Производство жидкой молочной каши из пяти злаков "Сами с Усами"

Аннотация

Лукина В. В. Производство жидкой молочной каши из пяти злаков «Сами с Усами». Расчетно-пояснительная записка к дипломному проекту. - Иваново: ФГБОУ ВПО ИГХТУ, 2014. 65 с.

Табл. 34. Рис. 4. Библиогр.: 43 назв.

В настоящем дипломном проекте модернизирована рецептура и технологическая линия жидкой молочной каши из пяти злаков «Сами с Усами». фруктозный непереносимость технологический пища

С целью получения продукта, пригодного для употребления в пищу детьми, страдающими фруктозной непереносимостью, в рецептуру внесены следующие изменения: произведена замена фруктозы на мальтодекстрин и пребиотического компонента инулина на пектин. Также модернизирована технологическая линия, а именно, введено более совершенное упаковочное оборудование А3 Compact Flex, которое позволило снизить потери при упаковке продукта и уменьшить количество брака. Также введен шнековый транспортер для сокращения ручного труда и полной автоматизации процесса.

Расчетно-пояснительная записка содержит следующие расчеты:

расчет материального баланса и норм расхода сырья;

расчет единиц оборудования;

теплоэнергетические расчеты

Содержание

Введение

1. Аналитический обзор литературы

1.1 Характеристика и классификация продукции

1.2 Обоснование способа производства

1.3 Инновационные способы производства данного вида продуктов

1.4 Обоснование необходимости модернизации производства

2. Технологическая часть

2.1 Ассортимент и характеристика выпускаемой продукции

2.2 Выбор сырьевой базы и энергоносителей

2.3 Обоснование состава композиции. Правила взаимозаменяемости сырья

2.4 Теоретические основы технологических процессов

2.5 Обоснование выбора технологического оборудования

2.6 Описание технологической схемы производства

2.7 Контроль производства

2.8 Дефекты изделия

3. Расчетная часть

3.1 Расчет материального баланса и норм расхода сырья

3.2 Расчет единиц оборудования

3.3 Теплоэнергетические расчеты

4. Специальная разработка

Заключение

Список использованных источников

Введение

На сегодняшний день на рынке доступно множество продуктов детского питания, способных заменить материнское молоко и дать детям все необходимые витамины, минералы и многие другие питательные вещества.

Мировой рынок детского питания является одним из самых прогрессивно развивающихся рынков, и его общая стоимость, как ожидается, составит около 55 млрд. долларов к 2015 году и 63,7 млрд. долларов к 2017 году при среднегодовом темпе прироста почти 9 %. Спрос на рынке обусловлен увеличением числа работающих матерей и желание обеспечить лучшим питанием своих детей. Родители хотят, чтобы детские продукты, насыщенные питательными веществами, помогли им сэкономить время и обеспечить их детей всеми необходимыми компонентами для развития.

Так как рост этого сектора является очень прогрессивным, рынок постоянно развивается. Палитра продукции колеблется от пюре в баночках до парового разового питания, соусов и пасты для детей. Ведущий сегмент рынка представлен молочными смесями, составляя 54 % сектора, и его рост достигнет 12,13 % к 2017 году. Детские зерновые и готовые продукты детского питания также занимают большую долю данного сектора.

Среди всех продуктовых рынков, рынок детского питания является самым быстрорастущим. В России его рост обусловлен демографическим подъемом. В соответствии с данными Росстата, с 2002 года количество детей до четырех лет постоянно растет и на январь 2012 года в России проживают 8380 тысяч детей данной возрастной группы. Основными видами товаров, представленных на российском рынке, являются продукты прикорма - 79 % и заменители грудного молока - 21 %

За 2012 год объем рынка питания для детей в России вырос на 20% и составил приблизительно 70 млрд. рублей. Несмотря на это, отечественный объем продаж уступает по аналогичным показателям европейскому рынку. Доля импортных товаров в данном сегменте составляет 40%.

На отечественном рынке питания для детей линейка продукции представлена 40 марками. На 2010 год лидерами рынка по популярности являются товары отечественных марок: «ФрутоНяня» - 85%, «Агуша» - 82 % и «Растишка» - 74 %. Далее родители отдают предпочтение продукции марок «Тёма» - 66% и «Сады Придонья» - 60%.

В настоящее время большое внимание уделяется продукции торговой марки «Сами с Усами», которая разрабатывается на предприятие ООО «Ивановский комбинат детского питания», т.к. данная продукция с каждым годом становится более качественной и разнообразной.

Целью настоящей курсовой работы является модернизация рецептуры жидкой молочной каши из пяти злаков «Сами с Усами», производимой на предприятии ООО «Ивановский комбинат детского питания» (далее в работе - ООО «ИКДП»).

1. Аналитический обзор литературы

1.1 Характеристика и классификация продукции

К продуктам детского питания относятся:

- каши сухие и жидкие: молочные, молочные с фруктами, безмолочные, безмолочные низкоаллергенные;

- пюре: фруктовые, с мясом и рыбой, с творогом, с йогуртом, со сливками, с овощами;

- соки: с мякотью и осветленные;

- детское молоко и творожки, а также супы и детские десерты.

Молоко является наиболее часто используемой основой для составления рецептур детского питания.

Издавна считается, что молочные продукты оздоровляют организм людей всех возрастов, что послужило одной из причин их широкого употребления в пищу. Только значительно позже были научно обоснованы их диетические и лечебные свойства.

Молоко - это продукт нормальной физиологической секреции молочных желез сельскохозяйственных животных, полученный из одного или нескольких животных в период лактации без каких-либо добавлений к этому продукту или извлечений каких-либо веществ из него.

Однако существует несколько отличий между обычным молоком и молоком, пригодным для детского питания. Одно из них заключается в качестве: для питания детей предлагается более качественный продукт. В России молоко на протяжении многих лет является основным продуктом питания для детей дошкольного возраста: на нём варят каши, используют для выпечки. По мере роста организм детей использует для образования новых клеток необходимые вещества, которые берёт из еды, в том числе из молока.

Под продуктами детского питания на молочной основе понимают продукты детского питания, произведенные из коровьего молока или молока других сельскохозяйственных животных с добавлением немолочных компонентов в количестве не более 20 % от общей массы этих продуктов или без их добавления [1].

Молочные продукты для детского питания по способу производства подразделяют на жидкие и пастообразные. Продукты для детского питания - продукты для питания детей до трех лет включительно. Пастообразные продукты - продукты с массовой долей сухих веществ не менее 25 %, имеющую густую мажущую консистенцию [2].

Жидкие продукты включают пастеризованные, стерилизованные и кисломолочные, а пастообразные - пасты и творог. Жидкие и пастообразные молочные продукты для детского питания в зависимости от возрастных потребностей подразделяют на заменители женского молока и молочные продукты для прикорма.

Существует группа сухих молочных продуктов для детского питания. По способу производства они подразделяются на пресные и кисломолочные, а в зависимости от степени приближения по составу к женскому молоку и с учетом возраста ребенка - на заменители женского молока и молочные продукты прикорма [3].

Молоко для детского питания в зависимости от массовой доли жира изготавливают 3,2 % и 3,5 %, а в зависимости от применяемых обогащающих компонентов подразделяют на: необогащенный, обогащенный витаминами и обогащенный витаминами и йодом [4].

Также популярен для питания детей творог. Творог - это белковый кисломолочный продукт, выработанный из цельного или обезжиренного молока путем сквашивания культуры молочнокислых бактерий с применением или без применения сычужного фермента или пепсина. Кроме полноценного молочного белка он содержит ценные для человека минеральные вещества. Он богат солями кальция, фосфора, калия, натрия, витаминами В12, В2, фолиевой кислотой, в нем присутствуют в значительных количествах витамины В6 и РР. Кроме того, польза творога определяется содержанием в нем большого количества белка (около 7 - 10 г на 100 г продукта), такого как альбумин, который легко усваивается растущим организмом. Белок, содержащийся в твороге, легко расщепляется на аминокислоты, которые в свою очередь создают молекулы новых белков. Среди этих жизненно важных аминокислот в твороге в достаточном количестве содержатся метионин и триптофан, служащие для строительства нервной системы, органов пищеварения. Кальций и фосфор - это основные составляющие костной ткани и зубов, получение достаточного их количества в детстве сказывается на протяжении всей жизни. Творог не раздражает желудок, не повышает кислотность.

Содержание жира в твороге может быть разным: от 3,8 до10 %. Продукт в зависимости от молочного сырья подразделяю на: из натурального молока, из нормализованного молока, из восстановленного молока, из рекомбинированного молока и их смесей. В зависимости от массовой доли жира подразделяют на обезжиренный, нежирный, классический, жирный.

Детская каша - один из важнейших элементов питания детей в раннем возрасте. Под кашами на молочной основе, готовыми к употреблению, понимаются продукты детского питания на молочной основе для детей раннего возраста, произведенные из различных круп, молочных продуктов и (или) молокосодержащих продуктов с введением немолочных компонентов или без их введения.

Для нормального развития детей необходимо разнообразное питание, и основу этого питания в детском возрасте составляют каши. Детские каши отличаются от обычных более нежной консистенцией и высоким содержанием полезных веществ: зачастую их специально обогащают витаминами и микроэлементами. Пищевая ценность каши зависит от сырья, то есть от вида крупы, из которой она произведена. Все детские каши - это, прежде всего, источник углеводов (60 - 70 %), белков (7 - 12 %), а также жиров (минимальное их содержание - 0,8 % (в манной крупе) и довольно значительное - до 7 % (в овсяной)).

Таким образом, каши жидкие для детского питания представлены разными видами молока и муки. Они бывают из цельного молока, обезжиренного молока, сливок и другие. В зависимости от вида муки выделяют каши из индивидуальных видов муки (овсяную, пшеничную, рисовую) или из смеси различных видов муки (например, каша из пяти злаков, в которую входит рисовая, гречневая, овсяная, пшеничная и ржаная мука).

Существуют сухие каши детского питания, которые представляют собой высушенные до порошкообразного состояния продукты, состоящие из одного вида или смеси различных видов муки, манной крупы, молока, фруктово-овощных добавок, сахара, витаминов и минеральных солей, пре- и пробиотиков, или механическую смесь рецептурных ингредиентов, предназначенных для производства каш, которые используют в качестве прикорма детей первого года жизни, не ранее четырех месяцев жизни, а также в питании детей старше года.

Сухие детские каши бывают молочные (например, из трех злаков с абрикосом, рисовая, рисовая с яблоком, овсяная, пшеничная с курагой, из пяти злаков), безмолочные быстрорастворимые и сухие безмолочные низкоаллергенные (например, кукурузная с пребиотиками и рисовая с пребиотиками).

Выделяют группу гипоаллергенных, а также безлактозных, низколактозных, безгалактозных, без глютена и другие продуктов для детского питания.

Под безлактозными продуктами понимают специализированные продукты детского питания, содержание лактозы в которых составляет не более 0,1 грамма на один литр такого готового к употреблению продукта.

Под низколактозными продуктами понимают специализированные продукты детского питания, содержание лактозы в которых составляет не более 10 граммов на один литр такого готового к употреблению продукта.

Гипоаллергенные смеси - смеси на основе гидролизатов молочного белка. В зависимости от их клинического предназначения их делят на три группы: смеси лечебного назначения, практически не имеющие антигенного потенциала; продукты лечебно - профилактического назначения, предназначенные для вскармливания детей из группы риска развития аллергии и при легких ее проявлениях; смеси профилактического назначения для предупреждения пищевой аллергии.

Безглютеновые каши (гречневая, рисовая и кукурузная) применяются в лечебном питании детей с непереносимостью глютена -- целиакией, аллергией к злакам.

1.2 Обоснование способа производства

В целом, способы производства каш можно осуществляемые в промышленном масштабе зависят как от свойств исходного сырья (мука, крупа, хлопья), так и от свойств конечного продукта (сухая, жидкая каша).

Традиционный способ производства каш, включающий варку крупы, в настоящее время в промышленных масштабах используется редко.

Как правило, на производстве жидкие каши изготавливают из муки с помощью следующих основных операций, к которым относится смешивание жидких и сухих компонентов, подогрев смеси, деаэрация, гомогенизация, стерилизация/пастеризация. Большинство из этих стадий типичны для производства других молочных продуктов.

Деаэрация - это процесс удаления растворенного в молочной смеси газа. Обычно в молочных смесях содержится около 6 % газов в растворенном и частично в диспергированном состоянии. Аэрация создает условия для развития нежелательной микрофлоры, ухудшает свертывание молока и в конечном счете отрицательно сказывается на качестве молочных продуктов. При деаэрации (вакуумобрабоки) одновременно с газами из молочной смеси удаляются и неприятные запахи, т.е. осуществляется дезодорация. Процесс деаэрации могут проводить химическим путем либо с использованием вакуума (вакуумная деаэрация). В молочной промышленности в связи со спецификой технологий обработки исключительное применение получили деаэраторы вакуумного типа, в которых состояние кипения продукта создается вакуумированием парогазовой смеси до давления насыщения и ниже при соответствующей температуре подачи продукта в деаэратор.

Гомогенизация - это обработка молочной смеси, заключающаяся в дроблении (диспергировании) жировых шариков путем воздействия на молочную смесь значительных внешних усилий. Как известно, размеры жировых шариков колеблются в широких пределах - от 0,5 до 18 мкм. В процессе гомогенизации размеры жировых шариков уменьшаются примерно в 10 раз (размер - 1,0 мкм), а скорость всплывания их соответственно становится примерно в 100 раз меньше. В процессе дробления жирового шарика перераспределяется его оболочечное вещество. На построение оболочек образовавшихся мелких шариков мобилизуются плазменные белки, а часть фосфатидов переходит с поверхности жировых шариков в плазму молока. Этот процесс способствует стабилизации высокодисперсной жировой эмульсии гомогенизированного молока. С повышением давления усиливается механическое воздействие на продукт, возрастает дисперсность жира, а средний диаметр жировых шариков уменьшается. Повышения давления можно достигнуть, снабдив гомогенизатор двумя или тремя клапанами. Такие гомогенизаторы называют двух - или трехступенчатыми.

В настоящее время применяют два вида гомогенизации: одноступенчатую и двухступенчатую. При одноступенчатой гомогенизации могут образовываться агрегаты мелких жировых шариков, а при двухступенчатой происходит разрушение этих агрегатов и дальнейшее диспергирование жировых шариков. Иногда при производстве молочных продуктов используют раздельную гомогенизацию, которая предназначенная для получения гомогенизированного молока с требуемым содержанием жира, повышенной стабильностью жировой дисперсной фазы и белков.

Стерилизация - тепловая обработка молока при температуре выше 100°С. При этом полностью уничтожаются все виды вегетативных микроорганизмов, их спор, инактивируются ферменты. В молочной промышленности применяют следующие виды стерилизации: стерилизация в таре при температуре 115-120°С с выдержкой 30 и 20 мин; обработка ультравысокими температурами (УВТ - обработка или ультра пастеризация) при температуре в пределах 140°С с выдержкой 2 с.

Также стерилизация молока и молочных продуктов осуществляется двумя основными способами: после и перед расфасовкой.

