Материальный расчет кисломолочного напитка «Биойогурт»

Масса цельного молока, поступающего на переработку: М_{ц.м.норм.}

Масса цельного молока с учетом потерь при сепарировании

(П_сеп. = 0,23 %):

М_{ц.м.теор.} = М_{ц.м.норм.} * (100 - П_сеп.) / 100.

Масса потерь при сепарировании:

Мсеп. = М_{ц.м.норм.} - М_{ц.м.теор.}

Масса нормализованного молока:

М_н.м. = М_{ц.м.теор.} * (Ж_сл – Ж_ц.м.) / (Ж_сл – Ж_н.см.),

где Ж_н.см. 3,2% - массовая доля жира нормализованного молока до заквашивания согласно рецептуре на биойогурт (3,2 %);

Ж_сл – массовая доля жира сливок (35 %);

Ж_ц.м. - массовая доля жира цельного молока базисной жирности (3,4 %).

Масса сливок:

М_сл. = М_{ц.м.теор.} * (Ж_ц.м. – Ж_н.м.) / (Ж_сл. – Ж_н.м.)

Массу полуфабриката найдем исходя из расхода нормализованного молока на 1000 кг продукта (Р_н.м. = 684,4 кг/т) в соответствии с рецептурой на биойогурт:

М_пф. = М_н.м. * 1000 / Р_н.м.

Расчет компонентов по рецептуре на биойогурт представлен в таблице 4.4.

Таблица 4.4 – Расчет компонентов биойогурта

Компонент рецептуры	Расход компонента, кг
на 1000 кг	на Мпф.
Молоко цельное с м.д. жира 3,2%	684,4
Молоко обезжиренное	145,3
Джем клубничный	120,0
Сок сухой свеклы	0,3
Закваска на обезжиренном молоке	50,0
ИТОГО		Мпф.

Масса продукта с учетом нормы расхода при фасовании полуфабриката в полимерные стаканы емкостью 500 см³ (Р_фас. = 1014 кг/т):

М_пр. = М_пф. / 0,001 * Р_фас.

Потери при выработке:

П_выр. = М_пф. - М_пр.

БЛОК 2. В соответствии с индивидуальными заданиями (Таблица 4.5) разработать принципиальные технологические схемы получения целевых продуктов.

Таблица 4.5 - Индивидуальные задания

№ варианта	Целевой продукт	Производительность, кг
по сырью	по готовому продукту
	Бакпрепарат «Бифидумбактерин»	-
	Бакпрепарат «Бифидумбактерин»	-
	Бакпрепарат «Бифидумбактерин»	-
	Бакпрепарат «Бифидумбактерин»	-
	Бакпрепарат «Бифидумбактерин»	-
	Концентрат кормового лизина		-
	Концентрат кормового лизина
	Концентрат кормового лизина		-
	Концентрат кормового лизина		-
	Концентрат кормового лизина
	БИО-ЗЦМ		-
	БИО-ЗЦМ		-
	БИО-ЗЦМ		-
	БИО-ЗЦМ
	Биойогурт		-
	Биойогурт
	Биойогурт

БЛОК 3. В соответствии с индивидуальным заданием произвести материальные расчеты целевых продуктов.

БЛОК 4. Правильность выполнения материальных расчетов проверить путем составления материального баланса.

Содержание отчета и его форма.

Отчет о работе должен включать:

- титульный лист;

- цель и порядок проведения работы;

- теоретическое обоснование;

- принципиальную схему получения целевого продукта;

- материальный расчет целевого продукта;

- анализ результатов материального расчета;

- выводы.

Контрольные вопросы и защита работы:

- принципы проведения материальных расчетов целевых продуктов по рецептурам;

- материальные балансы при составлении синтетических питательных сред и сред сложного состава;

- материальный баланс расчета кисломолочных напитков.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

РАСЧЕТ И ПОДБОР ОБОРУДОВАНИЯ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКУЮ ЛИНИЮ ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКТОВ

Цель и содержание работы: изучить принципы расчета и подбора оборудования по данным материальных расчетов; по индивидуальным заданиям провести основные расчеты и подбор оборудования; разработать аппаратурно-процессовые технологические схемы получения целевых продуктов.

Теоретическое обоснование.

Важнейшей задачей проектирования предприятий биотехнологической промышленности является аппаратурное оформление технологических процессов, включенных в принципиальные схемы получения целевых продуктов. Подбор и расчет оборудования начинают с конструирования линий машин и аппаратов, необходимых для осуществления проектируемых технологических процессов.

При выборе типов технологического оборудования предпочтение отдают машинам, позволяющим при заданной производительности линии по перерабатываемому сырью или готовому продукту сократить потребление электроэнергии, тепло- и холодоносителей, производственные площади. Также необходимо предусмотреть максимальную механизацию и автоматизацию технологического процесса.

