Технологическая схема линии производства мороженого.
К У Р С О В А Я Р А Б О Т А
по дисциплине "Оборудование и автоматизация перерабатывающих производств"
Анализ аппаратурно-технологической линии по переработке сельскохозяйственной продукции: мороженое
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Исполнитель
студент 2 гр. А.П.Сабельникова
Руководитель
профессор, к.т.н. Ю.Р. Муратов
Екатеринбург 2012
Оглавление
| Линия для получения мороженого
|
Введение
1 Характеристика перерабатываемого сырья
2 Описание принципиальной схемы технологического процесса
3 Описание и анализ машино-аппаратурной схемы производства (линии)
4 Описание и анализ конструкции технологического аппарата
5 Описание процессорной схемы технологической линии
6 Описание контура регулирования по выбранному технологическому параметру
7 Описание функциональной схемы
Заключение
Список использованных источников
Введение
Мороженое – это не только вкусный десерт, оно еще и очень полезен для здоровья, так как вырабатывает вещество – серотонин («гормон счастья»), которое в организме человека отвечает за отличное настроение и спасает от возможного стресса. К таким выводам пришли известные английские исследователи.
В мороженом содержится очень много полезных элементов и витаминов, таких как кальций, аминокислота Л-триптофан, лактоза, минеральные соли и легко усваивающиеся белки. Очень полезно мороженое беременным женщинам, потому как у них часто наблюдается недостаток кальция в организме.
В его состав входит, в первую очередь, молоко. А значит, в мороженом присутствуют и витамины A, B, D, E, P, и минеральные вещества, в число которых входит магний, калий, фосфор, железо, натрий.
1 Характеристика перерабатываемого сырья
Мороженое – это сладкий замороженный продукт, вырабатываемый из приготовляемых по специальным рецептам жидких смесей, содержащих в определенных соотношениях составные части молока, плодов, ягод, овощей, сахарозу, стабилизаторы, в некоторых рецептурах - яичные продукты, вкусовые и ароматические вещества. Во многих рецептурам
предусматривается одновременное использование молочного и растительного сырья.
По способам выработки мороженое подразделяют на закаленное, мягкое и домашнее.
Закаленное мороженое - это продукт, изготавливаемый в производственных условиях, который после выхода из фризера, с целью повышения стойкости при хранении замораживают (закаливают) до низких температур (минус 18 °С и ниже). В таком виде его сохраняют до реализации. Закаленное мороженое отличается высокой твердостью.
Мягким называется мороженое, которое вырабатывают в основном на предприятиях общественного питания и употребляют в пищу сразу же после выхода из фризера (температурой минус 5...7 °С). По консистенции и внешнему виду оно напоминает крем.
Домашнее мороженое изготавливают в домашних условиях с использованием компрессионного холодильного шкафа.
Закаленное мороженое классифицируют по виду продукта и наполнителя (по составу) и по виду фасования. По виду продукта и наполнителя оно подразделяется на основные и любительские виды. Мороженое любительских видов вырабатывают в сравнительно меньших количествах, чем мороженое основных видов.
Разновидности мороженого основных видов получают название в зависимости от своего состава и вводимых в продукт добавок (наполнителей).
По виду фасования закаленное мороженое подразделяют на весовое, крупнофасованное и мелкофасованное.
Для мороженого характерны высокая пищевая ценность и хорошая усвояемость организмом человека. В этом продукте, выработанном на молочной основе, содержится молочный жир, белки, углеводы, минеральные вещества, витамины А, группы В, D, Е, Р. В мороженом, в состав которого входят плоды или ягоды, богатые витамином С, содержится значительное количество этого витамина.
Молочный жир, как известно, по сравнению с другими пищевыми жирами является наиболее ценным. Он отличается приятным вкусом, высокой усвояемостью, уникален по составу, включающему несколько десятков жирных кислот, в том числе много незаменимых. В рецептуры некоторых видов мороженого входят также растительные жиры (как самостоятельно, так и в сочетании с молочным жиром), полезные для организма человека.
Белки в мороженом на молочной основе представлены в основном казеином; сывороточные белки - альбумин и глобулин - частично коагулируют при
пастеризации смесей мороженого. Кроме этих белков, как уже указывалось, в мороженом находятся белки оболочек жировых шариков. Белки мороженого являются полноценными белками и усваиваются лучше других пищевых белков.