В первом случае после расфасовки бутылки, банки или тубы стерилизуют в автоклавах периодического действия или в стерилизаторах непрерывного действия. В автоклавы бутылки, банки или тубы помещаются уложенными в перфорированные корзины. Для стерилизации расфасованного и упакованного продукта применяются также роторные, туннельные и гидростатические стерилизаторы непрерывного действия. Молочные продукты стерилизуют в непрерывно действующих теплообменных аппаратах поверхностного и пароконтактного типа с последующей расфасовкой в асептических условиях. Высокие значения коэффициента теплопередачи позволяют очень быстро нагреть продукт до заданной температуры стерилизации и после короткой выдержки также быстро его охладить. В молочной промышленности такой способ стерилизации называется УВТ - обработка молока (и молочных продуктов), то есть ультравысокая температурная обработка молока. В отдельных случаях УВТ - обработка молока может предшествовать последующей его стерилизации в расфасованном виде.

УВТ - обработка с последующим асептическим упаковыванием обеспечивает соответствие продукта требованиям промышленной стерильности и осуществляется в потоке в закрытой системе с выдержкой не менее чем 2 с одним из следующих способов:

- путем контакта обрабатываемого продукта с нагретой поверхностью при температуре от 125 до 140°С;

- путем прямого смешивания стерильного пара с обрабатываемым продуктом при температуре от 135 до 140°С.

Пастеризация молочной смеси - это тепловая обработка с целью уничтожения вегетативных форм микрофлоры, в том числе патогенных. Различают три режима пастеризации: длительная пастеризация - при температуре 60...63°С с выдержкой 30 мин; кратковременная - при 74...78 °С с выдержкой 20 с; моментальная - при температуре 85...87 °С или 95...98 °С без выдержки. Выбор режимов пастеризации предопределяется технологическими условиями и свойствами продукта. При содержании в продукте компонентов, отличающихся низкой термоустойчивостью, следует применять длительную пастеризацию. Процесс длительной пастеризации хотя и обеспечивает надежное уничтожение патогенных микробов и наименьшее изменение физико-химических свойств молока, однако требует больших затрат, связанных с использованием малопроизводительного оборудования. Наиболее распространенный способ в производстве пастеризованного молока, кисломолочных продуктов и мороженого - кратковременная пастеризация. Этот способ также надежен для инактивации микробов и максимального сохранения исходных свойств молочных продуктов. Моментальная пастеризация по воздействию на микробы и свойства молока аналогична кратковременной. Она рекомендуется для пастеризации сливок, из которых вырабатывают масло, и при производстве молочных консервов. Таким образом, все способы пастеризации позволяют получить продукт, безвредный для непосредственного употребления в пищу, но имеющий ограниченный срок хранения.

Сухие каши на производстве изготавливают с помощью таких операций, как сырое смешивание ингредиентов, сушка, размол, сухое смешивание.

Сушка - это процесс удаления из материалов влаги, обеспечиваемый ее испарением и отводом образовавшихся паров. Сушка материалов и изделий производится в зависимости от их назначении или последующей обработки.

Самыми распространёнными способами сушки являются:

- естественная сушка;

- конвективная сушка (влага удаляется вместе с сушильным агентом, проходящим через продукт);

- распылительная сушка (мелкие капли продукта сушатся в газовой среде);

- вальцовая сушка (вязкие продукты сушат на металлических поверхностях);

- сушка вспененного продукта;

- вакуумная сушка;

- эксплозионная сушка;

- сушка сыпучих продуктов в кипящем слое;

- аэрофонтанная сушка;

- сушка на барабане;

- радиационная сушка (продукт нагревают инфракрасным излучением);

- сушка ТВЧ (сушка продукта осуществляется нагревом в поле токов высокой частоты) и микроволновая сушка.

На предприятии ООО «ИКДП» детскую жидкую кашу из пяти злаков производят из смеси пшеничной, рисовой, ржаной, овсяной и гречневой муки. Данный способ производства позволяет интенсифицировать процесс производства по сравнению с традиционной варкой крупы и получить продукт более однородной консистенции. В качестве термообработки используется стерилизация, что позволяет увеличить сроки хранения продукта (сроки хранения пастеризованных каш составляют около недели, а стерилизованных - около года). Однако недостатком стерилизации является негативное влияние на витаминный состав продукта.

1.3 Инновационные способы производства данного вида продуктов

Одной из современных тенденций при разработке продуктов питания для детей является оптимизация их химического состава с целью повышения их пищевой ценности. Пищевая ценность - это основная характеристика пищевого продукта: количество содержащихся в нем пищевых веществ (белков, жиров и др.) и их соотношение.

Пищевая неполноценность молока определяется:

-витаминным составом - мало витаминов, особенно витаминов Д и С.

-белками - в молоке содержатся альбумины, белки сывороточные, которые являются аллергенами.

-минералами - отсутствие йода в молоке.

Также беден углеводный состав молока и несбалансированный жирный кислотный состав, лактоза часто не переносится как детьми, так и взрослыми.

Пищевая неполноценность злаков определяется:

-мука высших сортов бедна пищевыми волокнами;

-неполноценный белок - несбалансированный по аминокислотному составу, белок довольно плохо усваивается; глютен является аллергеном.

Изменению в составе детских молочных каш могут подвергаться углеводная, белковая, липидная составляющие, витаминный и минеральный состав. Исследовав статьи из различных журналов, были выявлены многие способы улучшения качества продуктов детского питания.

В работе [5] предложено использовать овсяное толокно в качестве стабилизатора в технологии взбивных молочных продуктов и детском питании. На основе анализа химического состава и функциональных свойств толокна, делается вывод о повышении пищевой ценности продуктов на его основе.

Разработан стерилизованный молочный продукт со сбалансированной пищевой ценностью, улучшенными органолептическими свойствами для детского питания для детей старше года, состав которого включает молоко коровье, молоко козье, молоко кобылье, масло кукурузное, масло оливковое, мальтодекстрин, минеральные вещества, витамины и воду, при следующем содержании исходных компонентов, %: молоко коровье жирностью 2,3 % 50,0…60,0, молоко козье жирностью 2,0 % 15,0…20,0, молоко кобылье жирностью 2,0 %, 20,0…25,0, масло кукурузное 0,5506ч0,6006, масло оливковое 0,4008…0,4509, мальтодекстрин 2,105, минеральные вещества 0,02735…0,02835, витамины 0,01615044…0,01665044, вода - остальное [6].

Приведены основные направления создания профилактических продуктов для питания детей от года и старше: определено назначение и доза обогащения молочных и кисломолочных продуктов витаминами и/или витаминоподобными веществами, макро - и микроэлементами, полиненасыщенными жирными кислотами семейства омега-6 и омега-3, про - и пребиотиками, фосфолипидами. Установлены значения основных макронутриентов и проведен подбор сырья при создании низкожирных продуктов с низким гликемическим индексом [7].

Рассмотрен кисломолочный продукт, полученный с использованием гидролизата сывороточных белков [8], который может быть отнесен к новому поколению гипоаллергенных продуктов и может быть использован для профилактического питания детей старше трех лет, страдающих аллергией на молочные белки.

В работе [9] приводится разработка молочных продуктов с наполнителями для детского питания. С точки зрения использования ингредиентов природного происхождения разработаны продукты с фруктовыми, ягодными и овощными наполнителями для детей дошкольного и школьного возраста, обогащенными микронутриентами (витаминами А, С, кальцием и йодом), пищевыми волокнами, сывороточными белками. Основанием выбора микронутриентов явились данные по их повсеместному дефициту.

Рассматриваются инновационные функциональные продукты для детского питания на основе козьего молока, полученного от животных, в состав корма которых введены йодсодержащие кормовые добавки и селенорганический концентрат. Новые кисломолочные биопродукты из козьего молока рекомендуются для питания детей, страдающих непереносимостью молочного белка и, частично, лактозы, для профилактики и лечения дисбактериоза, атопического дерматита, йодо - селенодефита и их последствий, для нормализации физического, умственного и психического развития детей, для детей, проживающих на территориях, пострадавших от радиационного воздействия, для диетического питания [10].

В статье [11] предложена композиция детского питания с гидролизованными белками, жиром, усваиваемыми углеводами, направленная на лечение и/или профилактику ожирения, а также сопутствующих ожирению заболеваний. Белок смеси включает по меньшей мере 25 % пептидов с длиной цепи от 25 до 30 аминокислот от общей массы сухого белка, и композиция содержит по меньшей мере 12 мг не усваиваемых ферментируемых углеводов на 1 г сухой массы питательной смеси. Композиция используется для кормления грудных детей. Способ позволяет за счет комбинации гидролизованных белков и неперевариваемых ферментируемых углеводов предотвратить чрезмерный рост и пролиферацию адипоцитов в младенчестве и, следовательно, предотвратить детское ожирение и связанные с ним вторичные нарушения.

Разработаны поливидовые бактериальные концентраты в производстве функциональных кисломолочных продуктов для детского питания „Пробилакт“ (7 видов) в состав которых в зависимости от вида входят следующие микроорганизмы: Streptococcus salivarius subsp. thermophilius, Lactobacillus acidophilus/Lactobacillus helveticus, Lactobacillus casei, Bifidobacterium ss. Создание серии бактериальных концентратов „Пробилакт“ позволяет расширить ассортимент кисломолочных продуктов для детского питания функциональной направленности. Комплексный подбор микроорганизмов, обладающих спектром свойств, которые в совокупности позволяют обеспечить направленность получения продуктов и иные его свойства, являются важным этапом создания поливидового бактериального концентрата. Микроорганизмы исследованы по медико-биологическим свойствам, отбор проведен с учетом промышленно ценных концентратов. Подобранное соотношение микроорганизмов в поливидовом бактериальном концентрате позволяет получить продукты с количеством пробиотическим микроорганизмов, соответствующим международным стандартам [12].

Предложена легкосыпучая порошкообразная композиция, не содержащая аллергенов и молочных компонентов и используемая в пищевых продуктах и предпочтительно в продуктах детского питания. В состав композиции входят следующие компоненты: 1) основа, содержащая эмульгатор из группы, включающей соевый белок и эмульгирующие модифицированные крахмалы, и глюкозный сироп с показателем декстрозного эквивалента 40-50, и 2) находящееся в основе чувствительное к окислению пищевое масло в количестве 10-80 % (предпочтительно 20-60 %). В состав основы также может быть включен антиоксидант, предпочтительно аскорбатнатрия. Кроме того, антиоксидант (например, лецитин, токоферол, аскорбилпальмитат или их смесь) может быть добавлен в масло. В качестве стабилизатора в состав включают вторичный кислый фосфат натрия. Используемое масло содержит ?10% одной или более карбоновых кислот С ?18 атомами С и ?2 двойными связями С=С или их сложных эфиров [13].

Кроме того, особое внимание при производстве продуктов для детского питания уделяется разработке методов контроля за содержанием меламина, патогенной микрофлоры, ионов тяжелых металлов [14,15].

Таким образом, имеются следующие общие проблемы детского питания:

-детские продукты для полноценного питания должны содержать ингредиенты, придающие им функциональные свойства. К таким ингредиентам относятся пробиотические микроорганизмы, минеральные вещества, витамины, пищевые волокна, олигосахариды и другие компоненты.

-создание продуктов здорового питания может быть реализовано также за счет их многокомпонентности, и в частности благодаря комбинированию сырья животного и растительного происхождения.

-существует проблема качества и безопасности продуктов питания, в том числе и для детей. Поэтому организация выпуска современных биологически полноценных молочных продуктов для детей и школьников наряду с использованием чистого сырья и компонентов, строгим соблюдением технологических и санитарно - гигиенических режимов производства должна обеспечить применение соответствующих упаковочных материалов и потребительской тары [16].

В рамках данной работы рассмотрена модернизация углеводного состава жидкой молочной каши из пяти злаков «Умница» с целью получения продукта, пригодного для употребления детям, страдающих фруктозной непереносимостью.

1.4 Обоснование необходимости модернизации производства

В условиях современной экономики для любого предприятия на первый план выходит цель максимизации прибыли. Предприятиям выгоднее вкладывать инвестиции в переоснащение своих производств или создание новых производств в рамках действующего предприятия. ООО «Ивановский комбинат детского питания» имеет большие возможности по увеличению прибыли как за счет улучшения качества продукции, так и за счет оптимизации технологического процесса.

В дипломном проекте проведена модернизация технологической линии по производству жидкой молочной каши из пяти злаков «Сами с Усами» и улучшена ее рецептура. Одним из недостатков данного продукта является содержание в его составе большого количества фруктозных компонентов: фруктозы и ее полимера - инулина. Присутствие большого количества фруктозы в продуктах для детского питания нежелательно, поскольку она может вызвать такие заболевания, как сахарный диабет и аллергия, и также приводить к ожирению. По этой причине в рецептуре данного продукта заменяются фруктоза на мальтодекстрин и инулин на пектин, что позволяет получить более качественный продукт и расширить ассортимент выпускаемой на предприятии продукции. Бесфруктозный продукт позволит привлечь новых потребителей продукции ООО «Ивановский комбинат детского питания» и, соответственно, увеличить объемы продаж.

Целью модернизации производства являлось сокращение доли ручного труда и минимизация технологических потерь. На технологической линии вводится новое оборудование - шнековый транспортер. Также заменяется упаковочная машина ТБА 19 на А3 Compact Flex, которая контролирует больше параметров и указывает место неисправности. Эти изменения ускорят процесс производства продукта и уменьшит количество брака.

Все это позволяет сделать вывод о том, что реконструкция цеха будет целесообразна.

2. Технологическая часть

2.1 Ассортимент и характеристика выпускаемой продукции

На ООО «ИКДП» выпускается следующий ассортимент каш для детского питания.

Каши сухие молочные быстрорастворимые 0,250 г «Сами с Усами» для питания детей раннего возраста производятся по ТУ9223-002-96675174-08:

1)Каша гречневая;

2)Каша гречневая с грушей;

3)Каша кукурузная с персиком;

4)Каша овсяная с бананом;

5)Каша из трех злаков с абрикосом (пшеница, рис, кукуруза);

6)Каша рисовая;

7)Каша рисовая с яблоком;

8) Каша овсяная;

9) Каша пшеничная с курагой;

10) Каша из пяти злаков (пшеница, рис, гречка, овес, рожь).

Каши сухие безмолочные низкоаллергенные быстрорастворимые с пребиотиками 0,250 г «Сами с Усами» для питания детей раннего возраста производятся по ТУ9197-006-96675174-09:

1) Каша кукурузная;

2) Каша рисовая.

Каши жидкие молочные 0,250 г «Сами с Усами» для питания детей раннего возраста производятся по ТУ9227-014-96675174-12:

1) Каша овсяная;

2) Каша пшеничная;

3) Каша рисовая;

4) Каша из пяти злаков.

Органолептические показатели каши молочной из пяти злаков представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Органолептические показатели каши молочной из пяти злаков

Физико-химические показатели каши молочной из пяти злаков представлены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Физико-химические показатели каши молочной из пяти злаков

Микробиологические показатели каши молочной из пяти злаков представлены в таблице 2.3.

Таблица 2.3 - Микробиологические показатели каши молочной из пяти злаков

2.2 Выбор сырьевой базы и энергоносителей

Для производства каши молочной из пяти злаков используют следующее сырье:

Молоко обезжиренное 0,05 %;

Мука (рисовая, пшеничная, овсяная, ржаная, гречневая);

Сливки 20 %;

Фруктоза (в проектной рецептуре заменена на мальтодекстрин);

Крахмал (картофельный);

Инулин (в проектной рецептуре заменен на пектин);

Вода питьевая.

