Сообщающиеся сосуды

Отсюда: , если , то

ЛЕКЦИЯ 3

Гидродинамика

Изучает закономерности движения жидкостей.

Основные понятия:

1.Объемный расход V = v ср S

2.Массовый расход М=r v ср S

3.Средняя скорость v с р=

Гидравлический радиус канала r гид = , П - смоченный периметр

Эквивалентный диаметр: d э =4r гид

Режимы течения

1. Ламинарный - слои жидкости движутся параллельно друг другу без ускорения или равноускоренно.

2. Турбулентный – слои перемешиваются, наблюдаются завихрения и пульсации.

Рисунок 2.4 – Распределение Рисунок 2.5 – К уравнению скоростей неразрывности

Критерий Рейнольдса:

Rе=

Re кр =2320

v max = (p 1 -p 2) v r = v max ()

Уравнение неразрывности

V = v ср S = const

Объемный расход через любое сечение потока жидкости величина постоянная.

Уравнения движения Эйлера

- ускорение

M - сила, вызывающая движение m=rdV

Рисунок 2.6 – К уравнениям движения Эйлера

На элементарный объем действует силы давления и тяжести:

В равновесии приравниваем к силам вызывающим движение. После преобразования:

(1)

Уравнение Бернулли

Сложив и продифференцировав (1), получаем уравнение Бернулли для идеальной жидкости (без трения):

Рисунок 2.7 – К уравнению Бернулли

В соответствии с рисунком 2.7 с учетом потерь напора на преодоление сил трения можно записать:

(для реальной жидкости)

где , - полный напор Н

Z 2 – геометрический напор

Статический (пьезометрический) напор

Скоростной (динамический) напор

h – потеря напора. Возникает за счет трения. Коэффициенты потери напора по длине трубопровода:

ламинарный , турбулентный

Гидравлические сопротивления (трение и места возникновения):

1. Вводный и переходной патрубки 4. Поворот трубы

2. Сосуд большого объема 5. Вентили, краны

3. Сужение, расширение

Энергетический смысл уравнения Бернулли:

H – полная энергия;

Z – потенциальная энергия;

– удельная кинетическая энергия

Основы гидродинамического подобия

1. Геометрическое подобие

2. Гидродинамическое подобие – подобны поля физических величин характеризующих явление

критерий Ньютона ;

; Ne м – модель, Ne н – натура.

Критерий Фруда: , - соотношение силы тяжести и инерции;

Критерий Эйлера: , - соотношение силы давления и инерции;

Критерий Галлилея: , - соотношение силы вязкого трения и тяжести;

Критерий Грасгофа: , - соотношение силы вязкого трения и подъемной сила;

Критерий гомохронности: - неустановившийся характер движения.

Расчет диаметров трубопроводов

Важно при проектировании

Уравнение объемного расхода: . Отсюда определяют диаметр:

1¸3 м/с (для капельных жидкостей)

8 – 15 м/с (газ, воздух при небольшом давлении)

15 – 20 м/с (газ, воздух при высоком давлении)

20 – 30 м/с (насыщенный пар)

30 – 50 м/с (перегретый пар)

ЛЕКЦИЯ 4

Истечение жидкости

Используем уравнение Бернулли. Сначала исследуем истечение при постоянном уровне:

Н и – избыточное давление в метрах водяного столба.

Для получения струй применяются насадки (l /d=3¸5)

1 - Цилиндрические (j и =0,8), 2 - Конические: А - сужающиеся (j и =0,9–0,95, для дальнобойной струи), Б – расширяющиеся (j и =0,5–0,55, для большого расхода при малой кинетической энергии), 3 – Коноидальные (j=0,97).

Рисунок 2.9 - Насадки

Сила действия струи:

На плоскую стенку: F=rVu

На выпуклую стенку: F=rVu(1 – Cos a)

На вогнутую стенку: F=2rVu

Основы реологии

Неньютоновские жидкости (3 основные группы):

1. Скорость сдвига зависит от направления и не зависит от продолжительности воздействия – вязкие:

а) бингамовские s>s кр – коэффициент пластической вязкости (густые суспензии, пасты);

б) псевдопластичные малые значения s кр – кажущаяся вязкость h к, который уменьшается с увеличением градиента скорости (суспензии с асимметричными частицами);

в) дилантные - h к растет с увеличением градиента скорости (суспензии с большим количеством твердой фазы);

а) тиксотропные – со временем падает напряжение сдвига (разрушается структура);

б) реопектические – со временем растет напряжение сдвига.

3. Вязкоупругие (максвелловские) – текут при приложении напряжения, а после снятия восстанавливают частично форму (тесто).