Углеводы в мороженом представлены сахарозой и молочным сахаром (лактозой).В мороженом, содержащем плодово-ягодное сырье, обычно присутствуют и простые сахара - глюкоза и фруктоза. Углеводы являются существенными источниками энергии для организма человека.
Мороженое содержит такие важные минеральные вещества, как натрий, калий, кальций, фосфор, магний, железо и многие другие.
2 Описание принципиальной схемы технологического процесса
Производство мороженого включает в себя следующие стадии:
- приемка молока и оценка его качества;
- очистка молока, охлаждение и резервирование;
- приготовление смеси (дозирование и смешение отдельных видов сырья);
- фильтрование смеси;
- пастеризация смеси;
- гомогенизация;
- охлаждение;
- созревание;
- фризерование;
- фасование;
- закаливание;
- дозакаливание мороженого.
Приёмка молока и оценка его качества. Качество оценивают по органо-лептическим показателям, кислотности и температуре, содержанию жира. Для производства пастеризованного молока применяемое натуральное молоко должно быть не ниже 2-го сорта. Молоко 1-го сорта имеет кислотность 16-18°Т, механическую и бактериальную загрязненность 1-го класса, температуру не выше 10°С, плотность в пределах 1,030 г/см
3.
При оценке качества молока из партии берут среднюю пробу, представляющую собой часть продукта, отобранную от каждой упаковки в одну емкость, а из автомобильных или железнодорожных цистерн — из каждого отсека отдельно. Перед отбором средней пробы молоко перемешивают до полной однородности. На тару со средней пробой молока наклеивают этикетку, указывают сдатчика и дату поступления.
Очистка молока, охлаждение и резервирование. Молоко, поступающее на завод, содержит механические включения, поэтому применяют центробежную очистку молока на сепараторах-молокоочистителях, которая осуществляется одновременно с нормализацией. Очистка, нормализация, гомогенизация, пастеризация и охлаждение происходят в потоке на пластинчатых пастеризационно-охладительных установках в комплекте с гомогенизатором.
На заводах после очистки и охлаждения (до 2-4°С) молоко при необходимости хранят в промежуточных емкостях не более 48 ч.
Очистка и нормализация проводится при 40 ± 5°С на сепараторах-молокоочистителях и сепараторах-сливкоотделителях. Нормализация осуществляется в потоке путем смешивания сливок и обезжиренного молока в таких пропорциях, чтобы обеспечить заданную жирность молока.
Нормализованная смесь молока поступает в гомогенизатор, представляющий собой плунжерный насос высокого давления при температуре не менее 60°С. При давлении 12,5 ± 2,5 МПа в гомогенизаторе происходит раздробление жировых шариков, а дестабилизированный в результате механического и теплового воздействия молочный жир приобретает белково-лецитиновую оболочку. Размер жировых шариков при гомогенизации уменьшается в 10 раз, а скорость их всплывания, рассчитанная по формуле Стокса, — в 100 раз. Благодаря гомогенизации молока в течение срока реализации замедляется образование сливочной пробки на поверхности молока.
Приготовление смеси. Процесс происходит в ваннах, имеющих тепловую рубашку и мешалку. Как правило, для этого используются сыродельные ванны. Для более полного и быстрого растворения и равномерного распределения компонентов смесь составляют в определенной последовательности. Первыми в смесительную ванну вносят жидкие продукты (воду, молоко, сливки и др.), подогревая их до температуры 35—45°С. При постоянном перемешивании в ванну вносят сначала сгущенные продукты и расплавленное сливочное масло, а
затем сухие и яичные продукты. В последнюю очередь, перед пастеризацией, вносят стабилизаторы. При употреблении метилцеллюлозы ее добавляют в уже готовую и охлажденную смесь непосредственно перед фрезерованием. Тогда же вносят ароматические и некоторые вкусовые вещества.
Составление смеси является длительной операцией, требующей больших затрат труда, в том числе и ручного. При поточном методе производства мороженого процесс составления смеси полностью механизирован. В этом случае все составные части смеси предварительно переводят в жидкое состояние, соблюдая необходимое содержание в них жира, СОМО и сахара. При помощи электронных весов отвешивают необходимое количество каждой жидкой части, направляют их в смесительные ванны, откуда после тщательного их перемешивания смесь идет на дальнейшую переработку.