Расчет и подбор машин в технологическую линию сводится к определению количества единиц однотипного оборудования и продолжительности их работы в смену (сутки). При этом машины и аппараты можно условно разделить на три группы, методика расчета для каждой из которых имеет особенности:

- машины и аппараты непрерывного или полунепрерывного действия, подбор которых сопровождается расчетом их конструктивных элементов;

- машины и аппараты, число которых определяется по количеству выпускаемых изделий;

- машины и аппараты периодического действия, подбираемые по их номинальному рабочему объему или другим характеристикам без расчета их элементов.

К первой группе относят машины и аппараты, предназначенные для осуществления теплообменных (пастеризаторы, стерилизаторы, охладители, подогреватели) и массообменных (фильтры, центрифуги, сепараторы, экстракторы, ректификационные колонны, ультрафильтрационные и вакуум-выпарные аппараты, сушилки) процессов. Их подбор сводится к расчету необходимых площадей теплообмена или массообмена, установлению паспортных площадей теплообмена или массообмена и определению количества единиц оборудования как частного от деления этих величин. В общем случае количество машин и аппаратов этой группы может быть рассчитано по формуле:

Кмаш = Мсм / (Gпасп * t),

(5.1)

 

где М_см – масса перерабатываемого за рабочую смену сырья (полуфабриката) в соответствии с данными материального расчета, кг;

G_пасп - паспортная производительность машины, кг/ч;

t - продолжительность работы единицы оборудования в смену, ч.

Максимальная продолжительность непрерывной работы оборудования устанавливается по справочным данным. Оптимальное эффективное время работы оборудования составляет для семичасовой рабочей смены 5,0 – 5,5 ч, для восьмичасовой смены – 6,0-6,5 ч.

Количество вакуум-выпарных аппаратов и сушильных установок определяют исходя из массы испаренной влаги (по данным материального расчета) и паспортной производительности аппарата по испаренной влаге.

Ко второй группе относятся аппараты для фасования жидких, концентрированных и порошкообразных продуктов, укупорочные, этикеровочные, упаковочные машины. Их количество рассчитывают по формуле:

Кмаш = (tобр * N) / (60 *tэф * к исп),

(5.2)

где t_обр – время обработки единицы изделия, мин;

N - количество изделий, вырабатываемых в смену;

t_эф - эффективное время работы оборудования в смену, ч;

к _исп - общий коэффициент использования машины.

Для фасовочных автоматов количество единиц фасовки, выпускаемых за одну рабочую смену, можно определить по формуле:

N = Мпр / Мнет,

(5.3)

где М_пр - масса фасуемого продукта, кг;

М_нет - масса нетто одного фасованного изделия, кг.

К третьей группе относятся резервуары, емкостные аппараты для приготовления растворов компонентов питательных сред, инокуляторы, ферментаторы, растильные камеры, другие виды емкостных аппаратов. Количество единиц оборудования в данном случае определяют по формуле (результат следует округлять до целого числа в большую сторону):

Кмаш = (Vобр /(Vном * кзап)) * (1 + (tрц / 24)),

(5.4)

где V_обр - сменный объем обрабатываемого сырья (полуфабриката), м³;

V_ном - номинальный геометрический объем аппарата, м³;

к_зап - коэффициент заполнения аппарата, для резервуаров, емкостного оборудования, аппаратов для анаэробных ферментаций принимают равным 0,8-0,9; для ферментаторов с аэрирующими устройствами – 0,5- 0,7;

t_рц - продолжительность рабочего цикла, ч.

При подборе оборудования рекомендуется выдерживать производительность отдельных машин или групп однотипных аппаратов равной общей производительности линии по перерабатываемому сырью или вырабатываемому продукту. Целесообразно с точки зрения экономии производственных площадей и сокращения эксплуатационных расходов проектировать по каждому процессу минимальное количество машин минимальной производительности. Для удобства эксплуатации однотипные машины, работающие в одной линии, рекомендуется устанавливать одной производительности.

Результаты подбора оборудования сводят в таблицу 4.1. По данным таблицы вычерчивают аппаратурно-процессовую технологическую схему производства проектируемого продукта. Различают следующие типы схем, дающих представление о технологическом процессе производства того или иного продукта.

Технологическая схема – графическое изображение последовательности технологических процессов получения целевых продуктов.

Принципиальная технологическая схема – название основных технологических процессов с указанием их последовательности, основных и побочных продуктов.

Аппаратурно-процессовая схема дает изображение в последовательном порядке аппаратов, в которых протекают технологические процессы, их связь и параметры.

Аппаратурно-технологическая схема – характеризуется изображением в последовательном порядке аппаратов и машин, в которых протекают технологические процессы во взаимосвязи с движением сырья и продуктов. Оборудование изображается в виде контура с соблюдением пропорциональности. Движение сырья обозначают сплошной линией с нумерацией или условными линиями с обозначением. Кроме продуктовых потоков на схеме показывают подвод воды, пара, воздуха, холода.