ВВЕДЕНИЕ

Масложировая промышленность - отрасль пищевой промышленности, включающая производство растительных масел, гидрогенизацию и расщепление жиров, производство маргарина, майонеза, глицерина, хозяйственного мыла и моющих средств на жировой основе, олифы и некоторых других продуктов.

Доля жиров в питании населения все увеличивается. За последние 20 лет содержание жира в рационе питания возросло более чем в 3 раза [8, с. 3].

Особенно большую роль играет масложировая промышленность в обеспечении потребностей населения в пищевых жирах. Специалисты в области питания в нашей стране и за рубежом придают большое значение увеличению доли растительных масел, используемых в пищу, так как в их составе содержится важные незаменимые или полиненасыщенные жирные кислоты, благоприятно влияющие на организм человека.

В последнее время увеличился ввоз в страну импортных растительных масел, таких как масло какао, кокосовое, пальмовое и пальмоядровое.

Их используют для приготовления различных кулинарных и кондитерских жиров, а также для мыловаренной продукции.

Растительные масла содержат различные витамины, сопутствующие вещества, в том числе нежелательные примеси. Количество и состав примесей, находящихся в сырых маслах, колеблется в широком интервале и зависит от вида масла, качества используемого сырья и способа его переработки.

Растительные масла, используемые для промышленной переработки на пищевые продукты и на техническую продукцию, как правило, подвергают предварительной очистке, в результате которой из них удаляются те или иные примеси, мешающие ведению технологического процесса или ухудшающие качество получаемой продукции. Процесс очистки жиров от примесей называется рафинацией. Наиболее полной рафинации подвергают жиры, используемые для производства маргариновой продукции и майонеза, различных консервов, кондитерских изделий и другой пищевой продукции.

Кокосовое масло, выработанное методом холодного прессования содержит большое количество примесей, которые ухудшают качество масла. Масло, используемое для пищевых целей, подвергается комплексной переработке.

Сырое масло проходит длительную обработку различными методами такими, как: нейтрализация, отбеливание, дезодорация, рафинация, фильтрование и т. д.

Так как растительное масло содержит большое количество одорирующих веществ, что недопустимо для производства майонеза и маргарина, то в этом случае используют процесс дезодорации, то есть обезличивание масла.

Дезодорация - это наиболее ответственная и завершающая стадия рафинации любого жира. При соблюдении всех условий, дезодорированный жир имеет безукоризненные органолептические показатели.

Дезодорированные жиры выпускаются как пищевая товарная продукция, так и для целей промышленной переработки. К этим жирам предъявляются требования, предусматриваемые стандартами.[2, с.79].

Предприятие ООО «Афина» специализируется на переработке традиционных масел: подсолнечного, рапсового, соевого, но для расширения производства с целью переработки небольших партий масел из импортного сырья требуется разработка линии периодической дезодорации для переработки кокосового масла.

Техника и технология рафинации жиров непрерывно совершенствуется. Созданы оригинальные технологические схемы, обеспечивающие высокий эффект очистки масел при значительном сокращении отходов и потерь. Производство дезодорированных масел оснащается современным технологическим оборудованием непрерывного и периодического действия, благодаря которому повышается мощность линий при переработке больших партий масла и переработка небольших партий масел с использованием технологического оборудования малой мощности. [1, с. 19]

1    ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Характеристика сырья выпускаемой продукции

Дезодорация - это процесс удаления из жиров и масел одорирующих веществ, придающих им характерные вкус и запах. Дезодорацию применяют при подготовке жиров для производства маргариновой, майонезной продукции и некоторых видов салатных масел.

Абсолютно чистые жиры и масла не имеют специфического запаха. Они приобретают его при извлечении жиров из семян. Некоторые ароматические и вкусовые вещества накапливаются в жире в процессе его обработки. В плохо промытом жире после щелочной рафинации появляется мыльный привкус. При чрезмерно длительном воздействии отбеливающих глин на жиры в них обнаруживается «землистый» привкус и т.д.

