce le asigur starea coloidal i, prin urmare, compatibilitatea cu apa; zaharurile, compui organi solubili n ap; vitaminele hidrosolubile; srurile i oligo-elementele minerale. [ 1 ]2. faza organic constituit din materia gras, emulgat n faza apoas i alctuit din: gliceridele; steridele; acizii grai; fosfolipidele, dintre care lecitina, care asigur interferena dintre cele dou faze; vitaminele liposolubile; pigmenii. [ 1 ]Din punct de vedere chimic, laptele conine urmtorii componeni: apa; substana uscat negras; materia gras. [ 1 ]Unele din aceste substane se gsesc n stare dizolvat ntr-o faz sau alta, iar altele sub form de emulsie sau de suspensie coloidal, apa jucnd rol de mediu de dispersie al acestora. Toate tipurile de lapte conin practic aceiai componeni majori, ntr-o distribuie aproape similar care fluctuieaz uor n funcie de specia animalier, de ras n cadrul aceleiai specii, de regimul alimentar precum i de perioada de lactaie. [ 1 ]

I.3. Componenii de baz a laptelui

I.3.1. Apa

Principalul component al laptelui este apa, care reprezint peste 80% din masa total a laptelui, proporie ce variaz, n primul rnd, n funcie de specia animalului. [ 1 ]Apa este faza majoritar, n care au loc cvasitotalitatea proceselor chimice, biochimice i fizice. Tensiunea superficial a soluiei apoase din lapte numite plasm joac un rol determinant n stabilitatea emulsiei de materie gras i a suspensiilor de proteine. [ 1 ]

I.3.2. Substane azotate

Apa din lapte este faza de dispersie a ceea ce se numete, de regul, substana uscat, care rezult din eliminarea total a apei din lapte, printr-o deshidratare integral. [ 1 ]Din eliminarea materiei grase din substana uscat, rezult substana uscat negras, care, n afara de substane minerale (sruri de Ca, Mg, K etc.), mai conine i elemente organice specifice laptelui, printre care putem enumera urmtoarele: lactoza (dizaharid compus din glucoz i galactoz); cazein; lactalbumin; lactoglobulin; enzime libere; urme de alti compui. [ 1 ]Cea mai mare parte a substanei uscate, grase sau negrase, poate, de asemenea, fi obinut prin coagularea fie a laptelui normal, fie a laptelui smntnit i formarea unei mase floculante, numit coagul. n masa subsatnelor azotate, proteinele reprezint, n medie, o proporie de circa 95%. [ 1 ]Proteinele laptelui sunt substane macromoleculare formate din combinarea a circa 20 de aminoacizi elementari. Ele pot fi uor separate din soluie, utiliznd acid tricloracetic (ATCA) sau acid fosfotungtic i pot fi precipitate cu o soluie concentrat de sulfat de amoniu.n funcie de starea lor de dispersie, proteinele din lapte pot fi clasificate n dou grupe:1. cazeina aflata n stare de suspensie coloidal i care reprezint 80% din totalul proteinelor;2. proteinele zerului sau proteinele serice, solubile n ap, i anume: lactalbumina, n proporie de 9-15% din masa proteinelor; lactoglobulina, n proporie de 3,3% din totalul proteinelor; proteozopeptonele, n proporie de 3,7% (solubile n zer). [ 1 ]Aceast distribuie a principalelor proteine fluctueaz n limite foarte nguste, n funcie de sursa laptelui, raportul dintre diferitele proteine pstrndu-se aproape constant. [1]Cele mai importante proteine din lapte pot fi clasificate n trei categorii, n funcie de structura lor chimic:1. holoproteidele, care contin numai -aminoacizi (-lactalbumina, -lactoglobulina);2. fosfoproteidele, care conin acidul fosforic n gruparea proteic (-cazeina, -cazeina);3. lipoproteidele, care conin glucide drept grupare prostetic (K-cazein),ele deosebindu-se prin structura i compoziia molecular, care le determin forma de dispersie n lapte. [ 1 ]

