Проектування технологічної лінії первинної обробки молока (2 год. )

Мета роботи: Засвоїти методику проектування технологічної лінії первинної обробки молока.

 

1 Загальні відомості

Призначення первинної обробки молока – збереження його санітарно-гігієнічних, харчових і технологічних властивостей. Тільки но вилучене з дійок молоко стає доступним для механічного, хімічного і біологічного забруднення. Механічне забруднення відбувається через попадання в молоко механічних часток від погано помитого вим'я, з повітря, з рук і одягу операторів доїння, з забрудненого доїльного та молочного обладнання. Хімічне забруднення відбувається з неякісно помитого та продезінфікованого доїльного та молочного обладнання. Біологічне забруднення відбувається від хворих корів, з бруду, який густо заселений бактеріями, з повітря,, від операторів, неякісно промитого доїльного і молочного обладнання. Додамо, що відкрите молоко в корівнику сприймає його запах.

Одним з основних показників якості молока прийнята його кислотність, яку вимірюють в градусах Тернера (°Т). За кислотністю молоко поділяють на ґатунки: перший ґатунок – кислотність 16 – 17 °Т, другий – кислотність 18 – 19 °Т, уже при кислотності 20 °Т молокопереробні підприємства мають право не приймати таке молоко на переробку.

Підвищення кислотності відбувається за рахунок діяльності бактерій, які потрапили в молоко, бо вони починають швидко розмножуватись і в короткий строк можуть погіршити його якість. В молоко, яке виробляє тварина, з її організму переходять імунні тіла і бактерицидні речовини, які певний термін стримують розмноження бактерій, а відтак і підвищення його кислотності. Цей термін називають бактерицидною фазою, її тривалість залежить від ступеню забруднення молока і коливається в межах 2 – 3 год.

Продовжують тривалість бактерицидної фази на тваринницьких підприємствах застосовуючи первинну обробку молока, яка полягає в очищенні молока від механічного бруду і охолодженні молока, а при потребі і його пастеризації.

Видалення механічного бруду дозволяє позбавитись більшості бактерій, які маються на його поверхні, і збереження його санітарно-гігієнічних властивостей. Охолодження уповільнює життєдіяльність і розмноження бактерій. Якщо в молоці є хвороботворні бактерії, то молоко пастеризують, знищуючи бактерії. Виконання цих операцій необхідно проводити в самий короткий строк після видоювання молока. Опти­мальним є варіант, коли первинну обробку молока здій­снюють послідовно з доїн­ням і протягом усього часу доїння.. Таким чином, до операцій пер­винної обробки молока належать очищення, охолодження та пастеризація (рис. 1).

При очищенні з молока видаляють механічні і частково бактеріологічні домішки, чим покращують його якість, створюють передумови довшого зберігання. Очищення ведуть фільтруванням на тканинних фільтрах або відцентровим очищенням на сепараторах-очисниках.

У разі відцентрового очищення молоко на очисник ба­жано подавати підігрітим до 40—60 °С, завдяки чому ви­ключають збивання молока та осідання жиру, а також істотно підвищують пропускну здатність сепаратора-очисника.

Після очищення молоко доцільно охолоджувати або па­стеризувати з наступним охолодженням. Зберігати молоко до відправлення на молокоприймальні пункти потрібно лише в охолодженому стані.

 

 

	Доїння корів
	Молоко
	Транспортування
	Облік
Підігрівання		Очищення
Пастеризація		Охолодження
	Зберігання

 

Рис. 1. Структура операцій пер­винної обробки молока

 

Температура охолодження зумовлюється тривалістю збері­гання молока. Якщо видоєне молоко без первинної обробки залишається свіжим завдяки своїм бактерицидним властиво­стям (здатність протидіяти розмноженню шкідливих мікро­організмів) залежно від температури навколишнього середо­вища до 2—3 год, то охолоджене до 8—10 °С можна зберігати без погіршення якості протягом доби, а при температурі 4—6 °С — до 36 год. [10].

 

Охолодження молока сповільнює розвиток наявних у ньо­му мікроорганізмів, подовжуючи термін зберігання. Пастеризація (термічне знезараження) — більш радикальний спосіб обробки. Це знезара­ження теж забезпечує знищення шкідливих мікроорганізмів без зміни смаку, запаху, консистенції та кольору молока.

При тривалій пастеризації температуру молока доводять до 63—65 °С і витримують при цій температурі протягом 30 хв; при короткочасній — нагрівають до 71—76 °С й витримують 20—30 с; при миттєвій — нагрівають до 85— 90 °С без витримки при цій температурі [10].

 

2 Вибір технологічної схеми

 

При розробці технологічних схем потокових ліній обробки молока необхідно враховувати виробничі умови конкретного господарства, передбачати максимальну механізацію й авто­матизацію запланованих процесів та операцій, дотримання умов для одержання високоякісної продукції, скорочення ви­робничих втрат.