Фильтрование. После приготовления смесь фильтруют. Обычно используются двухсекционные емкостные фильтры. Процесс фильтрации принципиально необходим, т.к. последующее оборудование критично воспринимает присутствующие в смеси нерастворенные комочки сухих веществ, не говоря уже о мешковине и прочих "результатах" производственной деятельности предприятия.
Пастеризация. Пастеризацию смеси на пластинчатой пастеризационно - охладительной установке осуществляют при температуре 80...85°С с выдержкой в 50...60 сек. При пастеризации в емкостных теплообменных аппаратах периодического действия применяются следующие режимы: 68...72°С, выдержка 25...30 мин; 73-77°С, выдержка 15...20 мин; 83-87°С, выдержка 3...5 мин.
Гомогенизация. Необходима для стабилизации эмульсии. Осуществляется при температуре близкой к температуре пастеризации. Чем больше массовая доля жира в смеси, тем меньше давление гомогенизации. При производстве мороженого рекомендуется использовать двухступенчатую гомогенизацию. В зависимости от вида смеси мороженого применяются следующие режимы гомогенизации - от 7 до 12,5 МПа для первой ступени и 4,5-5,0 МПа - для второй ступени. Использование процесса гомогенизации смеси мороженого позволяет добиться требуемой степени взбитости и хорошей консистенции готового продукта.
Охлаждение. После гомогенизации смесь охлаждают до t 2...60°С. Для этой цели используют пластинчатые пастеризационно-охладительные установки, пластинчатые и кожухотрубные охладители, ВДП, сливкосозревательные ванны и др. Смесь охлаждают сначала проточной водой, затем ледяной водой с t 1...2°С или хладоносителем (рассолом) с t не выше -5°С.
Созревание. Смесь направляют в резервуары или сливкосозревательные ванны, где производят хранение при t 4...6°С не более 24 час, при t 0...4°С не более 48 час. Хранение является обязательной стадией технологического процесса только для смесей мороженого, приготовляемых с использованием желатина (стабилизатора). Такие смеси требуется выдерживать при t не выше 6°С, 4...12 час.
Фризерование смеси. При фризеровании смесь взбивается (насыщается воздухом), частично замораживается. Используются фризеры непрерывного или периодического действия. Во фризер смесь поступает с t 2...6°С, t мороженого на выходе должна быть не выше -3.5°С, за исключением мороженого, вырабатываемого с использованием эскимогенераторов. Взбитость мороженого составляет 40..60% в зависимости от вида мороженого и используемого фризера.
Фризерование смеси. Эта операция является основной при производстве мороженого, в процессе которой смесь превращается в кремообразную, частично замороженную и увеличивающуюся в объеме массу. В охлажденной смеси от 1/3 до 1/2 части всей воды находится в свободном, несвязанном виде. В процессе фризерования именно эта вода замораживается, превращается в мелкие кристаллики льда. В зависимости от вида вырабатываемого мороженого и от температуры фризерования замораживается 29—67% всей свободной воды. Консистенция мороженого в значительной степени зависит также от размеров полученных кристалликов льда, которые не должны превышать 100 мкм. При правильном замораживании влаги продукт приобретает достаточно плотную кремообразную структуру, без ощутимых кристалликов льда.
При фризеровании происходит насыщение мороженого воздухом, который равномерно распределяется по всей массе в виде пузырьков диаметром не более 60 мкм. В результате насыщения воздухом объем замороженной смеси увеличивается в 1,5—2 раза.
Наиболее совершенным оборудованием для замораживания смеси являются фризеры непрерывного действия, в которых процесс происходит моментально и получаемый продукт имеет высокое качество.
Подача во фризер смеси, воздуха и выгрузка мороженого осуществляются принудительно, под давлением. Поэтому в замерзшей смеси, находящейся под давлением 0,5—0,8 МПа, пузырьки воздуха находятся в сжатом состоянии. При выходе из фризера, попадая в условия нормального давления, пузырьки воздуха увеличиваются в объеме, что, в свою очередь, увеличивает объем мороженого, то есть повышает его взбитость. Замороженная смесь выходит из фризера с температурой от минус 3 до минус 5°С и взбитостью, достигающей 100%.