Молоко цельное

Молоко - продукт нормальной физиологической секреции молочных желез сельскохозяйственных животных, полученный от одного или нескольких животных в период лактации при одном и более доении, без каких-либо добавлений к этому продукту или извлечений каких-либо веществ из него. По органолептическим и физико-химическим показателям молоко должно соответствовать требованиям, приведенным в таблице 2.4[17].

Таблица 2.4 - Органолептические и физико-химические показатели молока

После сепарирования цельное молоко разделяется на обезжиренное молоко и сливки.

Молоко обезжиренное

По органолептическим, физико-химическим и микробиологическим показателям обезжиренное молоко должно соответствовать требованиям, указанным в таблице 2.5 [18].

Таблица 2.5 - Органолептические, физико-химические и микробиологические показатели обезжиренного молока

Сливки 20%

По органолептическим, физико-химическим и микробиологическим показателям сливки 20% должны соответствовать требованиям, указанным в таблице 2.6 [19].

Таблица 2.6 - Органолептические, физико-химические и микробиологические показатели сливок

Мука пшеничная

По органолептическим, физико-химическим и микробиологическим показателям пшеничная мука должна соответствовать общим техническим требованиям, указанным в таблице 2.7 [20]

Таблица 2.7 - Органолептические, физико-химические и микробиологические показатели пшеничной муки

Мука ржаная

По органолептическим, физико-химическим и микробиологическим показателям ржаная мука должна соответствовать общим техническим требованиям, указанным в таблице 2.8 [21].

Таблица 2.8 - Органолептические, физико-химические и микробиологические показатели ржаной муки

Мука овсяная

По органолептическим, физико-химическим и микробиологическим показателям овсяная мука должна соответствовать общим техническим требованиям, указанным в таблице 2.9 [22].

Таблица 2.9 - Органолептические, физико-химические и микробиологические показатели овсяной муки

Мука рисовая и гречневая

По органолептическим, физико-химическим и микробиологическим показателям рисовая и гречневая мука должна соответствовать общим техническим требованиям, указанным в таблице 2.10 [22].

Таблица 2.10 - Органолептические, физико-химические и микробиологические показатели рисовой и гречневой муки

Крахмал (картофельный)

По органолептическим, физико-химическим и микробиологическим показателям крахмал (картофельный) должен соответствовать требованиям, указанным в таблице 2.11 [23].

Таблица 2.11 - Органолептические, физико-химические и микробиологические показатели крахмала (картофельного)

Питьевая вода

По СанПиН 2.1.4.559-96 питьевая вода должна соответствовать органолептическим требованиям, согласно таблице 2.12 [24].

Таблица 2.12 - Органолептические показатели воды

По микробиологическим показателям вода питьевая должна соответствовать требованиям, согласно таблице 2.13.

Таблица 2.13 - Микробиологические показатели питьевой воды

Мальтодекстрин

По органолептическим, физико-химическим и микробиологическим показателям мальтодекстрин должен соответствовать требованиям, указанным в таблице 2.14 [25].

Таблица 2.14 - Органолептические, физико-химические и микробиологические показатели мальтодекстрина

Пектин

По органолептическим, физико-химическим и микробиологическим показателям пектин должен соответствовать требованиям, указанным в таблице 2.15 [26].

Таблица 2.15 - Органолептические, физико-химические и микробиологические показатели пектина

Энергоносители.

Холодное водоснабжение, централизованное от городских сетей. Горячая вода и насыщенный водяной пар поступают от котельной ООО «ИКДП». Отопление комбината централизованное от газовой котельной ООО «ИКДП», теплоноситель - вода.

2.3 Обоснование состава композиции. Правила взаимозаменяемости сырья

Заводская и проектная рецептуры каши молочной из пяти злаков приведены в таблице 2.16.

Таблица 2.16 - Заводская и проектная рецептуры каши молочной из пяти злаков (кг на 1000 кг без учета потерь)

При использовании обезжиренного молока продукт получается более полезный и биологически полноценный. Обезжиренное молоко - продукт, получаемый при отделении на сепараторе сливок от цельного молока. Содержит около 3.2 % белка, 4.8 % молочного сахара, 0.5 % жира, 0.7 % минеральных веществ. Используется как пищевой продукт в натуральном виде, а также для приготовления обезжиренных продуктов (сухого и сгущенного молока, детских каш, напитка типа кумыса, простокваши, ацидофилина, кефира, творога), для производства казеина. По своему химическому составу молоко относится к многокомпонентным продуктам питания. В результате научных исследований было установлено, что в химическом составе молока содержится свыше 50 биологически активных соединений, которые приносят ощутимую пользу человеческому организму. Химический состав молока богат полезными для человеческого организма макро- и микроэлементами, среди которых кальций, сера, натрий, магний, фосфор, а также различные соли природного происхождения.

При использовании сливок продукт становится более мягким и нежным, что очень важно для детей. Сливки 20 % - полезный натуральный продукт, который содержит ряд ценных витаминов (Д, С, В1,В2, А, в-каротин, РР) и минеральных веществ (железо, сера, фосфор, калий, натрий, магний, кальций). Благодаря большому содержанию каротина, врачи рекомендуют употреблять сливки 20 % всем без исключения группам населения. Сливки 20 % можно употреблять тем, кто страдает малым весом. Ввиду большого содержания омега-3-жирных кислот, данный молочный продукт рекомендуют и тем людям, кто ведет активную умственную активность. Благотворно влияют сливки 20 % на такие желудочно-кишечные заболевания, как язва двенадцатиперстной кишки и гастрит.

Картофельный крахмал не имеет вкуса, поэтому легко сочетается со всеми продуктами. Применяется в качестве загустителя, наполнителя. Крахмал (C6H10O5)n - основная часть важнейших продуктов питания: муки (75 - 80%), картофеля (25%), саго и др. Энергетическая ценность около 16,8 кДж/г. Зерно крахмала имеет слоистое строение. Слои состоят из частиц крахмальных полисахаридов, радиально расположенных и образующих зачатки кристаллической структуры. Благодаря этому крахмальное зерно обладает анизотропностью (двойным лучепреломлением). Образующие зерно слои неоднородны: устойчивые к нагреванию чередуются с менее устойчивыми, более плотные - с менее плотными. Наружный слой более плотный, чем внутренние, и образует оболочку зерна. Все зерно пронизано порами и благодаря этому способно поглощать влагу. Большинство видов крахмала содержит 15 - 20% амилозы и 80 - 85% амилопектина.

Использование различных видов муки обуславливает жидкую или вязкую консистенцию продукта, которое наиболее удобно при постепенном переходе от материнского молока к твердой пище. И также мука имеет большое количество полезных веществ, необходимых для роста организма.

Муку пшеничную получают из зерен пшеницы, пищевая ценность и хлебопекарные свойства муки пшеничной зависят от ее химического состава, на который в свою очередь влияет состав исходного сырья, то есть зерна. Более высокие сорта муки производятся из внутренних слоев эндосперма пшеницы, в связи с чем в составе муки пшеничной содержится высокое количество крахмала (углеводов) и белков. Белки, жиры, сахара, витамины и минералы сосредоточены в периферийных частях зерна. По количеству содержащихся в ней макро и микроэлементов мука превосходит многие другие полезные продукты питания. Также данная мука содержит витамины: биотин, Е, группы В, РР.

Рисовая мука - это источник широкого спектра природных микроэлементов, витаминов и минеральных веществ, что делает её исключительно полезной для питания людей всех возрастов и, особенно, детей. Рисовая мука содержит натрий, калий, магний, фосфор, цинк, витамины группы В - В1, В2, В3, В6. Рис, в отличие от других злаков, не содержит растительного белка глютена, способного вызывать аллергическую реакцию. Почти на 8 % рисовые зерна состоят из белков и на 78 % из сложных углеводов, необходимых организму человека для длительной выработки энергии.

Овсяная мука - ценный в питательном отношении злак. Овёс и изготовленная из него мука являются продуктами, богатыми витаминами и микроэлементами. Она содержит незаменимые аминокислоты и ферменты. Витамины B1, B2, B9, PP составляют её биологическую ценность, стимулируя процессы обмена, регулируя усвоение питательных веществ, оказывая положительное влияние на деятельность нервной системы. Кроме них, витамины C, E влияют на процессы восстановления клеток, сопротивляемость инфекциям, обеспечивают здоровый вид кожи, волос, ногтей. Минералы еще поддерживают высокий уровень обмена веществ в организме. Фосфаты обеспечивают постоянный химический состав крови, входят в состав белков. Кальций регулирует работу сердца, его соли являются основой ткани костей, особенно много его в мышцах. Магний влияет на работу нервной системы, способствует усвоению витаминов. Натрий и калий обеспечивают проницаемость клеточных стенок, регулируя тем самым обмен веществ. Овсяная мука содержит большое количество клетчатки и потому представляет собой отличное очищающее средство, стимулируя работу кишечника, выводя из организма ненужные вещества и, являясь таким образом уникальным продуктом.

Гречневая мука - эта мука наиболее полезна среди других продуктов. В состав гречневой муки входят сложные углеводы, которые, которые в отличие от простых, расщепляются медленно. При этом организм постепенно насыщается, а полученный энергетический запас расходуется постепенно. Этот факт объясняет сытность гречи. Кроме того, данная мука еще и низкокалорийная. Гречневая мука богата витаминами группы В (положительно влияют на нервную систему) и витамином Р, укрепляющим стенки капилляров и сосудов. Она обладает высокой питательной ценностью, легкой усвояемостью, хорошими вкусовыми качествами. Особенность гречихи также в том, что она не содержит глютена, это отличный источник растительного белка.

Рожь - одна из важнейших злаковых культур. Норма потребления ржаной муки около 30% от всех злаков. Ржаная мука обладает многочисленными полезными свойствами. В её состав входит необходимая нашему организму аминокислота - лизин, клетчатка, марганец, цинк. В ржаной муке на 30 % больше железа, чем пшеничной муке, а также в 1.5-2 раза больше магния и калия.

В пищевой промышленности мальтодекстрин используется как загуститель, разрыхлитель, влагопоглотитель, антиокидант, эмульгатор, подсластитель и усилитель вкуса. Попадая в организм, мальтодекстрин легко преобразуется в глюкозу, восстанавливая силы после больших физических нагрузок и давая длительный заряд энергии. Мальтодекстрин (C6nH(10n+2)O(5n+1)) - гигроскопичный порошок белого или кремово-белого цвета, умеренно-сладкий, получаемый переработкой крахмала. Структурная формула мальтодекстрина представлена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1. - Структурная формула мальтодекстрина.

В детском питании, спортивных продуктах, хлебобулочных и кондитерских изделиях он нередко выступает как заменитель сахара, выполняя вместе с тем множество других функций. Следует отметить, что мальтодекстрин, являющийся родственником солода, патоки и крахмала, в отличие от них, не способен вызвать аллергию. Являясь продуктом, устойчивым к кислотам и не расщепляющимся желудочным соком, мальтодекстрин по своим свойствам близок пищевым волокнам и благотворно воздействует на кишечник. Он эффективно очищает организм от шлаков, солей тяжелых металлов, радионуклидов, помогает снизить уровень холестерина.

Пектин важен для стабилизации обмена веществ, он снижает содержание холестерина в организме, улучшает периферическое кровообращение, а также перистальтику кишечника. Пектин - это склеивающее вещество растительного происхождения. В природе пектин содержится в растительном сырье, плодах, овощах, корнеплодах, относится к растворимым пищевым волокнам и пребиотическим веществам. Молекула пектина неоднородна и включает линейный (60-90%) и разветвленный участки. Она включает остатки неэтерифицированной и этерифицированной метанолом галактуроновой кислоты. Разветвленный участок представлен остатками арабинозы, галактозы, рамнозы, ксилозы. За счет наличия в структуре разветвленных участков пектин обладает пребиотическими свойствами. Структурная формула линейного и разветвленного участков пектина представлена на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 - Структурная формула линейного (левая панель) и разветвленного (правая панель) участков пектина.

Самое ценное его свойство в том, что он обладает способностью очищать живые организмы от вредных веществ. Причем этот природный «чистильщик» работает очень старательно и эффективно, не оставляя после себя никакого; «мусора» и при этом не нарушая бактериологического баланса организма. Специалистами пектин называется природным «санитаром» нашего организма, поскольку данное вещество обладает способностью выводить из тканей яды и вредные вещества: пестициды, ионы тяжелых металлов, радиоактивные элементы, не нарушая при этом естественного бактериологического баланса организма. Польза пектина обусловлена влиянием вещества на обмен веществ организма: он стабилизирует окислительно-восстановительные процессы, улучшает периферическое кровообращение. Пектин практически не усваивается пищеварительной системой организма, являясь, по сути, растворимой клетчаткой. Проходя вместе с другими продуктами по кишечнику, пектин всасывает в себя вредные вещества и холестерин, которые вместе с ним выводятся из организма.

Взаимозаменяемость сырья

Обезжиренное молоко можно заменить на сухое обезжиренное молоко. Сухое обезжиренное молоко - это готовый молочный продукт, который производится путем выпаривания молока до сухого состояния. Это молоко имеет гораздо более длительный срок хранения, чем жидкое, и не требует хранения в холодильнике.

Обезжиренное молоко и сливки можно заменить на нормализованное молоко. Нормализованное молоко - молоко, доведенное до стандартной жирности с молоком другой жирности, либо с обезжиренным молоком, либо же со сливками.

Мука пшеничная высшего сорта может быть заменена на муку экстра. Она практически не отличается от муки высшего сорта. Это новый сорт муки, который также может использоваться при производстве хлебобулочных, кондитерских изделий и детских каш.

2.4 Теоретические основы технологических процессов

Главными технологическими процессами производства жидкой молочной каши являются сепарирование, гидратация сухих компонентов, деаэрация, гомогенизация и стерилизация.

1) Сепарирование - процесс разделения сырого молока или продуктов переработки молока на две фракции с пониженным и повышенным содержанием жира. Цель сепарирования - разделение молока на сливки и обезжиренное молоко. По технологическому назначению в молочной промышленности сепарирование применяется для центробежной очистки молока от механических и микробиологических примесей; для выделения молочного жира из молочного сырья в целях получения высокожирных продуктов. По виду технологического процесса современные сепараторы можно разделить на сепараторы - молокоочистители и сепараторы -сливкоотделители.

Физические процессы. Процесс разделения молока на сливки и обезжиренное молоко под действием центробежной силы моделируется уравнением Стокса:

v = 2 Rr2n2 ,

где v-скорость выделение жировых шариков, см/с; R-средний радиус рабочей части тарелки сепаратора, см; r-радиус жирового шарика, см; n-частота вращения барабана сепаратора, с-1; с и с1-плотность плазмы и жира, кг/м3; µ-динамическая вязкость, Па·с.

В соответствии с законом Стокса скорость выделения жировой фракции из молока находится в прямой зависимости от размеров жировых шариков, плотности плазмы молока, габаритов и частоты вращения барабана и в обратно пропорциональной зависимости от вязкости молока. С увеличением размеров жировых шариков и плотности плазмы молока ускоряется процесс сепарирования молока и отделения сливок. Чем выше содержание сухих обезжиренных веществ в молоке, тем выше плотность плазмы и цельного молока. Итак, молоко большей плотности будет иметь лучшие условия для сепарирования. Повышение вязкости молока приводит к снижению скорости выделения жировой фракции [27].