При расчете трубопроводов определяют объемный расход:

где М – массовый расход, кг/с.

Затем - диаметр:

ЛЕКЦИЯ 5

Гидромашины

Технологические процессы требуют перемешивание, перекачивание, подвод и отвод жидкостей и газов.

Для жидкостей – насосы;

Для газов – компрессорные машины.

Определение напора, создаваемого насосом

Рисунок 2.10 – Определение необходимого напора насоса

Н г – высота геометрического подъема жидкости. Называют также полным напором;

Н н – высота нагнетания;

Н в – высота всасывания.

Н гсв – гидросопротивление во всасываемом трубопропроводе;

Н гсн – гидросопротивление в нагнетающем трубопроводе.

Если давление в резервуарах различно:

Теоретическая высота всасывания может быть равна атмосферному давлению, однако сильно зависит от температуры (закипание).

Так при t = 0 o C ® H B = 9 м, а при t = 65 o C ® H В =0

Насосы делятся на:

1) поршневые (плунжерные): простого и двойного действия, многоплунжерные

Рисунок 2.11 – Плунжерный насос

Двойного действия

2) центробежные: одно- и многоступенчатые – для перемешивания маловязких жидкостей. Перед пуском должен быть заполнен, поэтому устанавливается ниже уровня жидкости (рисунок 2.12)

Б - Винтовой насос В - Струйный насос

А - Мембранный насос

Рисунок 2.14 - Насосы

2.Компрессорные машины

Применяются для перемещения газов и делятся в зависимости от соотношения давлений на выходе Р 2 и входе Р 1 на:

1) вентиляторы: Р 2 / Р 1 < 1,1

2) газодувки: Р 2 / Р 1 < 3

3) компрессоры: Р 2 / Р 1 > 3

Основными задачами перерабатывающей промышленност и Российской Федерации являются комплексная переработка сельскохозяйственного сырья, увеличение объемов вырабатываемой продукции, повышение ее качества, а также расширение ассортимента.
Решение указанных задач на крупных перерабатывающих предприятиях возможно при условии эксплуатации современного высокотехнологичного оборудования.

В перерабатывающих производствах применяются самые разнообразные виды оборудования и техники.

Классификация оборудования перерабатывающих производств осуществляется по следующим признакам:

По характеру воздействия на обрабатываемый продукт;
структуре рабочего цикла;
степени механизации и автоматизации;
принципу сочетания в производственном потоке;
функциональному признаку.
Кроме перечисленных признаков каждому виду оборудования присущи специфические признаки.

В зависимости от характера воздействия на обрабатываемый продукт технологическое оборудование подразделяется на аппараты и машины. В аппаратах осуществляются тепло-, массообменные, физико-химические, биохимические и другие процессы, в результате которых происходит изменение физических, химических свойств и агрегатного состояния обрабатываемого продукта. Характерным признаком аппарата является наличие реакционного пространства или камеры.
В машинах осуществляется механическое воздействие на продукт, в результате чего изменяются его форма и размеры. Конструктивная особенность машин - наличие движущихся исполнительных (рабочих) органов. В некоторых случаях технологическое оборудование является комбинацией машины и аппарата, поскольку в нем одновременно осуществляются механическое, физико-химическое и тепловое воздействия.
По структуре рабочего цикла оборудование может быть периодического, полунепрерывного и непрерывного действия. В оборудовании периодического действия продукт подвергается воздействию в течение определенного времени, после которого он выгружается.
В оборудовании полунепрерывного (циклического) действия загрузка продукта и воздействие на него осуществляются непрерывно в течение всего рабочего цикла, а выгрузка - через определенные промежутки времени.
В оборудовании непрерывного действия загрузка, обработка и выгрузка продукта осуществляются одновременно.
В процессе работы технологическое оборудование выполняет не только основные (измельчение, перемешивание, варка и т.п.), но и вспомогательные (загрузка, перемещение, контроль, выгрузка и т.п.) операции. В зависимости от степени механизации и автоматизации этих операций оборудование бывает неавтоматическое, полуавтоматическое и автоматическое. В неавтоматическом {простом) оборудовании вспомогательные, а также часть основных операций выполняются вручную.
В полуавтоматическом оборудовании все технологические и большинство вспомогательных операций выполняются без участия рабочего. Ручными остаются транспортные и контрольные операции, пуск и останов машины.
В автоматическом оборудовании все основные и вспомогательные операции выполняются оборудованием без участия человека. Частным случаем оборудования автоматического действия являются кибернетические машины (роботы).
По принципу сочетания технологического оборудования в производственном потоке различают отдельные единицы (выполняют одну операцию); агрегаты или комплексы (выполняют последовательно различные операции); комбинированные (выполняют законченный цикл операций) и поточные автоматические системы (выполняют все технологические операции в непрерывном потоке).
Одним из признаков, на основе которого возможна классификация оборудования, является общность функций, выполняемых им в процессе переработки сырья или полуфабрикатов. По этому признаку выделяют следующие укрупненные группы и подгруппы оборудования (табл. 1.):

1. Оборудование для подготовки сырья к переработке:
1.1) для очистки и сортировки;
1.2) мойки и увлажнения;
1.3) шелушения зерна.

