Расчет и проектирование резервуара для производства кумыса

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ . . . . . . . . 4

1 ОСНОВНЫе СВОЙСТВА кумыса . . . . 7

1.1 Основные требования к кумысу . . . . 7

1.2 Химический состав  кумыса . . . . 8

2 НАЗНАЧЕНИЕ, УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ РЕЗЕРВУАРА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КУМЫСА  . 9

2.1 Описание  резервуара для производства кумыса 9

2.2 Принцип  работы резервуара для производства 

кумыса . . . . . . . . . . 10

2.3 Меры безопасности по обслуживание . . 11

2.4 Информация по патентам  . . . . 13

3 ИСХОДНЫЕ  ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА РЕЗЕРВУАРА  ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КУМЫСА . . . . . . 15

4 РАСЧЕТ РЕЗЕВРУАРА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА

КУМЫСА . . . . . . . . . 16

4.1 Энергетический расчет . . . . . 16

4.2 Кинематический расчет . . . . . 18

4.3 Определение нагрузи  на основные рабочие органы . 19

4.4 Прочностные расчеты, связанные с изгибом и кручением

вала  . . . . . . . . . . 19

ВЫВОД . . . . . . . . . 23

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК  . . . 24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Сведения о высоких лечебных свойствах кумыса стали проникать  в отечественную медицину литературу уже в конце XVIII века, а во второй половине XIX века кумыс стал одним из популярнейших средств лечения туберкулеза, желудочно-кишечных заболеваний, различных видов анемии, цинги и многих других заболеваний, связанных с хроническим истощением организма. Кумыс не зря называют живым напитком: с момента скисания кобыльего молока до приготовления кумыса происходят чудодейственные метаморфозы его физико-химических свойств, биохимического состава и микробиологической структуры. Этот напиток – мощнейший природный иммуностимулятор, он содержит ненасыщенных низкомолекулярных жирных кислот, в том числе линолевой и линоленовой, которые считаются незаменимыми. Кроме того, кумыс содержит соли кальция, фосфора, микроэлементы редких металлов и витамины. Особенностью молока кобыл является именно более высокое содержание витаминов.

В России оформилась оригинальная отечественная отрасль медицины – кумысолечение, а Башкирия превратилась в крупный центр кумысопроизводства и кумысолечения. Значительная доля российского кумыса, около 80%, производится именно в Башкортостане. Наша республика представляет крупнейший в России центр продуктивного коневодства и кумысолечения. За последние три года производство кумыса увеличилось в 3 раза, ежегодно его производится около 3 тысячи тонн. [1]

Производство кумыса – дело весьма трудоемкое и затратное при относительно простой технологии приготовления напитка. На современных фабриках по производству кумыса используются новейшие технологии. Разработана целая система сбора и хранения кобыльего молока. Усовершенствованная технология позволяет получить высококачественное, чистое кобылье молоко и производить его дальнейшую переработку.

В настоящее время  существует три основных способа  производства кумыса: 1) старый народный; 2) усовершенствованный, принятый в кумысных мастерских, и 3) механизированный, который начинают внедрять на крупных предприятиях молочной промышленности.

Немаловажной стадией при производстве кумыса является процесс вымешивания кобыльего молока с использованием микроорганизмов и дрожжей. Этот процесс обогащает всю среду кислородом, способствует удалению углекислого газа, а также препятствует разделению кумыса на слои по удельному весу.

При технологическом  производстве кумыса молоко сразу же после дойки доставляют в кумысный цех, где его принимает мастер-кумысодел или его помощник. Здесь молоко повторно фильтруют, определяют плотность, кислотность и температуру. Затем молоко заквашивают в ваннах ВДП-300, 600, 1000 при температуре 26-28 °С. Производственную закваску вносят в таком количестве, чтобы кислотность смеси составила 60°Т.

После внесения в молоко закваски немедленно приступают к вымешиванию, которое продолжают 20 минут и  производят со скоростью вращения мешалки 430 - 480 об/мин. Вымешанную в течение 20 минут кумысную смесь оставляют в той же емкости для созревания на 1,5-2 часа, при этом кислотность нарастает до 68-72°Т.

Поступающее после каждой дойки в кумысный цех молоко добавляют в созревшую смесь, что сопровождается 20-минутным вымешиванием. Кислотность смеси опускается при этом не ниже 55°Т. Температура брожения устанавливается в пределах 26-28⁰С.

Созревший до 68-72°Т кумыс  подвергают повторному вымешиванию  в течение 40-60 минут (скорость вращения мешалки 430-480 об/мин - пропеллерная, 23-25 об/мин - лопастная). За 15-20 минут до конца вымешивания в межстенное пространство ванны (ВДП) пропускают охлажденную воду для понижения температуры готового продукта до 17°С.