2)Перекачивание и перемешивание.

При перекачивании молока и сливок насосами уменьшается количество мелких жировых шариков (диаметров до 2 мкм) и происходит диспергирование крупных (диаметром 4-6 мкм и выше) шариков с увеличением числа средних (диаметром 2-4 мкм). Степень диспергирования жира увеличивается с возрастанием напора в линии нагнетания.

В результате механического воздействия на оболочки жировых шариков в процессе перекачивания молока происходит частичная дестабилизация жира. Эффект разрушения жировой эмульсии возрастает с повышением напора в линии нагнетания, концентрации жировой фазы, кислотности молока, а также при подсасывании воздуха в перекачиваемый продукт [28].

3) Гидратация сухих компонентов.

Крахмал является основным компонентом муки. Его содержание в пшеничной муке составляет - 71 %, в овсяной - 60 %, в рисовой - 75 %, в гречневой - 60 % и в ржаной - 62%.

В муке крахмал содержится в виде зерен, структура которых представляет собой сложные биологические образования, в состав которых входят полисахариды амилоза и амилопектин и небольшие количества сопутствующих им веществ (кислоты фосфорная, кремниевая и др., минеральные элементы и т.д.). Крахмальное зерно имеет слоистое строение. Слои состоят из радиально расположенных частиц крахмальных полисахаридов, образующих зачатки кристаллической структуры.

В холодной воде крахмал практически нерастворим. При нагревании дисперсии крахмала в воде, молекулы воды проникают в гранулу до полной гидратации. При гидратации ослабляются водородные связи между молекулами амилозы и амилопектина, что нарушает целостность гранулы, и она начинает набухать [29].

Известно, что дробление, разрывание и истирание крахмальных зерен во время помола положительно сказывается на их гидратации. С увеличением тонкости помола наблюдается только довольно медленное увеличение числа явно разрушенных крахмальных зерен наряду со значительным увеличением числа зерен без видимых признаков повреждения. Некоторые из зерен сплющиваются, так что их диаметр увеличивается на 50% по сравнению с исходным диаметром и при рассмотрении под микроскопом их очертания кажутся тонкими и неясными. Поврежденные зерна достаточно легко клейстеризуются, в отличие от неповрежденных гранул, не растворимых в холодной воде.

В горячей воде протекает процесс желатинизации крахмала, в ходе которой молекула теряет первоначальную структуру за счет гидратации. При нагревании водного раствора крахмала гранулы крахмала поглощают воду. Вода, попавшая в эти 'водяные пузыри', не может свободно двигаться, и продукт начинает густеть. Это начало процесса, называемого 'склеиванием'. При длительном нагревании водяные пузыри растут и лопаются, освобождая при этом и молекулы крахмала, и воду. Относительно большие молекулы крахмала запутываются, особенно при охлаждении крахмальной смеси. Эти большие запутанные молекулы крахмала поглощают воду, а затем сгущают смесь. Если имеется достаточное количество молекул амилозы, смесь начинает желатинизироваться в процессе охлаждения. Таким образом, сгущение и желатинизация происходят, когда вода попадает внутрь гранул крахмала, а затем внутрь запутанных гранул крахмала. Как выше было сказано, что возможен гидролиз, который протекает очень медленно в ходе нашей технологии [30].

4) Деаэрация молока. Обычно в молоке содержится около 6% газов в растворенном и частично диспергированном состоянии. С понижением температуры при механическом воздействии содержание воздуха увеличивается. В результате пенообразования создаются условия для развития нежелательной микрофлоры. Цель деаэрации - удаление содержащихся газов в растворенном и диспергированном состоянии.

Физические процессы. Удаление газов происходит в основном в вакуумных деаэраторах - специальных сосудах для удаления газов или в вакуумных установках. Молочную смесь предварительно подогревают до 68 °С, затем подают в вакуумный сосуд, где за счет испарения выделяется растворенный воздух и температура молочной смеси понижается на 8 °С. Воздух вместе с газами удаляется из сосуда вакуумным насосом. После такой вакуумообработки в нем может оставаться около 0.5 % газов, что практически не отображается на составе и качестве готовых молочных продуктов.

5) Гомогенизация молока и молочных продуктов. Осуществляется в специальных аппаратах - гомогенизаторах. Цель гомогенизации - измельчение и равномерное распределение жировых шариков во избежание отслаивания слоя сливок. В результате гомогенизации происходят определенные изменения некоторых свойств молока: повышается вязкость, снижается поверхностное натяжение, наблюдается более легкая прогоркаемость жира под действие липазы и пр.

Физические процессы. Диспергирование жировых шариков происходит в щели гомогенизатора. Поток молока проникает в эту щель под высоким давлением. Механизм гомогенизации следующий: жировой шарик в канале движется с малой начальной скоростью. Затем он изменяет направление и двигается с несколько большей скоростью. В клапанной щели жировой шарик приобретает еще более высокую скорость. При переходе от малых скоростей к высоким, в жировых шариках происходят внутренние деформации. Происходит сдавливание жирового шарика и жидкий молочный жир выдавливается из него в виде капли. В процессе гомогенизации количество жировых шариков увеличивается в 125-1000 раз, за счет чего площадь поверхности возрастает в 10 раз.

Биохимические процессы. Оболочка шарика представляет собой комплексное соединение фосфолипидов с белками. Она состоит из нескольких слоев: фосфолипидов, белка и гидратной воды. С фосфолипидным слоем тесно связан второй слой - слой оболочечного белка. Он является главным элементом оболочки. Оболочечные белки пронизывают всю оболочку: они находятся как в контакте с водной фазой, так и с жировой фазой.

Коллоидные процессы. Молочный жир находится в плазме молока в виде жировых шариков и образует с водой эмульсию типа «масло в воде». Оболочка жирового шарика представляет собой гелеобразную пленку. Формирование адсорбционной оболочки происходит следующим образом: под действием гидромеханических сил, возникающих в гомогенизирующем устройстве гомогенизатора, разрушаются и дробятся оболочки жировых шариков. [31].

6) Стерилизация - тепловая обработка молочного продукта (при температурах выше 100 єС) с целью повышении стойкости в хранении путем уничтожения как вегетативных, так и споровых форм микроорганизмов.

Эффективность стерилизации Эс определяется по разности десятичных логарифмов первоначальной концентрации спорообразующих микроорганизмов в исходном молоке Сн и конечной концентрации спор Ск в продукте после тепловой обработки:

Эс = lgCн - lgCк

Она должна быть в пределах от 9 до 10.

Физические процессы. Высокие температуры нагревания молока и особенно продолжительное действие этих температур, когда оно стерилизуется в таре, вызывают в нем реакции, в результате которых молоко приобретает коричневатый оттенок и ярко выраженный кипяченый привкус.

Если молоко стерилизуется в потоке при УВТ - режиме, то цвет его не изменяется или делается несколько белее. Это «побеление» выражается увеличением отраженности света от поверхности молока. «Побеление» молока после стерилизации при УВТ - режиме объясняется денатурацией сывороточных белков и снижением интенсивности реакции Майяра. Также происходит изомеризация лактозы с образованием лактулозы и ее взаимодействие с аминокислотами (реакция Майяра). При стерилизации молока может происходить разложение лактозы с образованием углекислого газа и кислот (муравьиной, молочной, уксусной и др.). при этом кислотность молока увеличивается на 2...3 °С.

Вкус молока, подвергнутого стерилизации при УВТ - режиме, формируется под влиянием, как тепловой обработки, так и продолжительности хранения. В отличие от стерилизованного в бутылках молока молоко, стерилизованное при УВТ - режиме, не обладает резко выраженным привкусом кипяченого молока. Однако в небольшой степени этот привкус появляется, но в период хранения он исчезает. При температуре хранения 10 °С он исчезает в течение 72 ч.

При нагревании повышается активность SН-групп аминокислотных белков молока. При этом возрастает возможность отщепления летучих сульфидов, которые участвуют в формировании привкуса кипячения.

Например, отщепление H2S от казеина представлено на рисунке 2.3:

Рисунок 2.3 - Отщепление H2S от казеина.

SН-группы обладают восстановительными свойствами и противодействуют окислению и связанному с ним появлению окисленного привкуса. SН-группы легко отдают протон радикалу ненасыщенной жирной кислоты и прерывают цепную реакцию самооксилительной порчи молочного жира при хранении, выступая в роли антиоксиданта. Максимальная активация SН-групп достигается при 110°С и представлена на рисунке 2.4.

Рисунок 2.4- Максимальная активация SН-групп.

Биохимические процессы. Любые изменения белков под действием тепла влияют на физико - химические свойства обработанного молока или других молочных продуктов. Надо полагать, что при стерилизации изменение белка проявляется в наиболее выраженной форме и зависит от режима стерилизации. При нагревании молока количество казеина увеличивается, а сывороточного белка по сравнению с белком сырого молока уменьшается. Этот процесс имеет место уже при пастеризации и более активизируется при нагревании молока до температур стерилизации. Наибольшие изменения характерны для стерилизации молока в таре (в автоклавах), т. е. при длительном действии высокой температуры. Нагревание молока приводит к выделению мелкодисперсной части казеина, которая не осаждается при центрифугировании. С увеличением температуры и особенно продолжительности ее действия мелкодисперсная часть казеина возрастает. Если в сыром молоке она составляет 4-6 % всего казеина, то в стерилизованном молоке - 36-45 % (стерилизация при t=116 °С, т = 15 мин) и 10-25 % (стерилизация при УВТ-режиме, t = 150 °С, т=2.4 с). Эти данные зависят от вида стерилизованного молока. При рН-4.6 мелкодисперсная часть казеина выпадает в осадок [31].

2.5 Обоснование выбора технологического оборудования

Основное оборудование:

1) Сепаратор - это специальное устройство, предназначенное для очищения молока от вредных бактерий, а также для отделения сливок.

По технологическому назначению это оборудование подразделяют на две основные группы: сепараторы - молокоочистители и сепараторы -сливкоотделители. По конструктивным особенностям сепараторы подразделяют на открытые, полузакрытые, закрытые.

Достоинства сепаратора Ж5-ОС2Т-3 по сравнению с ранее выпускавшимся сепаратором Ж5-ОСТ-3 изготовлен в нержавеющем исполнении, в результате чего повысились надежность и долговечность. Также простота управления, равномерное удаление осадка, низкие издержки на техническое обслуживание, низкие эксплуатационные расходы, малое потребление воды, низкое энергопотребление, безотказная работа, удобство технического обслуживания, большой срок службы

В настоящем дипломном проекте на предприятии применяют сепаратор - сливкоотделитель Ж5-ОС2Т-3 на стадии разделения цельного молока на сливки и обезжиренное молоко. Технические характеристики сепаратора - сливкоотделителя Ж5-ОС2Т-3 приведены в таблице 2.17[32].

Таблица 2.17 - Технические характеристики сепаратора- сливкоотделителя Ж5-ОС2Т-3

2) Гомогенизация молока и молочных продуктов осуществляется в специальных аппаратах - гомогенизаторах. Гомогенизаторы предназначены для дробления жировых шариков в молоке, жидких молочных и кисломолочных продуктах. Основным способом гомогенизации в молочной промышленности является продавливание молока через узкую щель с помощью определенного давления. Гомогенизаторы подразделяются по:

-принципу действия на клапанные, дисковые или центробежные и ультразвуковые;

-по конструкции гомогенизаторов: одно-, трех- и пятиплунжерные.

В настоящем курсовом проекте на предприятии применяют клапанный пятиплунжерный гомогенизатор А1-ОГМ-5 с гомогенизирующей головкой на стадии гомогенизации. Данный гомогенизатор оказывает положительное влияние на структуру и свойства молока: обеспечивает повышенную сопротивляемость окислению жира, предотвращает отстой сливок.

Технические характеристики гомогенизатора представлены в таблице 2.18[32].

Таблица 2.18 - Технические характеристики гомогенизатора А1-ОГМ-5

3) Танк смешивания предназначен для смешения двух и более отличных друг от друга по структуре продуктов с образованием однородной смеси. Применяется для производства йогуртов, майонеза, кетчупа, детских каш, кремов и различных суспензий.

Технические характеристики танка смешивания представлены в таблице 2.19[33].

Таблица 2.19 - Технические характеристики танка смешивания

4) Деаэратор - устройство предназначено для очистки разнообразных жидкостей от присутствующих в них газовых примесей, которые в данном случае нежелательны. Дегазации подвергаются молоко, вода, и многое другое. Скажем, деаэрация молока производится с той целью, чтобы оно стало более свертываемым, плотным - это необходимо, например, для получения кефира, ряженки и других молочных продуктов.

Виды деаэраторов:

1. Деаэратор атмосферного давления состоит из бака, который предназначен для деаэрации, колонки деаэрационной и гидрозатвора. Бак представляет собой цилиндрическую емкость, на верхней стороне которой расположена колонка. Гидрозатвор предназначен для защиты оборудования, если давление превысит допустимый уровень.

2. Деаэратор вакуумный состоит из деаэрационного бака, охладителя выпара и водоструйного эжектора. Стоит сказать о том, что данный вид оборудования может иметь как горизонтальное, так и вертикальное положение. Сущность обработки заключается в последовательной ступенчатой очистке, что гарантирует получение обработанной жидкости высокого качества.

3. Деаэратор мембранный получил довольно широкое распространение, потому что является очень эффективным средством удаления растворенного воздуха. Деаэраторы данного вида имеют отличительную особенность: в своей конструкции они содержат мембрану. Она характеризуется тем, что не смачивается под воздействием жидкости, но пропускает растворенные в ней газы. Технические характеристики вакуумного деаэратора представлены в таблице 2.20[34].

Таблица 2.20 - Технические характеристики вакуумного деаэратора ДГ-2

5) В пищевой промышленности применяются три основных вида стерилизации: термическая, СВЧ (электромагнитная) и гидростатическая.

Термический способ обработки - самый распространенный. Продолжительность стерилизации, зависит от вида, толщины и размера тары, а также консистенции, теплопроводности продукта и других факторов.

СВЧ-стерилизация - это ближайшее будущее в быстрой обработке готовых продуктов. Традиционный, термический метод имеет ряд недостатков. Главный из них - обеззараживание пищи до процесса упаковки, что делает возможным повторное загрязнение продукта во время упаковывания.

Стерилизация при помощи высокого гидростатического давления - уникальный, но пока очень дорогостоящий способ стерилизации пищевой продукции.

Стерилизационно-охладительная установка тип ОКЛ-3 предназначена для быстрого нагревания и стерилизации молока и подобных пищевых жидкостей в закрытом потоке и последующего охлаждения после выдержки. Применяется стерилизация в непрерывном потоке с последующей расфасовкой. Стерилизационно-охладительная установка состоит из следующих основных элементов: секции стерилизации, секции регенерации, секции подогрева и секции охлаждения. Технические характеристики стерилизационно-охладительной установки представлены в таблице 2.21 [35].