2. Оборудование для механической обработки разделением:
2.1) для дробления и измельчения;
2.2) разделения продуктов измельчения зерна;
2.3) выделения из жидких гетерогенных систем взвешенных твердых и коллоидных частиц;
2.4) отделения жидкой фазы.

3. Оборудование для механической обработки соединением:
3.1) для перемешивания в целях получения жидких, сыпучих, тестообразных полуфабрикатов и готовых продуктов;
3.2) формования путем выдавливания, штампования.

4. Оборудование для проведения тепломассообменных процесс:
4.1) для проведения тепловых процессов;
4.2) проведения массообменных процессов;
4.3) сушки и обезвоживания;
4.4) разваривания и варки;
4.5) выпечки и обжарки;
4.6) охлаждения и замораживания.

5. Оборудование для проведения микробиологических процессов:
5.1) для солодоращения;
5.2) получения биомассы;
5.3) получения вторичных метаболитов.
6. Оборудование для выполнения финишных операций:
6.1) для санитарной обработки тары;
6.2) дозирования и укупоривания;
6.3) инспекции и этикетирования.
Приведенная классификация в большей мере относится к оборудованию пищевых производств и в недостаточной мере характеризует отдельные группы оборудования для переработки сельскохозяйственной продукции. Объясняется это тем, что в целом ряде технологических процессов по переработке сельскохозяйственного сырья применяется оборудование, которое по назначению, устройству и принципу действия очень специфично и требует для своей классификации отдельного подхода. Примером может служить оборудование для предубойного обездвиживания животных, убоя животных и птицы, сбора крови, съема шкур, поэтому оборудование для переработки сельскохозяйственной продукции удобнее классифицировать в зависимости от выполняемого технологического процесса.
Исходя из этого принципа оборудование для переработки сельскохозяйственной продукции подразделяется на:
1) оборудование для переработки продукции растениеводства;
2) оборудование для переработки продукции животноводства.
В свою очередь, вторая группа подразделяется на оборудование для переработки мяса и оборудование для переработки молока. Оборудование для переработки мяса включает в себя следующие группы:
линия убоя скота и птицы;
оборудование для первичной обработки туш свиней;
обработки продуктов убоя скота и птицы;
механической обработки мясного сырья;
тепловой обработки мясного сырья;
упаковывания мяса и мясных продуктов.
При более детальной классификации, например, оборудования для механической обработки мясного сырья оно подразделяется на оборудование для измельчения мяса и шпика, перемешивания мясного сырья, посола мяса и формования мясных продуктов.
Оборудование для переработки молока по общей классификации подразделяется на оборудование:
для транспортирования, приемки и хранения молока;
механической обработки молока;
тепловой обработки молока;
производства сливочного масла;
производства творога;
производства сыра;
производства мороженого;
производства сгущенных молочных продуктов;
производства сухих молочных продуктов;
фасования и упаковывания молока и молочных продуктов.
В качестве примера также можно привести общую классификацию оборудования зерноперерабатывающих предприятий. По функциональному признаку и способу воздействия на продукт оно подразделяется на сепарирующее, весодозирующее, смешивающее, измельчающее, формующее, а также оборудование для гидротермической обработки (ГТО) зерна.

КРАТКАЯ АННОТАЦИЯ МОДУЛЯ

Пищевая промышленность удовлетворяет потребности населения в пищевых продуктах. По размеру она производит около пятой части валовой продукции промышленности в Беларуси. В пищевой промышленности занято около 9% всего промышленно-производственных фондов страны.

О большом значении пищевой промышленности свидетельствует и то, что ее продукция составляет более 90% всего потребляемого населением продовольствия.

В состав пищевой промышленности входит много различных производств. При всем разнообразии технологии все эти производства объединяет, прежде всего общность назначения их продукции. Важнейшими отраслями пищевой промышленности являются: мукомольная, крупяная, хлебопекарная, сахарная, кондитерская, мясная, рыбная, консервная, маслобойная, сыроваренная, чайно-кофейная, винодельческая, пивоваренная и др.