Ароматические вещества, образующие характерный вкус и запах жиров и масел, принадлежит к разным группам химических соединений. Вместе с ароматическими веществами в процессе дезодорации жиров удаляются и некоторые другие примеси, которые способны испаряться и отгоняться при условиях, в которых обрабатываются жиры. К числу таких примесей относятся свободные жирные кислоты, находящиеся в дезодорируемом жире. Поэтому кислотное число жира в процессе дезодорации уменьшается. Удаляются также пестициды и другие ядохимикаты.[5, с. 169]

Дезодорация является заключительной операцией в схеме рафинации жиров и масел для пищевых целей. От успешного ее проведения зависит качество получаемой продукции. Эффект дезодорации - органолептические показатели дезодорированного жира - зависит от того, насколько хорошо были проведены предыдущие операции, полностью были удалены примеси на стадиях щелочной рафинации, промывки и отбеливания. Неполное удаление механических примесей, в том числе отбеливающих глин, приводит к тому, что они оседают на рабочей поверхности дезодораторов и при высокой температуре пригорают. При этом значительно ухудшаются условия дезодорации, и снижается качество получаемой продукции [19].

Сырьем для производства дезодорированного кокосового масла является рафинированное кокосовое масло со вкусом и запахом (ГОСТ 10766-64 Масло кокосовое. Технические условия (с Изменениями N 1, 2, 3)

Готовой продукцией является рафинированное дезодорированное кокосовое масло, отходами производства являются погоны дезодорации кокосового масла.

Кокосовое масло получают из копры, измельченной мякоти кокосовых орехов. При добывании масла применяется как, горячее так и холодное прессование высушенной мякоти кокосового ореха. Химический состав кокосового масла представлен в таблице 1.1

Таблица 1.1 Химический состав натурального кокосового масла

По органолептическим показателям кокосовое масло должно соответствовать требованиям, указанным в таблице 1.2

Таблица 1.2 Органолептические показатели кокосового масла

[3, с. 12]

В линии периодической дезодорации используются следующие вспомогательные материалы: лимонная кислота и вода.

Характеристика воды

Вода используется для приготовления раствора лимонной кислоты и для подачи острого пара в масло для отгонки одорирующих веществ.

Чистая вода - жидкость без цвета, вкуса и запаха. Вода активное вещество, в ней хорошо растворяются кислоты и многие другие соединения. Технологическим показателем воды является ее жесткость, которая зависит от качества растворенных в ней солей калия и магния.

Вода жесткостью менее 4 мг - экв/л условно считается мягкой. [7, с. 4]

Соли кальция и магния содержатся в жесткой воде, с жирными кислотами могут образовывать мыла, которые трудно удаляются и затрудняют процесс дезодорации. Из-за своей липкости эти соли оседают на греющие поверхности аппаратуры, ухудшают условия их работы и затрудняют отчистку.

Для предупреждения негативных последствий необходимо применять мягкую воду, лучше всего конденсат с жесткостью не выше 1мг - экв/л.

Умягченную воду получают при специальной химической обработке, в результате которой из нее удаляется большая часть солей жесткости.

Требования к водяному пару

Водяной пар, его свойства, параметры и качество существенно влияют на условия дезодорации жиров. В технологическом процессе он выполняет несколько функций. Во-первых, пар используют в качестве  теплоносителя для нагревания жиров. Если дезодорация ведется при температуре 210-250 ^оС, требуется греющий пар с температурой не ниже 230-250 ^оС [15, с.172].

Такую температуру имеет насыщенный водяной пар давлением на входе в аппарат 0,2 МПа (30-35 кгс/см²) [15, с.172]. Водяной пар используют в качестве рабочего агента в пароэжекторных вакуум-насосах, обеспечивающих низкое остаточное давление в дезодорационной системе.