I.3.3.Glucidele

Lactoza este un component al laptelui care determin, sub aciunea microorganismelor, toate procesele fermentative care au loc n lapte. Lactoza poate suferi o serie de procese fermentative de descompunere pentru a da natere, n funcie de tipul de microorganisme implicate, la acid lactic, acid propionic, acid butiric sau alcool. [ 1 ]Lactoza este principalul component glucidic al laptelui, pe lng urmele de galactoz i glucoz, ce rezult din procesul de hidroliz. Din punct de vedere chimic, lactoza este un dizaharid (dioz) format dintr-o molecul de glucoz i o molecul de galactoz. [ 1 ]Lactoza este un glucid specific laptelui, i , prin urmare, singura surs de galactoz pentru om, fiindu-i necesar n sintetizarea metabolic a galactocerebrozidelor, substane implicate n dezvoltarea sistemului nervos central i a facultilor mintale, n special la copil. Cecetri riguroase au demonstrat c eliminarea galactozei din raia nutritiv a sugarului i nlocuirea ei cu zaharoza duce la tulburri de inteligena la copil. [ 1 ]Cu o putere de ndulcire de 6,25 ori mai mic dect cea a a zaharozei, lactoza i confer laptelui un gust dulceag. Acest gust dulceag este mai pronunat n zerul nefermentat, deoarece, n lapte, acesta este mascat de prezena cazeinei. Laptele de vac conine n jur de 4,3-4,8% lactoz raportat la cantitatea total de substan uscat. [ 1 ]n plus de procesele fermentative, lactoza poate suferi procesul de hidroliz, enzimatic sau acid cu formarea de glucoz i galactoz. Se obine astfel siropul de lactoz, caracterizat printr-un gust dulce mai intens i utilizat n fabricarea ngheatei. Prin convertirea glucozei, se intensific gustul de dulce, prin formarea fructozei. Toate aceste produse sunt destinate n special persoanelor cu intoleran la lactoz. [ 1 ]

I.3.4.Lipidele

Fraciuna gras reprezint, n medie, 3,6-3,8% n laptele de vac, coninut apropiat de cel din laptele de capr (4%) i peste 7% n laptele de oaie i de bivoli. Materia gras din lapte este un amestec complex, alctuit de o multitudine de compui, printre care se numr gliceridele, steridele, fosfolipidele, acizii grai liberi, diverse tipuri de cear i altele. [ 1 ]

I.3.5.Vitaminele din lapte

Principalele vitamine ntlnite n lapte sunt cele de tip: A, D, E, K, B1, B2, B6, PP i B12, i sunt dispersate, n principal, n dou faze: vitaminele hidrosolubile, dizolvate n plasm; vitaminele liposolubile, care sunt dispersate n materia gras. [ 1 ]Distribuia vitaminelor n cele dou faze ale laptelui variaz n funcie de specia animalului, rasa animalului, perioada de lactaie, regimul alimentar, precum i de tipul de prelucrri anterioare ale laptelui. [ 1 ]Vitaminele contribuie, n mod esenial, la valoarea nutritiv a laptelui, prin aciunea lor, alturi de enzime i de ali factori de nutriie, n procese metabolice ce au loc n organismul consumatorului. [ 1 ]

Vitaminele din lapte

VitaminStabilitateRol Surs de provenien

Vitamina ARezistent la cldur, sensibil la oxidare.Favorizeaz creterea i rezistena organismului tnr.Hidroliz enzimatic a -carotenului.

Vitamina DRezistent la fierbere, pasteurizare i depozitare.Element antirabic, regleaz metabolismul fosfocalcic, favoriznd absorbia i reinerea calciului n organism.Descompunerea fotolitic a erosterolului.

Vitamina E-Necesar fecunditii i formrii laptelui de ctre glandele mamare. Rol antioxidant important.Plante verzi (ppdie, germeni de cereale).

Vitaminele B1, B6, B12-Protejeaz sistemul nervos i apr organismul de anemie.Sintetizate de flora digestiv a rumegtoarelor.

Vitamina B2Rezistent la cldur, sensibil la razele UV.Favorizeaz creterea, se regsete n zer. Zer

Vitamina CInstabil la cldur i n prezena oxigenului.Rol multiplu.Fructe, legume.