Пищевая промышленность характеризуется чрезвычайно широким размещением. Широкому ее размещению способствует большое разнообразие и распространенность ее сырьевых ресурсов. Однако отдельные ее отрасли по особенностям их размещения сильно отличаются друг от друга, и в этом отношении пищевую промышленность можно разделить на три группы отраслей.

Одну группу составляют отрасли, перерабатывающие нетранспортабельное (или малотранспортабельное) сырье (свеклосахарная, плодоперерабатывающая промышленность, винодельческая, винокуренная промышленность). Эти отрасли размещают в районах производства сырья.

Другую группу составляют отрасли, перерабатывающие транспортабельное сырье и выпускающие малотранспортабельную или скоропортящуюся продукцию (хлебопечение, некоторые производства кондитерской, лекарственная, пивоваренная промышленности и др.) их размещают в районах потребления продукции.

В третью группу входят отрасли, которые можно размещать как в сырьевых, так и в потребительских районах (в зависимости от обстоятельств).

Дидактический модуль «Основные технологические процессы пищевых производств» рассчитан на самостоятельное изучение студентами экономических специальностей ряда вопросов организации технологических процессов хлебобулочного производства, переработки мяса и молока. Изучая данную тему, они должны получить четкое понятие о технико-экономических показателях эффективности технологий пищевых производств.

ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

1. Технология хлебобулочного производства.

2. Технология мяса и мясопродуктов.

3. Технология переработки молока.

1. ТЕХНОЛОГИЯ ХЛЕБОБУЛОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Процесс производства хлеба и булочных изделий слагается из 6 этапов:

1. прием и хранение сырья;

2. подготовка к пуску в производство;

3. приготовление теста;

4. разделка теста;

5. выпечка;

6. хранение выпеченных изделий и отправка их в торговую сеть.

Прием и хранение сырья охватывает период приема, перемещения в складские помещения, последующее хранение всех видов основного и дополнительного сырья, поступающего на хлебопекарное производство. К основному сырью относят муку, воду, дрожжи и соль, а к дополнительному - сахар, жировые продукты, яйца и другие виды сырья.

От каждой партии сырья берется анализ на соответствие их нормативам для производства определенных видов хлебобулочных изделий.

Подготовка сырья к пуску заключается в том, что на основании данных анализов отдельных партий муки, имеющихся на хлебозаводе, сотрудники лаборатории устанавливают целесообразно с токи зрения хлебопекаренных свойств смесь отдельных партий муки. Смешивание муки отдельных партий осуществляется в мукосмесителях, из которых смесь направляется на контрольный просеиватель и в бункер-накопитель, из которого по мере необходимости будет подаваться на приготовление теста.

Вода хранится в емкостях - баках холодной и горячей воды, из которых поступает в дозаторы, обеспечивающих ее необходимую температуру для приготовления теста.

Соль предварительно растворяется в воде, раствор фильтруется, доводится до необходимой концентрации и направляется для приготовления теста.

Прессованные дрожжи предварительно измельчаются и в мешалке превращаются в смеси с водой в суспензию, затем поступают для приготовления теста.

Приготовление теста. При безопарном способе приготовление теста состоит из следующих процессов:

Дозирование сырья. Соответствующими дозирующими устройствами отмериваются и направляются дежу тестомесильной машины необходимые количества муки, воды заданной температуры, дрожжевой суспензии, раствора соли и сахара.

Замес теста. После заполнения дежи необходимыми компонентами включают тестомесильную машину и производят замес теста. Замес должен обеспечивать однородное по физико-механическому составу тесто.

Брожение и обминка теста. В замешенном тесте происходит процесс спиртового брожения, вызываемый дрожжами. Углекислый газ, выделяющийся при брожении разрыхляет тесто, за счет чего оно увеличивается в объеме.

Для улучшения физико-механических свойств тесто во время брожения подвергают одной или нескольким обминкам. Обминка заключается в том, что тесто в деже повторно перемешивается 1 - 3 минуты. Во время обминки из теста механически удаляется излишняя часть углекислого газа.

Общая продолжительность брожения теста составляет 2 -4 часа. После брожения дежу с готовым тестом с помощью дежеопрокидывателя поворачивают в положение, при котором тесто выгружается в бункер - тестоспуск, расположенный под тестоделительной машиной.

Разделка теста. Деление теста на куски осуществляется на тестоделительной машине. Куски теста с делительной машины поступают в тестокруглитель, затем проходят несколько операций по формированию нужной формы хлебобулочного изделия. Поле этого тестовые заготовки проходят окончательную расстройку при tº 35 - 40º и влажности 80 - 85% на протяжении 30 - 55 мин. в специальной камере. Правильное определение оптимальной длительности окончательной расстройки оказывает большое влияние на качество хлебобулочных изделий. Недостаточная длительность расстройки снижает объем изделий, разрыв верхней корки, излишняя - приводит к расплывчатости изделий.