Далее продукт идет на розлив. Розлив, укупорку, маркировку проводит в соответствии с требованиями на этот продукт. Тара и упаковочные материал, применяемый для упаковки кумыса, должны соответствовать требованиям действующих стандартов.

После розлива и укупорки кумыс  охлаждают в холодильной камере при температуре не более 4°С, после чего технологический процесс считается законченным. При этом происходит самогазирование, дальнейшее созревание и хранение кумыса в герметически укупоренных бутылках. Продолжительность созревания кумыса считают с момента заквашивания молока до реализации. В зависимости от времени созревания, кумыс делят на 3 категории: слабый, если с момента закваски прошло 5-6 часов; средний, созревающий 1-2 суток; крепкий, который бродил около 3 суток. Слабый кумыс содержит до 1 процента спирта, средний – до 1,75, трехсуточный кумыс из натурального кобыльего молока может показывать до 4,5-5% спирта.

В основном кумыс реализуют при суточной зрелости с температурой выше 4±2°С. Транспортирование кумыса потребителю и его хранение осуществляют в соответствии с требованиями действующего стандарта на кумыс натуральный.

Кумыс, приготовленный разными способами, может иметь различные вкусовые оттенки. Особые ценители кумыса утверждают, что напиток, приготовленный механизированным способом, уступает по вкусовым и лечебным свойствам тому, который готовится вручную традиционным способом. Как было указано, одной из важных стадий производства кумыса является вымешивание, поэтому необходимо проводить совершенствование и модернизацию данного технологического процесса.

Целью данного реферата является изучение физико-механических и реологических свойств кумыса, а также устройство, принцип действия и методику расчета резервуара для производства кумыса [2].

1 ОСНОВНЫЙ СВОЙСТВА кумыса

1.1 Основные требования к кумысу

Для производства кумыса применяют:

• молоко кобылье по ГОСТ Р 52973-2008 (непастеризованное)
• закваску, приготовленную на чистых культурных молочнокислых палочек болгарской (Lbm. Bulgaricum штамм Fn), ацидофильный (Lbm. acidophilum штамм In₃) и дрожжей (Sacchoromyces lactis, штамм Sk), согласно ТУ 9229-074-04610209-2003.

В соответствии с требованиями ГОСТа кобылье молоко  обязательно должно быть из хозяйств, благополучных по инфекционным заболеваниям, что подтверждается представленной поставщиком кобыльего молока справкой ветеринарной службы. После дойки молоко необходимо отфильтровать и охладить. Не допускается замораживать молоко [2].

Таблица 1 - Органолептические показатели, которым должен соответствовать кумыс

Наименование показателя	Характеристика кумыса
Внешний вид	Непрозрачная жидкость
Вкус и запах	Чистый кисломолочный, слегка острый вкус специфический для кумыса, без посторонних привкусов и запахов. Допускается дрожжевой вкус
Консистенция	Жидкая, однородная, газированная слегка пенящаяся,               без хлопьев и сбившихся комочков жира
Цвет	Молочно-белый, равномерный по всей массе

 

 

 

1.2 Химический  состав кумыса 

Кумыс - широко известный  лечебный и высокопитательный напиток, получаемый в результате молочнокислого и спиртового брожения молока кобылицы или смешиванием молока коровьего  с молочной сывороткой и сахаром. По вкусу кумыс – приятный, освежающий, кисловато-сладкий пенистый напиток. Он охлаждает, утоляет одновременно голод и жажду и придает особую бодрость, никогда не переполняя и не обременяя желудок.

Кумыс, изготовленный  из молока белорусских кобыл, содержал 4,4% сахара, 1,7% жира, 2,5% белка и 1,6% спирта.

Таблица 2 - Физико-химические показатели, которым должен соответствовать кумыс

Наименование показателя	Норма для кумыса
Кислотность, °Т,                             не более	80
Массовая доля жира,                         в %  не менее	10
Массовая доля белка,                       в % не менее	2,0
Температура при выпуске               с предприятия, °С	4±2

          

Кобылье молоко и закваску принимают по количеству и качеству, установленному требованиями технохимического контроля и лабораторией предприятия, при необходимости подогревают до 26-28°С. Подогрев закваски производится в емкости для заквашивания молока путем пропускания через межстенное пространство воды с температурой не выше 45°С при включенной мешалке [1,2].

 

 

 

 

 

2 НАЗНАЧЕНИЕ, УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ РЕЗЕРВУАРА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КУМЫСА

 

2.1 Описание резервуара для производства кумыса

Резервуар состоит внутреннего корпуса, изготовленного из нержавеющей стали, и наружного из листовой стали. Пространство между корпусами заполнено термоизоляционным материалом. В верхней части ванны расположены датчик верхнего уровня, воздушный клапан и смотровое окно. В нижней части ванны имеются перемешивающее устройство, датчик нижнего уровня молока, опоры.

