Transcript Розробка прогресивної машинної технології переробки насіння

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:
Керівники:
Квачук Р.А.
к.т.н. доц. Матиящук А.М.
ст. викладач Мартиненко О.В.
КИЇВ 2011
• 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.
2
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.
3
Технологічна схема переробки молока
Приймання
незбираного молока
Облік
Підігрівання
Очищення
Заквашування та
сквашування суміші
Охолодження
Проміжне зберігання
Підігрівання
Обробка згустку
Самопресування і
пресування
Нормалізація молока
Вершки
Гомогенізація
Пастеризація
Пастеризація
Охолодження
Охолодження
Визрівання
вершків
Фасування і пакування мякого сиру
Сироватка
Заквашування
молока
Сквашування
молока
Обробка згустку
Фасування та пакування
питного молока
Фасування, пакування
кефіру
Фасування та
пакування
вершків
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.
Емульсії - однорідні по зовнішньому вигляду суміші взаємно нерозчинних рідин, з яких
одна розподілена в іншій у вигляді дрібних крапель.
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
Штучні емульсії
готуються в емульсаторах
(майонез, маргарин)
Натуральні емульсії
(молоко, сметана, вершки)
Повна гомогенізація
Роздільна гомогенізація
Для гомогенізації продуктів застосовують спеціальні машини - гомогенізатори,
що відрізняються від эмульсаторів більш інтенсивною механічною дією.
5
Значення гомогенізації при виробництві молочних продуктів
Повне усунення або істотне
уповільнення процесу розділення
фаз
Зменшення виходу вершків у
сироватку при виробництві
сиру
Покращення структури
Підвищення
органолептичних
характеристик
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
04
0,3
6
Схема класифікації емульсаторів та гомогенізаторів
Емульсатори, гомогенізатори
П”єзоелектричні
Гідравлічні
Багатоступінчаті
Плунжерні
гомогенізатори
Одноступінчаті
Відцентрові
гомогенізатори
(кларифіксатори)
Вібраційні
емульсатори і
гомогенізатори
гомогенізатори
Механічні
Відцентроворозпилювальні
емульсатори
Ультразвукові
Емульсатор з циркуляцією
продукту
Горизонтальний емульсатор
фрикційної дії
Емульсатори фрикційної
дії
Колоїдний млин ударної дії
Колоїдний млин ударної дії
Багатоступінчаті
Одноступінчаті
Емульсатори ударної
дії
Магнітострикційні
7
Функціональна схема плунжерного гомогенізатора
4
5
6
7
8
9
10
3
11
Експлікація:
2
1
Д
1- кривошипно-шатунний механізм; 2повзун; 3- плунжер; 4- нагнітальний
клапан; 5- впускний клапан; 6- манометр;
7- клапан I-ступені гомогенізатора; 8шток; 9- пружина; 10- клапан II-ступені
гомогенізатора; 11- запобіжний клапан.
8
Одноступінчата гомогенізація
Гомогенізоване
молоко
Негомогенізоване
молоко
1 - кривошипно-шатунний механізм; 2 - плунжерний насос; 3-запобіжний клапан; 4- гомоген-зуючий клапан; 5 - пружина; 6 -регулювальні гвинти; 7 - сідло; 8 - манометр 9 – нагнітальна камера; 10, 11 - нагнітальний і всмоктуючий клапани
9
Двохступінчата гомогенізація
Гомогенізоване
молоко
Негомогенізоване
молоко
1 - кривошипно-шатунний механізм; 2 - плунжерний насос; 3-запобіжний клапан; 4,12гомогенізуючі клапани першого і другого рівнів; 5 - пружина; 6 -регулювальні гвинти; 7 сідло; 8 - манометр 9 - нагнітальна камера; 10, 11 - нагнітальний і всмоктуючий клапани
10
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)
11
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
-
5284,161
296,619
Разом
Питне молоко
Кефір
Сметана
Разом
-
Протягом зміни
12,10
12,10
12,90
0,729
2,9
2,9
3,1
0,188
0,957
-
0,957
-
-
16,957
0,917
12
Машинно-апаратна схема цеху
1
2
3
4
3
5
6
7
8
Умовні позначення
Молоко;
Вершки;
Кефір;
Закваска.