Выпечка. Выпечка тестовых заготовок хлебов массой 500-700г. происходит в пекарной камере хлебопекарной печи при температуре 240-280º в течение 20-24 мин.

Хранение выпеченных изделий и отправка их в торговую сеть. Выпеченные хлебобулочные изделия направляются в хлебохранилище, где укладываются в лотки, которые загружаются в транспорт и перевозятся в торговую сеть.

На хлебобулочные изделия имеются стандарты, по которым определяется их качество. Отклонение от этих стандартов может быть вызвано рядом дефектов и болезней хлеба. Дефекты хлеба могут быть обусловлены качеством муки и отклонениями от оптимальных режимов проведения отдельных технологических процессов производства хлеба, его хранения и транспортировки.

К дефектам хлеба, вызванным качеством муки можно отнести:

Посторонний запах

Хруст на зубах, обусловленный наличием песка в муке.

Горький вкус.

Липкость мякины, если мука смолота из проросшего или морозобойного зерна.

К дефектам хлеба при неправильном проведении технологических процессов относятся:

1.Неправильное приготовление теста.

2.Неправильная разделка теста (растройка).

3.Неправильная выпечка (недостаток или избыток времени выпечки).

Наиболее распространенными болезнями хлеба являются картофельная болезнь и плесневение.

Картофельная болезнь хлеба выражается в том, что мякиш хлеба под действием микроорганизмов, вызывающих эту болезнь, делается тягучим и приобретает неприятный запах. Возбудителями этой болезни являются споровые микроорганизмы, которые имеются в любой муке. Важную роль играют концентрация этих микроорганизмов и температура выпечки хлеба.

Плесневение хлеба вызывается попаданием плесневых грибов и их спор на уже выпеченный хлеб.

2. ТЕХНОЛОГИЯ МЯСА И МЯСОПРОДУКТОВ

Для приемки партии скота по живой массе его рассортировывают по возрастным группам и категориям упитанности в соответствии со стандартами на живой скот. Крупный рогатый скот и молодняк разделяют на три категории: высшую, среднюю и ниже средней. Такая же классификация и у мелкого рогатого скота. Свиньи делятся по категориям: жирные, беконные, мясные и тощие. Птица и кролики делятся на 3 категории: 1, 2 и нестандартную.

Для создания необходимых условий подготовки животных к убою на мясокомбинатах созданы цехи предубойного содержания скота и птицы. Подготовка животных и птицы к убою заключается в освобождении их кишечно-желудочного тракта, чистке и мытья. Для освобождения желудочно-кишечного тракта кормление КРС прекращается за 24 часа, свиней - 12 часов, птицы - 8 часов. Поение животных и птицы не ограничивают.

После предубойной выдержки животные поступают на первоначальную переработку для получения мясной туши. Технологический процесс убоя скота и разделки туш осуществляется в следующей последовательности: оглушение, обескровливание и сбор пищевой крови, отделение головы и конечностей, съем шкуры, извлечение внутренних органов, распиловка туши на две полутуши.

Существует несколько способов оглушения: электрическим током, механическим воздействием, анестизация химическими веществами. Основной способ на мясокомбинатах - электроток.

После оглушения с помощью лебедки или элеватора животные подаются в убойный цех, где первоначально разрезают сонную артерию, зажимом перекрывают пищевод. Затем производится сбор крови (закрытая и открытая системы). После обескровливания с туши снимают шкуру, затем отделяют голову и конечности. Извлечение внутренних органов необходимо делать сразу же после убоя не позднее 30 мин. без повреждения желудочно-кишечного тракта. После извлечения внутренних органов туши распиливают на две половины. Эти полутуши поступают на реализацию или переработку.

Колбасными называют изделия, приготовленные на основе мясного фарша с солью, специями и добавками с тепловой обработкой или без нее. Соленые изделия - это продукты, приготовленные из сырья с неразрушенной или крупноизмельченной структурой.

В зависимости от сырья и способов обработки различают следующие виды колбасных изделий: варенные, полукопченые, копченые, фаршированные, кровяные колбасы и т.д. и т.п.

В течение последующих лет ученые и специалисты разных стран ведут исследования по созданию комбинированных мясопродуктов, сочетающих в себе традиционные потребительские свойства при использовании белка различного происхождения.

Решение задачи создания полноценных комбинированных мясопродуктов необходимо увязывать с развитием нового направления в пищевой технологии - проектированием продуктов питания.