Важную функцию выполняет острый водяной пар, впрыскиваемый в массу жира. Во - первых, благодаря высокой упругости, этот пар выполняет основную работу по преодолению давления окружающей среды и благодаря этому облегчает испарение ароматических веществ; во- вторых он интенсивно перемешивает жир, на поверхности пузырьков водяного пара, пронизывающих жир, испаряются ароматические вещества. К острому водяному пару, впрыскиваемому в дезодоратор, предъявляются специфические требования, главные из которых заключаются в том, что этот пар не должен содержать никаких металлов, их солей и воздуха.

Воду, подаваемую в паровые котлы, предварительно подвергают химической очистке, при которой вода достаточно полно освобождается от солей жесткости. [15, с.172].

Затем воду подвергают деаэрации, в результате чего из нее удаляются воздух и другие, растворенные в ней газы.

При движении пара от котельной к производственному процессу может подсосаться воздух в результате неплотностей в соединениях и арматуре. Поэтому необходимо тщательно следить за исправностью паропроводов.

Упругость паров при перегреве повышается. Для дезодорации применяют водяной пар, перегретый до 300-350 ^оС [15, с.173]. Перегрев осуществляют при помощи локальных пароперегревателей, устанавливаемых у дезодорационных аппаратов.

Органолептические и физико-химические показатели воды (питьевой) представлены в таблице 1.3

Таблица 1.3 Органолептические и физико-химические показатели воды

Характеристика лимонной кислоты

Лимонная кислота используется для повышения устойчивости дезодорированного жира при хранении. Лимонная кислота должна вырабатываться в соответствии с требованиями настоящего стандарта ГОСТ 908-2004 Кислота лимонная моногидрат пищевая. Технические условия (с Поправкой). Органолептические показатели лимонной кислоты представлены в таблице 1.4

Таблица 1.4 Органолептические показатели лимонной кислоты

[7, с. 4]

Физико-химические показатели лимонной кислоты представлены в таблице 1.5

Таблица 1.5 Физико-химические показатели лимонной кислоты

[7, с. 4]

Характеристика готовой продукции

Кокосовое масло используется при производстве маргарина, кулинарных, кондитерских, хлебопекарных жиров.

Рафинированное кокосовое масло легко усваивается, не содержит холестерина, доставляет организму множество питательных веществ. В его составе присутствует большое количество полиненасыщенных жирных кислот, среди которых олеиновая, лауриновая, пальмитиновая, каприновая, каприловая, арахидоновая и другие. Кокосовое масло богато витаминами (Д, А, Е), природными антиоксидантами, а также включает в свой состав естественный увлажнитель – гиалуроновую кислоту. Благодаря составу и нежному приятному аромату его активно применяют в косметологии в качестве добавок в косметические средства (губная помада, шампуни и другие средства для ухода за волосами, натуральные кремы, средства для снятия макияжа с глаз и т.д.) и в виде самостоятельного средства. [1, с. 12]

Легкий состав масла обеспечивает быстрое поглощение кожей и не забивает поры. Применение средств с маслом кокоса подходит любому типу кожи, способствует разглаживанию морщинок, устранению угревой сыпи, а также мелких повреждений и дефектов кожи. Кроме того, за счет очищающих и пенообразующих свойств кокосовое масло применяется при производстве натурального мыла. Кокосовое масло принимают в качестве профилактического или лечебного средства при некоторых недугах и заболеваниях. Кокосовое масло используется производителями продуктов питания в качестве пищевой добавки. [13, с. 764]

В качестве отходов в производстве дезодорированных жиров образуются погоны дезодорации в количестве 1,5 – 3,0 кг на тонну жира. [20]

В настоящее время погоны, получаемые масложировыми предприятиями, находят применение в различных отраслях. Они смешиваются с соапсточными жирами, отходами рафинационного производства и направляются в мыловаренные цеха. Используют погоны дезодорации в качестве кормовых добавок к рациону пушных зверей. Зоотехническая оценка показала, что применение погонов дезодорации в составе комбикорма позволяет обеспечить интенсивный рост молодняка норок и  качество шкурок.

