Материальные расчеты сухих молочных продуктов и молочно-белковых концентратов

Цель и содержание работы: изучить принципы проведения материальных расчетов сухих молочных продуктов и молочно-белковых концентратов; по индивидуальным заданиям разработать принципиальные схемы и произвести материальные расчеты целевых продуктов; проанализировать полученные результаты.

Теоретическое обоснование.

Материальный расчет сухих молочных продуктов и молочно-белковых концентратов проводится по формулам материального баланса с учетом потерь массы сырья и полуфабрикатов на основных стадиях технологического процесса.

Общей технологической операцией при производстве молочно- белковых концентратов является выработка казеина-сырца из обезжиренного молока. Материальный баланс данного процесса имеет вид:

М_о.м. + М_коаг. = М_каз.с. + М_к.сыв. + М_п. (3.1)

где М_о.м. – масса обезжиренного молока;

М_коаг. – масса коагулянта (кислоты или кислой сыворотки);

М_каз.с. – масса казеина-сырца;

М_к.сыв. - масса казеиновой сыворотки;

М_п. – масса потерь при выработке казеина-сырца.

Материальный баланс процесса выработки казеина технического и казеина пищевого из казеина сырца может быть выражен уравнением:

М_каз.с. = М_г.п. + М_в.с. + М_п.в. (3.2)

где М_г.п. – масса готового продукта;

М_в.с. – масса влаги, испаренной при сушке;

М_п.в. – масса потерь при выработке и сушке.

Материальный баланс процесса выработки растворимых молочно-белковых концентратов (казеината натрия, казецита, молочно-белкового концентрата пищевого) имеет вид:

М_каз.с. + М_р. = М_г.п. + М_в.с. + М_п.в. (3.3)

где М_р. - масса реагентов и воды, используемых для растворения казеина-сырца.

В основу расчета сухих молочных продуктов лежат материальные балансы процессов сгущения и сушки:

М_сг.пр. = М_с. + М_в.сг. + М_п.сг. (3.4)

М_с.пр. = М_{с. пр.} + М_в.с. + М_п.с. (3.5)

где М_сг.пр., М_с.пр. – массы соответственно сгущенного и сухого продуктов;

М_с. – масса исходного сырья;

М_в.сг., М_в.с. – массы влаги, испаренной при сгущении и сушке;

М_п.сг., М_п.с. – массы потерь при сгущении и сушке.

При производстве бифидогенных концентратов на основе молочного белково-углеводного сырья (молочной сыворотки и обезжиренного молока) специфической операцией является изомеризация лактозы в лактулозу в молочной сыворотке, предусматривающая внесение щелочных реагентов-катализаторов реакции. Материальный баланс процесса изомеризации лактозы в лактулозу можно представить в виде формулы:

М_из.сыв. = М_сг.сыв. + М_г.к. + М_кс.сыв. (3.6)

где М_из.сыв. – масса сыворотки с частично изомеризованной лактозой в лактулозу;

М_сг.сыв. – масса сгущенной сыворотки, поступающей на изомеризацию;

М_г.к. – масса гидроксида кальция (50%-й раствор);

М_кс.сыв. – масса кислой сыворотки, используемой для нейтрализации изомеризованной сыворотки.

Методика и порядок выполнения работы.

Порядок выполнения работы

1. Изучение схем материальных расчетов

2. Разработка принципиальной схемы получения целевого продукта

3. Материальный расчет продукта

4. Анализ результатов расчетов

 

Пояснения к блокам.

БЛОК 1. Для выполнения задания студентам необходимо изучить типовые схемы расчетов сухих молочных продуктов и молочно-белковых концентратов.

Материальный расчет казеина-сырца.

Масса обезжиренного молока поступившего на переработку (по заданию): М_об._м.

Расход сыворотки на коагуляцию:

М_снв. = Н_сыв * М_об._м / 100,

где Н_сыв=29,5% - норма расхода сыворотки.

Масса смеси при коагуляции:

М_см = М_об._м + М_снв

Массу казеина сырца определяем по формуле:

М_кс = М_об._м / Н,

где H - норма расхода обезжиренного молока на тонну казеина сырца.

Масса казеиновой сыворотки:

М_к.сыв^норм = М_см – М_кс-

Масса казеиновой сыворотки с учетом потерь:

М_к.сыв^теор = 0,75 * М_см

Потери сыворотки:

П_сыв = М_к.сыв^норм - М_к.сыв^теор

Расчет казеина пищевого

Масса казеина пищевого:

М_кп ^норм= М_кс * С_кс / С_кп

где С_кп = 88%- м.д. СВ казеина пищевого.

Масса казеина пищевого с учетом потерь выработки (П_в=2%):

М_кп ^теор = 0,98 * М_кп ^норм

Потери выработки:

П_выр = М_кп ^норм - М_кп ^теор

Количество испаренной влаги при сушке:

W = М_кс - М_кп ^норм

Баланс казеина пищевого:

М_об._м + М_снв. = М_кп ^теор + П_выр + W + М_к.сыв^теор + П_сыв

Расчет казеината натрия

Масса NaOH (10%-й раствор), пошедшего на растворение казеина сырца:

M_NaOH = H₃ * M_кс ,

где Н₃=20% - норма расхода 10%-го раствора NaOH на растворение казеина-сырца.

Масса растворенного казеината:

M^p_KNa= M^Na_KC+ M_Na0H

Массовая доля СВ растворенного казеината:

CB^p_KNa = M_KC * C_KC + M_Na()H * C_NaOH / M^p_KNa

Выход казеината натрия:

М_КNа ^норм = M^p_KNa * C^p_KNa / C^c_KNa

C^c_KNa = 94% - м.д. СВ сухого казеината натрия.

Масса казеината натрия с учетом потерь сушки:

M_KNa^теор = 0,98 * М_КNа ^норм

Потери сушки:

П_выр = М_КNа ^норм - M_KNa^теор

Количество испаренной влаги при сушке

W_KNa = M^p_KNa - M_KNa ^норм

Баланс казеината натрия:

М_об._м + М_снв. + M_NaOH = М_KNa ^теор + П_выр + W_KNa + М_к.сыв^теор + П_сыв