Баночные консервы - это мясопродукты, фасованные в герметичную тару и стерилизованные или пастеризованные нагревом. По видам сырья консервы делят в натуральном соку, с соусами и желе.

По назначению консервы делят на закусочные, первое блюдо, второе блюдо, полуфабрикаты.

По способу подготовки пред употреблением консервы делят на используемые без тепловой обработки, используемые в нагретом состоянии, в охлажденном состоянии.

По длительности срока хранения различают консервы длительного хранения (3-5 лет) и закусочные.

Одной из основных задач технологов мясной промышленности является создание безотходных технологий переработки сырья. Этого можно достигнуть путем совершенствования существующих технологических схем с рациональным использованием запаса сырья, технологического оборудования, транспортных средств.

3. ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ МОЛОКА

Главное условие получения доброкачественных молочных продуктов - соблюдение санитарно-гигиенических правил при дойке и первичной обработке молока, а также условий кормления и содержания животных. Особое внимание необходимо уделять мойке вымени и молочного оборудования. Механическая обработка молока включает очистку от механических примесей и загрязнений биологического происхождения, сепарирование.

Очистка молока от механических примесей может осуществляться с помощью фильтрации под давлением через хлопчатобумажную ткань. Наиболее совершенным способ является использование сепараторов - молокоочистителей, в которых под действием центробежной силы происходит разделение молока и механических примесей. Для механической обработки молока используют кроме центробежных молокоочистителей сепараторы - сливкоотделители, универсальные сепараторы.

Тепловая обработка является важной и обязательной операцией в технологическом процессе производства молочных продуктов. Основная цель нагревания - обезвредить продукт в микробиологическом отношении и в сочетании с охлаждением предохранить от порчи в процессе хранения.

В молочной промышленности широко используются два основных вида тепловой обработки молока нагреванием - пастеризация и стерилизация.

Тепловая обработка молока при температурах ниже точки кипения называется пастеризацией. Цель пастеризации - уничтожение вегетативных форм микроорганизмов в молоке. На практике наиболее распространена кратковременная пастеризация (74-76º С, 20 сек.) молоко проходит через нагретые пластины.

Под стерилизацией понимается тепловая обработка молока при температурах свыше 100º С с целью полного уничтожения вегетативных форм бактерий и их спор. Стерилизованное молоко приобретает привкус кипячения.

На практике применяются следующие режимы стерилизации: I - стерилизация в бутылках при температуре 103-108º С в течение 14-18 мин, II - стерилизация в бутылках и стерилизаторах при температуре 117-120ºС, III - мгновенная стерилизация при температуре 140-142 ºС с разливом в бумажные пакеты.

После пастеризации молоко немедленно охлаждается до различной температуры в зависимости от технологического процесса выработки готового продукта.

Пастеризованное молоко выпускают в мелкой расфасовке, а также в цистернах.

Его вырабатывают по следующей технологической схеме: приемка сырья - качественная оценка - очистка молока (при 35-40ºС), охлаждение пастеризация (74-76ºС) охлаждение (4-6ºС), подготовка тары - укупорка и маркировка - хранение. Срок хранения пастеризованного молока при температуре 8º С не более 20 часов с момента выпуска. Качество пастеризованного молока контролируют по следующим показателям: температура, кислотность, содержание жира, оценка по запаху и вкусу.

Процесс производства пастеризованного молока осуществляется по двум принципиальным схемам: с одно и двухступенчатым режимом стерилизации. При одноступенчатом режиме стерилизации молоко подвергается термической обработке один раз - до или после разлива в бутылки. При этом лучше первый вариант. Технологическая схема: приемка сырья - качественная оценка - очистка - подогрев (75-80ºС) - стерилизация (135-150ºС) - охлаждение (15-20ºС) подготовка тары, разлив - проверка качества.

Более стойкий продукт получается при двухступенчатой стерилизации. При этом способе молоко стерилизуется дважды: до разлива (в потоке) и после разлива (в бутылках).

Топленое молоко - пастеризованное молоко при длительной термической обработке (топление 3-4 час., 95-99ºС).

Молоко с наполнителями: кофе, какао, фруктово-ягодные соки.

Витаминизированное молоко с добавлением витаминов А, Д, С.

Сливки: жирность - 8, 10, 20, 35%

К молочнокислым продуктам относятся: простокваша различных видов, ряженка, кефир, кумыс, йогурт и др. напитки. Общими признаками всех молочнокислых продуктов является брожение, протекающее при сквашивании молока чистыми культурами молочнокислых бактерий.

Различают две группы кисломолочных напитков: полученные только в результате молочнокислого брожения и при смешанном брожении - молочно - кислом и спиртовом.

К 1 группе относятся простокваша, ряженка.