Уменьшение взбитости мороженого резко снижает его качество, продукт приобретает плотную консистенцию с грубой структурой. При слишком высокой взбитости появляется снегообразная консистенция, что также снижает качество продукта. Для мороженого, вырабатываемого на молочной основе, взбитость рекомендуется 70—100%, для плодово-ягодных и ароматических видов — 35—40%. Определяют взбитость весовым или объемным методом.
Фасование. Выходящее из фризера мороженое немедленно поступает на фасование. По виду упаковки промышленность выпускает мороженое весовое и фасованное. Весовое мороженое фасуют в крупную тару: гильзы или ящики из гофрированного картона вместимостью не более 10 кг. Заполненные мороженым гильзы плотно закрывают крышками, под которые помещают прокладки из пергамента, подпергамента или полиэтиленовой пленки. Каждая гильза снабжается маркировочной биркой и пломбируется. Ящики из гофрированного картона имеют полиэтиленовые вкладыши, которые после заполнения мороженым плотно закрывают при помощи термосварки или липкой ленты. Снаружи ящики оклеивают бумажной лентой и каждый из них маркируют.
Фасованное мороженое выпускают мелкими порциями, массой от 50 до 250 г, в форме однослойных и многослойных брикетов, цилиндров, прямоугольных параллелепипедов или усеченных конусов. Мороженое может быть с вафлями и без них, покрыто глазурью и без нее, упаковано в этикетку или пакетик, в виде эскимо, в бумажных или полистироловых стаканчиках, в коробочках из бумаги или фольги, в вафельных стаканчиках, рожках, трубочках и конусах. Фасованное мороженое выпускают также массой 0,5; 1 и 2 кг в коробках из картона, а также в виде тортов и кексов массой 0,25; 0,5; 1 и 2 кг.
Закаливание. В процессе закаливания образуются новые кристаллики льда и происходит их срастание в жесткий кристаллизационный каркас. В результате мороженое приобретает плотную консистенцию и высокую прочность. В процессе закаливания общее количество замороженной свободной воды в мороженом доходит до 90%, а температура в толще порции хорошо закаленного мороженого находится в пределах от минус 10 до минус 180С. В оставшемся небольшом количестве воды сильно возрастает концентрация сахара и солей; чтобы заморозить такие растворы, необходима температура от минус 50 до минус 550С.
Мороженое закаливают в специальных закалочных камерах, морозильных аппаратах или эскимогенераторах. В закалочных камерах воздух охлаждается до минус 30°С в результате непосредственного испарения аммиака в батареях, расположенных, как правило, в виде стеллажей. Гильзы или картонные ящики с мороженым устанавливают на стеллажах, на некотором расстоянии друг от друга—для циркуляции холодного воздуха.
Продолжительность закаливания влияет на качество готовой продукции. При быстром замораживании воды в мороженом образуются мелкие кристаллики льда, и оно будет иметь более нежную консистенцию. Можно значительно
сократить продолжительность закаливания мороженого, применив в камере принудительную циркуляцию воздуха. Если при естественной циркуляции воздуха в камере с температурой минус 22
СС закаливание мороженого в гильзах продолжается не менее 24 ч, то при усиленной циркуляции воздуха, скорость движения которого 3— 4 м/с, оно сокращается до 10—12 ч.
Морозильные аппараты представляют собой прямоугольные стальные хорошо изолированные камеры с бесконечным цепным транспортером, на котором укреплены люльки для мороженого. Внутри камеры расположены батареи испарителя, в которых происходит кипение аммиака, и температура воздуха в аппарате снижается до минус 30°С. Специальными вентиляторами воздух продувается через батареи, что ускоряет процесс закаливания. При движении транспортера внутри камеры мороженое обдувается холодным воздухом и закаливается за 35—45 мин.
Дозакаливание. Производят в закалочных камерах или камерах хранения в течение 24...36 час. Закаленное мороженое помещают в камеру хранения.
Технологическая схема линии производства мороженого.
Состав линии
1. Охлаждаемые резервуары хранения
2. Смесительные ванны
3. Весовой бункер
4. Ёмкость для смешивания
5. Гомогенизатор
6. Пластинчатая 4х секционная пастеризационно-охладительная установка.
7. Сливкосозревательные ванны
8. Емкость смесей для мороженного
9. Пластинчатый охладитель
3 Описание и анализ машино- аппаратурной схемы производства
Начальные стадии технологического процесса производства мороженого выполняются при помощи комплексов оборудования для приема, охлаждения, переработки, хранения и транспортирования сырья. Приемку сырья осуществляют при помощи весов (молокосчетчиков), сепараторов-молокоочистителей, пластинчатых охладителей, фильтров и вспомогательного
оборудования.
