Подбор и расчет технологического оборудования выполняют в строгом соответствии с результатами продуктового расчета, частными диаграммами направлений технологической переработки сырья, с учетом выбранных способов и режимов производства, графиком технологических процессов.
При этом необходимо руководствоваться следующими основными принципами:
1) машины и аппараты должны соответствовать современному уровню техники, базирующемуся на новом высокопроизводительном прогрессивном оборудовании непрерывного действия;
2) проектировать однотипные машины с аналогичными свойствами и емкостью при учете поточности технологического процесса производства молочных продуктов;
3) обеспечивать бесперебойную работу завода при четком соблюдении технологических процессов и режимов производства;
4) добиваться высокой эффективности и максимального использования производительности оборудования;
5) наладить комплексную автоматизацию производства и механизацию трудоемких операций;
|
|
6) подобрать оборудование, экономно расходующее электроэнергию, пар, холод, воду;
7) проводить циркуляционную мойку и дезинфекцию оборудования;
8) обеспечить высокое качество и низкую себестоимость выпускаемой продукции.
Правильный выбор оборудования способствует планомерной и четкой работе всего предприятия.
Первоначальный выбор оборудования зависит от технологических процессов, с которых начинается переработка (приемка) молока.
Доставка сырья на молочные заводы любой мощности полностью производится в автомолцистернах.
Для подбора оборудования приемного отделения завода вначале определяют число постов приемки молока. Для этого нужно знать продолжительность приемки (t) в часах. Ее можно определить по формуле:
t = М tц / Мц K × 60,
где М – масса принимаемого молока в смену, т/см; Мц – масса молока в автоцистерне, т; K – коэффициент заполнения цистерны (0,8); tц – продолжительность приемки одной автоцистерны (мин);
tц = tпод + tопор + tот,
где tпод, tот – продолжительность подъезда и отъезда автоцистерны, мин; tпод, tот, составляют по 1–2 мин; tопор – продолжительность опорожнения автоцистерны, мин.
Продолжительность опорожнения рассчитывают исходя из часовой производительности насоса, опорожняющего цистерну:
tопор. = Мц × 60 / G,
где Мц – масса молока в автоцистерне, кг; G – часовая производительность насоса, кг/ч.
Количество молока, поступающего по одной линии (Мм), находят по формуле6
Мм = М / t.
Тогда число линий приемки молока (n) находят по формуле:
n = t / t1,
где t1 – нормированные часы приемки молока в смену, ч.
Минимальное число линий приемки – две. Одна из них для приемки несортового молока.
|
|
Нормами технологического проектирования рекомендуется следующая продолжительность приемки молока:
– для молочных заводов мощностью до 100 т/см цельномолочной продукции при двухсменной работе – 3 ч в смену;
– для заводов мощностью 100 т/см и более – 4 ч в смену;
– для сыродельных заводов мощностью до 50 т перерабатываемого молока в смену – 3 ч в каждую смену;
– для заводов большей мощности – 4 ч в каждую смену;
– для маслодельных заводов и молочноконсервных комбинатов – непрерывно в течение 10–12 ч.
Посты приемки молока можно оборудовать линиями производительностью 5, 10, 25 т/ч, состоящими из насоса, фильтра, воздухоотделителя и счетчика или весами и приемными емкостями, установленными на этих весах. Для опорожнения емкостей используют центробежные насосы производительностью от 6 до 25 тыс. л в час.
Комплекс оборудования должен обеспечить замер всего количества молока, проходящего через посты за нормированное время приемки молока. Необходимо также предусмотреть возможность охлаждения 15–25 % поступающего на завод молока.
Для хранения сырого молока подбирают емкости, рассчитанные на поступление 80 % массы молока в сутки.
Рассчитывают массу хранимого молока (Ммх, т):
Ммх = Ммс × 0,8,
где Ммс – масса молока, принимаемого в сутки, т.