Ко 2 группе - кефир, кумыс.

Существует два способа изготовления кисломолочных напитков: резервуарный и термостойный. Первый способ включает в себя: сквашивание молока в резервуарах - перемешивание - охлаждение в резервуарах - созревание - разлив в бутылки или пакеты. Второй способ состоит из следующих операций: разлив в бутылки - маркировка - охлаждение - созревание в холодильной камере.

Творог получают сквашиванием молока молочнокислыми бактериями с последующим удалением сыворотки. Различают творог из пастеризованного молока, предназначенный для непосредственного употребления в пищу и производства различных творожных продуктов, а также из непастеризованного молока, используемый для производства различных плавленых и других сыров, проходящих термическую обработку.

В зависимости от содержания жира творог делят на жирный (18 % жира), полужирный (9 %) и нежирный. Творог вырабатывается кислотным и сычужно-кислотным способом. По первому способу сгусток в молоке образуется в результате молочнокислого брожения, однако, при таком способе сквашивание жирного молока сгусток плохо отдает сыворотку. Поэтому таким способом получают только обезжиренный творог. Жирный и полужирный творог изготавливают сычужно-кислотным способом…

Сметана вырабатывается путем сквашивания пастеризованных сливок. Вырабатывают сметану жирностью 10 % (диетическая), 20, 25, 30, 36 и 40 % (любительская).

Сквашенные сливки перемешивают, расфасовывают, охлаждают до + 5—8 ° и оставляют на созревание на 24-48 часов.

Мороженое вырабатывают путем замораживания и взбивания молочных или фруктово-ягодных смесей в ассортименте более 50 наименований. Название мороженого зависит от состава, вкусовых и ароматических добавок. Несмотря на значительное разнообразие ассортимента производство мороженого осуществляется по схеме технологического процесса: приемка сырья - подготовка сырья - составление смеси - пастеризация (68° С, 30 минут) - гомогенизация смеси (взбивание) - охлаждение (2-6° С) - фризерование (замораживание) - расфасовка и закаливание (дальнейшее охлаждение) - хранение (18-25° С).

пищевых производств»

Принятые условные обозначения

– работа, Дж;

– удельная поверхность зернистого слоя, м 2 /м 3 ,

b – коэффициент температуропроводности, м 2 /с;

– удельная теплоемкость вещества, Дж/(кг·с);

– коэффициент диффузии, м/с 2 ;

– диаметр, м;

– поверхность теплообмена, м 2 ;

– площадь поперечного сечения, м 2 ;

g – ускорение свободного падения, м/с 2 ;

H – напор насоса, высота, м;

h – высота, м; удельная энтальпия, Дж/кг;

– коэффициент скорости процесса (теплопередачи, Вт/(м 2 /К),

(массопередачи, кг/(м 2 ·с·ед. движ. силы);

– длина, м;

L – работа;

– массовый расход, кг/с;

– масса вещества, кг;

– частота вращения, с -1 ;

– мощность;

Р – сила, Н;

р – гидростатическое давление, Н/м 2 ;

Q – количество вещества, тепла (тепловой поток), Дж;

q – удельный тепловой поток, Дж/м 2 ;

– радиус, м;

Т – абсолютная температура, К;

– периметр, м;

– объем, м 3 ;

v – удельный объем, м 3 /кг ;

– объемный расход, м 3 /с;

– мольная, массовая, относительная массовая доля компонента жидкости в растворе;

– мольная, массовая, относительная массовая доля компонента газа в смеси;

– коэффициент теплоотдачи, Вт/(м 2 /К);

– коэффициент массоотдачи, кг/(м 2 ·с·ед. движ. силы);

– толщина стенки, пленки жидкости, пограничного слоя, зазор, м;

– порозность зернистого слоя, относительная шероховатость поверхности;

φ – угол, химический потенциал;

η – КПД системы, установки;

– коэффициент теплопроводности, Вт/(м·К);

μ – динамический коэффициент вязкости, Па·с;

– безразмерная температура;

– плотность вещества, кг/ м 3 ;

– коэффициент поверхностного натяжения, Н/м;

τ – время, с;

– коэффициент местного сопротивления.

Лекция 1. Общие положения

Совокупность тел, взаимодействующих между собой, представляет систему . Изменение состояния какой-либо системы, ее беспрерывное движение и развитие, происходящие в природе, производстве, лаборатории, обществе представляют собой процесс.

Нами будут рассматриваться процессы, создаваемые в определенных технологических целях.

Технология – наука о практическом применении законов физики, химии, биологии и других базисных наук для проведения технологических процессов. Эта наука возникла как самостоятельная отрасль знания в конце XVIII века в связи с ростом крупного машинного производства.

