Содержание к диссертации
Введение
1.Состояние вопроса производства творога и задачи исследований 8
1.1. Пищевая ценность и характеристика творога 8
1.2. Классификация творога 10
1.3. Классификация способов производства и обработки творога 11
1.4. Требования, предъявляемые к готовому продукту 13
1.5. Требования к сырью 14
1.6. Транспортирование и хранение 16
1.7. Сравнительный анализ технологий производства творога 17
1.8. Сравнительный анализ оборудования для производства творога... 29
1.9. Анализ существующих мини-производств 37
1.10. Анализ смесителей для производства творога 42
1.11. Анализ процесса смешивания 48
1.11. Цель и задачи исследований 52
2. Теоретические предпосылки к усовершенствованию технологии производства творога и обоснованию конструктивно-режимных параметров ванны-смесителя 55
2.1 . Обоснование выбора технологии производства творога 55
2.2. Расчет материальных потоков 60
2.3.Выбор оборудования и его размещение у производителя сельскохозяйственного сырья 61
2.4. Установка для обработки творожного сгустка 64
2.5.Основные обозначения теоретических исследований 66
2.6 Определение начальных значений средних квадратических отклонений 69
2.7. Механизм смешивания компонентов смеси 71
2.8. Эмпирическая модель изменения среднего квадратического отклонения концентрации смеси 74
2.9. Определение функциональных параметров модели смешивания по результатам экспериментов 82
2.10. Проверка значимости эмпирической модели процесса смешивания 87
2.11. Организация экспериментальных исследований 92
3. Программа и методика экспериметальных исследований 96
3.1. Программа экспериментальных исследований 96
3.2. Методика лабораторных исследований 96
3.3. Исследование влияния физико-механических свойств творога и конструкционно-технологических параметров ванны-смесителя на качество смешивания 100
3.4. Методика многофакторного планирования эксперимента 101
3.5. Методика экспериментальных исследований в производственных условиях 111
3.6. Обработка опытных данных 112
4. Результаты экспериментальных исследований ванны-смесителя 113
4.1. Результаты исследований влияния физико-механических свойств смеси и конструкционно-технологических параметров ванны-смесителя на качество смешивания 113
4.2. Влияние конструктивно-режимных параметров ванны-смесителя на качество смешивания 118
4.3. Результаты производственных испытаний 127
5. Экономическая эффективность усовершенствованной технологии производства творога и ванны-смесителя 130
5.1. Экономическая оценка усовершенствованной технологии производства творога 130
5.2. Экономическая оценка ванны-смесителя 133
Общие выводы 137
Библиографический список 139
Приложения 145
- Сравнительный анализ технологий производства творога
- Обоснование выбора технологии производства творога
- Методика многофакторного планирования эксперимента
- Результаты исследований влияния физико-механических свойств смеси и конструкционно-технологических параметров ванны-смесителя на качество смешивания
Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время одним из приоритетных
направлений технической политики в агропромышленном комплексе является
разработка системы оперативных и перспективных мер по насыщению
сельскохозяйственных товаропроизводителей высококачественной,
экологически чистой, безопасной и высоконадежной техникой.
Поэтому на сегодняшний день организация первичной обработки и переработки сырья у его производителя - ближайший и наиболее эффективный резерв развития производственных сельскохозяйственных предприятий.
Одной из основной составляющей сельскохозяйственного производства является молоко. Питательные вещества молока находятся в легкоусвояемой форме, поэтому само молоко и продукты из него обладают высокой пищевой ценностью и пользуются большим спросом у населения, (в частности творог).
Творог является питательным продуктом, обладает лечебно-диетическими свойствами. Питательная ценность обуславливается содержанием в нем всех незаменимых аминокислот, минеральных веществ и жира. Творог отличается повышенным содержанием таких важных аминокислот, как лизин и метионин. Творог богат кальцием и фосфором именно в таком соотношении, для которого он наиболее благоприятен усвоению организмом.
Переработка молока в творог непосредственно у сельскохозяйственных товаропроизводителей отличается: дефицитом площадей; дефицитом персонала; низким уровнем культуры производства; сложностью проведения процесса за счет большого аппаратного оформления последнего.
В связи с этим использование сельскохозяйственными товаропроизводителями существующих технологий и технологического оборудования является малоэффективным.
Характерной особенностью современного периода является то, что эффективное развитие экономики нашей страны требует активизации
5 инновационных процессов, позволяющих вести непрерывное обновление и интенсивное развитие производства на базе освоения и реализации новейших достижений науки и техники.
Исходя из того, что инновация - это максимально возможное востребование новейших достижений науки и техники для непрерывного повышения качества и конкурентоспособности продукции и применяемых решений при отсутствии отрицательных воздействий на общество и окружающую среду в процессах, системах структурах и аппаратах, а также из задания Главнауки МСХ РФ и Роснаучинновацентра АПК в рамках Федеральной целевой научно-технической программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского назначения», вытекает целесообразность постановки комплексной задачи, заключающейся в совершенствовании технологии производства творога путем сокращения оборудования участвующего в технологическом процессе.
Цель исследования. Повышение эффективности производства творога путем совершенствования технологии и оптимизации конструктивно режимных параметров ванны-смесителя.
Объект исследования. Составная часть установки для обработки творожного сгустка - ванна-смеситель.
Научной новизной является:
-усовершенствованная технология получения творога с использованием разработанной ванны смесителя;
-результаты теоретических исследований по определению качества смешивания в зависимости от физико-механических свойств смеси и конструктивно-режимных параметров ванны-смесителя;
-математическая модель процесса смешивания творога со сливками;
-оптимальные значения конструктивно-режимных параметров ванны-смесителя.
Достоверность установленных теоретических положений
подтверждена проведенными исследованиями, применением современных и адекватных методических подходов, статистическим анализом полученных данных, позволяющих считать научные положения и выводы диссертационной работы обоснованными, логически вытекающими из проведенных исследований.
Практическая ценность и реализация результатов исследований. Проведенные исследования позволили: усовершенствовать технологию производства творога; оптимизировать конструкционно-режимные параметры ванны-смесителя, тем самым улучшив качество смешивания творога со сливками.
Получены: положительное решение о выдаче свидетельства на полезную модель №2007118074/22(019681). Устройство для обработки творожного сгустка /Оболенский Н.В., Учуватов М.Ю. (РФ); положительное решение о выдаче свидетельства на полезную модель №2007121187/22(023052). Установка для обработки творожного сгустка /Оболенский Н.В., Учуватов М.Ю. (РФ).
Материалы, полученные в исследованиях, вошли в учебное пособие «Сооружения и оборудование для хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» авторов: Оболенский Н.В., Терехов М.Б., Денисюк Е.А., Мокеев А.А. /НГСХА, Н.Новгород, 2006. - 352 с. (Гриф УМО РФ по агрономическому образованию) и учебник «Холодильное и вентиляционное оборудование» авторов: Оболенский Н.В., Денисюк Е.А. М.: КолосС, 2004. - 248 с. (Гриф Министерства сельского хозяйства России) и используются в учебном процессе ФГОУ ВПО «Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия». Опытная установка для обработки творожного сгустка смонтирована в цехе по переработке молока СПК «Ждановская марка М» (Кстовский район, Нижегородской обл.).
На защиту выносятся:
-усовершенствованная технология производства творога;
-результаты теоретических исследований по определению качества смешивания творога со сливками в зависимости от конструктивно режимных параметров ванны-смесителя и физико-механических свойств смеси;
-математическая модель процесса качества перемешивания творога со сливками;
-оптимальные конструкционно-режимные параметры ванны-смесителя;
-экономическая эффективность усовершенствованной технологии производства творога и ванны-смесителя.
Апробация. Основные положения и результаты работы доложены на: региональной научно-практической конференции инженерного факультета Нижегородской ГСХА «Повышение эффективности использования энергетики и совершенствование технологических процессов в сельскохозяйственном производстве» (Н.Новгород, 2002); научной конференции сотрудников Нижегородской ГСХА (Н.Новгород, 2004); Международной научно-практической конференции «Разработка и внедрение технологий и технических средств для АПК Северо-Восточного региона РФ» (г.Киров, 2007).
Публикации. Материалы диссертации обобщены в 5 научных публикациях, в том числе 1 статья в издании, рекомендованном ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 154 страницах компьютерного текста и состоит из введения, 5 разделов и основных выводов по диссертации. В работе содержится 17 таблиц, 40 рисунков и 4 приложения. Список литературы включает 99 источников, в том числе 3 на иностранных языках.
Сравнительный анализ технологий производства творога
Молоко после качественной оценки поступает в резервуар 1, где его нормализуют по содержанию жира с учетом вида вырабатываемого творога и содержания белка. Определив жирность смеси, нормализацию осуществляют методом смешения определенного количества исходного молока с рассчитанным количеством обезжиренного молока либо отбором части сливок, используя сепараторы - нормализаторы.
Далее нормализованное молоко через балансировочный бачок 2 насосом 3 подается в секцию рекуперации пастеризационно - охладительной установки 5, где подогревается до температуры 35...40С. Затем молоко подается в сепаратор-очиститель 4 и в секцию пастеризации. Пастеризация подготовленного сырья осуществляется при температуре 78...80С с выдержкой 20...30с. Из секции пастеризации молоко направляется в секцию рекуперации, где оно охлаждается до температуры сквашивания в теплый период до 28.. .30С, а в холодный до 30...32С и направляется на заквашивание в творожную ванну 6. В эту же ванну из заквасочника 10 подается закваска. При кислотно-сычужном сквашивании в молоко вносится закваска, хлорид кальция и сычужный фермент, а при кислотном сквашивании только закваска. Закваска на чистых культурах мезофильных молочно-кислых стрептококков вносится в количестве 1...5 %, продолжительность сквашивания при этом 6...8 ч. При ускоренном способе сквашивания в молоко помимо мезофильного молочнокислого стрептококка в количестве 2,5 %, вносится и термофильный молочнокислый стрептококк в количестве 2,5 %, при этом время сквашивания сокращается до 4...4,5 ч. Температура сквашивания при ускоренном способе в теплый период 35 С, а в холодный период 38 С, а выделение сыворотки из сгусткам идет более интенсивно.
В процессе пастеризации в молоке падает содержание кальция и получается неплотный, рыхлый сгусток. Во избежание этого в молоко вводят хлористый кальций в количестве 300...400 г кристаллической соли на 1т молока. После этого вносят сычужный фермент 1 г на 1 т молока. Сычужный фермент ускоряет процесс получения сгустка, а также уплотняет его. Кроме того, сокращаются потери жира и белка с сывороткой.
Окончание сквашивания определяется по кислотности и плотности сгустка. Для жирного и полужирного творога кислотность составляет 58...60Т, а для нежирного 66...70 Т. Плотность проверяют пробой на излом, то есть шпателем делается надрез. По краям излома сгусток должен быть ровным, блестящим, с выступающей прозрачной сывороткой светло-зеленоватого цвета. Для ускорения процесса отделения сыворотки и во избежание повышения кислотности сгустка, его разрезают на кубики с размером ребра 20 мм. Разрезанный сгусток оставляют в покое на 40...60 мин - время синерезиса. При этом интенсивно выделяется сыворотка, а сгусток вследствие накопления молочной кислоты и действия сычужного фермента уплотняется. Получившийся сгусток осаждается на дно ванны. За это время кислотность повышается до 77...79 Т. Выделившаяся сыворотка удаляется, а сгусток разливается в бязевые или лавсановые мешочки по 7...9 кг. Затем направляется для дальнейшего отделения сыворотки на самопрессование и прессование в пресс-тележку 7. После прессования творог немедленно охлаждается в охладителе 8 до температуры 8 С, в результате чего полностью прекращается молочнокислое брожение и нарастание кислотности. Далее творог фасуется в фасовочном автомате 9 и уже упакованный направляется на хранение и реализацию. Данная технология имеет ряд серьезных недостатков, поскольку весь процесс производства творога продолжается не менее 12 ч. Применение мешочков требует больших затрат ручного труда, требуется стирка этих мешочков, с сывороткой из сгустка уходит большое количество жира. Раздельным способом вырабатывают творог как на уже имеющемся оборудовании, так и на специализированных линиях. Технологический процесс производства творога раздельным способом с применением оборудования периодического действия состоит из следующих операции: приемка и качественная оценка сырья, тепловая и механическая обработка молока (подогрев, очистка, пастеризация, сепарирование), обработка сливок, заквашивание и сквашивание обезжиренного молока, обработка сгустка и охлаждение творога, смешивание полученного творога с охлажденными сливками, фасовка и хранение творога [48]. Все операции по получению нежирного творога подобны описанным выше операциям традиционного способа. Полученный нежирный творог необходимо смешать со сливками. Сливки обрабатывают следующим образом. Пастеризация при температуре 87...90 С с выдержкой в течение 2...5 мин, охлаждение до 60.. .65 С, гомогенизация при давлении 7,6... 12 МПа, доохлаждение до 6.. .7 С. полученные таким образом сливки хранят в изотермическом резервуаре. Данный способ является более универсальным, поскольку на одной и той же линии можно вырабатывать различные виды творога за одну смену. При этом способе производства помимо охлаждения творога существует операция смешивания с охлажденными сливками. За счет этого снижаются затраты энергии при окончательном охлаждении творога так как он имеет температуру более низкую, чем тот же творог, поступающий на охлаждение при традиционном способе. Кроме того, при данном способе производства отсутствуют потери жира с сывороткой и потери продукта, характерные для традиционного способа производства.
Обоснование выбора технологии производства творога
Анализируя роль творога в питании человека, выяснили, что данный продукт является питательным, обладает лечебно-диетическими свойствами, имеет большое значение для сбалансированного питания людей. Творог отличается повышенным содержанием таких важных аминокислот, как лизин и метионин. Творог богат кальцием и фосфором именно в таком соотношении, для которого он наиболее благоприятен усвоению организмом.
Таким образом, творог имеет огромное значение в питании человека и по праву считается продуктом универсального применения, отличающийся высокой усвояемостью, поэтому его производство является востребованным, тем более одного из молочных продуктов-продуктов первой необходимости.
С другой стороны в результате анализа существующих технологий выяснилось следующее. Для всех практически технологии характерен невысокий уровень механизации; основные технологические операции, такие как сквашивание, обезвоживание, охлаждении и смешивание проводятся в отдельных аппаратах; наличие промежуточных операций по транспортировке полуфабриката между аппаратами; в случае охлаждения творожного сгустка сывороткой, отсутствие ее пастеризации; высокая продолжительность процесса сквашивания (6...8ч.); сложность проведения технологического процесса.
Кроме того, оборудование, которое выпускает промышленность, ориентировано именно на крупные перерабатывающие комплексы и на существующие технологии производства, обладает большой пропускной способностью, большими габаритами; обеспечивает, как правило, протеканию только одного процесса, усложняя и увеличивая, таким образом, весь процесс производства.
Для смешивания творога со сливками редко встречаются специализированное оборудование, наиболее распространенным вариантом является использование смесителей из мясоперерабатывающей промышленности, которые обладают хорошей перемешивающей способностью, но при этом интенсивно воздействуют на перемешиваемый продукт, что проводит к образованию структуры не характерной для творога.
Польку в работе уделяется внимание сельскохозяйственным товаропроизводителям, переработке именно у них произведенного ими же сырья, это накладывает и на технологию и на используемое оборудование определенный отпечаток.
Переработка молока в творог непосредственно у сельскохозяйственных товаропроизводителей отличается: дефицитом площадей; дефицитом персонала; низким уровнем культуры производства; сложностью проведения процесса за счет большого аппаратного оформления последнего. Кроме того, качество выпускаемого продукта должно соответствовать требованиям действующих стандартов.
Итак, мы предлагаем при раздельном способе производства операции: сквашивание, самопрессование, охлаждение и смешивание проводить в одном аппарате; сократить процесс сквашивания до 4,5...5,0ч. за счет проведения ускоренного сквашивания, вместо традиционных 6,0...8,0ч.; проводить тепловую обработку сыворотки, поступающей на охлаждение творожного сгустка. Обозначенные аспекты реализуются в разработанной установке для обработки творожного сгустка, в состав которой входит разработанная ванна-смеситель.
Это позволит проводить основные операции по производству творога в одном аппарате - ванне-смесителе; сократить время производственного процесса за счет исключения промежуточных операций по транспортировке полуфабриката; сократить процесс сквашивания; проводить тепловую обработку сыворотки; увеличить уровень механизации; сократить производственные площади и упростить процесс производства. Перечисленные условия полностью удовлетворяют особенностям переработки сельскохозяйственного сырья в условиях приближенных к его получению.
Кроме того, предлагается, производить упаковку готовой продукции не в обычные бумажные пакеты, а в пластиковые боксы (по срокам хранения они не уступают бумаге, экологически чисты и имеют более приятный товарный вид);
Все это повышает рентабельность производства, приносит прибыль и влечет за собой устойчивость финансового состояния сельскохозяйственного товаропроизводителя. Несомненно, что предлагаемая нами технология более эффективна и экономически выгодна.
Технология производства творога представлена на рис.2.1. Производственный процесс выработки творога состоит из следующих операций. Из резервуара хранения молоко при температуре 4...5С, центробежным насосом подается в секцию рекуперации пластинчатого пастеризатора, где нагревается до температуры 30...33С, а затем подается в сепаратор сливкоотделитель. В сепараторе цельное молоко разделяется на сливки и обезжиренное молоко.
Обезжиренное молоко центробежным насосом подается в уравнительный бак, и затем в секцию пастеризации пластинчатого пастеризатора. Пастеризованное обезжиренное молоко при температуре 35...38С подается в ванну-смеситель. Сюда же из заквасочника посредством насоса для закваски подается закваска и вносится необходимое количество хлористого кальция. Закваска состоит из мезофильного молочнокислого стрептококка в количестве 2,5 %, и термофильного молочнокислого стрептококка в количестве 2,5 %. Сюда же вносится хлористый кальций (400 г на тонну молока) для придания плотности сгустку. Начавшийся процесс сквашивания длится 4,5 ч.
По окончании процесса сквашивания сгусток разрезается на кубики размером 20 мм по ребру, что способствует интенсивному выделению сыворотки, которая сливается из ванны-смесителя через фильр-отборник, подобно тому, что используется в творогоизготовителе ВНИМИ, в уравнительный бак и уходит на обработку. Начавшийся процесс самопрессования длится 30 мин. В это время интенсивно выделяется сыворотка и идет образование и формирование творожного сгустка. Выделившаяся сыворотка насосом через цилиндрический фильтр (где происходит очистка от творожной пыли, которая будет затруднять дальнейшую пастеризацию), подается в пастеризационно -охладительную установку. Температура пастеризации составляет 72С с выдержкой в течение 20 с и далее охлаждение до 2...3С. Далее холодная сыворотка скапливается в резервуаре для промежуточного хранения. По истечении процесса самопрессования, охлажденная сыворотка посредством насоса подается в ванну-смеситель, охлаждая при этом продукт. Этот процесс длится 20 мин после чего сгусток имеет температуру 8С. Сыворотка, имея температуру около 7...8С, удаляется из ванны и обрабатывается описанным выше образом, после чего холодная сыворотка скапливается в резервуаре для промежуточного хранения.
Методика многофакторного планирования эксперимента
В результате проведенных экспериментов, а также анализа исследований ряда ученых [28; 36; 43; 44; 45; 52; 95] по оценке влияния параметров смеси на качество перемешивания было выявлено, что при перемешивании большое значение имеют соотношения показателей их плотностей и объемов. Чем это соотношение ближе к единице, тем быстрее и легче происходит процесс. Чем больше выровнены размеры компонентов смеси, тем быстрее получается заданная степень однородности смеси. Значительное различие в размерах и плотности способствует сегрегации частиц.
Опыты выполнялись на конкретной смеси, компоненты по своим физико-механическим свойствам имели примерно равные показатели: d = 5,0...45,0 мкм, dcn = 2,0...12,0 мкм; wTC = 20...85г, тсл = 25...65г; ртс = 850...950 кг/м3, р = 940.. .990 кг/м3. Это значит, что их соотношения djd , mTJmc ртс/рсл близки к 1, что способствовало улучшению качества смешивания.
В ходе предварительных однофакторных экспериментов нами определено, что физико-механические свойства компонентов конкретной смеси оказывали незначительное влияние на качество смешивания. Поэтому вышеперечисленные показатели в дальнейших экспериментальных исследованиях не принимались во внимание, в частности при комплексной оценке влияния факторов на показатели оптимизации.
Для подтверждения теоретических исследований по определению параметров и режимов работы установки были проведены экспериментальные исследования по методике, изложенной в разделе 3.2. Экспериментальные исследования проводились с целью обоснования конструкционно-режимных параметров ванны-смесителя и определения их значений, обеспечивающих заданные пределы варьирования показателей качества смеси. Оценка качества смешивания осуществлялась путем определения коэффициента вариации V. Результаты лабораторных опытов представлены в виде графических зависимостей (рис. 4.1.. .4.4). Экспериментальное исследование зависимости коэффициента вариации от частоты вращения мешалки ванны-смесителя проводилось при изменении коэффициента заполнения установки от 0,4 до 0,7, время смешивания не изменялось t = 3 мин, DJLM= 0,6. Частота вращения мешалки изменялась по следующим значениям: и=12,14,16,18,20 мин"1. Выбор пределов частоты вращения смесителя определялся поисковыми экспериментами, а также из анализа исследований ряда ученых [3; 36; 37; 52; 57; 95], в которых отмечается, что дальнейшее уменьшение или увеличение частоты вращения от указанных пределов (п= 12...20 мин"1) нарушает ход технологического процесса смешивания. При уменьшении частоты вращения не обеспечивается необходимое качество смешивания (согласно требованиям v = 8... 10 %), увеличение же частоты вращения более 20 мин"1 приводит к разрушению творожного сгустка и получаемый продукт теряет привычную для творога консистенцию и согласно требованиям действующих стандартов не может быть классифицирован как творог (например зерненный творог), кроме того, коэффициент вариации при этом существенно не изменялся. Результаты экспериментальных исследований по изучению влияния частоты вращения мешалки на качество смешивания представлены в виде графических зависимостей (рис.4.1). Анализ графических зависимостей коэффициента вариации от частоты вращения при различных коэффициентах заполнения показывает, что с увеличением частоты вращения коэффициент вариации уменьшается, а при частоте вращения 14...20 мин"1 достигает допустимых в пищевой промышленности величин. В ходе проведения лабораторных экспериментов было установлено влияние коэффициента заполнения ванны на качество смешивания. Графические зависимости влияния коэффициента заполнения на коэффициент вариации представлены на рис. 4.2. Анализируя полученные - данные и графические зависимости, можно сделать вывод, что при коэффициенте заполнения (р = 0,4...0,6 достигается необходимое качество смешивания. При увеличении коэффициента заполнения до 0,7 коэффициент вариации растет, что влечет за собой снижение качества смешивания. Это связано с тем, что с увеличением коэффициента заполнения площадь распределения компонентов смеси по всему объему смесителя уменьшается, и процесс смешивания затрудняется. Для исследования влияния время смешивания на качество смеси опыты выполнялись при различных значениях частоты вращения (рис. 4.3) и при различных коэффициентах заполнения ванны (рис. 4.4). При анализе графических зависимостей (рис. 4.3) коэффициента вариации от времени смешивания при различных значениях частоты вращения было установлено, что с увеличением частоты вращения от 12...20 мин"1 время смешивания уменьшается. При чем существенное влияние оказывают частоты вращения от 14 до 18 мин 1 на участке времени от 2 до 4 мин.
Результаты исследований влияния физико-механических свойств смеси и конструкционно-технологических параметров ванны-смесителя на качество смешивания
Из анализа полученных сечений видно, что оптимальные значения частоты вращения мешалки находятся в пределах 16,0...19,0 мин"1; коэффициента заполнения 0,45...0,65; времени смешивании 3,0...4,5 мин. С целью проверки достоверности результатов теоретических и экспериментальных исследований проведены расчеты по формулам (2.36...2.42) с помощью Microsoft Exel 2000. (ПриложениеЗ). Полученные теоретические данные представлены в виде диаграммы (рис.4.11.). /(0,т) Как следует из рис.4.П., наилучшее качество смешивания (q(0, rJ-Mnin) наблюдается на участке т = 72 (п = 18 мин"1; / = 4мин) и 0= 0,5. Полученные экспериментальные данные хорошо согласуются с расчетными определенными по теоретической зависимости (2.43). Проверку значимости математической модели проводили по критерию F-критерию Фишера. Уравнение изменения среднего квадратического отклонения признано качественным. На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработана установка для обработки творожного сгустка, конструктивно-технологическая схема, которой представлена на рис.4.12). [91] В ее состав входит ванна-смеситель 1, где протекают все процессы по приготовлению творога. Остальное оборудование установки для обработки творожного сгустка обеспечивает отбор сыворотки (фильтры отборники 2), подготовку ее к тепловой обработке (цилиндрический фильтр 5), транспортировку (уравнительный бак 3 и центробежные насосы 4) и хранение (резервуар 6). Работа установки описана в п.2.4.
Установка позволяет охлаждать творожный сгусток предварительно пастеризованной сывороткой, проводить все технологические операций в одной единице оборудования - ванне-смесителе, исключить все дополнительные операции по транспортировке полуфабриката. В результате: сокращается время производственного процесса - растет производительность. Производственную проверку режимов процесса смешивания смеси проводили в ООО СПК «Ждановский» - в цехе по переработке молока «Ждановская марка М» (акт от 15.02.2007 г.). В качестве исследуемой смеси принималась смесь необходимая для приготовления творога «Классического» с м.д.ж. 5%. При получении готового продукта отбиралось 20 проб. Повторность опытов трехкратная. Согласно экспериментальным данным, полученным на лабораторной установке, смешивание проводили при следующих режимах: время смешивания 3,5 мин; частота вращения 18 мин 1; коэффициент заполнения установки 0,56. Результаты производственных испытаний представлены в табл.4.3. Таким образом, результаты производственных испытаний сходятся с результатами теоретических исследований (и = 18 мин ; / = 4мин; (р = 0,5), и данными полученными в результате многофакторных экспериментов (п = 17,62 мин"1; / = 3,64 мин; ф = 0,55). Коэффициент вариации 6,26 %, подтверждает хорошее качество смешивания творога со сливками, по сравнению со смесителем дозатором СТ-1 (7,3...8,6%) использовавшимся ранее. Использование установки для обработки творожного сгустка в ООО СПК «Ждановский» увеличило пропускную способность технологической линии на 11,8%, ранее она составляла 38,75 кг/ч. Также снижены удельные энергозатраты на 3,4%, ранее они составляли 38,0 (Вт-ч)/кг.
Экспериментальными исследованиями подтвердили, что основными факторами, влияющими на качество смешивания являются: время смешивания; частота вращения мешалки; коэффициент заполнения. Проведенными однофакторными экспериментами определена степень влияния каждого фактора в отдельности на качество смешивания и соответственно интервалы варьирования каждого фактора
Проведены многофакторные исследования влияния основных факторов на качество перемешивания, в результате получено уравнение математической модели качества смешивания. Получены оптимальные значения основных факторов влияющих на качество перемешивания (я = 17,62 мин"1; t = 3,64 мин; р = 0,55) при которых наблюдается минимальное значение коэффициента вариации v = 5,6%. По построенным двумерным сечениям поверхностей откликов определены оптимальные значения частоты вращения, мешалки 16,0...19,0 мин"1; коэффициента заполнения 0,45...0,65; времени смешивании 3,0...4,5 мин.
На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработана установка для обработки творожного сгустка. Установка позволяет, проводить все технологические операций в одной единице оборудования - ванне-смесителе, исключить все дополнительные операции по транспортировке полуфабриката, сократить время производственного процесса, увеличить уровень механизации охлаждать творожный сгусток предварительно пастеризованной сывороткой, сократить производственные площади и упростить процесс производства.
В результате производственных испытаний получен коэффициент вариации 6,26 %, что удовлетворяет требованиям действующих стандартов. Использование установки для обработки творожного сгустка в ООО СПК «Ждановский» позволило: увеличить пропускную способность технологической линии на 11,8%, снизить удельные энергозатраты на 3,4%.
Результатом научных исследований является оценка экономической эффективности создания новых рабочих органов или машин. Существующими рекомендациями [54; 55; 56] предусмотрено определение экономической эффективности разработанных в сельском хозяйстве новых машин путем сравнения их основных технико-экономических показателей с существующими, наиболее производительными, аналогичными серийными образцами, внедренными в производство [94].
Расчет выполнен в соответствии с методикой и порядком определения показателей экономической эффективности сельскохозяйственной техники, изложенной в ГОСТ 237288-88, ГОСТ 23729-88, ГОСТ 23780-88, ОСТ-10 [60; 61; 80]. При расчете использовались аналитические данные исследуемого хозяйства и нормативно-справочные материалы для определения экономической эффективности технологий и новой сельскохозяйственной техники [47; 50].