В умовах тваринницького підприємства, де не передба­чають переробку молока, його первинну обробку здійснюють за одним із варіантів, наведених

на рис. 2.

На невеликих фермах з прив'язним утриманням худоби і особливо при низькій продуктивності корів практикують доїння в стійлах із збиранням молока в переносні відра. У цьому випадку первинну обробку молока, як правило, здійснюють в такій послідовності. Видоєне молоко у відрах або бідонах ручними візками доставляють у фермську мо­лочну і насосом перекачують в резервуар-охолодник (рис. 2, а) або через потоковий очисник-охолодник у резервуар-термос (рис. 2, б). Очищення за схемою (а) здійснюють шляхом фільтрування при переливанні молока з доїльних відер у бідони та за допомогою фільтра-цідилки у горловині резервуара-охолодника. В більшості випадків видоєне моло­ко, одержане від здорових корів, проходить первинну об­робку на фермі за спрощеною схемою '"очищення — охолодження". При доїнні в загальний молокопровід така схема може бути реалізована технологічним обладнанням, що вхо­дить до складу комплекту доїльної установки (рис. 2, в).

У разі виникнення на тваринницькій фермі епізоотії або карантинної ситуації в регіоні розміщення господарства все молоко перед відправленням на молокоприймальні пункти чи переробні заводи повинно проходити теплову обробку — пастеризацію (рис. 2, г).

Пастеризують молоко безпосередньо в тваринницькому підприємстві. Після цього молочну продукцію поставляють в торгову мережу чи споживачам.

 

3 Продуктивність потокової лінії

 

Вихідними даними для розрахунку і вибору обладнання потокових технологічних ліній (ПТЛ) первинної обробки молока є: т — кількість корів на фермі, голів; У — середньорічний надій на корову, кг/гол.; Т — тривалість циклу разового доїння, год; z – прийнята кількість доїнь на добу; D_л – тривалість лактаційного періоду корів, днів, в середньому приймають D_л = 300 днів.

З технологічних та еко­номічних міркувань найдоцільніше, коли паспортна продуктивність установок та обладнання по­токових технологічних ліній первинної обробки молока Q_п, кг/год., дорів­нює або дещо більша продуктивності відповідних ліній доїння корів, Q_р, кг/год. (формула (2).

 

 

Рис. 2. Основні варіанти потокових технологічних ліній фермських молочних:

а — при доїнні у переносні відра, очищенні молока та охолодженні його в резервуарі-охолоднику; б — при доїнні у переносні відра і первинній обробці молока в очищувально-охо­лодному агрегаті:

1 — візок для переміщення бідонів; 2 — бідон; 3 - платформні ваги; 4 — молочний насос; 5 — резервуар-охолодник; 6 — молочна цистерна; 7 — резервуар-термос; 8 — очищувально-охолодний агрегат;

в — при доїнні в молокопровід із магістральними фільтром і пластинчастим охолод­ником; г — те ж саме, та пастеризації молока у випадках виникнення епізоотії:

1 - молокопровід; 2 -- груповий лічильник молока; 3 — повітревідокремлювач; 4 — молочний насос; 5 — магістральний фільтр; 6 — пластинчастий охолодник; 7 — резервуар-термос; 8 — молочна цистерна; 9 — ванна для тривалої пастеризації; 10 — вирівнювальний бак; 11 — пластинчастий пастеризаційно-охолодний агрегат

 

Необхідну пропускну здатність Q_р, кг/год., лінії обробки молока визначають за формулою:

 

кг/год. (1)

 

де с — коефіцієнт нерівномірності надходження молока від поголів'я

корів протягом року, враховує разову та сезонну нерівномірнірність

надходження молока від корів. Значення його залежить від рівня

організації лінії доїння на підприємстві і коливається в межах

с = 1,3 – 1,5 і більше.

 

4 Вибір технологічного обладнання

 

Постановка завдання. Дано: Те, що в п. 3. Для цих вихідних даних підібрати технологічне обладнання з первинної обробки молока.

Попередній вибір обладнання фермської молочної виконують уже на стадії обґрунтування технологічної схеми первинної обробки молока. Спочатку підбирають обладнання, за допомогою якого і куди молоко надходить із доїльної установки. Потім комплектують машини та апарати відпо­відно до прийнятої технологічної схеми обробки молока (рис. 2). При цьому слід віддавати перевагу новим зразкам високопродук­тивного і перспективного технологічного обладнання. Для забезпечення потоковості й безперебійної роботи тех­нологічних ліній їх обладнання узгоджують за продуктив­ністю, а також із графіком надою молока по фермі (сумар­ною продуктивністю ліній доїння корів).