Жировые погоны (дистиллят) кокосового масла применяются для лакокрасочного производства, резинотехнических изделий, биодизеля и других промышленных нужд, кислотное число от 70 до 160 мгКОН, цветность от 40 до 60 процентов йода. [18].

1.2 Определение ожидаемых выходов продукции и отходов

       производства

На дезодорацию направляется нейтрализованное щелочью кокосовое масло. Отходы и потери жиров рассчитываются на суточную производительность линии дезодорации, перерабатывающей 5 т в сутки рафинированного кокосового масла. Исходные данные для расчета представлены в таблице 1.6

Таблица 1.6 Исходные данные для расчета

[5,с. 77]

На основании данных находится масса свободных жирных кислот, отгоняемых в процессе дезодорации, процент, кг/т:

ж_{ун =}ж_н-ж_к+ж_г,                                                                                        (1)

где    ж_н – начальная кислотность масла, процент, ж_н =0,13 [5, с. 77];

          ж_к – конечная кислотность масла, процент, ж_к =0,09 [5, с. 77];

          ж_г – масса жирных кислот, процент, ж_г =0,03 [5, с. 78];

          ж_ун= 0,13-0,014+0,03=0,146=1,46

Содержание отгоняемых при дезодорации одорирующих веществ, не имеющих кислой реакции, зависит от вида жира и его качества. Для кокосового масла нормального качества принимается, что масса отгоняемых одорирующих веществ составляет в среднем ж_о=280 мг на килограмм или 0,28 килограмм на тонну [5, с. 78].

Вместе с жирными кислотами и одорирующими веществами из дезодорационного аппарата острый водяной пар уносит с собой механически увлеченный нейтральный жир. Принимая, что унос составляет 0,001 % [5, с. 78] от массы острого пара и расход его при дезодорации кокосового масла Д_уд=50 килограмм на тонну [5, с. 78], находится масса уносимого нейтрального масла, кг/т [5, с. 78]:

ж_н=Д_уд×0,001,                                                                                               (2)

где     Д_уд - расход пара при дезодорации кокосового масла, кг/т,

                    Д_уд=50 [5, с. 78];

           0,001 – унос механически увлеченного нейтрального жира, процент

                       [5, с. 78];

ж_н=50×0,001=0,05=0,5

Общая масса жировых погонов, уносимых из дезодорируемого жира, кг/т

[5, с. 78]:

Ʃж_у= ж_ун+ж_о+ж_н,                                                                                      (3)

где      ж_ун - масса свободных жирных кислот, отгоняемых в процессе

                       дезодорации, кг/т, ж_ун =1,46 (формула 1);

           ж_о – масса отгоняемых одорирующих веществ кг/т, ж_о =0,28

                    [5, с. 78];

           ж_н – масса уносимого нейтрального масла, кг/т, ж_н =0,5 (формула 2)

Ʃж_у= 1,46+0,28+0,5=2,24

При часовой производительности дезодорационного аппарата m=0,208 тонн жиров масса уносимых жировых компонентов составит, кг/ч [5, с. 78]:

П= Σж_у×m,                                                                                                      (4)

где    Ʃж_у – общая масса жировых погонов, уносимых из дезодорируемого жира,

                      кг/т,  Ʃж_у =2,24 (формула 3);

          m – часовая производительность дезодорационного аппарата, т/ч

                 m= 0,208 [5, с. 78];

П=2,24×0,208=0,465

Отходы и потери при дезодорации жиров.