В пищевой промышленности осуществляются разнообразные процессы, в которых исходные материалы в результате взаимодействия претерпевают глубокие превращения, сопровождающиеся изменением агрегатного состояния, внутренней структуры и состава веществ. Совместно с химическими реакциями имеют место многочисленные механические, физические и физико-химические процессы. К ним относятся: перемешивание газов, жидкостей, твердых материалов; измельчение и классификация; нагревание, охлаждение и перемешивание веществ; разделение жидких и газовых неоднородных смесей; перегонка однородных многокомпонентных смесей; выпаривание растворов; сушка материалов и др. При этом тот или иной способ проведения того или иного процесса часто определяет возможность осуществления, эффективность и рентабельность всего технологического процесса в целом.

Для осуществления процессов необходимы машины и аппараты, иными словами процесс должен иметь определенное аппаратурное оформление.

Устройство, созданное человеком и выполняющее механическое движение для преобразования энергии, материалов и информации с целью полной замены или облегчения физического и умственного труда человека, увеличения его производительности, называется машиной .

Машины, предназначенные для преобразования обрабатываемого предмета (продукта), состоящего в изменении его размеров, формы, свойств или состояния, называются технологическими . К ним относятся также и аппараты.

Машины и аппараты, различающиеся по своему технологическому назначению и конструктивному оформлению, состоят в основном из типовых деталей и узлов.

Характерной особенностью машин является наличие неподвижных и движущихся элементов, включающих в себя рабочие органы, валы, подшипники, корпуса (станины), привод и т.п.

Аппараты состоят, как правило, из неподвижных элементов: обечаек, крышек, опор, фланцев и др.

Под словом «аппарат» понимается любое устройство, в котором протекает технологический процесс. Чаще всего аппарат является сосудом, снабженным различными механическими приспособлениями. Однако некоторые из рассматриваемых в дисциплине устройств, представляют собой типичные рабочие машины, например: центробежный экстрактор, дозатор, дробилку.

К числу основных аппаратов относятся тарельчатые и насадочные колонны, применяемые не только для проведения процессов ректификации, но и абсорбционных и экстракционных процессов и т.п.

Насосы, компрессоры, фильтры, центрифуги, теплообменники и сушилки также относятся к числу основных аппаратов и машин, которые в различных сочетаниях составляют типовое оборудование большинства пищевых производств.

Таким образом, в дисциплине «Процессы и аппараты пищевых производств» изучается теория основных процессов, принципы устройства и методы расчета аппаратов и машин, используемых для проведения технологических процессов .

Анализ закономерностей протекания основных процессов и разработка обобщенных методов расчета аппаратов производится исходя из фундаментальных законов природы, физики, химии, термодинамики и других наук. Курс построен на основе выявления аналогии внешне разнородных процессов и аппаратов независимо от отрасли пищевой промышленности, в которой они используются.

Идея об общности ряда основных процессов и аппаратов, применяемых в различных производствах, была высказана в России профессором Ф.А. Денисовым. В 1828 году он опубликовал «Пространное руководство к общей технологии или познанию всех работ, средств, орудий и машин, употребляемых в различных производствах». В этом труде основные процессы раскрываются с общих научных позиций, а не с точки зрения применения к тому или иному производству. Преимуществом такого обобщенного подхода к изучению процессов является то, что на основе использования законов базисных дисциплин (математики, физики, механики, гидродинамики, термодинамики, теплопередачи и др.) изучаются общие закономерности протекания процессов независимо от того, в каком производстве этот процесс используется.

Необходимость обобщенного изучения процессов и аппаратов была поддержана Д.И. Менделеевым, который в 1897 году опубликовал книгу «Основы фабрично-заводской промышленности». В ней он изложил принципы построения курса «Процессы и аппараты» и дал классификацию процессов, которая используется до сих пор.

Основываясь на идеях Д.И. Менделеева, профессор А. К. Крупский ввел новую учебную дисциплину по расчету и проектированию основных процессов и аппаратов в Петербургском технологическом институте.

Значительное развитие наука о процессах и аппаратах получила в трудах наших российских ученых: В.Н. Стабников, В.М. Лысянский, В.Д. Попов, Д. П. Коновалова, К. Ф. Павлова, А. М. Трегубова, А. Г. Касаткина, Н.И. Гельперина, В.В. Кафарова, А.Н. Плановского, П.Г. Романкова, В.Н. Стабникова и др.

За время становления курса «Процессы и аппараты пищевых производств» в него вошли четыре основные группы процессов: механические, гидромеханические, тепловые и массообменные. И при этом рассматриваются не только процессы, но и аппараты, в которых протекают эти процессы.