Примечания:
а) для молочного завода мощностью до 50 т/см рекомендуется подбирать емкости вместимостью 25 000 л;
б) для молочного завода мощностью свыше 50 т/см и до 250 т/см рекомендуются емкости вместимостью 50 000 л;
в) для молочного завода мощностью более 250 т/см требуются емкости вместимостью 100 000 л. Резервуары емкостью свыше 50 000 л размещаются вне здания.
Количество емкостей для хранения сырого молока (Ке) определяется по формуле:
Ке = Мм / U е,
где U е – вместимость емкости, т.
Продолжительность наполнения емкости (tн), ч, рассчитывают по формуле:
tн = Мм / Пр,
где Мм – масса молока в емкости, т; Пр – производительность линии приемки молока, с которой молоко поступает в емкость (т/ч).
Она рассчитывается по формуле:
Пр = Мм.л / tпр.,
где Мм.л – масса молока, принимаемого по одной линии, кг; tпр – продолжительность приемки молока по одной линии, ч.
Определяется допустимая масса приемки молока несортового – 10 % от суточного поступления. Для приемки несортового молока предусматривается отдельная емкость и линия приемки.
Расчет ведущего технологического оборудования, обусловливающего максимальный выпуск продукции, проводят по нормам производительности оборудования. Под производительностью машин и аппаратов понимается полезная работа за расчетный период времени при вычете технически необходимого времени на сборку, разборку, пуск, остановку и мойку. За расчетный период времени принимается 8-часовая смена, а при непрерывной работе оборудования в течение трех смен (вакуум-аппараты, сушилки) – сутки. Расчет остального оборудования проводят по техническим характеристикам машин и аппаратов.
На предприятиях молочной промышленности для перемещения молока и молочных продуктов к резервуарам хранения молока, технологическому оборудованию и на погрузочно-разгрузочных площадках применяют насосы различных конструкций и назначений: центробежные, объемные, плунжерные, винтовые. Наибольшее распространение получили центробежные насосы для перекачки молока, пахты, сыворотки, сливок; объемные (шестеренчатые, роторные, винтовые самовсасывающие водокольцевые) для перекачивания молочных продуктов повышенной вязкости: сгущенного молока, сливок, сметаны, смеси мороженого и др. Плунжерные насосы применяются для подачи молока в форсуночные сушилки и создания высоких давлений в гомогенизаторах.
Подбирают насосы по часовой производительности, согласно графику организации технологических процессов, с учетом напора, создаваемого насосом. Производительность центробежных насосов изменяется в зависимости от создаваемого напора. Производительность и напор центробежных насосов принимают по паспорту насоса.
|
|
Для расчета производительности емкостных аппаратов принимаются следующие формулы:
N = М K,
где N – сменная производительность аппарата кг/см; М – разовая масса заполнения, кг; К – количество циклов за расчетный период времени.
К = t / t1,
где t – расчетный период времени (смена 480 мин); t1 – продолжительность одного полного цикла, мин.
Промежуточные емкости рассчитывают по времени задержки в них сырья или по количеству сырья, необходимого для бесперебойной работы последующего оборудования. Время мойки – в пределах 30 мин.
Производительность оборудования непрерывного действия (N) в смену определяют по формулам:
N = t n N 1 / 60,
где N 1 – часовая производительность оборудования; t n – нормативное время полезной работы аппарата в смену, мин (см. прил. 1–12).
t n = t – t2,
где t2 – продолжительность подготовки к пуску, остановки и мойки, мин.
Например, гомогенизаторы подбирают с учетом производительности линии, в которой они работают; сменная их производительность рассчитывается по этим же формулам:
t2 = t3 + t4,
где t3 – продолжительность сборки и пуска (60 мин); t4 – продолжительность разборки и мойки (60 мин).
Пастеризаторы и охладители подбирают по часовой производительности с учетом графика технологических процессов.
Сменную производительность теплообменных аппаратов можно рассчитать по этим же формулам, учитывая, что t2 равно:
t2 = t9 + t10 + t11 + t6,
где t9 – продолжительность остановки и подготовки к мойке (промывка водой, 10 мин); t10 – продолжительность мойки химическими средствами (90 мин); t11 – продолжительность промывки (10 мин); t6 – продолжительность пуска (10 мин).
Производительность оборудования периодического действия при мойке в течение каждого цикла (N) определяют по формуле:
|
|
N = (t nN 1 / 60) K.
Саморазгружающиеся сепараторы-сливкоотделители и сепараторы-молокоочистители подбирают по часовой их производительности. Так, для сепараторов-сливкоотделителей периодического действия должно предусматриваться время непрерывной работы 1,5–2 ч, для сепараторов-молокоочистителей – 2–3 ч, а для сепаратора-сливкоотделителя и молокоочистителя 6 ч в смену. Количество сепараторов зависит от количества сырья, производительности и времени непрерывной их работы.
Применение саморазгружающихся сепараторов позволяет повысить производительность труда аппаратчиков, освободить их от тяжелой работы по разборке, сборке и мойке барабана сепаратора. Это позволяет осуществлять циркуляционную безразборную мойку совместно машин и аппаратов той технологической линии, в которую они установлены. Саморазгружающиеся сепараторы с центробежной непрерывной выгрузкой осадка (сопловые) и с центробежной пульсирующей выгрузкой осадка применяются для очистки молока, сепарирования его, отжима белковых масс (творога).
Сменную производительность сепараторов рассчитывают по формуле:
K = t / t1,
t1 = t5 + t6 + t7 + t8 + t4,
где t5 – продолжительность непрерывной работы аппарата за один цикл, мин; t6 – продолжительность пуска (8 мин); t7 – продолжительность остановки (6 мин); t8 – продолжительность сборки (15 мин); t4 – продолжительность разборки и мойки (50 мин).
Производительность оборудования периодического действия при одноразовой мойке в конце смены или суток (N) рассчитывают по формулам:
N = B K,
где B – грузоподъемность, или вместимость, кг,
K = t – t2 / t1.
Количество оборудования (n)
n = Q / N,
где Q – количество перерабатываемого сырья.
Технологические линии оборудования по производству и расфасовке пастеризованного молока, кисломолочных напитков подбирают по часовой производительности с учетом графика организации технологических процессов и полной сменной загрузки оборудования. Если на одной разливочной машине расфасовывают не один, а несколько продуктов (на небольших по мощности молочных заводах), то целесообразно вначале разливать пастеризованное молоко, кисломолочные продукты с бифидофлорой, простоквашу, другие кисломолочные напитки, а затем кефир.
Технологические линии при производстве творога подбирают следующим образом. Если на производство творога в смену направляется до 10 000 л молока, то рекомендуется обычный способ производства творога с применением творожных ванн; до 20 000 л молока – обычный способ с применением творогоизготовителей конструкции ВНИМИ; 30 000 л молока и выше – раздельный способ с применением сепараторов обезвоживания творожного сгустка или с применением линии Я9-ОПТ 2,5; Я9-ОПТ5.
Подбирают эти линии по часовой производительности с учетом графика организации технологических процессов и норм производительности ведущего оборудования в смену.
При производстве сметаны в небольших объемах до 1000 кг в смену для заквашивания и сквашивания продукта используют сливкосозревательные ванны, универсальные молочные танки, ванны длительной пастеризации различной емкости, которые обеспечивают хорошее охлаждение и перемешивание продукта. При значительном объеме выработки сметаны используют резервуары с рубашкой Я1-ОСВ различной вместимости, которые обеспечивают получение продукта высокого качества.
Подбор оборудования для тепловой и механической обработки молока:
а) часовую производительность автоматизированной пластинчатой пастеризационно-охладительной установки (Мч) определяют по формуле:
Мч = Мм + Мм сл + Мм см / Тэ,
где Мм – масса молока, направляемая на выработку пастеризованного молока, кг; Мм сл – масса молока, направляемая на выработку питьевых сливок, кг; Мм.см – масса молока, направляемая на выработку сметаны, кг; Тэ – продолжительность эффективной работы установки за смену (5,5 ч);
б) исходя из часовой производительности установки (Мч) подбираем установку и ее марку;
в) продолжительность работы установки (Тм), ч, при выработке пастеризованного молока, пастеризации нормализованной смеси для выработки творога определяют по формуле:
Тм = Мм / Пу,
где Пу – производительность выбираемой установки (кг/ч);
г) продолжительность работы установки при сепарировании молока на питьевые сливки (Тс сл) и сметану (Тс см) определяют по формулам:
Тс сл = Мм сл / Пу; Тс см = Мм см / Пу;
д) продолжительность опорожнения емкостей с сырым молоком (То), ч, направляемого на выработку питьевого молока, творога, сепарирование, определяют по формуле:
То = Ме / Пу,
где Ме – масса молока в одной или нескольких емкостях;
е) для промежуточного хранения пастеризованного молока (Мм хр) вместимость емкостей, исходя из 60 % от массы пастеризованной смеси, рассчитывают по формуле:
Мм хр = Мсм × 0,6,
где Мсм – масса нормализованной смеси для выработки пастеризованного молока;
ж) количество емкостей для промежуточного хранения пастери-зованного молока (Еп) рассчитывают по формуле:
Еп = Мм.хр / U е,
где U е – вместимость емкости, кг;
з) продолжительность наполнения емкостей пастеризованным молоком равна продолжительности работы установки;
и) для хранения непастеризованных сливок, полученных при нормализации пастеризованного молока в потоке и сепарировании, подбирают одну или несколько емкостей. Продолжительность заполнения емкостей равна продолжительности работы установки. Рекомендуется использовать емкости с рубашкой для охлаждения;
к) для хранения обезжиренного молока рассчитывают количество емкостей. Продолжительность их заполнения равна продолжительности работы установки, а скорость заполнения – часовому выходу обезжиренного молока с установки (сепаратора).
Для производства сыров различных видов подбирают оборудование после определения продолжительности одного цикла производства сыра. Количество работающего оборудования в смену (в сут-ки) предусматривают с учетом графика организации технологических процессов производства данного вида сыра и норм производительности ведущего оборудования в смену.
Производительность сыроизготовителей или сыродельных ванн определяют с учетом их наполнения, времени обработки молока в ванне и опорожнения. Определив продолжительность цикла и производительность, рассчитывают их потребное количество.
Аналогично рассчитывают производительность формовочных аппаратов, прессов и котлов для плавления сыра.
Количество контейнеров для посолки и созревания сыра (n) зависит от их вместимости и времени созревания или посолки сыра и определяется по следующей формуле:
n =? t12 / U,
где? – количество сыра, вырабатываемого в сутки, кг; t12 – продолжительность созревания или посолки сыра, сутки; U – вместимость контейнера, кг.
Площадь солильного бассейна (F) определяют по формуле:
F = s n / k,
где s – площадь, занимаемая одним контейнером, м2; n – количество контейнеров, находящихся в бассейне для посолки сыра, шт; k – коэффициент использования площади бассейна (k = 0,8).
Общая длина (L) и ширина (В) бассейна равна:
L = F / B,
где L – длина бассейна, м; B – ширина басcейна, м;
B = l + 0,1,
где l – длина контейнера, м.
Для получения масла подбирают маслоизготовители периодического, непрерывного действия и поточные линии производства масла с маслообразователями непрерывного действия. Можно производить комплектацию поточных линий производства масла самостоятельно с подбором маслообразователя любой конструкции.
Маслоизготовители периодического действия подбирают в зависимости от количества сливок, перерабатываемых на масло в смену, с учетом рабочего наполнения (40 % от общего объема емкости маслоизготовителя), норм производительности ведущего оборудования в смену, где указывается длительность цикла и подготовительная продолжительность (в часах в смену).
Производительность (сменную) маслоизготовителя периодического действия (Мсм), кг, рассчитывают по формуле:
Мсм = (U tсм / tц ) r,
где U – вместимость емкости, м3; tсм, tц – продолжительность смены и цикла, ч; r – плотность сливок, кг/м3.