Отходы на данной стадии образуются за счет компонентов, улавливаемых в поверхностных конденсаторах пароэжекторного вакуум –  насоса. В процессе дезодорации кокосового масла с большим содержанием триацилглицеридов низкомолекулярных жирных кислот масса этих компонентов сравнительно выше, чем при дезодорации других видов жиров. Принимается для расчетов О₁=5 кг/т. Из них улавливается в виде технического жира в среднем 80 %, или, кг/т: [5, с. 124]

О₂ = О₁  0,8                                                                                            (5)

где О₁ – масса улавливаемых компонентов при дезодорации, кг/т,

               О₁=5 [5,с.124]

О₂ = 50,8=4

Безвозвратные потери, сбрасываемые в очистную систему сточных вод, после отделения жира в комбинированной с барометрической коробкой жироловушке, кг/т [5, с. 124]:

 = О₁  0,2                                                                                            (6)

 = 5  0,2 = 1

Выход дезодорированного кокосового масла от массы масла,

направляемого на дезодорацию, кг/т [5, с. 124]:

А_р = 1000 – О₁                                                                                           (7)

А_р = 1000 – 5 = 955

Расход отбеленного масла на 1 т дезодорированного, кг/т:

В =                                                                                          (8)

где    А_р – выход дезодорированного кокосового масла, кг/т, А_р =955

        (см. расчет формулы 12)

В =  = 1005,0

В таблице 1.7 приведен продуктовый баланс дезодорации 5 т кокосового масла для пищевых целей

Таблица 1.7 Продуктовый баланс периодической дезодорации кокосового масла

[5, с.124]

Расход лимонной кислоты

По практическим данным, расход лимонной кислоты составляет в среднем Ɩ=50 г/т [5,с.82] дезодорируемого жира. Соответственно раствора концентрацией 15 % требуется, кг/т:

g_л==0,33                                                                                        (9)

Часовой расход при производительности m=0,208 тонн, л [5,с.82]:

G_л=0,33×0,208=0,068                                                                                     (10)

1.3 Обоснование и выбор технологической схемы

К веществам, обусловливающим характерные вкус и запах жиров, относятся различные альдегиды, кетоны, спирты, кислоты т некоторые другие органические соединения.

Методами дезодорации становятся возможным отогнать вещества – носители запаха и вкуса, а так же большую часть содержащихся в жире свободных жирных кислот [5, с. 73].

Вместо естественных антиокислителей в дезодорированные жиры добавляется лимонная кислота, которая выполняет несколько функций. Она разлагает небольшой остаток натриевых солей, оставшихся в жире после  щелочной рафинации, и связывает в форме нерастворимых комплексов следы металлов.

Подготовка жиров для дезодорации оказывается значительное влияние на качество готового дезодората, поэтому предшествующее стадии рафинации, включая отбеливание жиров, должны проведены тщательным образом.

Небольшие партии специальных видов жиров, когда настройка линии непрерывного действия является неэкономичной, используются установки периодического действия.

Дезодорированные аппараты различной конструкции различаются принципом обработки жиров острым водяным паром. В комплект линии периодической дезодорации входит следующее оборудование:

- дезодоратор периодического действия предназначен для отгонки из рафинируемого жира ароматических веществ, придающих жиру специфические вкус и запах, суточная производительность дезодоратора составляет 26,7 т.

[5, с. 133]

- змеевиковый охладитель периодического действия предназначен для приема и окончательного охлаждения дезодорированного жира, производительность аппарата составляет 30 т в сутки. [15, с. 135]

- полировочный фильтр, предназначенный для контрольно-полировочного фильтрования дезодорированного жира.

- пароэжекторный вакуум – насос с поверхностными конденсаторами – предназначен для откачки из дезодоратора парогазовой смеси и создания в аппарате остаточного давления (0,5 – 0,8 кПа). [15, с. 137]

Аппаратурная схема периодической дезодорации является наиболее оптимальной, она универсальна и не требует больших затрат времени и дополнительных материальных ресурсов.

1.4 Технологическая схема производства дезодорированного

       кокосового  масла

                                       отбеленное кокосовое масло

перегретый водяной пар

2  ПОДБОР И РАСЧЕТ ОБОРУДОВАНИЙ

В разрабатываемой линии периодической дезодорации предусматривается установка дезодоратора периодического действия производительностью 26,7 т в сутки.

В состав линии входит следующее оборудование: дезодоратор периодического действия, приемник-холодильник для дезодорированного масла, пароперегреватель, полировочный фильтр, пароэжекторный вакуум – насос с конденсатором и барометрической коробкой.