Таблица 2.21 - Технические характеристики стерилизационно-охладительной установки тип ОКЛ-3

6) Теплообменник предназначен для передачи тепла косвенным путем. Одним из важнейших требований современного молочного производства является возможность обеспечивать необходимую температуру на каждом этапе производственного процесса. Таким образом, нагрев и охлаждение являются основными операциями. Молоко нагревается теплоносителем- горячей водой и охлаждается до температуры 4…5 0С. В качестве охлаждающего агента может использоваться холодная, ледяная вода, солевой или спиртовой раствор- гликоль. Пластинчатые теплообменники компактны, обладают большой площадью поверхности теплопередачи, что достигается гофрированием пластин. Высокая эффективность обусловлена высоким отношением площади поверхности теплопередачи к объему теплообменника за счет высоких скоростей теплоносителей, а также турбулизации потоков гофрированными поверхностями пластин и низкого термического сопротивления стенок пластин.

В настоящее время широко распространены следующие виды теплообменников: пластинчатый, трубчатый и шнековый. Технические характеристики пластинчатого теплообменника NT 100 X представлены в таблице 2.22[36].

Таблица 2.22-Технические характеристики пластинчатого теплообменника NT 100 X

7) В молочной промышленности резервуары используются для различных целей. Резервуары можно поделить на две основные категории в зависимости от назначения: танки для хранения и технологические танки. Танки для промежуточного хранения В2-ОМВ-2,5 и ОСВ-2,5 предназначены для непродолжительного хранения свежего молока и обезжиренного, соответственно. Они используются для поддержания постоянных параметров потока. В технологических танках происходит обработка продукта, имеющая целью изменение его свойств. Технические характеристики резервуара для обезжиренного молока представлены в таблице 2.23 [32].

Таблица 2.23-Технические характеристики резервуара для молока Г6-ОМГ-25

8) Емкость для сливок предназначена для хранения сливок. Емкость представляет собой вертикальный цилиндр, выполненным из пищевой нержавеющей стали, межстенное пространство которого заполнено термоизоляционным материалом. Сливки из резервуара перекачиваются роторным насосом. Технические характеристики емкости для сливок ОМБ-6,3 представлены в таблице 2.24 [37].

Таблица 2.24 - Технические характеристики емкости для сливок ОМБ-6,3

9) Бункер предназначен для накопления и хранения различных сыпучих пищевых продуктов (мука, крупа, гранулированные вещества и т.п.) с последующим отбором к месту потребления. Технические характеристики бункера представлены в таблице 2.25 [38].

Таблица 2.25 - Технические характеристики бункера.

10)Асептический танк предназначен для асептического наполнения овощных и фруктовых соков, а также пюреобразных продуктов и жидких каш.

Часто требуются асептический, т.е. в условиях чистого помещения (например, класса 100), розлив жидких продуктов. Изобретение относится также к розливу гигиенически и микробиологически восприимчивых продуктов в стерильных воздушных условиях, например вина, пива или смеси фруктового сока с минеральной водой. Технические характеристики представлены в таблице 2.26 [39].

Таблица 2.26 - Технические характеристики асептического танка

11)Упаковочное оборудование А3 Compact Flex - новое поколение упаковочных решений. Tetra Pak A3 Compact Flex - это наиболее экономически эффективное решение для клиентов, производящих 40 млн. упаковок в год на каждой линии.

Достоинства А3 Compact Flex:

1)Контролирует больше параметров, чем ТБА 19, в частности с точностью измеряет давление камеры. Также ведется запись параметров на карту памяти.

2)Более совершенна система пополнения продукта в емкости, стоит расходомер, который более плавно регулирует пополнение продукта.

3)Закатывается два рулона бумаги и при завершении первого рулона происходит автоматическое сращивание, т.е. переходит на второй рулон. У ТБА 19 используется только один рулон, и после его завершения меняется на второй в ручную, что может испортить продукт из-за образования микробов с рук.

4) А3 Compact Flex сама указывает на места неисправности.

Таким образом данная упаковочная машина снижает эксплуатационные расходы и приводит к повышению эффективности существующих линий. Также соответствует требованиям технического задания мощности, надежности и автоматизации. Технические характеристики представлены в таблице 2.27[40].

Таблица 2.27 - Технические характеристики упаковочного оборудования А3 Compact Flex

12) Термоусадочное упаковочное оборудование предназначено для автоматизации процесса упаковки различных товаров. Оно помогает реализовать функцию надежной защиты продуктов и товаров от загрязнений, высокой влажности и проникновения бактерий. Таким образом, герметичная упаковка товаров с помощью термоусадочных упаковочных машин обеспечивает длительность срока хранения товаров и продуктов. Технические характеристики термоусадочной машины представлены в таблице 2.28 [41].

Таблица 2.28- Технические характеристики термоусадочной машины

Вспомогательное оборудование:

1) Насос предназначен для перекачки маловязких пищевых жидкостей (молоко, сливки и прочие с аналогичными характеристиками по вязкости) температурой до 90 градусов Цельсия. Насосы классифицируют по принципу действия: насосы центробежные, винтовые и объемные. В данном курсовом проекте согласно технологической схеме на предприятии используются насосы Г2-ОПА и Г2-ОПБ. Центробежный насос применяется для работы с маловязкими продуктами, не пригоден для газированных напитков, а объемный насос -- там, где требуется деликатное обращение с продуктом, а также с высоковязкими жидкостями. Центробежный насос имеет недостатки: не может перекачивать жидкость с высоким содержанием воздуха, объемный насос -- невысокую степень гигиеничности. Технические характеристики центробежного насоса Г2-ОПА представлены в таблице 2.29 [32].

Таблицы 2.29 - Технические характеристики центробежного насоса Г2-ОПА

2) Шнековый транспортер (шнек в трубе) - конвейеры винтовые типа УКВ применяют для транспортирования сыпучих материалов: зерно, крупа, мука, специи, солод, сахар, соль и др. Технические характеристики шнекового транспортера представлены в таблице 2.30 [42].

Таблица 2.30 -Технические характеристики шнекового транспортера

3) Дозатор

Назначение -дозировка сыпучих, кусковых или пылеобразных продуктов в ёмкости, пакеты, картонные упаковки. В зависимости от вида упаковываемого продукта применяются весовые или объёмные дозаторы.

Принцип действия дозатора сыпучих материалов.

Вещество разделяется в дозаторе на порции и всыпается в упаковку. Прибор управляется автоматически или вручную. Дозаторы могут составлять отдельные приборы или же элементы технологических цепей с конвейерными лентами, позиционерами и электронным отключением.

Шнековый дозатор с весовым контролем основан на поддержании постоянно заданного веса дозируемого материала, находящегося в корпусе весовой приставки (число оборотов шнека весовой приставки постоянно), путем регулирования скорости вращения винта питателя, а, следовательно, и подачи материала. Техническая характеристика дозатора представлена в таблице 2.31 [43].

Таблица 2.31 - Технические характеристики шнекового дозатора с весовым контролем

4) Роторный насос НР-10 предназначен для перекачивания по трубам вязких молочных продуктов, а также других средневязких пищевых и непищевых продуктов, подобных по вязкости и химической активности. В насосах роторного типа перемещение транспортируемой среды осуществляется путем последовательного заполнения рабочей камеры средой с последующим ее вытеснением, происходящим за счет вращательного или вращательно-поступательного движения рабочего органа - ротора, различающегося по конструкции в зависимости от вида роторного насоса.

Несмотря на наличие вращающегося рабочего органа, роторные насосы принципиально отличаются от большинства динамических насосов (центробежные, вихревые и т.д.), так как относятся к объемным насосам и имеют иной способ перемещения жидкости. Технические характеристики роторного насоса В3-ОРА-2 представлены в таблице 2.32 [32].

Таблица 2.32 - Технические характеристики роторного насоса В3-ОРА-2

5) Насос-дозатор для дозирования

Предназначен для перекачивания вязких пищевых продуктов (молоко, сливки, сметана, майонез, джем, сгущеное молоко, кетчуп, горчица, мед, патока, тесто, масло и т.д.). Технические характеристики насоса-дозатора НРДМ представлены в таблице 2.33 [32].

Таблица 2.33 - Технические характеристики насоса-дозатора НРДМ

6)Фильтр очистки. Очистка молока осуществляется под действием разности давления по обе стороны фильтрующей перегородки. Последняя представляет основную часть фильтра и в основном определяет его конструкцию и техническую характеристику (производительность, степень очистки и др.). Технические характеристики фильтра очистки Ф-01М представлены в таблице 2.3 [44].

Таблица 2.34 - Технические характеристики фильтра очистки Ф-01М

7) Охладители пластинчатые предназначены для охлаждения молока и других жидких пищевых продуктов. Охлаждение продукта происходит в изолированном тонкослойном непрерывном потоке с использованием хладоносителя («ледяная» вода). Технические характеристики охладителя пластинчатого ООЛ-3 представлены в таблице 2.35 [32].

Таблица 2.35 - Технические характеристики охладителя пластинчатого ООЛ-3

2.6 Описание технологической схемы производства

Приемка и хранение сырого молока

Перекачка молока из молоковоза (поз.1) осуществляется с помощью центробежного насоса (поз.2) и подается на сетчатый фильтр Ф-01М (поз.3) для очистки от примесей. После этого молоко охлаждается с помощью пластинчатого охладителя ООЛ-3 (поз.4) и поступает с помощью центробежного насоса (поз.2) в резервуар хранения молока Г6-ОМГ-25 (поз.5).

Подготовка компонентов, смешение

Из резервуара (поз.5) молоко перекачивается с помощью центробежного насоса (поз.2) в сепаратор-сливкоотделитель MSE 100-01-177 (поз.6) для разделения на обезжиренное молоко и сливки. Обезжиренное молоко, содержащееся в резервуаре (поз.7) и сливки 20 %, содержащиеся в емкости (поз.8) перекачивают с помощью насосов-дозаторов (поз. 9) в определенных количествах в танк смешивания, снабженного лопастной мешалкой (поз.10).

Содержащиеся в бункерах, крахмал (поз. 13), 5 видов муки (поз.14…18), мальтодекстрин (поз.19) и пектин (поз. 20) с помощью дозаторов для сухих компонентов (поз.21) поступают в шнековый транспортер (поз. 22), из которого транспортируются в танк смешивания.

В танке смешивания происходит циркуляционное перемешивание (10-15 мин) с помощью лопастной мешалки, роторного насоса (поз.11) и пластинчатого подогревателя NT 100 X (поз.12), где смесь нагревается до температуры от 50 до 55 °С.

Деаэрация, гомогенизация, стерилизация.

Гомогенную массу подают в стерилизационно-охладительную установку ОКЛ-3(поз. 23), содержащую четыре секции: регенерации, подогрев, стерилизации и охлаждения. Данную смесь подогревают в секции регенерации до 75±5 °С и подают на деаэратор ДГ-2 (поз. 24) непрерывного действия, где из смеси удаляют воздух (при разрежении не менее 0.5 атм (0.05 МПа)).

Готовую деаэрированную смесь пропускают с помощью регулятора уровня (поз.31) через асептический гомогенизатор А1-ОГМ-5 (поз. 25) с давлением 190-200 бар. Далее деаэрированная и гомогенизированная смесь поступает в секцию водяного подогрева, где проходит процесс обработки при температуре 90 °С с выдержкой 30 с.

Далее гомогенная масса поступает в секцию стерилизации при температуре (139±1) °С с выдержкой 3 с. После стерилизации готовый продукт идет в секцию регенерации, а затем в секцию водяного охлаждения стерилизационно-охладительной установки (поз. 23), температура продукта должна быть не более 25 °С.

Фасование

Охлажденный в потоке продукт по асептическому трубопроводу поступает в асептический танк (поз. 26), из которого под давлением очищенного стерильного воздуха подается с помощью роторного насоса (поз.11) на упаковочную машину А3 Compact Flex (поз. 27). После этого продукт идет в термоусадочную машину (поз.28) для герметичной упаковки продукта.

Фасование, упаковывание и маркирование продукта производят в соответствии с требованиями действующих технических условий.

Тара и упаковочные материалы, применяемые для фасования продукта, должны соответствовать требованиям действующих стандартов или технических условий и должны быть разрешены к применению в установленном порядке для контакта с пищевыми продуктами.

По истечении срока выдержки технологический процесс считается законченным и каши готовы к реализации.

Каши для питания детей раннего возраста фасуют в пакеты из комбинированных материалов типа «Тетра-Пак» на основе бумаги или картона, алюминиевой фольги и полиэтиленовой пленки, вместимостью не более 0.35 дм3 разрешенные в установленном порядке.

Пакеты с продуктом укладываются в транспортную тару - ящики из гофрированного картона по ГОСТ 13511.

Допускается применение аналогичных видов отечественной и импортной тары и упаковочных материалов по качеству не ниже вышеуказанных и разрешенных в установленном порядке для упаковки продуктов детского питания.

Тара и материалы, используемые для упаковывания каш должны соответствовать требованиям ЕСТ, ТР, ГН 2.3.3.972, в части оценки материалов, контактирующих с молочными продуктами детского питания, действующей нормативной документации, должны быть разрешены к применению в установленном порядке и обеспечивать сохранность качества и безопасность продукта в процессе его изготовления, транспортирования, хранения и реализации.

Каждая партия выпускаемого продукта должна быть проверена отделом технического контроля (лабораторией) предприятия-изготовителя и оформлена документом, подтверждающим соответствие продукта требованиям настоящих технических условий. По согласованию с заказчиком оформляется удостоверение качества и безопасности, в котором указываются:

Маркировка

Маркировка каш должна соответствовать ГОСТ 13534. ГОСТ Р51074. ГОСТ13799 с указанием возраста ребенка.

Транспортная маркировка - по ГОСТ 14192, ГОСТ 13534 с дополнительным грифом «Детское питание», использованием манипуляционных знаков: «Беречь от влаги», «Ограничение температуры», «Верх», «Хрупкое. Осторожно» и информационной надписи о сроке годности.

Транспортирование и хранение

Каши транспортируют всеми видами транспорта в изотермических транспортных средствах в соответствии с правилами перевозки, действующими на соответствующем виде транспорта по ГОСТ 13534. Транспортирование по железной дороге производят в летний период - в изотермических вагонах с охлаждением, в зимний период - в изотермических вагонах с подогревом.

Каши хранят на складах поставщика (потребителя) в соответствии с правилами, утвержденными в установленном порядке, при температуре от 2 °С до 25 °С (без резких колебаний) и относительной влажности воздуха не более 75 %. Срок годности каш для детского питания - не более 6 месяцев с даты изготовления.

Структурная схема производства

2.7 Контроль производства

Производство молочных продуктов высокого качества требует обязательного использования на предприятии соответствующих приборов и измерительной техники для выработки и контроля качества продукции.

Важным условием обеспечения рационального ведения технологических процессов и высокого качества продукции является организация технохимического контроля производства (ТХК).

Для контроля качества сырья и готовой продукции используют оборудование и измерительные приборы, указанные в таблице 2.36.

Таблица 2.36 - Оборудование и измерительные приборы, необходимые для контроля качества сырья и готовой продукции

2.8 Дефекты изделия

Качество молочных жидких каш определяют по органолептическим показателям: вкусу и запаху, внешнему виду, структуре и консистенции, цвету, а также кислотности. Дефекты и пороки молочных жидких каш представлены в таблице 2.37.