I.3.6.Oligoelementele minerale din lapte

Fraciunea mineral din lapte reprezint o proporie de circa 0,7-0,9%, fiind alctuit, n esen, de sruri de cloruri, citrai i fosfai de caciu, de sodiu, potasiu i magneziu. Citraii de sodiu, calciu i magneziu se combin cu lactoza pentru a fi asimilate de organism i joac un rol foarte important n procesele fermentative, favoriznd formarea de compui de tip diacetil i diacetilmetilcarbonil, care confer arom produselor lactate. [ 1 ]n lapte se mai afl i alte combinaii chimice pe baz de sulf, aluminiu, zinc, fier, aflate n constituia metaloproteinelor, precum i calciu i fosfor care joac un rol foarte important n nutriia omului i n stabilizarea cazeinei. De menionat faptul c distribuia acestor oligoelemente variaza, n principal, n funcie de gradul de prospeime a laptelui i vice-versa. Astfel, prezentm dou argumente n acest sens: laptele zis anormal are un coninut relativ ridicat de cloruri; laptele prelucrat termic are un coninut redus n sruri solubile de calciu i se preteaz mai greu la coagulare. O modalitate de remediere, n acest sens, const n corectarea acestui coninut cu un adaos de clorur de calciu. [ 1 ]

Fraciunea enzimatic din lapte

Enzimele sunt compui proteici funcionalizai i joac rol de catalizatori, foarte activi i selectivi, n diferitele procese chimice i biochimice ce pot avea loc n lapte. Pn n zilele noastre, peste 20 de enzime au putut fi identificate n lapte. [ 1 ]

Enzimele eseniale

Acestea sunt clasificate n diferite grupe i ele se localizeaza n special n celulele epiteliale ce provin din glandele mamare. Principalele grupe de enzime sunt: lipazele; esterazele; amilazele ( i ); aldolazele; citocromreductazele; fosfatazele; reductazele; peroxidazele; catalazele.Fraciunea enzimatic din lapte determin, n mod semnificativ, comportarea fizico-chimic, stabilitatea termic i mecanic, precum i capacitatea laptelui de a fi prelucrat ulterior n vederea unei valorificri superioare. [ 1 ]

Capitolul II

Tehnologia de uscare a laptelui

II.1. Aspecte generale

II.1.1. Prezentarea produselor lactate uscate

Laptele praf i derivatele uscate din lapte sunt obinute prin eliminarea cvasitotal a apei, proces ce are loc printr-o concentrare maxim controlat a laptelui. Produsele uscate prezint numeroase avantaje, printre care se numr: un coninut ridicat n substan uscat, ceea ce determin o valoare nutritiv ridicat; o conservabilitate ndelungat, datorit lipsei de ap, fapt ce duce la inhibarea proceselor chimice i biochimice, precum i a celor biologice de cretere i nmulire celular; o rentabilitate ridicat a transportului i a stocrii datorit volumelor reduse ocupate de aceti produi. [ 1 ]Procesul de deshidratare se realizeaz la scar industrial, inndu-se cont de anumite criterii cu privire la materia prim i la produs finit. Astfel produii uscai obinui trebuie s fie solubili n ap i stabili din punt de vedere chimic pentru perioade ndelungate de timp, iar laptele folosit ca meterie prim s nu prezinte proprieti anormale. [ 1 ]

II.1.2. Tipuri de produse uscate

1. Laptele prafLaptele praf integral este produsul cel mai rspndit i cel mai comercializat din aceast categorie, datorit, n primul rnd, succesului pe care l-a avut acest sortiment i rspndirii sale rapide n lume, precum i datorit aplicaiilor multiple ale acestuia, pe lng consumul direct sub form de lapte reconstituit cu un adaos de ap. [ 1 ]

2.Lapte praf smntnitLaptele praf smntnit, mai iesftin dect laptele integral, este un produs pentru care cererea crete continuu, datorit aplicaiilor sale din ce n ce mai diversificate. Principalul avantaj al acestui produs const n coninutul su ridicat de proteine, riboflavin i substane minerale, un coninut mai ridicat dect cel din laptele prafintegral. Un alt avantaj l reprezint o stabilitate ridicat a acestui produs pentru perioade lungi de conservare. [ 1 ]

3.Laptele i produsele uscate pentru sugari i copiiAceste produse au fost adaptate nutriiei umane, datorit rolului lor important n creterea organismului. [ 1 ]

4.Subprodusele uscate ale lapteluiCele mai cunoscute subproduse lactate uscate sunt zerul i zara praf. Aceste produse au aplicaii multiple, n special, n tehnologia produselor alimentare i n gastronomie. [ 1 ]