9
10
11
12
Експлікація
1-ємкість; 2-лічильник; 3-сепаратор-очистник; 4-теплообмінник; 5-ємкість проміжного зберігання; 6-сепаратор-нормалізатор; 7гомогенізатор; 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.
13
Графік роботи машин та витрат електроенергії
Найменування
обладнання
Обсяг
Марка Продук- Потуж- Кільпереробки,
тивність, ність, кість
кг/зміну
т/год
кВт
Приймальний бак
21460
РММ-2
2,0
0,75
1
СМ-10М
Лічильник
21460
10,0
0,5
1
Сепаратор-очисник
21460
ОЦМ-10
10,0
7,5
1
В2-ОМГ-10
Ємкість проміж з6ер.
21460
10,0
2,0
1
ОПУ-5М
Пастеризатор пласт.
21460
5,0
9,0
1
Сепаратор-нормалі.
21460
ОС-2Т-3
5,0
5,5
1
Гомогенізатор
21460
А1-ОГМ
5,0
6,5
1
АЩЦ-Щ-1,5
Пастеризатор вершків
1129
1,5
1,3
1
В1-ОПЕ-1,5
Ємкість для вершків
1129
1,5
0,75
1
Проміжна ємкість
13226+3226 В2-ОГМ-10
10,0
2,0
1
М6-ГП
Фасування молока
13226+3226
4,0
9,2
1
Ємкість для кефіру
3226
Я1-ОСВ-4
4,0
2,0
1
кВт 50
Години зміни
8-9
9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16
40
30
20
10
0
14
План молокопереробного цеху
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.
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.
15
Генеральний план підприємства
76000
Пн
5
3
6
4
10
Зх
Сх
Пд
40000
14
Роза вітрів
1
2
13
8
Умовні позначення
Перв. примен.
7
11
9
12
Справ. №
Тверде покриття
Огорожа
Експлікація
Експлікація:
ата
Взам. инв. № Инв. № дубл.
Подп. и дата
1- виробниче приміщеня; 2-навчальні класи лабораторії; 3-склад готової продукції;
Зелене покриття
11 Слад тари
Ск лад
1 Виробничий к орпус
4-приймальне
відділення;6 5-адміністративне
приміщення;
6-вагова; 7-гараж; 8-місце для відпочинку;
2 Адміністративний к орпус
7 Водонапірна башта
12 Ск лад продукції
8 Насосна підстанція; 11-головні
9-котельня;
10-трансформаторна
13 Котельня ворота; 12-запасні ворота; 13-насосна станція.
3 Гараж
4 Майстерння
9 Пожежний водоєм
5 Відк рита стоянка
10 Ск лад палива
14 Прохідна
16
Аналіз причин виникнення та формування травмонебезпечних ситуацій при роботі
на плунжерному гомогенізаторі
Найменування
технологічного
процесу
Подрібнення
жирових кульок
молока
плунжерним
гомогенізатором
Виробнича небезпека
Небезпечна
умова
Небезпечна дія
Небезпечна ситуація
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).
Можливі
випадки
Засоби
запобігання
небезпечним
ситуаціям
Травма
працюючого
Встановити
захисне
огородження
ПРИЧИНА УМОВНА
Нкп
НСОП
Нк
НУ1
ПРИЧИНА ФАКТИЧНА
НД1
НС1
Т
НС2
НАСЛІДОК
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.
17
Графік беззбитковості при переробці молока 1-го року виробництва
Умовні позначення
- виручка;
- кредит + УПВ;
- кредит + УПВ + УЗВ
К
- збиткова зона;
- зона беззбитковості;
- точка беззбитковості.
18
Таблиця економічних показників
Значення
1 рік
(з кредитом)
Значення
2 рік
(без кредиту)
434182,95
434182,95
5284
5284
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
Показники
Капіталовкладення, грн.
Річний обсяг переробки молока, т.
Виторг від реалізації молочних продуктів, грн.
19
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.
20