Таблица 2.37 - Дефекты и пороки молочных жидких каш

3. Расчетная часть

3.1 Расчет материального баланса и норм расхода сырья

В процессе производства продуктов питания образуются неизбежные технологические потери. Неизбежные технологические потери- безвозвратные потери производственных веществ, обусловленные спецификой технологии. Эти потери строго нормируются. Применение на практике различных технологических приемов и приспособлений, внедрение ряда рационализаторских предложений и изобретений позволяют значительно снизить эти потери. Существуют также потери, не связанные с химическими превращениями-потери при отборе проб, потери при перекачивании компонентов рецептуры и готового продукта, потери при взвешивании, фасовке. К потерям также можно отчасти отнести отходы основного и вспомогательного производств, которые на современном уровне науки и техники пока еще нельзя использовать в народном хозяйстве (различные неиспользуемые сточные воды, сбросовые шламы, атмосферные выбросы и т.д.). В настоящее время сделать предприятие молочной промышленности полностью безотходным пока не представляется возможным. Из-за недостаточного совершенства технологических процессов и оборудования, поточности производства, методов санитарной обработки оборудования имеются потери сырья (основного и вспомогательного), материалов и энергетических ресурсов. Размеры этих потерь достигают значительных величин. Материальный расчет сводится к составлению материального баланса технологического процесса. Целью материальных расчетов является определение расходных норм по сырью на единицу массы готовой продукции (на 1 тонну), определение состава и расчет количества отходов производства. Заводские потери при производстве жидкой молочной каши составляют 2,6 кг/т. В курсовом проекте потери сокращаем до 1,9 кг/т за счет замены двух компонентов, упаковочного оборудования и введения шнекового транспортера с насосом. Установив общие потери, распределяем их по отдельным стадиям и заносим в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 - Общие потери, распределенные по технологическим операциям

Расчет заводской рецептуры

1. Фасовка, упаковка.

На ООО «ИКДП» потери на стадии фасовки и упаковки каши составляют 0,8 кг/т.

Следовательно, на данную стадию должно поступить:

1000 + 0,8 = 1000,8 кг (3.1)

2. Охлаждение, стерилизация, гомогенизация, деаэрация.

На данной стадии потери составляют 0,5 кг/т и вызваны перекачкой молочной смеси по трубам стерилизационно-охладительной установки и частичным уносом молочной смеси на стадии деаэрирования.

Следовательно, на данную стадию должно поступить:

1000,8 + 1000,8•0,5/1000 = 1001,3 кг (3.2)

3. Смешивание и подогрев в теплообменнике.

Потери на данной стадии связаны с перемешиванием компонентов с помощью лопастной мешалки и роторного насоса, и составляют 0,2 кг/т.

Следовательно, на данную стадию должно поступить:

1001,3 + 1001,3•0,2/1000 = 1001,5 кг (3.3)

Это количество потерь распределяем по компонентам в соответствии с рецептурой.

Молоко обезжиренное 1001,5 • 677,0 / 1000 = 678,10 кг

Сливки 20% 1001,5 • 98,0 / 1000 = 98,10 кг

Мука пшеничная 1001,5 • 6,0 / 1000 = 6,02 кг

Мука рисовая 1001,5 • 6,0 / 1000 = 6,02 кг

Мука гречневая 1001,5 • 6,0 / 1000 = 6,02 кг

Мука овсяная 1001,5 • 6,0 / 1000 = 6,02 кг

Мука ржаная 1001,5 • 6,0 / 1000 = 6,02 кг

Фруктоза 1001,5 • 15,0 / 1000 = 15,02 кг

Крахмал (картофельный) 1001,5 • 15,0 / 1000 = 15,02 кг

Инулин 1001,5 • 4,0 / 1000 = 4,01 кг

Вода питьевая 1001,5 • 161,0 / 1000 = 161,20 кг

Итого 1001,5 кг

в том числе:

сухих компонентов 64,15 кг

молочных компонентов 776,20 кг

4. Загрузка сухих компонентов в смеситель.

На данной стадии потери вызваны переносом сухих компонентов в ходе взвешивания, и они составляют 0,6 кг/т.

Следовательно, на данную стадию должно поступить:

64,15 + 64,15 • 0,6/1000 = 64,20 кг (3.4)

Это количество потерь распределяем по компонентам в соответствии с рецептурой.

Мука пшеничная 64,2 • 6,0 / 64 = 6,02 кг

Мука рисовая 64,2 • 6,0 / 64 = 6,02 кг

Мука гречневая 64,2 • 6,0 / 64 = 6,02 кг

Мука овсяная 64,2 • 6,0 / 64 = 6,02 кг

Мука ржаная 64,2 • 6,0 / 64 = 6,02 кг

Фруктоза 64,2 • 15,0 / 64 = 15,04 кг

Крахмал (картофельный) 64,2 • 15,0 / 64 = 15,04 кг

Инулин 64,2 • 4,0 / 64 = 4,02 кг

5. Сепарирование.

На данной стадии потери вызваны с разделением цельного молока на обезжиренное молоко и сливки, и они составляют 0,2 кг/т.

Следовательно, на данную стадию должно поступить:

776,20 + 776,20 · 0,2/1000 = 776,40 кг (3.5)

Это количество потерь распределяется по отдельным компонентам в соответствии с рецептурой.

Молоко обезжиренное 776,40 • 677,0 / 775 = 678,20 кг

Сливки 20% 776,40 • 98,0 / 775 = 98,20 кг

6. Хранение, подготовка и загрузка сырья.

Потери на этой стадии вызваны распылением сухих компонентов смеси в окружающую среду, остатками в приемных емкостях и составляют по заводским нормам 0,3 кг.

Следовательно, на данную стадию должно поступать сырья:

(776,4 + 64,2) + (776,4 + 64,2) · 0,3 / 1000 = 840,9 кг (3.6)

Это количество потерь распределяем по компонентам в соответствии с рецептурой.

Молоко обезжиренное 840,9 • 677,0 / 839 = 678,5 кг

Сливки 20% 840,9 • 98,0 / 839 = 98,2 кг

Мука пшеничная 840,9 • 6,0 / 839 = 6,02 кг

Мука рисовая 840,9 • 6,0 / 839 = 6,02 кг

Мука гречневая 840,9 • 6,0 / 839 = 6,02 кг

Мука овсяная 840,9• 6,0 / 839 = 6,02 кг

Мука ржаная 840,9 • 6,0 / 839 = 6,02 кг

Фруктоза 840,9 • 15,0 / 839 = 15,04 кг

Крахмал (картофельный) 840,9 • 15,0 / 839 = 15,04 кг

Инулин 840,9 • 4,0 / 839 = 4,02 кг

Итого 840,9 кг

Рассчитаем количество цельного молока:

- необходимого для получения 678,5 кг обезжиренного молока:

Мц.м=(Мо.м.(Жсл - Жо.м.))/(Жсл - Жц.м.)=(678,5 • (20 - 0,05))/(20 - 3,5) = 820,4 кг

- необходимого для получения 98,2 кг сливок:

Мц.м=(Мсл (Жсл - Жо.м.))/(Жц.м. - Жо.м.)=(98,2 • (20 - 0,05))/(3,5 - 0,05) = 567,9 кг

Таким образом, для получения необходимого количества молочных рецептурных компонентов следует просепарировать 820,4 кг цельного молока жирностью 3,5%.

Суточные заводские нормы расхода сырья рассчитываем по формуле:

Мсут = Рс • mс/ 1000, (3.7)

Где: Рс - суточная производительность цеха,

mс - расход сырья по рецептуре с учетом потерь (по данным материального баланса)

Суточный расход сырья:

М сут цел.мол = 16000 • 820,4 /1000 = 13126 кг/сут

М сут мол.об = 16000 • 678,5 /1000 = 10856 кг/сут

М сут слив = 16000 • 98,2/1000 = 1571,2 кг/сут

М сут м.пшен = 16000 • 6,02 /1000 = 96,3 кг/сут

М сут м.рис = 16000 • 6,02 /1000 = 96,3 кг/сут

М сут м.греч = 16000 • 6,02 /1000 = 96,3 кг/сут

М сут м.овсян = 16000 • 6,02 /1000 = 96,3 кг/сут

М сут м.ржан = 16000 • 6,02 /1000 = 96,3 кг/сут

М сут фрукт = 16000 • 15,04 /1000 = 240,6 кг/сут

М сут крахм = 16000 • 15,04 /1000 = 240,6 кг/сут

М сут инул = 16000 • 4,02/1000 = 64,3 кг/сут

М сут вода.пить = 16000 • 161,2 /1000 = 2579 кг/сут

Годовые заводские нормы расхода сырья можно определить по формуле:

М год = М сут • Т ном, (3.8)

где Т ном-номинальный фонд рабочего времени;

Номинальный фонд рабочего времени можно рассчитать по формуле:

Т ном = Тк - Тпр - Тр, (3.9)

где Тк -календарный фонд времени Тк =365 дней

Тпр - количество праздников Тпр = 14 дней

Тр - количество дней, потраченных на капитальный ремонт за год

Тр = 3 дня.

Т ном = 365 - 14 - 3 = 348 дней

Годовой расход сырья:

М год цел.мол = 13126 • 348 = 4567848 кг/год

М год мол.об = 10856 • 348 = 3777888 кг/год

М год слив = 1571,2 • 348 = 546778 кг/год

М год м.пшен = 96,3 • 348 = 33512 кг/год

М год м.рис = 96,3 • 348 = 33512 кг/год

М год м.греч = 96,3 • 348 = 33512 кг/год

М год м.овсян = 96,3 • 348 = 33512 кг/год

М год м.ржан = 96,3 • 348 = 33512 кг/год

М год фрукт = 240,6 • 348 = 83729 кг/год

М год крахм = 240,6 • 348 = 83729 кг/год

М год инул = 64,3 • 348 = 22376 кг/год

М год вода.пить = 2579 • 348 = 89749 кг/год

Аналогично считаем все нормы расхода для каждого сырья, полученные данные сводим в таблицу 3.2.

Расчет проектной рецептуры

1. Фасовка.

На ООО «ИКДП» потери на стадии фасовки каши составляют 0,8 кг.

Следовательно, на данную стадию должно поступить:

1000 + 0,4 = 1000,4 кг (3.10)

2. Охлаждение, стерилизация, гомогенизация, деаэрация.

На данной стадии потери составляют 0,5 кг и вызваны перекачкой молочной смеси по трубам стерилизационно-охладительной установки и частичным уносом молочной смеси на стадии деаэрирования.

Следовательно, на данную стадию должно поступить:

1000,4 + 1000,4 • 0,5/1000 = 1000,9 кг (3.11)

3. Смешивание и подогрев в теплообменнике.

Потери на данной стадии связаны с перемешиванием компонентов с помощью лопастной мешалки и роторного насоса, и составляют 0,2 кг.

Следовательно, на данную стадию должно поступить:

1000,9 +1000,9 • 0,2/1000 = 1001,1 кг (3.12)

Это количество потерь распределяем по компонентам в соответствии с рецептурой.

Молоко обезжиренное 1001,1 • 677,0 / 1000 = 677,7 кг

Сливки 20% 1001,1 • 98,0 / 1000 = 98,1 кг

Мука пшеничная 1001,1 • 6,0 / 1000 = 6,01 кг

Мука рисовая 1001,1 • 6,0 / 1000 = 6,01 кг

Мука гречневая 1001,1 • 6,0 / 1000 = 6,01 кг

Мука овсяная 1001,1 • 6,0 / 1000 = 6,01 кг

Мука ржаная 1001,1 • 6,0 / 1000 = 6,01 кг

Мальтодекстрин 1001,1 • 20,0 / 1000 = 20,02 кг

Крахмал (картофельный) 1001,1 • 10,0 / 1000 = 10,01 кг

Пектин 1001,1 • 4,0 / 1000 = 4,0 кг

Вода питьевая 1001,1 • 161,0 / 1000 = 161,2 кг

Итого 1001,1 кг

в том числе:

сухих компонентов 64,08 кг

молочных компонентов 775,8 кг

4. Дозирование и транспортирование сухих компонентов.

На данной стадии потери вызваны переносом сухих компонентов из дозатора и перемещением шнековым транспортером. Они составляют 0,3 кг/т.

Следовательно, на данную стадию должно поступить:

64,08 + 64,08 • 0,3/1000 = 64,10 кг (3.13)

Это количество потерь распределяем по компонентам в соответствии с рецептурой.

Мука пшеничная 64,1 • 6,0 / 64 = 6,01 кг

Мука рисовая 64,1 • 6,0 / 64 = 6,01 кг

Мука гречневая 64,1 • 6,0 / 64 = 6,01 кг

Мука овсяная 64,1 • 6,0 / 64 = 6,01 кг

Мука ржаная 64,1 • 6,0 / 64 = 6,01 кг

Мальтодекстин 64,1 • 20,0 / 64 = 20,03 кг

Крахмал (картофельный) 64,1 • 10,0 / 64 = 10,00 кг

Пектин 64,1 • 4,0 / 64 = 4,01 кг

5. Сепарирование.

На данной стадии потери вызваны с разделением цельного молока на обезжиренное молоко и сливки, и они составляют 0,2 кг/т.

Следовательно, на данную стадию должно поступить:

775,8 + 775,8 · 0,2/1000 = 775,9 кг (3.14)

Это количество потерь распределяется по отдельным компонентам в соответствии с рецептурой.

Молоко обезжиренное 775,9 • 677,0 / 775 = 677,8 кг

Сливки 20% 775,9 • 98,0 / 775 = 76,04 кг

6. Хранение, подготовка и загрузка сырья.

Потери на этой стадии вызваны распылением сухих компонентов смеси в окружающую среду, остатками в приемных емкостях и составляют по заводским нормам 0,3 кг.

Следовательно, на данную стадию должно поступать сырья:

(775,9 + 64,1) + (775,9 + 64,1) · 0,3 / 1000 = 840,3 кг (3.15)

Это количество потерь распределяем по компонентам в соответствии с рецептурой.

Молоко обезжиренное 840,3 • 677,0 / 839 = 678,04 кг

Сливки 20% 840,3 • 98,0 / 839 = 98,2 кг

Мука пшеничная 840,3 • 6,0 / 839 = 6,01 кг

Мука рисовая 840,3 • 6,0 / 839 = 6,01 кг

Мука гречневая 840,3 • 6,0 / 839 = 6,01 кг

Мука овсяная 840,3 • 6,0 / 839 = 6,01 кг

Мука ржаная 840,3 • 6,0 / 839 = 6,01 кг

Мальтодекстрин 840,3 • 20,0 / 839 = 20,03 кг

Крахмал (картофельный) 840,3 • 10,0 / 839 = 10,02 кг

Пектин 840,3 • 4,0 / 839 = 4,01 кг

Вода питьевая 840,3 • 161,0 / 839 = 161,2 кг

Итого 840,3 кг

Рассчитаем количество цельного молока:

- необходимого для получения 678,04 кг обезжиренного молока:

Мц.м=(Мо.м.(Жсл - Жо.м.))/(Жсл - Жц.м.)=(678,04 • (20 - 0,05))/(20 - 3,5) = 819,8 кг

- необходимого для получения 98,2 кг сливок:

Мц.м=(Мсл (Жсл - Жо.м.))/(Жц.м. - Жо.м.)=(98,2 • (20 - 0,05))/(3,5 - 0,05) = 567,9 кг

Таким образом, для получения необходимого количества молочных рецептурных компонентов следует просепарировать 819,8 кг цельного молока жирностью 3,5%.