II.2. Procedurile de uscare a laptelui

n tehnologia de uscare a laptelui i a derivatelor lactate, au fost consacrate la nivel de procedee tehnologice dou proceduri diferite de uscare i anume: uscarea prin scurgere de film sau de pelicul i uscarea prin pulverizare. [ 1 ]

II.2.1. Uscarea prin scurgere de film

Aceast procedur const n asigurarea scurgerii laptelui sub form de film subire pe o suprafa metalic nclzit. Aceast procedur are n vedere mrirea suprafeei de contact ntre produsul ce urmeaz a fi uscat i agentul de nclzire pentru a asigura o deshidratare ct mai eficient. n acest sens, o procedur convenional, care este din ce n ce mai puin folosit la scar industrial, se bazeaz pe scurgerea lapteluisub form de film pe suprafaa unui cilindru rotativ nclzit. [ 1 ]Procesul de uscare a laptelui pe valuri se realizeaz la presiune atmosferic, la o temperatur de 80-140oC i un timp de contact scurt de 2-3 secunde. Aceste condiii sunt considerate optime i permit o uscare corespunztoare prin minimalizarea procesului de degradare termic a elementelor nutritive ce alctuisc laptele. Procesele de degradare termic rmn, ns, destul de importante n astfel de tehnologii datorit temperaturii relativ ridicate de uscare. [ 1 ]O alt variant a acestei proceduriconst n micorarea temperaturii de uscare la temperatura de 50-60oC i mrirea vitezei de rotire a valurilor i diametrului acestora. Aceast variant s-a dovedit, ns, destul de costisitoare i nu mai prezint interes tehnologic n comparaie cu noile metode de uscare a laptelui prin pulverizare, deoarece procesele de degradare pot fi numai minimalizate dar nu i eliminate n ntregime. [ 1 ]

II.2.2. Uscarea prin pulverizare

Aceast procedur este mai modern i mai rentabil i const n atomizarea laptelui lichid sub forma unui nor de picturi mici ntr-o incint n care circul un curent de aer cald. [ 1 ]Atomizarea fazei lichide (lapte) ntr-o faz gazoas cald (aer) are n vedere mrirea suprafeei de contact lichid-gaz precum i o mrire a transferului de materie (evaporarea apei). Contactul dintre picturile mici de lapte i moleculele de aer cald este foarte rapid i uscarea este aproape instantanee. Cu toate c aerul cald are o temperatur de 140-170oC, timpul scurt de contact dintre picturi i aer, face ca temperatura picturilor s nu depeasc valoarea de 50-55oC. [ 1 ]Contactul dintre faza lichid i faza gazoas se poate realiza n dou moduri diferite: unul n contracurent i unul n echicurent. [ 1 ]Pentru procedeele industriale ce funcioneaz n contracurent, picturile se formeaz cu ajutorul unui dispozitiv de pulverizare situat n partea superioar a camerei de uscare. [ 1 ]Cderea liber a picturilor de ap este frnat de rezistena pneumatic exercitat de curentul ascendent de aer. Pe msur ce particulele coboar, ele se deshidrateazprogresiv, densitatea lor crete treptat i cderea lor devine din ce n ce mai rapid (fig. 1.) [ 1 ]

Fig.1. Uscator in contracurent

Timpul de contact dintre picturi i aerul cald este reglat de temperatura de uscare prin modificarea debitului de aer. Procedeele ce funcioneaz n echicurent (cureni paraleli) folosesc camere de uscare orizontale. [ 1 ]n aceste instalaii, timpul de contact este adeseori mai scurt, dar temperatura de uscare mai ridicat. Separarea particulelelor are loc n dispozitive de tip separator-ciclon ce funcioneaz pe principiul forei centrifuge. Procedeele de uscare prin pulverizare sunt mai performante dect cele prin scurgere de film i prezint avantajul suplimentar de a pstra calitile laptelui, n special, solubilitatea acestuia n ap la reconstituire (solubilitatea fiind mai mare de 99%). Astfel procedeele de pulverizare au devenit cele mai folositen industria laptelui. [ 1 ]