 

Рисунок 1 Общий вид резервуара для производства кумыса

1 - стенка резервуара; 2 - стенка наружная; 3 -кожух; 4 - мешалка;                 5 - кран для выгрузки готового  продукта; 6 - люк для слива воды; 7 - опора резервуара; 8 - ТЭН; 9 - уравнемер; 10 - крышка резервуара; 11 – труба вывода теплоносителя; 12 – труба ввода теплоносителя.

Резервуар предназначен для производства кумыса. Рабочий  объем ванны 750 л.

Особенностями резервуара являются:

• аккуратный, чистый и привлекательный внешний вид;
• надежность в эксплуатации;
• изготовление всех деталей, соприкасающиеся с продуктами производства, из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т;
• оптимальной объем для разовой выработки продукта в условиях малого производства;
• наличие устройств для запрограммированного включения перемешивающих молоко мешалок [3].

2.2 Принцип работы резервуара для производства кумыса

При загрузке молока через  загрузочный штуцер подается на стенку резервуара, чтобы по возможности  исключить пенообразование. Уровень  молока в ванне определяют через  смотровое окно или по уровнемеру.

Молоко после подготовки заквашивается при температуре 26-28°С.   В процессе заквашивания после внесения в молоко закваски немедленно приступают к вымешиванию, которое продолжают 20 минут и производят с определенной скоростью вращения мешалки. В частности, скорость вращения пропеллерной мешалки должно составлять 430-480 мин^-1,                     а лопастной мешалки – 23 мин^-1.

Вымешанную в течение 20 минут кумысную смесь оставляют  в той же емкости на 1,5-2 часов для нарастания кислотности до 68-72°Т. Созревший кумыс подвергают повторному вымешиванию в течение 40-60 минут с установленной скоростью вращения мешалки.

За 15-20 минут до конца  вымешивания в межстенное пространство резервуара пропускают охлажденную воду, с целью понижения температуры готового продукта до 17°С [3,5].

 

2.3 Меры безопасности при обслуживание

• К работе по обслуживанию ванны допускаются лица, ознакомившиеся сданным паспортом, паспортами на комплектующие, усвоившие основные приемы работы. При эксплуатации оборудования и прошедшие инструктаж по технике безопасности;
• При эксплуатации и ремонте ванны должны соблюдаться «Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей», «Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей», «Правила устройства электроустановок», «Правила техники безопасности и производственной санитарии», инструкции, разработанные на предприятии для данного вида оборудования;
• Общие требования безопасности соответствуют ГОСТ 12.2.124-90.
• Элементы заземления соответствуют требованиям ГОСТ 12.2.007.0-75, заземляющий зажим и знак заземления выполнены по ГОСТ 21130-75;
• Ванна должна быть надежно подсоединена к цеховому контуру заземления с помощью гибкого медного оголенного провода сечением не менее 10 мм² по ГОСТ Р МЭК 60204-1-07.
• Во избежание поражения электрическим током следует электропроводку к ванне проложить в трубах, уложенных в полу;
• Запрещается работать на ванне при наличии открытых токоведущих частей, неисправных коммутационных и сигнальных элементах на панели блока управления, при нарушении изоляции проводов, неправильной работе датчиков;
• В случае возникновения аварийных режимов работы немедленно отключить ванну от сети питания;
• Запрещается во время работы ванны производить ремонт и техническое обслуживание;
• Управление ванной следует осуществлять, находясь на изолирующей подставке;
• Для экстренного отключения питания оборудования нажать кнопку «АВАРИЙНЫЙ СТОП» типа «грибок» на блоке управления;
• Не допускается оставлять работающую ванну без присмотра;
• Уровень шума, создаваемый ванной на рабочем месте в производственном помещении, не превышает 80дБ по ГОСТ 12.1.003-83 и СН 2.2.4/2.1.8.562-96;
• Уровень виброускорения, создаваемый ванной на рабочем месте в производственном помещении, не превышает 100 дБ (виброскорость не превышает 92 дБ) по ГОСТ 12.1.012-90 и СН 2.2.4/21.8.566-96;
• Вода, используемая для бытовых и технологических нужд, связанных с производством продукции (в том числе приготовление моющих и дезинфицирующих растворов, мойка и споласкивание оборудования, приготовление технологического пара), должна соответствовать требованиям ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль качества»;
• Необходимо следить за исправностью манжеты мотор-редуктора с целью предупреждения попадания смазочного масла в продукт. Перед началом работы необходимо проверять надежность крепления мешалки и исправность мотор-редуктора;
• Во время работы мешалки ванну нельзя чистить и мыть;
• Во избежание деформирования и разрыва стенок ванны переливная труба должна быть подсоединена к системе канализации с разрывом струи 20-30 мм через воронки с сифонами;
• Запрещается перекрывать переливную трубу и создавать избыточное давление в теплообменной рубашке!;
• Давление пара на входе в инжектор пара не должно превышать                1,0 кгс/см² [8].