Автоматизация процесса производства закваски для кефира

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

3

 

 

Введение

 

Автоматизация технологического процесса - совокупность методов и средств, предназначенная для реализации системы или систем, позволяющих осуществлять управление самим технологическим процессом без непосредственного участия человека, либо оставления за человеком права принятия наиболее ответственных решений. Как правило, в результате автоматизации технологического процесса создаётся АСУ ТП. Под АСУТП  (Автоматизированные системы управления технологическими процессами) обычно понимается комплексное решение, обеспечивающее автоматизацию основных технологических операций технологического процесса на производстве, в целом или каком-то его участке, выпускающем относительно завершенный продукт.

Основа автоматизации технологических процессов - перераспределение материальных, энергетических и информационных потоков в соответствии с принятым критерием управления (оптимальности). Автоматизируются производственные процессы, проектирование, организация, планирование и управление, научные исследования, бизнес-процессы.

Основными целями автоматизации  технологического процесса являются:

1. Повышение эффективности производственного процесса;
2. Повышение безопасности;
3. Повышение экологичности;
4. Повышение экономичности;
5. Улучшение качества регулирования;
6. Повышение коэффициента готовности оборудования;
7. Улучшение эргономики труда операторов процесса;
8. Обеспечение достоверности информации о материальных компонентах, применяемых в производстве (в том числе с помощью управления каталогом);
9. Хранение информации о ходе технологического процесса и аварийных ситуациях.

Автоматизация технологических  процессов в рамках одного производственного  процесса позволяет организовать основу для внедрения систем управления производством и систем управления предприятием.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

4

 

 

Характеристика технологического процесса как объекта автоматизации

 

1.1 Описание технологического процесса

 

Технологический процесс приготовления закваски для кефира состоит из следующих операций: отбор, подготовка, тепловая обработка, охлаждение и сквашивание молока, охлаждение закваски.

Все технологические операции по приготовлению производственной закваски проводят в одной емкости - сквашивальной установке, пастеризационной ванне, заквасочнике и др. Закваску для кефира приготовляют из молока не ниже I сорта плотностью 1028 кг/м3. Для приготовления производственной закваски используют цельное или обезжиренное молоко, пастеризуют при 92±2°С с выдержкой 20 - 30 мин, и постоянно перемешивают во время выдержки. Пастеризованное молоко охлаждают до температуры сквашивания и вносят в него лабораторную закваску в количестве 1-3%. При внесении лабораторной закваски молоко перемешивают. После сквашивания для равномерного распределения закваски молоко перемешивают в течение первых 2 часов, а затем оставляют в покое до образования сгустка. Готовую закваску используют для выработки кисломолочных продуктов.

Для приготовления кефирной закваски применяют живые и сухие  кефирные грибки. Сухие кефирные грибки перед использованием восстанавливают. Для этого кефирные грибки выдерживают в кипящей и охлажденной воде, а затем в охлажденном пастеризованном молоке до всплытие их на поверхность.

Для получения кефирной закваски активные грибки добавляют в пастеризованное, охлажденное до температуры 18-20°С летом и 20°С зимой обезжиренное молоко в соотношении 1 часть грибов на 20 частей молока. Полученную закваску для кефира перемешивают сначала через 15-18 часов, а затем через 5-7 часов. После ее процеживают через металлическое сито. Грибки, которые остались на сите после процеживания грибковой закваски, добавляют в свежее пастеризованное и охлажденное молоко. Они представляют собой сырые упругие комочки округлой формы различных размеров. При выдержке в молоке быстро размножаются. Маленькие грибки постепенно вырастают в крупные, которые затем разделяются на несколько мелких грибков, которые также разрастаются. Их рост обусловлен активным размножением молочнокислых бактерий и дрожжей, находящихся в кефирных грибках.