Суточные проектные нормы расхода сырья рассчитываем по формуле (3.7):

М сут цел.мол = 16000 • 819,8 /1000 = 13117 кг/сут

М сут мол.об = 16000 • 678,04 /1000 = 10849 кг/сут

М сут слив = 16000 • 98,2/1000 = 1571,2 кг/сут

М сут м.пшен = 16000 • 6,01 /1000 = 96,2 кг/сут

М сут м.рис = 16000 • 6,01 /1000 = 96,2 кг/сут

М сут м.греч = 16000 • 6,01 /1000 = 96,2 кг/сут

М сут м.овсян = 16000 • 6,01 /1000 = 96,2 кг/сут

М сут м.ржан = 16000 • 6,01 /1000 = 96,2 кг/сут

М сут мальт = 16000 • 20,03 /1000 = 320,5 кг/сут

М сут крахм = 16000 • 10,02 /1000 = 160,3 кг/сут

М сут пект = 16000 • 4,01/1000 = 64,2 кг/сут

М сут вода.пить = 16000 • 161,2 /1000 = 2579 кг/сут

Номинальный фонд рабочего времени рассчитываем по формуле (3.9):

Т ном = 365 - 14 - 3 = 348 дней

Годовые проектные нормы расхода сырья рассчитываем по формуле (3.8):

М год цел.мол = 13117 • 348 = 4564716 кг/год

М год мол.об = 10849 • 348 = 3775452 кг/год

М год слив = 1571,2 • 348 = 546778 кг/год

М год м.пшен = 96,2 • 348 = 33478 кг/год

М год м.рис = 96,2 • 348 = 33478 кг/год

М год м.греч = 96,2 • 348 = 33478 кг/год

М год м.овсян = 96,2 • 348 = 33478 кг/год

М год м.ржан = 96,2 • 348 = 33478 кг/год

М год мальт = 320,5 • 348 = 111534 кг/год

М год крахм = 160,3 • 348 = 55784 кг/год

М год пект = 64,2 • 348 = 22342 кг/год

М год вода.пить = 2579 • 348 = 89749 кг/год

Полученные данные сводим в таблицу 3.2.

Таблица 3.2 - Нормы расхода сырья

3.2 Расчет единиц оборудования

Расчет фонда рабочего времени

Календарный фонд рабочего времени определяем по формуле 3.16:

КФ = 365 · КРЧ · КС , (3.16)

где: КФ - календарный фонд рабочего времени;

365 - количество дней в году;

КРЧ - количество рабочих часов в смену (КРЧ = 12 ч);

КС - количество смен (КС = 2).

КФ = 365 · 12 · 2 = 8760 ч.

Годовой фонд рабочего времени производства рассчитываем по формуле 3.17:

Тэфф = 365 - П - К (3.17)

где: Тэфф - количество рабочих дней в году;

П - праздничные дни (П = 14 сут);

К - остановы на капитальный ремонт (К = 3 сут).

Все необходимые виды ремонтов проводятся в нерабочее время цеха.

Тэфф = 365 - 14 - 3 = 348 дн.

Рассчитаем общий годовой фонд рабочего времени:

ОГФРВ = Тэфф · КРЧ· КС, (3.18)

где: ОГФРВ - общий годовой фонд рабочего времени;

Тэфф - количество рабочих дней в году (Тэфф = 348);

КРЧ - количество рабочих часов в смену (КРЧ = 12 ч);

КС - количество смен (КС = 2).

ОГФРВ = 348 · 12 · 2 = 8352 ч.

Таким образом, общий годовой фонд рабочего времени составит 8352 ч.

Определение часовой производительности цеха

Часовую суточную производительность цеха находим по формуле 3.19:

Рчс = Рг / ОГФРВ, (3.19)

где: Рчс - часовая суточная производительность цеха по готовому продукту;

Рг - годовая производительность цеха по готовому продукту (Рс = 16000·348 = 5568000 кг/сут);

ОГФРВ - общий годовой фонд рабочего времени (ОГФРВ = 8352 ч);

Рчс = 5568000 / 8352 = 667 кг/ч.

Число единиц оборудования для производства жидкой каши «Сами с Усами», вырабатываемые на предприятии ООО «ИКДП», можно рассчитать по формуле 3.20:

N = Pс / (Wan · Коб · Кисп), (3.20)

где: Рс - суточная производительность цеха,

N - число единиц оборудования,

Коб - коэффициент оборачиваемости,

Кисп - коэффициент использования оборудования,

Wan - единовременная загрузка в аппарат,

Wan = Vr · Gсm · Кзан, (3.21)

где: Vr - геометрический объем аппарата,

Gсm - плотность сырья,

Кзан - коэффициент заполнения.

В данном курсовом проекте расчет будем производить исходя из технических характеристик аппарата, так как для расчета по формуле 3.21 не имеется всех исходных данных.

Для того чтобы найти необходимое количество единиц оборудования, произведем расчет годовой производительности по сырью, перерабатываемом на каждом виде оборудования.

Количество оборудования, необходимое для производства жидкой каши «Сами с Усами», которые изготавливаются на предприятие ООО «ИКДП», рассчитаем по формуле 3.22:

N = Рчс / П, (3.22)

где: N - число единиц оборудования,

Рчс - часовая производительность цеха,

П - производительность оборудования.

Танк смешивания

Рассчитаем необходимое количество танк смешивания по формуле 3.23:

N = Рчс / Пм, (3.23)

где: Рчс - часовая годовая производительность цеха, кг/ч;

Пм - производительность танка смешивания (3000 кг/ч).

N = 667 / 3000 = 0,22

Принимаем к установке 1 танк смешивания жидких и сухих компонентов.

Гомогенизатор ОГМ - 5

Производительность гомогенизатора (5000 кг/ч).

N=667 / 5000=0,11

Принимаем к установке 1 гомогенизатор для дробления жировых шариков.

Сепаратор - сливкоотделитель

Производительность сепаратора-сливкоотделителя (5000 кг/ч).

N=546,5 / 5000=0,10

Принимаем к установке 1 сепаратор-сливкоотделитель для разделения на обезжиренное молоко и сливки.

Деаэратор ДГ-2

Производительность деаэратора (4800 кг/ч).

N=667 / 4800=0,14

Принимаем к установке 1 деаэратор для удаления запахов.

Стерилизационно - охладительная установка ОКЛ-3

Производительность стерилизационно - охладительной установки (6000 кг/ч).

N=667 / 6000=0,11

Принимаем к установке 1 стерилизационно - охладительную установку для стерилизации и охлаждения молочной каши.

Пластинчатый подогреватель

Производительность трубчатого подогревателя (4700 кг/ч).

N=667 / 4700=0,14

Принимаем к установке 1 трубчатый подогреватель для подогрева молочной каши.

Упаковочная машина А3 Compact Flex

Производительность упаковочной машины (4800 кг/ч).

N=667 / 4800=0,14

Принимаем к установке 1 упаковочную машину для упаковки каш.

Термоусадочная машина

Производительность упаковочной машины (3800 кг/ч).

N=667 / 3800=0,18

Принимаем к установке 1 упаковочную машину для упаковки каш.

Резервуар для хранения обезжиренного молока

Рассчитаем необходимое количество резервуаров по формуле 3.24:

N=Q·ф / (V·с·Кзап) , (3.24)

где:Q - производительность, кг/ч;

ф - время, ч;

с - плотность, кг/м3;

Кзап - коэффициент заполнения (0,7);

V - объем аппарата, (25 м3);

Производительность по обезжиренному молоку (452 кг/ч);

Плотность обезжиренного молока (1033 кг/м3);

Время (4ч).

N=452·4 / 25·1033·0,7=0,60

Принимаем к установке 1 резервуар для хранения обезжиренного молока.

Резервуар для хранения цельного молока

Производительность по цельному молоку (546,5 кг/ч).

N=546,5·4 / 25· 1030·0,7=0,73

Принимаем к установке 1 резервуар для хранения цельного молока.

Емкость для хранения сливок

Производительность по сливкам (65,5 кг/ч).

N=65,5·4 / 6,3·1024·0,7=0,05

Принимаем к установке 1 емкость для хранения сливок.

Принимаем к установке 1 гомогенизатор для дробления жировых шариков.

Бункер для хранения муки

Производительность по муке (4,01 кг/ч);

Плотность муки (600 кг/м3);

Время (24 ч).

N=4,01·24 / 12·600·0,7=0,13

Принимаем к установке 1 бункер для хранения муки, но так как для всех пяти видов муки одинаковые производительность и плотность, то принимаем к установке 5 бункеров для хранения муки.

Бункер для хранения мальтодекстрина

Производительность по мальтодекстрину (13,4 кг/ч);

Плотность мальтодекстрина (300 кг/м3).

N=13,4·24 / 12·300·0,7=0,9

Принимаем к установке 1 бункер для хранения мальтодекстрина.

Бункер для хранения пектина

Производительность по пектину (2,7 кг/ч);

Плотность пектина (580 кг/м3).

N=2,7·24 / 12·580·0,7=0,10

Принимаем к установке 1 бункер для хранения пектина.

Бункер для хранения крахмала

Производительность по крахмалу (6,7 кг/ч);

Плотность крахмала (165 кг/м3).

N=6,7·24 / 12·165·0,7=0,81

Принимаем к установке 1 бункер для хранения крахмала.

Дозатор для муки

Рассчитаем необходимое количество дозаторов по формуле 3.25:

N=Q / Пм , (3.25)

где: Q - производительность по муке, кг/ч;

Пм - производительность дозатора (1500 кг/ч).

N=2,5 / 1500=0,002

Принимаем к установке 1 дозатор, но так как для всех пяти видов муки одинаковая производительность, то принимаем к установке 5 дозаторов для муки.

Дозатор для мальтодекстрина

N=8,35 / 1500=0,005

Принимаем к установке 1 дозатор для мальтодекстрина.

Дозатор для пектина

N=1,67 / 1500=0,001

Принимаем к установке 1 дозатор для пектина.

Дозатор для крахмала

N=4,175 / 1500=0,002

Принимаем к установке 1 дозатор для крахмала.

Шнековый транспортер

Производительность шнекового транспортера (4150 кг/ч).

N=42,85 / 4150=0,01

Принимаем к установке 1 шнековый транспортер для транспортирования сыпучих компонентов.

Центробежный насос

Производительность центробежного насоса (700 кг/ч);

N=546,5 / 700 =0,7

Принимаем к установке 1 центробежный насос на перекачивание молока.

Насос-дозатор

Производительность насоса-дозатора (800 кг/ч);

N=517,5 / 800=0,6

Принимаем к установке 1 насос-дозатор на перекачивание жидких компонентов.

Роторный насос

Производительность центробежного насоса (900 кг/ч);

N=667 / 900=0,9

Принимаем к установке 1 роторный насос на перекачивание молочной каши.

Пластинчатый охладитель ООЛ-3

Производительность пластинчатого охладителя (3000 кг/ч);

N=417/3000=0,13

Принимаем к установке 1 пластинчатый охладитель для охлаждения молока.

Фильтр очистки 01-М

Производительность фильтра очистки (2500 кг/ч);

N=417/2500=0,16

Принимаем к установке 1 фильтр очистки для очистки молока.

3.3 Теплоэнергетические расчеты

В основе теплового расчета аппарата лежит уравнение теплового баланса:

Gг.в · Сг.в (tг.вк - tг.вн) = Gм.см · См.см (t2 - t1) = Q (3.26)

где Gг.в - массовый расход горячей воды,кг/с;

Cг.в - теплоемкость горячей воды, Дж/кг · К;

tг.вк, tг.вн - начальная и конечная температура горячей воды, єC;

Gм.см - массовый расход молочной смеси, кг/с;

Cм.см - теплоемкость молочной смеси, Дж/кг · К;

t2, t1 - начальная и конечная температура молочной смеси, єC;

Q - тепловая нагрузка пластинчатого подогревателя, Вт.

Определим массовый расход горячей воды:

(3.27)

Gг.в = / = 7,9· 104 / 972(80-30) = 1,6 кг/с.

Определение теплофизических характеристик горячей воды и молочной смеси. Расчет режимов движения.

Средняя температура для потока молочной смеси:

tср = (t1+ t2) / 2 = (55+20) / 2 = 37,5 0C (3.28)

При этой температуре: [45]

-теплопроводность л = 0,564 Вт/м ·К;

-вязкость µ=1,8·10-3 Па·с;

-плотность с = 1020 кг/м3;

-теплоемкость С = 3960 Дж/кг·К;

-критерий Прандтля Pr = 7,29.

Режим движения для молочной смеси:

(3.29)

где - эквивалентный диаметр канала.

Средняя температура для потока горячей воды:

tсрг.в = (tг.вн+ tг.вк) / 2 = (80+30) / 2 = 55 0C

При этой температуре: [45]

-теплопроводность л = 0,640 Вт/м ·К;

-вязкость µ=0,547·10-3 Па·с;

-плотность с = 985,7 кг/м3;

-теплоемкость С = 4180 Дж/кг·К;

-критерий Прандтля Pr = 3,57.

Режим движения для горячей воды:

Расчет коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи

Коэффициенты теплоотдачи для пластин рассчитываем по формуле:

. (3.30)

Коэффициенты теплопередачи рассчитываем с учетом отложений на пластинах при коэффициенте использования поверхности теплообмена ц = 1.

(3.31)

где - толщина стенки,

- теплопроводность материала пластин.

Для молочной смеси

Для горячей воды

Коэффициент теплопередачи

Расчет рабочей поверхности

Определение средних температурных напоров:

значит,

Поверхность теплопередачи секции

. (3.32)

Фактическая площадь пластинчатого теплообменника составляет 3м2, а расчетная площадь - 2,7м2, то есть поверхности теплообмена достаточно для осуществления подогрева молочной смеси до необходимой температуры.

4. Специальная разработка

На ООО «ИКДП» молочную жидкую кашу из пяти злаков «Сами с Усами» готовят по определенной рецептуре. В эту рецептуру входят такие компоненты как фруктоза и инулин. Фруктоза применяется как заменитель сахара и имеет, как достоинства, так и недостатки для детского питания. Недостатки применения фруктозы:

- может вызвать аллергию;

- может оказаться виновницей лишнего веса, этому способствует ее особенность создавать чувство голода.

Инулин - единственный природный полисахарид, состоящий на 95% из фруктозы. В желудке инулин не усваивается, часть его в кислой среде желудочного сока распадается на короткие фруктозные цепочки и отдельные молекулы фруктозы, которые проникают в кровеносное русло. При слишком быстром всасывании углеводов у человека могут развиваться такие нарушения в обмене веществ, как ожирение и сахарный диабет.

Соответственно, эти два компонента заменены на мальтодекстрин и пектин. Мальтодекстрин - это органическое вещество, по своему составу является близким родственником глюкозы. Преимущества мальтодекстрина следующие: [46]

- мальтодекстрин лучше усваивается организмом ребенком. Следует отметить, что взрослый организм тоже хорошо воспринимает и усваивает данный компонент;

- благодаря сладковатому вкусу позволяет не добавлять сахар вообще или добавлять его в меньших количествах;

- мальтодекстрин не вызывает аллергии;

- компонент не расщепляется желудочным соком. Его действие похоже на работу пищевых волокон, которые улучшают моторику желудочного тракта, выводят токсины и шлаки, избавляют от запоров;

- благодаря долгому процессу расщепления организм ребенка надолго обеспечивается глюкозой - источником природной энергии, необходимой для нормального развития и активности малышей;

- мальтодекстрин способствует увеличению количества полезных бактерий в кишечнике ребенка, что помогает в борьбе с дисбактериозом;

- питание, в состав которого входит компонент, можно применять в питании детей уже первого года жизни.