II.3. Fabricarea laptelui praf

II.3.1. Tipuri de lapte praf i materie prim utilizat

Pe baza coninutului de materie gras exist mai multe sortimente comercializate dintre care cele mai cunoscute sunt: Lapte praf tip 26 cu coninut n materie gras de 26%; Lapte praf 20 cu coninut n materie gras 20%; Laptele smntnit cu coninut n materie gras de 1,5. [ 1 ]Materia prim folosit pentru obinerea laptelui praf este supus unor norme severe similare cu cele cerute n cazul laptelui concentrat si anume: O aciditate mai mic de 20o T; Un gust i un miros de lapte proaspt; O consisten normal i o culoare alb normal. [ 1 ]

II.3.2. Procesul tehnologic

Etapele tehnologice de fabricare a laptelui praf sunt urmtoarele:

1.Recepie, filtrarei rcireLaptele, recepionat conform normelor prescrise privind proprietile organoleptice i fizico-chimice, este imediat supus unor operaii de filtrare, care se realizeaz, de regul, folosind un dispozitiv centrifugal performant i adoptat capacitii de producie. Ulterior, funcie de regimul de funcionare a procesului tehnologic, laptele filtrat este: Fie rcit la o temperatur de 4-6oC i conservat n rezervoare tampon naintea unei prelucrri ulterioare. Acest caz este valabil pentru un regim discontinuu sau atunci cand apare un excedent de materie prim; Fie trimis direct cu ajutorul unor pompe n utilaje destinate operaiilor de normalizare. Acest caz este valabil pentru un regim dinamic, n care are loc o recepie optimizat n raport cu parametrii tehnologici de fabricare. [ 1 ]

2.NormalizareaNormalizarea are drept scop principal omogenizarea compoziiei laptelui i evitarea fluctuaiilor n timp ale acesteia. ntr-un flux continuu, parametrii tehnologici trebuie s rmn constani iar compoziia chimic a laptelui trebuie meninut la un nivel invariabil. [ 1 ]

3.PasteurizareaCu toate c uscarea ulterioar a laptelui distruge o mare parte a microflorei, o pasteurizare suplimentar s-a dovedit a fi necesar pentru diustrugerea speciilorrezistente cum ar fi: sporii streptococii termorezisteni i micrococii. Uscarea prin scurgere de film pe valuri este destul de eficient din punct de vedere al sterilizrii, dar prezint inconvenientul major de a afecta calitatea produsului. [ 1 ]Pasteurizarea laptelui n astfel de tehnologie este corelat, n general cu operaia de uscare, cele dou etape fiind complementare. Temperatura de pasteurizarepoate fi redus la 85-88oC pentru un lapte normal i la 80-82oC pentru un lapte smntnit. [ 1 ]

4.ConcentrareaConcentrarea, n tehnologia de fa, este o operaie similar cu cea efectuat n diferitele sortimente de lapte concentrat. Ea este necesar n tehnologia uscrii laptelui pentru evitarea termodegradrii laptelui. Gradul de uscare este strns legat de gradul de concentrare prealabil. O concentrare optim minimizeaz formarea de pungi de aer n particulele de lapte, pungi care pot avea un rol nefast asupra etapei ulterioare de conservare a laptelui. Pentru mai mult eficien se recomand ca uscarea s aib loc sub vid n utilaje performante i puin voluminoase. [ 1 ]