Принцип вибору обладнання для тієї чи іншої операції з первинної обробки молока залежить від призначення і принципу дії машини, яку ми вибираємо. За цією ознакою обладнання, яке використовують в лініях первинної обробки (рис. 2) можна поділити на такі групи:

1) машини безперервної дії, які працюють в потоці з технологічною лінією доїння: молочні насоси, пластинчаті охолодники, пестеризаційно-охолоджувальні установки, сепаратори-молокоочисники;

2) резервуари для збереження молока;

3) вирівнювальні баки;

4) автоцистерни-молоковози;

5) холодильні машини.

Установки першої групи вибирають за співвідношенням

 

Q_р ≤ Q_п, кг/год., (2)

 

де Q_п - паспортна продуктивність установки за технічною її

характеристикою, кг/год., (дивись таблицю).

Установки другої групи – резервуари для збереження молока – вибирають виходячи з добового надою підприємства та кратності вивезення молока до переробних підприємств з умови

 

Таблиця. Машини та обладнання для первинної обробки молока

 

Назва	марка	Продуктивність, т/год. або місткість, м^3
Ваги	СМИ – 250 9018 – ВС 400Д14С СМИ – 500 Ц – 13 РП – 1Г13	250 кг 400 “ 400 “ 500 “ 500 “ 1000 “
Пластинчаті очисники-охолодники	ОМ – 1 ОМ – 1А Б6 – ОП2 – Ф – 1	1000 л/год. 1200 “ 1000 “
Ванни тривалої пастеризації	Г6 – ОПА – 600 Г6 – ОПБ - 1000	600 л 1000 “
Сепаратори - очисники	ОМ – 1 ОМА – 3М	1000 л/год. 5000 “
Резервуари молокоприймальні	И1 – ОМБ ДФ – 06.000 БМ – 1000 БМ - 2000	250 л 600 “ 1000 “ 2000 “
Резервуари для зберігання охолодженого молока	В2 – ОМВ – 2,5 В2 – ОМГ – 4,0 В2 – ОМВ – 6,3 В2 – ОМГ – 6,3 В2 – ОМГ – 10	2500 л 4000 “ 6300 “ 6300 “ 10000 “
Резервуари – охолодники	РНО – Ф – 1 РПО – 1,6 РНО – 1,6 РПО – 2,5 РПО – 2,5	1000 л 1600 “ 1600 “ 2500 “ 2500 “
Холодильні установки	УВ – 10 – 01 МВТ – 14 МКТ – 14 МВТ – 20 МКТ – 20 АВ – 30	10,5 кВт 15,0 “ 16,3 “ 21,0 “ 23,3 “ 35,0 “
Холодильні установки з тепловими насосами	ТХУ – 14 ТХУ – 23 ТХУ - 37	19/14 кВт* 30/23 “ * 48/37 “ *
Автоцистерни	АЦПТ – 0,9 АЦПТ – 1,7 АЦПТ – 2,1 АЦПТ – 3,3 АЦПТ – 6,2 АЦПТ – 12,0	900 л 1700 “ 2100 “ 3300 “ 6200 “ 11500 “

* В чисельнику –потужність холодильної машини, в знаменнику – потужність теплового насоса.

 

V_р ≤ V_п, м³, (3)

 

де V_р - потрібна за розрахунком загальна місткість резервуара, м³;

V_п - паспортна місткість резервуара за технічною

характеристикою(дивись таблицю), м³.

Розрахункову загальну місткість резервуара обчислюють з виразу

 

V_р = , м³, (4)

де ρ - густина молока, ρ = 1024 кг/м³;

n - кратність вивезень молока на молокоприймальні пункти;

φ - коефіцієнт заповнення резервуара, φ = 0,8 – 0,9.

Місткість вирівнювального бака V_б І.І. Ревенко [10] пропонує розраховувати за формулою

 

V_б = [ (Q_пд - Q_р) Т + 0,25 Q_р] ρ, м³, (5)

 

де Q_пд - паспортна продуктивність доїльної установки, кг/год.

Холодильну машину вибирають за її холодопродуктивністю з виразу

 

Q_хр ≤ Q_хм, кВт, (6)

 

де Q_хр - потрібна за розрахунком холодопродуктивність холодильної

машини для охолодження молока від лінії доїння, кВт;

Q_хм - паспортна холодопродуктивність вибраної холодильної машини

за технічною характеристикою, кВт.

Потрібну за розрахунком холодопродуктивність холодильної машини для охолодження молока від лінії доїння обчислимо з виразу

 

Q_хр = Q_р с_м (t_п – t_к), кВт, (7)

 

де с_м - питома теплоємкість молока, кДж/кгК. Залежно від температури

та густини молока с_м = 3,852 – 3,923 кДж/кг·К;

t_п і t_к - температура молока відповідно на початку і в кінці

охолодження, К;

- коефіцієнт переводу кДж/год. в кВт;

Зміст звіту

Розробити проект технологічної лінії первинної обробки молока за індивідуальним завданням до практичної роботи № 12 і отриманими в ній результатами.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 14