Пектин - это вещество, которое имеет растительное происхождение и обладает склеивающими свойствами. Больше чем сто лет назад пектин был выделен из сока фруктов. Он есть практически во всех фруктах и ягодах: смородине и крыжовнике, рябине и калине, бананах и ананасах, тыкве, свекле и арбузе. Пектин является эффективным природным пребиотиком. Он важен для стабилизации обмена веществ, снижает содержание холестерина в организме, улучшает периферическое кровообращение, а также перистальтику кишечника. Но, самое ценное его свойство в том, что он обладает способностью очищать живые организмы от вредных веществ, а, попадая в кишечник, является «пищей» для наших «полезных» бактерий, обитающих в толстой кишке. Благодаря этому он стимулируют рост именно этих «полезных» микроорганизмов, улучшая пищеварение.

Польза пектина заключается в нормализации микрофлоры кишечника, улучшении пищеварения. Пектин обладает бактерицидными свойствами. Еще пектины способны связывать токсичные вещества, такие как тяжелые металлы и пестициды, и выводить их из организма.

Клинические исследования доказали, что польза пектина еще и в том, что он помогает в профилактике онкологических заболеваний, нормализации обмена веществ и улучшению деятельности поджелудочной железы. Также это будет способствовать улучшению работы печени и стимулированию процесса кровеобразования.

Также пектин добавляют в молочную продукцию, для увеличения срока ее хранения [47].

Представленные результаты свидетельствуют о том, что пектиновые вещества могут представлять значительный интерес для создания на их основе новых групп лекарственных средств, содержащих пребиотический компонент (например, синбиотиков), или продуктов функционального питания для профилактики и лечения дисбиотических нарушений и болезней микробной этиологии человека.

Таким образом, каши играют важную роль в питании детей первого года жизни. Сегодня им отведен целый раздел детской нутрициологии. Детские каши промышленного производства, обогащенные микроэлементами и витаминами, являются главным, порой эксклюзивным источником важнейших микронутриентов, оказывающих определяющее влияние на рост, развитие и состояние здоровья детей. Широкий выбор каш, предназначенных для профилактического и лечебного питания, позволяет подобрать оптимальный прикорм для каждого ребенка, в том числе при различной патологии.

Предлагается вносить данные компоненты в состав каши наряду с другими сухими рецептурными компонентами в смеситель.

На «Ивановском комбинате детского питания» все каши готовятся именно с применением фруктозы и инулина, что не очень приветствуется и сужает спектр продуктов. Многие производители каш уже давно используют мальтодекстрин как подсластитель, который имеет ряд достоинств, представленных выше. Применение мальтодекстрина и пектина расширит ассортимент продуктов ИКДП, тем самым заинтересует больше покупателей.

Также в дипломном проекте было заменено и введено следующее оборудование:

На комбинате при изготовлении каши жидкой молочной из пяти злаков сыпучие компоненты из бункеров засыпались в ручную операторами цеха, чтобы упростить данную операцию, введен шнековый транспортер, который предназначен для автоматической транспортировки сыпучих компонентов.

Шнековый транспортёр представляет собой винтовой конвейер непрерывного действия закрытого типа. Перемещение продукта происходит в горизонтальном или наклонном направлении (угол наклона до 45°) в стационарных условиях. С его помощью сыпучий груз перемещается по неподвижному желобу с помощью вращающегося внутри винта - шнека. Материал подается в шнековый транспортер через специальное погрузочное отверстие в верхней части, и ссыпается через аналогичное отверстие снизу. Достоинствами шнекового транспортера является износостойкость, безопасность и простота в использовании, а так же возможность забора сыпучих компонентов из бурта или из бункера, что делает этот процесс менее затратным. Еще была заменена упаковочная машина ТБА19 на A3 Compact Flex. Так как ТБА 19 имеет следующие недостатки:

-не контролируется давление камеры, и если давление снизится, то это может привести к попаданию нестерильного воздуха, что нежелательно скажется на продукт;

-закатывается только один рулон и при смене рулона вручную в продукт могут попасть микробы при касании руками бумаги;

-ТБА 19 просто выдает ошибку, не указывая на ошибку и место неисправности.

A3 Compact Flex - это более совершенствованное оборудование для упаковывания готовой каши и имеет ряд достоинств:

-ведется контроль большего числа параметров и запись этих параметров на карту памяти, в том числе измеряется давление, чего нет у ТБА19;

-более совершенна система пополнения продукта, стоит расходомер, который более плавно регулирует пополнение продукта;

-закатывается два рулона бумаги и при завершении первого, переходит на второй, то есть происходит сращивание при закрытых дверях;

- A3 Compact Flex самостоятельно указывает на место неисправности, при этом можно быстро устранить неполадку.

Тем самым нововведенные и замененные устройства облегчат работу людей при производстве каши и ускорят сам процесс.

Заключение

В настоящей квалификационной работе модернизирована рецептура жидкой молочной каши из пяти злаков «Умница» на предприятии ООО «Ивановский комбинат детского питания».

В отличие от действующего производства, в проект внесен ряд изменений. В частности изменены следующие компоненты в рецептуре: фруктоза заменена на мальтодекстрин и инулин заменен на пектин. Мальтодекстрин в детском питании применяют обоснованно. Его явным преимуществом является неаллергенность. Смесь мальтодекстрина включает в состав глюкозу, олигосахариды, а также солодовый сахар. Она отличается приятными вкусовыми качествами, достаточно хорошим перевариванием организма, помогает в выработке инсулина.

Пектин является пребиотиком растительного происхождения, он обладает бактерицидными свойствами. Пектиновые вещества могут представлять значительный интерес для создания на их основе новых продуктов детского питания лечебно-профилактического назначения, предназначенные для вскармливания детей из группы риска развития аллергии и при легких ее проявлениях.

Эти новые введенные компоненты, позволили получить продукт с бактерицидными и пребиотическими свойствами, увеличить срок ее хранения, а также снизить потери при производстве данного продукта.

Заводские потери при производстве жидкой молочной каши составляют 2,6 кг/т. В курсовом проекте потери сокращаем до 1,9 кг/т за счет замены двух компонентов, упаковочного оборудования и введения шнекового транспортера с насосами.

Список использованных источников

1. Федеральный закон Российской Федерации от 12 июня 2008 г. N 88-ФЗ 'Технический регламент на молоко и молочную продукцию'

2. ГОСТ 30625-98 Продукты молочные жидкие и пастообразные для детского питания. Введ. 2000-10-01. М.: Изд-во стандартов, 2000. 7с.

3. ГОСТ 30626-98 Продукты молочные сухие для детского питания. Введ. 2000-10-01. М.: Изд-во стандартов, 2000. 7с.

4. ГОСТ Р 5278-2007 Молоко для питания детей дошкольного и школьного возраста. Введ. 2008-07-01. М.: Стандартинформ, 2008. 9с.

5. Симоненкова А.П. Применение толокна овсяного в качестве стабилизатора в технологии взбивных молочных продуктов // Технол. и товаровед. инновац. пищ. продуктов. 2010. № 1. С. 37-39.

6. Симоненко С. В., Лесь Г. М., Хованова И. В., Зубова С. В. Стерилизованный молочный продукт детского питания на основе комбинированного молока для детей старше года // НИИДП РАСХН. - N 2012120626/10. 2013. №1. С. 43-54.

7. Ефимова Е. В., Трофимова Т. В., Серебрянская М. Т., Вырина С. И. Принципы разработки профилактических продуктов на молочной основе для детского питания // Качество продукции, технологий и образования: Материалы 7 Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. Магнитогорск, 2012. №1. С. 240-243.

8. Антипова Т. А., Фелик С. В., Кузнецов В. В., Димитриева С. Е., Агаркова Е. Ю., Ботина С. Г. Новое поколение гипоаллергенных продуктов детского питания // Молоч. пром-сть. 2013. № 12. С. 56-57.

9. Симоненко С. В., Золотин А. Ю., Фелик С. Ф., Антипова Т. А. Разработка молочных продуктов с наполнителями для детского питания // Перераб. молока. 2012. № 2. С. 20-22.

10. Горлов И. Ф., Храмова В. Н., Короткова А. А. Инновационные функциональные продукты для детского питания на основе козьего молока // Переработка сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов. Волгоград, 2011. №1. С. 33-38.

11. Берманн Кристофер, Ван Ларе Катрин Мария Йозефа, Ван Бек Элине Марлен, Бем Гюнтер Детское питание с гидролизованными белками // Н.В. НЮТРИСИА. - N 2008103827/13.2011. №2. С. 25-27.

12. Сафроненко Е. В., Фурик Н. Н., Жабанос Н. К., Лущ Е. Н. Поливидовые бактериальные концентраты в производстве функциональных кисломолочных продуктов для детского питания // 10 Международная конференция молодых ученых 'Пищевые технологии и биотехнологии'. Казань, 2009. №1. С. 415.

13. Seeventer P.B., Steenwelle L.W.J.; Friesland Brands B.V. Порошкообразные композиции, содержащие длинноцепочные полиненасыщенные жирные кислоты и не содержащие аллергенов и молочных компонентов, и их использование в пищевых продуктах, в частности в продуктах детского питания. 2008. №1. С. 23-25.

14. Кочиянц З. В., Симеониди Д. Д. Определение содержания ионов тяжелых металлов в продуктах детского питания // Успехи соврем. естествозн. 2011. № 8. С. 225-226.

15. Tittlemier S. A., Lau B. P.-Y., Mйnard C., Corrigan C., Sparling M., Gaertner D., Pepper K., Feeley M. Меламин в детском питании Sold в Канаде: присутствие и оценка риска // J. Agr. and Food Chem. 2009. № 12. С. 5340-5344.

16. Артюхова С. И., Мальцева П. Е., Ковалева Т. Ф. Проблемы детского питания // Материалы Международного научно-практического семинара 'Современные технологии продуктов питания: теория и практика производства'. 2010. №2. С. 34-35.

17. ГОСТ 52090-2003 Молоко питьевое и напиток молочный. ВВед. 2004-07-01. М.: ИПК Издательство стандартов, 2003. 9с.

18. ГОСТ Р53503-2009 Молоко обезжиренное - сырье. Введ. 2011-01-01. М.: Стандартинформ, 2010. 9с.

19. ГОСТ Р 53435-2009 Сливки - сырье. Введ. 2011-01-01. М.: Стандартинформ, 2010. 7с.

20. ГОСТ Р 52189-2003 Мука пшеничная. Введ. 2005-01-01. М.: Изд-во стандартов, 2044. 7с.

21. ГОСТ Р 52809-2007 Мука ржаная хлебопекарная. Введ. 2009-01-01. М.: Стандартинформ, 2008. 9с.

22. ГОСТ 31645-2012 Мука для продуктов детского питания. Введ. 2013-07-01. М.: Стандартинформ, 2013. 7с.

23. ГОСТ 53876-2010 Крахмал картофельный. Введ. 2012-01-01. М.: Стандартинформ, 2011. 9с.

24. СанПиН 2.1.4.1074-01 Питьевая вода. Введ. 2002-01-01. Г.Г. Онищенко, 2001. 9с

25. URL:http://www.molcompany.ru/?item=32&root=2 (дата обращения 10.10.2014. .

26. ГОСТ 29186-91 Пектин. Введ. 1993-01-01. М.: Изд-во стандартов, 1992.

27. Технология молока и молочных продуктов / Крусь Г.Н. [и др.]. Под ред. А.М. Шалыгиной. М.: КолосС, 2006. 455 с.

28. К.К. Горбатова, П.И. Гунькова. Химия и физика молока и молочных продуктов. Под ред. К.К. Горбатовой. СПб.: ГИОРД, 2012. 336 с.

29. Нечаев А.П., Траубенберг С.Е., Кочеткова А.А. и др. Пищевая химия; под ред. А.П. Нечаева. Издание 4-е, испр. и доп. СПБ.: ГИОРД, 2007.640 с.

30. Дамодаран Ш., Паркин К.Л., Феннема О.Р. (ред.. . Химия пищевых продуктов. СПб., Профессия, 2012. 1040 с.

31. Кузнецов В.В., Липатов Н.Н. Справочник технолога молочного производства. Технология и рецептуры. Т.6. Технология детских молочных продуктов. СПБ.: ГИОРД, 2005. 512 с.

32. Машины, технологическое оборудование, приборы для предприятий молочной промышленности / Вдовин А.И., Саргсян К.Г. и др. Каталог.-Тернополь: Воля, 2006.-480 с.

33. URL: http://www.profitex.ru/SSP.html (дата обращения 15.10.2014. .

34. URL: http://agro-molmash.ru/oborudovanie/deaeratoryi-degazatoryi/ (дата обращения 15.10.2014. .

35. Маслов А.М. Технология молочных консервов. Учебное пособие, 2-е изд., испр. и доп. СПб.: СПбГУНиПТ, 1999. 64 с.

36. URL:http://www.rosteplo.ru/katalog/9/12/198 (дата обращения 20.10.2014. .

37. Самойлов В.А. Справочник технолога молочного производства. Т. 7. Оборудование молочных предприятий (справочник-каталог. / Под ред. А.Г. Храмцова. СПб.: ГИОРД, 2004. - 832 с.

38. URL:http://salezavod.ru/index/oborudovanie_dlja_khranenija_materialov/0-53(дата обращения 27.11.2014.

39. URL: http://www.tma1992.ru/products/liquid/juiuce/aseptic-system.html (дата обращения 27.11.2014.

40. URL:http://productxplorer.tetrapak.com/ru/equipment/tetra-pak-a3compactflex (дата обращения 20.02.2015. .

41. URL:http://www.zapayshik.ru/eq_285.html (дата обращения 22.02.2015. .

42. URL:http://npkuralprom.ru/index.php?id=10&Itemid=16&lang=ru&layout=blog&option=com_content&view=category (дата обращения 20.11.2014. .

43. URL:http://www.agro-mash.ru/alfav/shek_dozator.htm (дата обращения 22.11.2014. .

44. URL: http://molokoportal.ru/oborudovanie-dlya-ochistki-moloka/ (дата обращение 12.03.2015. .

45. А.С. Гинзбург, М.А. Громов, Г.И. Красовская. Теплофизические характеристики пищевых продуктов: справочник, издание второе, дополненное и переработанное. М.: Пищевая промышленность, 1980.288с.

46. URL: http://babysguide.ru/rebenok/maltodekstrin-v-detskom-pitanii.html (дата обращения 28.11.2014. .

47. А.В. Валышев, В.В. Головченко Пребиотическая активность пектинов и их производных [Электронный ресурс] // Бюллетень Оренбургского научного центра Уро Ран. 2012. №3. С. 5-7.

URL:http://zhivie-recepti.ru/o-zhivom-pitanii/polza-pektina-naturalnogo-zagustitelya (дата обращения 28.11.2014. .