Молоко при культивировании  грибков приливают ежедневно примерно в одно и тоже время. Во время роста грибки отделяют один - два раза в неделю с таким расчетом, чтобы соотношение грибков и закваски оставалось постоянным (от 1:30 до 1:50). Температура помещения, где культивируют грибки, постоянна: 18-22°С. Промывать грибки не разрешается, так как это приводит к вымыванию полезной микрофлоры и уменьшения активности закваски. При ослаблении активности закваски необходимо проверить соотношение между грибками и молоком.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

5

 

 

Полученную закваску для кефира кислотностью 95-110 Т используют для приготовления производственной кефирной закваски или сразу для приготовления кефира.

Для улучшения органолептических  показателей производственной кефирную закваску выдерживают для созревания 12-24 часов при температуре 10-12 до 18-20°С. За этот период в закваске в достаточном количестве развиваются все элементы ее микрофлоры.

При использовании свежей закваски микроорганизмы, которые медленно развиваются (дрожжи, стрептобактерии и бетабактерии) будут находиться в недостаточном количестве, вследствие чего готовый продукт не будет иметь достаточно выразительный вкус. Кислотность производственной закваски должно быть от 95-100 до 18-200Т.

Процесс является завершенным  при достижении показателя рН 5,4-5,2. После окончания процесса продукт охлаждают в течение 20-30 мин путем подачи водопроводной или охлажденной воды в систему термостатирования ферментера. Затем при медленном перемешивании (1-2 об/мин) передают (передавливается углекислым газом) на фасовку. Готовый продукт, расфасованный при соблюдении правил асептики, может храниться до 5 сут при температуре 8-10°С.

 

2. Описание технологического оборудования

 

Приготовление производственной закваски проводят в специальных заквасочниках. Заквасочник применяется для изготовления жидких молочных изделий, кефирных заквасок, творога и подобных продуктов, которым по технологии необходима термообработка. В аппарате молоко пастеризуется, сквашивается кисломолочными заквасками. Теплоизолированный резервуар (нержавеющая сталь) аппарата оснащен мешалкой, в комплексе – приспособления залива и слива, контролирующий уровень датчик и управляющий пульт. Электромешалкой поддерживается равномерность участия в обработке всего объема продукта. Встроенные электрические теплонагреватели производят термоконтроль, что позволяет осуществлять нагревание и термостатирование состава в заквасочнике. Охлаждается продукт проливом проточной воды. Аппарат работает в нескольких режимах функционирования. Пульт осуществляет автоматическое управление. Если по технологии смеси необходимо нагревать, используются модели заквасочника с рубашкой. Техническая характеристика заквасочника ВДП-1000 приведена в таблице 1.

 

Таблица - 1

Техническая характеристика ВДП-1000

 

Наименование	Единицы измерения	ВДП-1000
Частота циркуляции мешалки	об/c	2,6-2,7
Емкость рабочая	л	1000
Нагревательная поверхность	кв.м	8
Масса	кг	390
Занимаемая аппаратом  площадь	кв.м	2

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

6

 

 

Культивирование кефирных грибков  ведется на таком же оборудовании, что и приготовление заквасок. При необходимости приготовления  большого количества грибковой закваски используют резервуары вместимостью не более 1000 литров.

Для отделения кефирных грибков  следует использовать вибросито  или специальное устройство, состоящее  из бачка, на который надевается сито; грибки остаются на сите после чего направляются на сублимационную установку для сушки, грибковые сливы насосом откачиваются из бачка в резервуар для хранения, а закваска после этого процесса остается в промежуточном баке.

Из промежуточного бака закваска насосом подается в резервуар (емкость) для созревания, охлаждения и хранения.

Резервуары предназначены  для созревания сливок при выработке  сливочного масла, созревания закваски при производстве кисломолочных напитков на предприятиях молочной промышленности.

Резервуар РВО (Я1-ОСВ) состоит из корпуса, мешалки, привода, моечной головки, и, в зависимости от исполнения, комплектуется указателями уровня, температуры и пультом или шкафом управления, лестницей.