Ведущий комплекс линии состоит из подогревателей, сепараторов-
сливкоотделителей, гомогенизаторов, пастеризаторов, охладителей и емкостей для хранения полуфабрикатов.
Завершающий комплекс оборудования линии обеспечивает фасование, закаливание и хранение готовой продукции. Он содержит фасовочно-упаковочные машины и оборудование морозильных камер для готовой продукции.
Машинно-аппаратурная схема линии производства мороженого приведена на
рисунке.
Устройство и принцип действия линии.
Цельное молоко поступает в автоцистерне и перекачивается насосом 4 на весы 5, где его взвешивают и с помощью насоса 6 направляют в вертикальный резервуар 7, где оно сохраняется при температуре не выше 6 °С.
Сгущенное молоко также поступает на предприятие в автоцистерне и перекачивается насосом 1 в специальный резервуар 2. Сгущенное молоко хранится при температуре от 0 до 20 °С и относительной влажности воздуха не выше 85 % не более одного месяца со дня выработки. Монолит масла перед внесением в смесь расплавляют на маслоплавителе 3. Компоненты смешивают в смесительной ванне 8 в определенной последовательности при температуре 35...45 °С. Сначала заливают жидкие продуктыи вводят сгущенное молоко. Затем вносят сухие продукты - добавки, стабилизаторы и т.д. Подогрев производится острым паром через барботер. Давление греющего пара
0,08 МПа. Для удаления из смеси нерастворившихся комков сырья и возможных механических примесей ее фильтруют, используя для этого цилиндрический фильтр 9. Насосом 10 смесь подается в пароводяной пастеризатор 11 со змеевиковой мешалкой.Давление рабочего пара 0,3 МПа. Температура пастеризации 86 °С. Время пастеризации 5 мин. Пастеризация предназначена для уничтожения в смеси болезнетворных бактерий и снижения микрофлоры. Из пастеризатора смесь под давлением 0,2...0,25 МПа подается в фильтр 12. Затем смесь обрабатывают в гомогенизаторе 13 для раздробления жировых шариков с целью улучшения структуры мороженого. Гомогенизация смеси препятствует отстаиванию жира и образованию комочков масла при фризеровании. Смесь гомогенизируется при температуре близкой к температуре пастеризации,
при этом не допускается охлаждение смеси. Размер жировых шариков не должен
превышать 2 мкм. После гомогенизации смесь охлаждается до температуры минус 4 °С на оросительном охладителе 14 открытого типа, с целью создания неблагоприятных условий для жизнедеятельности и развития микроорганизмов, которые могут попасть в смесь после пастеризации. Смесь охлаждают холодной водой, затем рассолом с температурой минус 5...7 °С. Рабочее давление воды и рассола 120...200 кПа. Продукт и хладоноситель движутся противотоком. При более низкой температуре рассола происходит загустение смеси и намерзание на поверхность охладителя.
Смесь для приготовления мороженого после охлаждения направляют насосом 15 с специальные теплоизолированные резервуары 16. Выдержка является обязательнойстадией технологического процесса: она необходима для повышения вязкости смеси.Смесь выдерживают при температуре 2...6 °С не более 24 часов. Фризерование осуществляетсяв фризерах 7 7, в которые смесь поступает с температурой 2...6 °С.
Фризерование заканчивают при достижении температуры смеси минус
4,5...6 °С, при этом в лед превращается 45...50 % всей влаги, содержащейся в продукте. Одновременно с охлаждением смеси во фризере происходит ее взбивание - насыщение воздухом, который распределяется в виде пузырьков. При этом желательно получить более мелкие воздушные пузырьки и равномерно их распределить по объему продукта. После фризерования смесь продукта
поступает в дозатор фасовочной машины
18, в которой происходит деление смеси на порции и упаковка их в брикеты. Для последующего хранения и защиты брикетов мороженого от механических воздействий их подвергают закаливанию, то есть выдерживают при температуре минус 28...35 °С в скороморозильном аппарате
19. После закаливания продукт является полностью
готовым и может поступать на реализацию.
Воспользуйтесь поиском по сайту:
