ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ФИЛИАЛ ГОСУДАРСТВЕННОГООБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙУНИВЕРСИТЕТ)» В ГОРОДЕ СМОЛЕНСКЕ
КАФЕДРА ПИЩЕВОЙ ИНЖЕНЕРИИ
Специальность: 260602 «ПИЩЕВАЯИНЖЕНЕРИЯ МАЛЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ»
Дисциплина: ТЕХНОЛОГИЯ ПИЩЕВЫХПРОИЗВОДСТВ МАЛЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
РАСЧЕТНОЕ ЗАДАНИЕ
Технологическая линия производствакукурузного масла
Студента 4 курса,
гр. ПИ-07 Михеевой А.А.
Преподаватель
Куликова М.Г.
Смоленск 2010
Содержание
ВВЕДЕНИЕ
1. Характеристика продукта, его ассортимент, показателикачества, сырье, применяемое для производства кукурузного масла
2. Технологическаясхема производства кукурузного масла и обзор оборудования
3. Технологическая схема и оборудование
3.1 Выбор и обоснование технологической схемы
3.2 Комплектацияоборудования
3.2.1Вибрционный сепаратор СПВ-01
3.2.2Вальцовый станок Р6-ВС
3.2.3Маслопресс ПХП-200
3.2.4Фильтр-пресс Ш4-ВФП-12/М
4. Устройство и принцип действия машинно-аппаратурной линиипроизводства кукурузного масла
5. Операторная модельпроизводства кукурузного масла
6. Расчетпроизводительности технологического оборудования
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список использованныхисточников
ВВЕДЕНИЕ
Растительныежиры – продукты, получаемые из растительного сырья: сои, подсолнечника,арахиса, кукурузы, хлопчатника, пальмы, рапса, маслин, льна, клещевины, а такжемаслосодержащих отходов пищевых производств – отрубей, зародышей злаков,фруктовых косточек.
Дляизвлечения растительных масел из семян используют прессовый и экстракционныйспособы, причем наиболее перспективным является высокоэффективныеэкстракционный способ, так как он дает возможность получить большой выходмасла. Отходами производства растительных масел являются обезжиренные остатки(жмых и шрот) и оболочки семян, использование которых имеет большоенароднохозяйственное значение. Жмых и шрот – это ценные компоненты комбикормовдля сельскохозяйственных животных, содержащие большое количество белка.
Кукурузное масло(маисовое масло), растительное жирное масло, получаемое из зародышей семянкукурузы. Масло — светло-желтого цвета, прозрачное, вкус и запах слабовыражены.В продажу оно поступает только в рафинированном виде. Особых преимуществ передподсолнечным или соевым не имеет, однако в этом масле содержится большоеколичество полезных сопутствующих веществ, благодаря чему оно и пользуетсябольшой популярностью.
Так как кукурузное маслоимеет нейтральный вкус, оно незаменимо для приготовления кондитерских изделий,жарки мяса и рыбы, всевозможных заготовок. В составе кукурузного масла многовитаминов группы В, поэтому оно благотворно влияет на состояние нервнойсистемы, кожи и волос.
В кукурузном маслесодержится витамин Е (токоферол), витамин D (кальциферол) и витамина К(фитохинон). Наличие в масле таких ценнейших витаминов позволяет применять еговсе шире в диетическом питании страдающих сердечной недостаточностью и пожилыхлюдей.
Цель данной работыявляется создание проекта технологической линии по производству кукурузногомасла. Для достижения цели необходимо:
-изучить характеристикипродукта, его ассортимент, показатели качества, сырье, применяемого дляпроизводства;
-разработать наиболееоптимальную технологическую схему производства кукурузного масла;
-подобрать современноевысокоэффективное, экономичное оборудование;
-прогнозирование развитияроссийского экспорта;
-разработать операторнуюмодель процесса производства;
-осуществить компоновкувыбранного оборудования в технологическую линию (машинно-аппаратурная схема) ирассчитать необходимое их количество.
1. Характеристика продукта, егоассортимент, показатели качества, сырье, применяемое для производствакукурузного масла
Кукурузноемасло (маисовое масло), растительное жирное масло, получаемое из зародышейсемян кукурузы. Кукурузный зародышсоставляет около 10% от веса кукурузного зерна. Его ботаническая масличностьколеблется от 32 до 37%. Кроме того кукурузный зародыш содержит около 18%белков, 8% крахмала, 10% сахара, 10% минеральных веществ. Кукурузное масло получают иззародышей, которые являются побочным продуктом переработки кукурузного зерна вмукомольно-крупяном, пищеконцентратном и крахмало-паточном производствах.
Растительные масла должны отвечать требованиям ГОСТов. Так,кукурузное масло должно соответствовать требованиям ГОСТ 8808-91. Всоответствии с этим ГОСТом кукурузное масло в зависимости отспособа обработки, показателей качества и назначения его делят на виды и марки:
· нерафинированное,марки Р — для промышленной переработки с применением рафинации и дезодарации;
· рафинированноенедезодарированное, марки СК – для введения в рецептуры саломасов и кулинарныхжиров и производства других пищевых продуктов;
· рафинированноедезодорированное, марки Д — для продуктов детского и диетического питания;
· рафинированноедезодорированное, марки П — для поставки в торговую сеть и на предприятияобщественного питания;
· рафинированноенедезодорированное и нерафинированное для промышленной переработки.
Припроверке качества растительных масел обращают внимание на показатели:прозрачность, цвет, вкус и запах. Масло кукурузное рафинированноедезодарированное и недезодарированное должно быть прозрачным, без осадка, безпосторонних прикусов и горечи. У кукурузного нерафинированного над осадкомдопускается легкое помутнение, вкус и запах, свойственные кукурузному маслу,без посторонних запахов.
Кукурузноемасло содержит 85% ненасыщенных жирных кислот – олеиновой, линолевой; 15%ненасыщенных жирных кислот – стеариновой, пальметиновой; витамины T,F, B1,PP, провитамин А, лицитин которыепредохраняют масло от окисления. Сырое кукурузное масло имеет специфическийвкус и запах, цвет – от светло-желтого до красновато-коричневого.
Маслоиз зерен кукурузы не может храниться продолжительное время, так как приобретаетнеприятный запах. Поэтому на прилавки магазинов оно поступает рафинированным.
Креализации не допускаются растительные масла, имеющие дефекты: прогорклый,салистый, затхлый, плесневелый вкус и запах; интенсивное помутнение, а вмаслах, которые не должны иметь осадка, выпадение его. Упаковывают растительныемасла в ящики. Выпускают их расфасованными и нерасфасованными.
2.Технологическая схема производства кукурузного масла и обзор оборудования
Извлечение растительных масел из сырья осуществляют разными способами:прессованием, экстрагированием или тем и другим последовательно.
Прессование — наиболее старый способ получения масла, при котором масловыпрессовывают из мятки механическим отжимом под высоким давлением. Применяютдва способа прессования: холодное и горячее. При холодном прессовании мяткупрессуют без предварительной тепловой ее обработки; масло имеет более светлыйцвет, сохраняет натуральный вкус и запах масличного сырья. Для увеличениявыхода масла измельченные семена перед прессованием подвергают обжарке, врезультате вязкость масла уменьшается и оно быстрее и полнее выделяется. Вкус иаромат масла усиливаются; масло приобретает более темный цвет.
Чтобы ослабить неблагоприятное действие высоких температур, не снижаявыхода масла, применяют двукратное прессование. Перед прессованием мяткуувлажняют паром до содержания в ней 10 — 12% воды, нагревают до 80 — 90°С ипроизводят предварительное прессование на прессах при относительно небольшомдавлении. При этом из семян выпрессовывается большая часть масла в видевысокоценного продукта. Оставшуюся масличную массу высушивают при 115 — 120°Сдо влажности 5% и подвергают окончательному прессованию при более высокомдавлении. Масло, полученное в результате окончательного прессования, имеетболее темную окраску и повышенную кислотность. В жмыхе остается 5 — 7%жира.
Горячее прессование обеспечивает более высокий выход масла, однакополученное в результате данного вида отжима масло нуждается в последующейрафинации, поскольку имеет более высокое содержание фосфора. Кроме того,горячее прессование является более энергоемким, по сравнению с холодным.
Экстрагирование — более совершенный и экономичный способ получениярастительных масел, при котором масло из мятки извлекают жирорастворителем. Этодает возможность выделить из семян почти все масло (в шроте остается менее
1% жира). В качестве растворителя используют бензин специальной очистки,так как он не растворяет смолистые соединения, продукты окисления жиров,нежировые и красящие вещества, что позволяет получить более чистое масло.Бензин хорошо отгоняется из масла и обезжиренной массы.
При высокой масличности семян для более полного извлечения маслаприменяют комбинированную схему форпрессование – экстракция. Сначала извлекаютмасло прессованием (горячим или холодным), а затем частично обезжиренное сырьеобрабатывают экстрагированием.
Очистка растительных масел производится с целью освобождения их отразличных примесей, ароматических, белковых и слизистых веществ, пигментов,свободных жирных кислот и др. В зависимости от вида примесей применяютразличные способы очистки.
Механическую очистку проводят для удаления из масла взвешенных примесейпутем отстаивания, фильтрования или центрифугирования. Масла, прошедшие толькомеханическую очистку, называют нерафинированными.
При гидратации из масла выделяют белковые и слизистые вещества. Черезнагретое до 60°С масло пропускают в распыленном состоянии горячую воду или1%-ный раствор поваренной соли. Белковые, слизистые вещества и фосфатидынабухают, коагулируют и выпадают в осадок, захватывая механические взвеси.Осадок удаляют, а масло подвергают фильтрованию или сепарированию. Масла,прошедшие механическую очистку и гидратацию, называют гидратированными.
Нейтрализацию (щелочную обработку), применяют для удаления из масласвободных жирных кислот. В масло добавляют раствор щелочи, которая, вступая вовзаимодействие со свободными жирными кислотами, образует мыло. Для отделениямыла масло промывают водой и сушат.
Отбелку производят для удаления из масла красящих веществ. В масло вносятв тонкоизмельченном виде различные отбельные глины, активированный древесныйуголь и др., которые обладают способностью адсорбировать и удерживать красящиевещества, а масло осветляется. Затем масло очищают фильтрованием.
Масла, прошедшие механическую очистку, гидратацию, нейтрализацию иотбелку, называют рафинированными недезодорированными.
В процессе дезодорации масло лишается природных ароматических веществ,свойственных жирам, а также освобождается от следов растворителя, если онополучено экстрагированием. Дезодорацию проводят в специальныхаппаратах-дезодораторах, где создается вакуум. Через масло, нагретое до170—230°С, пропускают острый перегретый пар, который, проходя через толщумасла, перемешивает его, поглощает ароматические вещества.
Масла, прошедшие полную схему очистки, называют рафинированнымидезодорированными.
Отделение кукурузного зародыша от зерна осуществляется мокрым и сухимспособами. Мокрый способ заключается в длительном замачивании зерна (в течение36-50 ч) в теплом (48-50 ч) водном 0,2%-ном растворе сернистой кислоты, впоследующей обработке зерна на дисковых дробилках и разделение полученной«кашки» на гидроциклонах или на сепараторах флотационного типа, гдезародыш отделяется от общей массы частичек крахмалистой эндоспермы. Затемотделенные зародыши подвергают трехкратной промывке от оставшегося в них внебольших количествах крахмала, после чего из массы зародышей удаляют влагусначала на шнековых прессах, а затем на непрерывно действующих барабанных илипаровых сушилках, в том числе и вакуум-сушилках.
Недостатком мокрого способа является более низкое качество масла,содержащегося в зародышах, по сравнению с маслом зародышей, полученных сухимспособом. Этот факт обусловливается развитием гидролитических и других побочныхпроцессов в жире при влаготепловой обработке кукурузного зерна.
Отрицательной чертой зародышей сухого способа получения является высокоесодержание в них крахмала, наличие которого в отдельных случаях осложняетпроцессы жарения мезги перед прессованием. С другой стороны, при малоймасличности зародышей и высоком содержании в них крахмала вообще невозможнополучить из них масло прессовым способом, поскольку масло, как показалапрактика, не отжимается из подобного материала даже на шнековых прессах,развивающих большие усилия и высокое давление в прессующем тракте. Кукурузныезародыши как сухого, так и мокрого способов получения содержат значительноеколичество немасличных органических примесей: мучнистые пылевидные частицызерна (до 4%), кукурузную шелуху или так называемую плеву — стекловиднуюоболочку зерна (до 5-6%), целые зерна кукурузы, подгоревшие при сушке зародыши,кусочки кукурузной кочерыжки, слипшиеся комья кукурузных зародышей и т.п. Наличиепримесей в перерабатываемых зародышей, во-первых, увеличивает потери масла вжмыхе или шроте, а во-вторых, ухудшает эффект работы вальцовок. Во избежаниеэтого производят очистку зародышей от сора. Очистка кукурузных зародышей производится лучше всегона воздушно-ситовых сепараторах или на машинах для очистки маслосемян.
При очистке зародышей на сепараторах:
· съем немасличного органического сорасоставляет 80-90%;
· при исходной засоренности порядка9-10% сорность зародыша после очистки не превышает 0,8-1,0%.
Максимальное извлечение масла как в случае прессования, так и экстракциидостигается при достаточно глубоком вскрытии клеточной структуры зародышей, чтовозможно лишь при хорошем их измельчении. Кроме того, такое измельчениеспособствует более равномерному распределению влаги при увлажнении помола,ведущему к вытеснению масла на поверхность частиц мятки.
Зародыши с крахмало-паточного производства, перерабатываемые по схемефорпрессование — экстракция, измельчаются на пятивальцовках через четырепрохода или на двухпарных вальцовках в лепесток толщиной не более 0,15-0,2 мм.
/>
Рис. 1 Двухпарная плющильная вальцовка
Двухпарная плющильная вальцовка (рис. ) имеет валки диаметром 800 мм идлиной 1000 мм (рис.). Подшипники верхних валков могут перемещаться внаправляющих пазах, а нижние – закреплены неподвижно. Степень нажима валковдруг на друга регулируется болтами, снабженными контргайками. Производительностьвальцовки при плющении пластичной свежее приготовленной жмыховой крупки 30 т всутки.
/>
Рис. 2 Пятивальцовый станок
Основные рабочие органы станка ВС-5 (рис. ): пять рабочих валков 5 изотбеленного чугуна диаметром 400 и длиной 1250 мм, подшипников 2, питательноговалика 4, направляющих щитов 6, редуктора 7 и электродвигателя 8.
Зародыши, направляемые на измельчение, вначале попадают в питательныйбункер. Из бункера при работающем питающем валике через щель между валиком ишибером материал тонкой лентой поступает на щит и по его поверхности скользит взазор между двумя верхними валками. Верхняя пара валков нарезная, и этообеспечивает захват вращающимися валками самых крупных частиц масличногоматериала, подаваемого на измельчение. После первого прохода между валкамиматериал попадает на второй щит, направляющий его на второй проход междучетвертым и третьим валками. Далее последовательно материал, направляемыйщитами, проходит между третьим и вторым и в конце между вторым и первымвалками. После этого измельченный масличный материал, называемый мяткой,попадает в сборный шнек.
Наиболее удовлетворительные результаты при описанном методе измельченияполучаются при влажности зародышей сухого способа получения в пределах 9-10%.Если же зародыши имеют низкую влажность (что характерно для высушенногозародыша мокрого способа отделения), то полученную с рифленых вальцов крупкукондиционируют, пропаривая ее острым паром в шнеке, подающем ее напятивальцовые станки, с доведением влажности зародышей сухого способа получениядо указанных выше пределов, т.е. до 9-10%, и зародышей мокрого способа — довлажности 6,5-7,0%. При более высоком увлажнении размол зародышей мокрогоспособа получения ботанической масличности затруднен образованием комкающейсявысокомасличной массы (вследствие выделения масла), налипающей на валки.
Влаготепловая обработка (жарение)– это операция кондиционированияпо влажности температуре измельченного масличного материала (мятки) передизвлечением масла прессованием. Получаемый материал называется мезга.
Зародыши – отходы мукомольных мельниц, как низкомасличное сырьеперерабатываются на маслоэкстракционных заводах в виде сырого лепестка. Передплющением для получения более стойкого лепестка и подогрева зародыши подвергаюттепловой обработке в жаровне, где они с помощью глухого пара нагреваются до 65-70֯֯.Далееподогретые зародыши направляются на вальцовки для лепесткования.
Зародыши крахмало-паточных заводов, представляющие собой высокомасличноесырье, целесообразно перед экстракцией форпрессовать для получения прессовогомасла и подготовки хорошо экстрагируемого жмыха. Подготовка мятки кукурузныхзародышей к прессованию в жаровнях сводится к увлажнению и пропарке насыщеннымпаром в первом чане до влажности 8 – 8,5% и температуре 60 -65֯֯.В последующих чанах подсушивание и нагревание мезги ведется в самопропаривающихслоях. []
В конструктивном отношении аппараты для жарения мезги должныобеспечивать: непрерывность товарного потока; тонкое и равномерное увлажнение ипропарку всей массы обрабатываемой мятки; равномерное перемешивание мезги сцелью равномерного подогревания её; непрерывное питание готовой мезгой шнековыхпрессов, входящих в агрегат; автоматическое поддержание заданной температуры ивлажности мезги на главных участках процесса жарения. В маслоэкстракционномпроизводстве применяются преимущественно пяти- и шестичанние жаровни (рис. ).
/> />
Рис. Пятичанная жаровня Рис. Шестичанная жаровня ФП
Шестичанная жаровня ФП состоит из: чаны 1, вал 2, мешалки 3, паровспрыски4, паровых рубашек 5, аспирационных арманов 6, питательные течки 7, перепускныхклапанов 8 и деталей перепускных клапанов 9.
При поступление на пресс мезга должна меть влажность 6-6,5% и температуру90-95֯. Отсос влаги изжаровни следует производить с помощью естественной тяги.
При холодном отжиме перед прессованием можно использовать теплообменникидля нагрева семян до оптимальной температуры (35 С), если условия хранениясемян не могут обеспечить такую температуру.
В зависимости оттехнологии, холодный отжим маслосемян может осуществляться либо однократно, припомощи одного пресса, либо в 2 этапа – при помощи форпресса (прессапредварительного отжима) и пресса окончательного прессования.
При горячем отжиме — форпрессование масличных семян позволяет с помощьюмягкой обработки мятки и небольшого давления снять до 85% масла без применениярастворителя и с меньшей затратой тепла, чем при чистой экстракции. Помимоэтого, форпрессование способствует повышению пропускной способностиэкстракционного оборудования и улучшению структуры экстрагируемого материала,особенно для масличных семян, которые трудно экстрагируются в виде сырой мятки.Обычно форпрессование осуществляется на шнековых прессах, в которых отжатиемасла происходит за счет уплотнения массы мезги, механического воздействия нанеё витков вала, трения прессуемого материала о стенки зеерного цилиндра ичастиц мезги между собой и сопротивления механизма, регулирующего величинувыходного отверстия для жмыха (конуса, диафрагма, кольца).
Содержание масла в жмыхе составляет 14-20%. Его направляют наокончательное прессование или для получения лепестка. Окончательныйотжим масла – экспеллированиеосуществляется в болеежестких условиях, в результате чего содержание масла в жмыхе снижается до 4-7%.
В промышленности используют форпрессы МП-68, ЕТП-20, ФР, Г-24.
/>
Рис. Маслопресс МП – 68
Маслопресс МП-68 – отечественный шнековый пресс, основными его узламиявляется следующие: станина 14, на которой укреплен корпус упорного подшипникашнекового вала 7. Вал включает девять отдельных шнековых витков 6 и переходныхколец 8 и зеерный цилиндр 9. Вращение шнековому валу передается от валаредуктора.
Питатель 5 представляет собой вращающуюся трубу с неподвижными скребками,очищающими стенки от налипшего материала. Сверху корпус питателя закреплен нанижнем чане жаровни.
Механизм для измельчения толщина выходного пресса жмыха 10 размещен вкорпусе станины. Маслосборное устройство 15 состоит из сливного листа исборника масла и закреплено между передней и задней стойками станины нашвеллерах.
Привод маслопресса состоит из электродвигателя 1 и редуктора 2, которыесоединены муфтой 3.
Маслопресс ЕТП-20 (рис. ) изготовляется фирмой СКЕТ (ФРГ). Этот маслопрессявляется шнековым прессом и способен работать как в рижиме форпрессования, таки в режиме окончательного прессования. Это обеспечивает изменением геометриишнекового вала путем смены комплекта шнековых витков, а также изменениемчастоты вращения шнекового вала от 25-32 до 5-9 об/мин путем замены шестеренредуктора.
/>
Рис.
Особенностью прессаЕТП-20 является удлиненный зеер (до 1800 мм), который имеет два диаметра (на питательнойступени 250 мм и 200 мм на остальных четырех ступенях). Шнековый вал можноподогревать или охлаждать путем подачи соответствующего агента (пара или воды)в имеющийся в нем канал. Ширина выходной щели пресса регулируется конусом,который перемещается от механической передачи, связываемой со шнековым валом.Для подачи мезги в пресс имеется шнековый питатель с самостоятельным приводомчерез вариатор.
По смешанному способупроизводства осуществляется предварительный съём масла на шнековых прессах (такназываемое форпрессование), после чего производится экстрагирование масла изжмыха.
Жмых далее дробят,лепесткуют и с температурой не более 50оС подают в экстрактор.
Экстрагирование производится в специальных аппаратах — экстракторах припомощи органических растворителей (чаще всего экстракционныйбензин марки А и нефрасс Tкип=63-75 ). В результате получаетсяраствор масла в растворителе (так называемая мисцелла) и обезжиренный твёрдыйостаток, смоченный растворителем (шрот).
Растворитель, проникая через мембраны клеток экстрагируемой частицы,диффундирует в масло, а масло из клеток – в растворитель. Под влиянием разностиконцентраций масло перемещается из частицы во внешнюю среду до моментавыравнивания концентраций масла в частице и в растворителе вне ее. В этотмомент экстракция прекращается.
Экстракцию масла из масличного сырья проводят двумя способами:погружением и ступенчатым орошением.
Экстракция погружениемпроисходит в процессе непрерывногопрохождения сырья через непрерывный поток растворителя в условиях противотока,когда растворитель и сырье продвигаются в противоположном направленииотносительно друг друга. По способу погружения работают экстракторы НД-1000,НД-1250, Олье-200 и др. Такой экстрактор состоит из загрузочной колонны,горизонтального цилиндра и экстракционной колонны, внутри которых установленышнеки.
/>
Рис. Экстрактор Олье
Башенный экстрактор Олье (рис. ) имеет рабочую колонну 1 и ковшовую норию2 для окончательного обезжиривания и выгрузки материала из аппарата. Колонна инория укреплена на цокольно плите 3. На валу 4 закреплены шестнадцать мешалок 5и направляющие перфарированные конусы 6. В нижней части вал имеет шнековыевитки 7, служащие для равномерной разгрузки экстракционной колонны отпредварительного обезжиренного материала. Вал экстрактора подвешен на верхнемподшипнике редуктора вариатора 8, с помощью которого регулируется числооборотов вала, а следовательно, и пропускная способность эктрактора.Цилиндрический корпус экстракционной колонны специальными перфорированнымиворонками 9.
Загрузочный бункер 10 служит для запаса материала и для создания газовогозатвора и слоя, через который производится самофильтрация конечной мисцеллы.
В ковшовой нории, перфорированные ковши которой выходят над уровнемрастворителя, помимо окончательной промывки экстрагируемого материала чистымбензином, происходит и частичное стекание растворителя из шрота направляемогона шнековый испаритель. Ковши нории приводятся в движении от редуктора 8 черезпромежуточную передачу 12 с помощью цепи 13. Чистый растворитель поступаетчерез патрубок 14, а мисцелла выходит через патрубок 15, снабженный смотровымфонарем.
Свежий материал подается в экстрактор через самоточную трубу 17, вкоторой установлен ворошитель и фотоэлектрический сигнализатор степенизаполнения трубы материалом. Самотек 18 служит для отвода шрота. Для откачкимисцеллы из экстрактора при его остановке, а также для дополнительной подачипатрубки 11, 19, 20 и 21. Из загрузочной камеры материал проходитэкстракционную колонну сверху вниз, перемещаясь при этом по конусам и воронками разрыхляясь мешалками. Снизу колонны частично обезжиренный материалрегулирующим шнеком проталкивается к основанию нории, откуда ковши подают еговверх выходной течке для шрота.
Противоточно движению экстрагируемого материала чистый растворительпоступает в верхнюю часть нории, а выходит из верхней части загрузочногобункера. При прохождении конечной мисцеллы через слой материала мисцеллычастично самофильтруются, чем облегчается работа основных мисцелловыхфильтратов.
Сырье в виде лепестка или крупки поступает в загрузочную колонну,подхватывается витками шнека, перемещается в низ загрузочной колонны,проходит горизонтальный цилиндр и попадает в экстракционнуюколонну, где с помощью шнека поднимается в верхнюю еечасть. Одновременно с сырьем в экстрактор подается бензин. Бензин перемещаетсяна встречу сырью и проходит последовательно экстрактор, горизонтальный цилиндри загрузочную колонну. Концентрация мисцеллы на выходе из экстракторасоставляет 15-17%.
Обезжиренный остаток сырья – шрот выходит изэкстрактора с высоким содержанием растворителя и влаги(25-40%), поэтому его направляют в шнековые или чанные (тостеры)испарители, где из него удаляют бензин.
К преимуществам экстракции погружениям относятся: высокаяскорость экстракции, простота конструкторского решения экстракционныхаппаратов, безопасность их эксплуатации. Недостатком этого способа являются:низкие концентрации конечных мисцелл, высокое содержание примесей в мисцеллах,что осложняет их дальнейшую обработку.
Из мисцеллы и шрота растворитель отгоняется соответственно вдистилляторах и шнековых испарителях. Затем шрот кондиционируют по влаге итемпературе.
При способе ступенчатого орошения непрерывно перемещается толькорастворитель, а сырье остаетсяв покое в одной и той же перемещающейсяемкости или движущейся ленте. Этот способ обеспечивает получениемисцеллы повышенной концентрации (25-30%), с меньшим количеством примесей.Недостатками этого способа – большая продолжительность экстракции, повышеннаявзрывоопасность производства.
Наша промышленность использует горизонтальные ленточные экстракторыМЭЗ-350, Т1-МЭМ-400, ДС-70, ДС-130, «Луги-100», ковшевые экстракторы«Джанациа», корзиночный экстрактор «Окрим». Более современным является карусельныйэкстрактор «Экстехник», работающий по принципу многоступенчатого орошения врежиме затопленного слоя.
/>
Рис. Ленточный экстрактор
При экстракции на ленточном экстракторе МЭЗ сырье избункера подается на движущуюся сетчатую ленту транспортера, проходитпод форсунками и оросителями,орошается последовательно мисцеллой и бензином. Экстрактор имеет8 ступеней с рециркуляцией мисцеллы и соответственно 8мисцеллосборников.
После экстракциимисцелла содержит до 1% примесей, и ее направляют наротационные дисковые или патронные фильтры для очистки.
Дистилляция – этоотгонка растворителя из мисцеллы. Наиболее распространены трехступенчатые схемыдистилляции.
На первых двух ступеняхмисцелла обрабатывается в трубчатых пленочных дистилляторах. Напервой происходит упаривание мисцеллы. На второй — мисцелла обрабатываетсяострым паром при температуре 180-220*С и давлении 0,3 мПа,что вызывает кипение мисцеллы и образование паров растворителя. Парырастворителя направляются в конденсатор. На третьей ступенивысококонцентрированная мисцелла поступает в распылительный вакуумныйдистиллятор, где в результате барботации острым паром под давлением 0,3 мПапроисходит окончательное удаление следов растворителя. После дистилляции маслонаправляют на рафинацию. Шрот основных масличных культур (подсолнечника,хлопчатника, сои, льна и других) является ценным высокобелковым кормовымпродуктом. Содержание в нём масла зависит от структуры частиц шрота,продолжительности экстракции и температуры, свойств растворителя (вязкости,плотности), гидродинамических условий.
3. Технологическая схема иоборудование
3.1 Выбор и обоснованиетехнологической схемы
В расчетном задании представлена комбинированная технологическая схемапроцесса производства кукурузного масел. Исходя из конструктивных иэкономических соображений, выбираем способ форпрессование – экстракция.Предлагаемая комбинированная технология включает в себя холодный отжим масла,при которой основные технологические стадии проводятся при температуре не более35 °С и экстрагирование частично обезжиренного сырья.
Это позволяет при удалении нежелательных сопутствующихвеществ исключить окислительную порчу масла, что обеспечивает его высокоекачество при хранении.
Предлагаемая технология включает стадии:
· подготовкасырья к производству;
· очистказародыша от примесей;
· измельчениезародыша;
· холодныйотжим;
· измельчениефорпрессового жмыха;
· экстракцияспособом погружения;
· дистилляцияи выпаривание бензина из шрота;
· фильтрация«сырого» масла;
Подготовка сырья к производству заключается в отделениикукурузного зародыша от зерна мокрым способом. Проводят замачивание сырья вбатареи замочных чанов в течении 36-50 ч водном растворе 0,2%-ном растворесернистой кислоты, а затем обрабатывают зерно на дисковых дробилках при t=35-40°С. Для более полногоразделения дробление осуществляют дважды. При первом дроблении освобождается75–85 % зародыша и при втором — 15–20 %. После первого дроблениякашку направляют для выделения зародыша в гидроциклоны под давлением 0,2–0,25МПа, из которых нижний сход поступает на второе дробление.
Основными преимуществами технологии являются:
· высокийвыход высококачественного масла (не менее 95 %) сопутствующих; сокращениеколичества отходов и потерь;
· предлагаемаятехнология является бессточной, что не требует строительства очистныхсооружений для жиросодержащих вод;
· существеннаяэкономия энергоресурсов за счет низких температур и примененияэнергосберегающего оборудования;
· возможностьреализовать предлагаемую технологию в поставляемом универсальном оборудовании,доступном по цене.
3.2 Комплектация оборудования
В зависимости отпроизводительности цеха линия может быть укомплектована необходимым количествомтехнологического оборудования согласно технологической части проекта.Поставляется воздушно-ситовой сепаратор, вальцовый станок, маслопресс для«холодного отжима» и фильтр-пресс.
3.2.1 Вибрционныйсепаратор СПВ-01
Особенностьюконструкции является проведение предварительной и окончательной очисткизерновых, бобовых и других культур от крупных и мелких примесей.
/>
Рис. 3.2.1 Вибрционныйсепаратор СПВ-01
Таблица 1 Техническиехарактеристики сепаратораХарактеристики значения Производительность, т/сут 24 Мощность, кВт 2 х 0,18 Масса аппарата, кг 130 Габариты, мм, не более 1300х550х750
3.2.2 Вальцовый станокР6-ВС
Станок малогабаритныйвальцовый Р6-ВС 185х170 предназначен для измельчения зерна помолах пшеницы иржи как на мельницах небольшой производительности, так и в частных фермерскиххозяйствах. Основными рабочим органом вальцовых станков является парадиагонально расположенных мелющих вальцов. Бочки мелющих вальцов могутвыполняться с гладким или рифленым рельефом рабочей поверхности.
/>
Рис. 3.2.2 Вальцовыйстанок Р6-ВС
Таблица 2 Техническиехарактеристики вальцового станкаХарактеристики значения Производительность, т/сут 12 Номинальная длина бочки вальца, мм 170 Установленная мощность электродвигателей привода, кВт. 2,2 Масса станка (без эл. привода), кг 550 Габариты, мм, не более 2130x950x2127
3.2.3 МаслопрессПХП-200
МаслопрессПХП-200, который предназначен для отжима масла с зародышей кукурузы другихмасличных культур методом холодного прессования. Процесс отжима масламаслопрессом происходит при температуре не более 50 °С.Маслопресс расчитан на круглосуточную беспрерывную эксплуатацию, обслуживаетсяодним оператором.
/>
Рис. 3.2.3 МаслопрессПХП-200
Таблица 3 Техническиехарактеристики кристаллизатораХарактеристики значения Производительность, т/сут 4,8 Масличность жмыха, % 6-8 Мощность, кВт 11 Габариты, мм, не более 2000х1500х12000 Масса маслопресса, кг 900
3.2.4 Фильтр-прессШ4-ВФП-12/М
Фильтр-пресспредназначен для фильтрование растительного масла. Гидратированное илиотстоеное масло подается на фильтр предварительно охлажденным для удалениявосков и воскоподобных веществ.
/>
Рис. 3.2.4 Фильтр-прессШ4-ВФП-12/М
Таблица 4 Техническиехарактеристики фильтр-прессаХарактеристики значения Производительность, л/час 200 Размер фильтровальных плит, мм. 600х600 Максимальное рабочее давление, МПа 0,5 Мощность, кВт 5,5 Габариты, мм, не более 6300х1260х1560 Масса, кг 2400
4. Устройство и принцип действиямашинно-аппаратурной линии производства кукурузного масла
Согласномашинно-аппаратурной схеме (приложение 2), очищенное зерно поступает наустановку замочных чанов 1. Емкость чанов определяется в основном мощностьюпредприятия.
Чанпредставляет собой вертикальный цилиндрический сосуд с конусным днищем,оснащенный паровыми подогревателями и циркуляционными насосами, а такжеситовыми аппаратами для отделения гидротранспортерной воды от зерна.
Процессзамачивания ведется по принципу противотока. Заключается этот метод в том, чтосвежая сернистая кислота подается в чан с уже замоченным зерном.
Затем замоченное зерно поступает на дробилки 2 первого дробления зерна.Кашка из дробилки первого дробления самотеком направляется в сборник 3, скоторого насосом 4подается для выделения зародыша на гидроциклоныпервой ступени 5, откуда после сита отцеживания 6 направляется на второедробление.
Из сборника кашка поступает на гидроциклоны второй ступени 7 и на сито 8.
Выделенный на гидроциклонах зародыш направляется в блочную станциюотцеживания и промывания 9 , которая стоит из дуговых сит, оснащенныхколосниковообразной сеткой, промытый зародыш подается в барабанную сушилку 10для обезвоживания.
Выделенные зародыши, пройдя вибрационный 11 сепаратор для очистки сырьяот примесей, поступает на вальцовый станок 12 для измельчения зародышей. Откудамятка непрерывно подается на маслопресс 13. Полученное масло фильтруется нафильтр-прессе 14.
Полученный жмых после форпрессования подвергается дальнейшей обработки — измельчения на молотковой дробилке 15 и лепесткования на плющильном станке 16.Затем полученный материал подвергают влаготепловой обработки в трехчаннойжаровне 17, после чего отправляется в экстрактор 18. Из мисцеллы и шрота,полученных в процессе экстрагирования, растворитель отгоняется в дистеляторе 19и шнековом испарителе 20 соответственно.
5. Операторная модель производства кукурузного масла
Согласно технологической схеме рафинации масел ижиров была смоделирована операторная модель (Приложение 3), которая отражаетпроцессы, происходящие с сырьем в ходе каждой стадии технологического процесса.
Весь технологический процесс производства былразделен на 3 системы. Каждая система включает в себя ряд технологическихопераций.
1 – подготовка сырья к производству
1.1 – замачивание кукурузного зерна;
1.2 – предварительное дробление;
1.3 – окончательное дробление;
1.4 – промывание и сушка;
1.5 – хранение кукурузных зародышей.
2 – получение масла способом «холодный отжим»
2.1 – подготовка зародышей к прессованию;
2.2 – получение масла и его фильтрация.
3 – получение масла способом экстракции
3.1 – подготовка форпрессового жмыха к экстракции;
3.2 – экстракция;
3.3 – отгонка растворителя.
Каждую технологическую операцию иллюстрируетсоответствующий оператор (например, повышение или понижение температуры,измельчение, смешивание и т. д.). Операторы в свою очередь соединены линиями(стрелками), направления которых указывают на направления материальных потоков(полуфабрикатов, сырья).
6. Расчет производительности технологического оборудования
Для расчета производительности принимаемнеобходимую производительность основного оборудования 4 тонны в сутки.
Таблица 4 Результаты расчетов основного технологическогооборудованияНазвание оборудования Фактическая производительность А, т/цикл Коэффициент использования оборудования Число единиц оборудования
Маслопресс
ПХП-200 4,8 0,83 1
Фильтр-пресс
Ш4-ВФП-12/М 4,8 0,83 1
Экстрактор
Типа Олье 50 0,08 1
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Кукурузное масло имеетнейтральный вкус, оно незаменимо для приготовления кондитерских изделий, жаркимяса и рыбы, заготовок. Особенно хорошо кукурузное масло подходит для, жарки,тушения и фритюра, поскольку не образует канцерогенов, не пенится и непригорает. Благодаря своим полезным свойствам кукурузное масло находит широкоеприменение в производстве диетических продуктов и детского питания.
В данном расчетном задании была описана технологическая линиярафинации масел и жиров. Эта технологическая линия является типовой для всехзаводов по рафинации с гидратацией масла, вымораживанием восков,нейтрализацией, отбеливанием масла. Даннаясхема наиболее полным образом отражает все процессы, происходящие с сырьем,полуфабрикатами на различных этапах производства.
Согласно технологической схеме была выбрана поточнаямеханизированная машинно-аппаратурная линия по рафинации масел и жиров. Попроизводительности, наибольшей рациональности и удобству в эксплуатации былоподобрано основное технологическое оборудование на каждом этапе производства.
Для удобства, наглядности и учета взаимодействия процессов,протекающих в различных машинах и аппаратах поточной линии, была построенаоператорная модель производства, которая иллюстрирует движение сырья, а такжефизико-химические процессы, происходящие с ним. Весь технологический процессбыл разделен на системы, подсистемы и отдельные операции.
В соответствии с принятой производительностью заводарассчитали производительность основного оборудования на каждой стадиитехнологической линии рафинации масла и жиров.
Список использованных источников
1. Антипов С. Т., Кретов И. Т., Остриков А. Н. и др.; Подред. акад. РАСХН В. А. Панфилова. Машины и аппараты пищевых производств. В 2кн. Кн. 1: Учеб. для вузов. – М.: Высш. Шк., 2001 г. – 703 с.; ил.
2. Арутюнян Н. С., Корнена Е. П., Нестерова Е. А.; Рафинациямасел и жиров — Спб.: ГИОРД, 2004. — 288 с.
3. Деревенко В. В. Комплексная линия рафинации и дезодорациимасел и жиров — Краснодар.: ООО Электротехпром, 2009. – 23 с.
4. Нечаев А.П.,. Шуб И. С, АношинаО. М. и др.; Под ред. А. П. Нечаева. Технологии пищевых производств—М.; КолосС. 2005. — 768 с: ил.