Корпус представляет собой  вертикальный цилиндрический сосуд  с коническими днищами и змеевиком  рубашки охлаждения, выполненными из  «П»-образного профиля герметично соединенного сваркой с обечайкой внутреннего сосуда. Корпус теплоизолирован и облицован тонколистовой сталью. Техническая характеристика резервуара РВО (Я1-ОСВ) приведена в таблице 2.

 

Таблица 2 – Техническая  характеристика резервуара РВО (Я1-ОСВ)

 

Модель	РВО-1,0	РВО-2,5	РВО-4,0	РВО-6,3	РВО-10,0
Тип	Вертикальный, с системой охлаждения
Геометрическая вместимость, дм	1100	2600	4200	6600	10500
Рабочая вместимость, дм	1000	2500	4000	6300	10000
Внутренний диаметр, мм	1200	1400	1600	2000	2400
Условный проход патрубка наполнения-опорожнения, мм	50	50	50	50	80
Толщина слоя изоляции, мм	50	50	50	50	50
Установленная мощность привода  мешалки, кВт	0,75	0,75	0,75	0,75	0,75
Частота вращения мешалки, об/мин	16	16	16	16	16
Условный проход патрубка подачи хладагента, °С	50	50	50	50	50
Температура поступающего хладагента, °С	+4	+4	+4	+4	+4
Температура поступающего теплоносителя, °С	+24	+24	+24	+24	+24
Давление поступающего тепло-хладагента, МПа	0,15
Условный проход патрубка подачи моющих растворов, мм	50	50	50	50	50
Давление поступающего моющего  раствора, МПа	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3
Габаритные размеры, мм	1535х1335 х2827	1735х1535 х3510	2100х1735 3869	2500х2135 х3912	2900х2535 х4097
Масса, кг	535	900	1070	1500	2000

После созревания и охлаждения в резервуаре Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

7

 

 

готовая закваска подается насосом-дозатором в отделение  для выработки кефира. Для подачи закваски используется шестеренный насос НРМ-2 с внутренним зацеплением.

Основные рабочие органы – зубчатый ротор и ведомая  шестерня, расположенная эксцентрично продольной оси насоса. Часть ее зубьев входит в Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

8

 

 

зацепление с зубьями  ротора. Шестерня свободно посажена на палец, снабженный втулкой.

Корпус насоса с одной  стороны закреплен на кронштейне гайкой, с другой – закрыт крышкой, которая крепится к корпусу четырьмя шпильками. На внутренней стороне крышки имеется серповидный выступ для  предупреждения обратного просачивания жидкости с нагнетательной стороны  на всасывающую, являющийся замыкающей поверхностью переноса порций продукта. В крышке имеются пазы, в которых  расположены шпильки. Пазы позволяют  поворачивать крышку на определенный угол вокруг своей оси и, следовательно, изменять положение зубьев шестерни, находящихся в зацеплении с зубьями  ротора, относительно входного отверстия. При этом меняется подача насоса. На крышке нанесены риски, соответствующие  определенной часовой подаче насоса. Таким образом, поворот крышки позволяет  регулировать подачу насоса в пределах 0,25-2,0 м3/ч. Между крышкой и корпусом помещены уплотнительные прокладки  из картона толщиной 0,2 мм, с помощью  которых регулируется необходимый  зазор между торцом ротора и крышкой.

Отверстие для ввода жидкости расположено сбоку, для вывода –  сверху, оба заканчиваются патрубками с муфтами для крепления молочных трубопроводов. В случае необходимости  корпус с патрубками может быть повернут в нужное положение. При подаче жидкости в рабочую камеру через нагнетательный патрубок необходимо изменить направление  вращения ротора.

Длина вала электродвигателя увеличена с помощью наконечника, который через сальниковое уплотнение входит в корпус насоса. Уплотнение сальниковой набивки осуществляется гайкой и нажимной втулкой. В качестве сальниковой набивки используют хлопчатобумажный шнур диаметром 5 мм, пропитанный животным жиром.