Продолжительность цикла tц находят из уравнения
tц = t1 + t2 + t3 + t4 + t5 + t6 + t7,
где t1 + t2 + t3 + t4 + t5 + t6 + t7 – продолжительность наполнения емкости сливками, сбивания сливок, выпуска пахты, промывки, посолки, обработки и выгрузки масла из маслоизготовителя.
Продолжительность цикла tц принимают с учетом времени, необходимого для подготовки и мойки маслоизготовителя.
Маслоизготовители непрерывного действия и поточная линия производства масла подбираются согласно их часовой производительности, с учетом графика организации технологических процессов и количества сливок, направляемых на производство масла, и оптимальной продолжительности работы оборудования в смену.
Сливкосозревательные ванны, резервуары подбирают с учетом режима созревания и обеспечения непрерывной работы маслоизготовителей в течение смены.
Оборудование для сгущения подбирают по количеству испаренной влаги в час. Количество испаренной влаги (W сг), кг/ч.
W сг = Мн.м (1 – СВн.м / СВпр),
где Мн.м – масса нормализованной смеси, кг; СВн.м – содержание сухих веществ нормализованной смеси %; СВпр – содержание сухих веществ в готовом продукте, %.
Эффективное время работы вакуум-аппаратов периодического действия в смену – 5 ч.
Сушилки подбираются согласно количеству испаренной влаги в час. Количество влаги, удаляемой при сушке (W суш), кг/ч, рассчитывают по формуле
W суш = М (СВ / СВ ),
где М – масса сгущенного продукта, поступающего на сушку, кг/ч; СВ – содержание сухих веществ в сгущенном продукте, %; СВ – содержание сухих веществ в сухом продукте, %.
Внутризаводской транспорт. С применением транспорта повышается уровень механизации на предприятиях молочной промышленности, который должен быть на городских молочных заводах не ниже 70 %, на сыродельных – не ниже 55 %, на молочноконсервных – не ниже 65 %.
В зависимости от профиля и мощности предприятия рекомендуется принимать следующие виды основного транспортного оборудования:
- на городских молочных заводах мощностью 25, 50 т в смену – цепные транспортеры, ручные вилочные тележки, электропогрузчики;
- на городских молочных заводах мощностью свыше 50 т в смену – цепные транспортеры, стопкосборщики, стопкоразборщики, пакето-сборщики;
- пакеторазборщики, электропогрузчики;
- на сыродельных заводах – электропогрузчики, электроштабелеры, подвесные однобалочные краны и краны-штабелеры;
- на молочноконсервных заводах –подвесные, троссовые, ленточные и цепные напольные конвейеры, проходящие в закрытых галереях (над- или подземных), электропогрузчики;
- на заводах плавленых сыров – подвесные и напольные конвейеры с автоматическим адресованием;
- для механизации процесса охлаждения плавленых сыров – подвесные и напольные конвейеры, по которым перемещаются этажеры с сыром, а также поточные конвейерные охладители ленточного и полочного типов.
Транспортеры подбирают по производительности, подъемники, электропогрузчики – по грузоподъемности. Производительность ленточных транспортеров непрерывного действия определяют по формуле
М = 3600 (v / а),
где v – скорость перемещения груза, м/с (равна скорости ленты или цепи транспортера v = 0,1–0,2 м/с); а – средняя длина ленты, приходящаяся на один груз или на единицу массы груза, м.
Производительность транспортеров прерывного действия рассчитывается по формуле:
М = 3600? / tп + tр + tд,
где? – разовая загрузка транспортера, кг или шт.; tп, tр – продолжительность погрузки и разгрузки, с; tд – продолжительность пути в оба конца, с.
Производительность подъемников, электропогрузчиков рассчитывается аналогично.
Нормы нагрузки на 1 м2 камер хранения и созревания молочных продуктов на молочных заводах и камер охлаждения, а также хранения плавленого сыра см. прил. 13.
Площадь камер созревания сыра на стационарных стеллажах подбирают, пользуясь прил. 14.