5.AmbalareaDurata de conservare a laptelui uscat depinde, ntr-o foarte mare msur, de materiale folosite pentru ambalare. Aceste materiale trebuie s satisfac anumite cerine, cum ar fi: O rezisten apreciabil la rupere i o impermeabilitate suficient la ptrunderea umiditii i a oxigenului din aer. n acest sens, cutiile metalice cilindrice (capacitate de 500 g) sunt cele mai indicateambalaje pentru laptele uscat destinat copiilor i sugarilor, datorit numeroaselor avantaje, cum ar fi: Etaneitate apreciabil; Rezisten mecanic ridicat; Prelucrarea metalului folosit pentru fabricarea cutiilor este relativ uoar; Cutiile se preteaz uor procedurilor de sterilizare. [ 1 ]Aceste ambalaje prezint, ns, i unele inconveniente, printre care se numr pierderile de volum util (spaiul dintre cutiile cilindrice), greutatea metalului folosit pentru fabricarea cutiilor care ridic costul transportului i costurile ridicate de fabricarea ambalejelor. [ 1 ]La ora actual, n funcie de tehnologie i de capacitatea de producie, se folosesc i alte tipuri de ambalaje, cum ar fi: Carton acoperit cu o pelicul de polietilen; Carton acoperit cu o pelicul alctuit din straturi succesive de: poliofilm, pergament vegetal, polietilen; acest material este folosit pentru ambalarea sub vid, fiind impermeabil la ptrunderea oxigenului; Foi de aluminiu acoperite cu straturi de poliofilm sau/i polietilen; Pungi de polietilen n cutii de carton (capacitate 500). [ 1 ]Drept ambalaj de transport (secundar) se folosesc frecvent saci de hrtie special combinat cu straturi de polietilen (capacitate de 20, 25, 30, 50 kg). [ 1 ]Tehnica cea mai modern de ambalare implic trei trepte succesive:1. umplerea ambalajului;2. aspirarea aerului sub vid pentru minimalizarea riscurilor de infecie;3. injectarea de gaz inert (azot molecular n general) i ermetizarea simultan.Acest procedur de ambalare permite evitarea proceselor de oxidare a materiei grase i mbuntirea conservabilitii pentru mai muli ani, cu condiia ca coninutul de oxigen n gazul inert s nu depeasc o proporie de 1-2% . [ 1 ]

Dimensionarea tehnologic pentru o coloan de rectificare din industria spirtului

Prezentarea temei:Sa se intocmeasca dimensionarea tehnologica pentru o coloana de rectificare din industria alcoolului etilic rafinat. Datele de intrare sunt:Componentii amestecului lichid alcool etilic-apa;Debitul de alimentare F=1250 kg/h;Compozitia medie a distilatului ;Compozitia medie a amestecului de alimentare =0,2 ;Compozitia rezidului ;Distilatul se raceste la temperature ;Presiunea de lucru la partea superioara a coloanei p=1ata;Presiunea aburului utilizat ca agent termic ;Amestecul de separare se introduce in coloana sub forma de lichid saturat, la temperature de fierbere;In condensator nu are loc subracirea fazei lichide, refluxul este un lichid saturat.

1.Bilantul termic

In procesul de rectificare ecuatiile de bilant de masa stau la baza metodelor de calcul al fractionarii amestecurilor binare sau multicomponente.Pentru o coloana de rectificare se pot scrie mai multe ecuatii de bilant de masa, fiecare avand rolul sau in calculul operatiei de separare.Folosind notatiile din figura 5.1 se pot scrie urmatoarele ecuatii de bilant de masa: Ecuaia de bilan global scris pentru ntraga coloan:

F=D+W

Ecuaia partial de bilan pentru alcoolul etilic, scris pentru ntreaga coloan:

F =D+W

Ecuaia de bilan pentru condensatorul de la vrfulcoloanei:

V=L+DV=1120

Ecuaia de bilan pentru talerul de alimentare:

F+L= ; L=620

Marimile de intrare intr-un proces de rectificare sunt de regula cantitatea sau debitul amestecului supus separarii F, compozitia acestuia, compozitia distilatului si compozitia rezidului. Pe baza ecuatiilor de bilant definite mai sus se calculeaza marimile caracteristice pentru curentii de iesire din sistem, respective debitul de distilat D, debitul de reziduu W, debitul de reflux L, debitul vaporilor care circula in coloana V. Pentru a calcula performanta coloanei de rectificare se calculeaza gradele de separare ale celor doi componenti din amestecul de separare:

Exista situatii in care se fixeaza gradele de separare ale celor doi component si se determina valoarea concentratiilor curentilor. Rezultatele calculelor de bilant se prezinta sub forma tabelara, functie de specificul si complexitatea sistemului analizat putand fi indicate si propietatile termo-fizice lae curentilor de intrare-iesire:

Caracteristic amestecUMAmestec.de separatDistilatReziduuVaporiRefiux

DebitKg/hF=1250D=500W=750V=1120L=620

Compoziia, x%mas=0,20.80,01

Temperatura, TC=91,53098,9

Densitatea, Kg/m=951809965

Vscozitatea, Pa s=0.5091,270282

Cldur specific, J/kgKF=4,31028104230

Coeficient de conductivitate ternic, W/mK=0.630,2468,3

2.Dimensionarea coloanei de rectificare2.1Stabilirea cifrei de reflux

Diagrama de echilibru-calculul cifrei minime de reflux

Dreapta corespunde situatiei in care cantitatea de lichi reintrodusa in coloana pe la varf, coprespunde valorii minime arefluxului , sau cifra minima de reflux.Punctul F apartine atat curbei de echilibru cat si dreptei de operare pentru zona de concentrare. Din expresia ecuatiei liniei de operare scrisa pentru punctual F rezulta urmatoarea relatie, care permite recalcularea refluxului minim:

Coloana va functiona la o cifra de reflux superioara cifrei minime, la care corespunde un numar finit de talere teoretice de separare.

R=C =1,24C=1,53 , C=2

2.2.Determinare numrului de trepte teoretice de contact,

Metoda analitic simplificat Sorel

Zona de concentrare

=30

=10=25

-

-

FRTC =

Numarul de talere teoretice pentru zona de concentrare:

Zona de epuizare

FRTE=5,26; =7,26

Numarul total de talere teoretice al coloanei:=9,76

Calculul numarului real de talere

Numarul real de talere se determina pe baza numarului theoretic de talere si a eficacitatii medii din coloana.

Unde reprezinta temperature de fierbere la varful coloanei respective temperature vaporilor care ies din coloana; temperature de fierbere la baza coloanei;

Em=0,

=PaS

- vascozitatea lichidului de alimentare la temperature medie din coloana.

Un alt tip de relatie foloseste volatilitatea relative medie a componentilor:

Volatilitatea medie se va calcula ca o medie aritmetica intre 57 valori calculate pentru diverse inaltimi ale coloanei respectiv diverse temperature.

Valori pentru si vor fi luate la diverse temperature cuprinse in intervalul . Aceste seturi de valori () se vor obtine din diagram de fierbere.

Pentru determinarea numarului real de talere se va folosi cae mai mare valoare a eficacitatii rezultate din cele doua calcule anterioare:

Calculul inaltimii coloanei de rectificare

Inaltimea coloanei de rectificare depinde de numarul real de talere al coloanei si se calculeaza cu relatia:

Unde:

Concluzii

n cadrul acestui proiect, am introdus n instalaie la recepie o cantitate de 5893,75 kg/h lapte integral i am obinut o cantitate de 1440 kg/h lapte praf. Instalaia funcioneaz n regim continuu. Laptele integral introdus n instalaie este filtrat, din ntreaga cantitate rezult 0,2% impuriti solide. Impuritile solide sunt reprezentate de particule fine de praf, nisip, scame,pr. Filtrul pe care l-am folosit pentru filtrarea laptelui integral este un filtru confecionat din pnz.Laptele rezultat de la filtrare, se centrifugheaz, dup care se normalizeaz i se pasteurizeaz. n concentrator laptele intr cu o concentraie de 12% i rezult cu o concentraie de 97% substan uscat. Laptele rezultat din concentrator, se usuc prin dou procese diferite: Uscarea prin scurgere de filtru pe suprafaa unor valuri rotative, acesta fiind un principiu folosit din ce n ce mai puin; Uscarea prin pulverizare, un principiu foarte des folosit n industria laptelui. Odat uscat, laptele praf este ambalat i rcit, dup care se face stocarea i implicit livrarea acestuia.

Bibliografie

1. Abdelkrim Azzouz Tehnologie si utilaj in industria laptelui Casa editoriala Demiurg Iasi 2000; 2. Constantin Banu Manualul inginerului de industrie alimentara, Vol.1,2,Editura tehnica, Bucuresti 1998; 3.Bratu A. Em. Operatii si utilaje in industria chimica, Vol:1,2, Editura Tehnica, Bucuresti 1960; 4.V. M. Macovei Calcule de operatii si utilaje pentru procesarea termica si biochimica in biotehnologii, Editura Alma Galati 2001; 5.V. M. Macovei Culegere de caracteristici termofizice pentru biotehnologie si industria alimentara. Tabele si diagrame, Editura Alma Galati 2000; 6.Lucian Gavrila Transporul fluidelor, Editura tehnica Info, Chisinau 2002; 7. C.F.Pavlov, P.G. Romankov, A.A. Noskov, Procese si aparate in industria chimica,,,Exercitii si probleme.

13