Так как оборудование периодической линии поставляется в комплекте, основные показатели оборудования сведены в таблицу 2.3 (подбор оборудования).

2.1 Расчет основного технологического оборудования

Дезодоратор периодического действия предназначен для отгонки из рафинируемого жира ароматических веществ, придающих жиру специфический вкус и запах. Техническая характеристика дезодоратора представлена в таблице 2.1

Таблица 2.1 Техническая характеристика дезодоратора

[5, с. 135]

Полезная вместимость дезодоратора при плотности жира =800 кг в

час, м³ [5, с. 133]:

V =                                                                                                       (11)

где    g - единовременная загрузка дозируемого жира, кг, g = 5000;

     (таблица 2.1)

V =  = 6,25

Полная вместимость дезодоратора при степени заполнения =0,5, составит, м³ [5, с. 133]:

V_п =                                                                                                       (12)

где    V - полезная вместимость дезодоратора, м³, V = 6,25,

      (см. расчет формулы 11)

V_п =  = 12,5

Производительность дезодоратора определяется продолжительностью цикла. Продолжительность цикла дезодорации, ч, приведена в таблице 2.2

Таблица 2.2 Продолжительность цикла дезодорации

[5, с. 133]

Суточная производительность дезодоратора, составит, т в сутки:

М =                                                                                               (13)

где    4,5 – продолжительность цикла дезодорации, ч (таблица 2.2)

М =  = 26,7

Один дезодоратор обеспечивает заданную производительность линии дезодорации.

Данные для расчета оборудования для дезодорации приведены в таблице 2.3

Таблица 2.3 Данные для расчета оборудования для дезодорации

[5, с. 133]

Расчет поверхности теплообмена греющих змеевиков.

Расход теплоты на нагревание дезодорируемого жира, кДж:

Q = g с (t_ж.к – t_ж.н) 1,05                                                                       (14)

где    t_ж.к - конечная температура жира в процессе дезодорации, , t_ж.к=200

       (таблица 2.3)

t_ж.н - температура жира, поступающего в дезодоратор после

         генеративного теплообменника, , t_ж.н=130 (таблица 2.3)

Q = 50002,37 (200 – 130)1,05 = 871000

Часовой расход теплоты при нагревании жира в течение 40 мин, составит, Вт [15, с. 133]:

Q_ч =                                                                                               (15)

где    Q - расход теплоты на нагревание дезодорируемого жира, кДж,

      Q = 871000 (см. расчет формулы 14)

Q_ч =  = 362917

Расход водяного пара давлением 2,2 МПа при его полезной энтальпии

= 1691 кДж, будет, кг [5, с. 134]:

D’ =                                                                                                      (16)

D’ =  = 515

Расход водяного пара, составит, кг в час [15, с. 134]:

D =                                                                                                 (17)

где     D’ - расход водяного пара давлением 2,2 МПа при его полезной

         энтальпии  = 1691 кДж, D’= 515, (см. расчет формулы 16)

D =  = 773

Требуемая поверхность теплообмена греющих змеевиков, м²:

F =                                                                                               (18)

где    Q_ч – часовой расход теплоты, Вт, Q_ч = 362917 (см. расчет формулы 15)

t_ср – средняя логарифмическая разность температур, , t_ср = 42,2

         [5, с. 135]

К – коэффициент теплопередачи от конденсирующего пара к жиру,

       Вт/(м²  К), К = 300, [5, с. 135]

F =  = 28,7

При начальной разности температур,  [5, с. 135]:

t_б = 216 – 130 = 86

и конечной разности, [5, с. 135]:

t_м = 216 – 200 = 16

средняя логарифмическая разность температур,

t_ср = 42,2

С небольшим запасом с учетом образования отложений на стенках змеевиков, м² [5, с. 135]:

F’ = F 1,1                                                                                              (19)

где    F - требуемая поверхность теплообмена греющих змеевиков, м²,

      F = 28,7, (см. расчет формулы 18)

F’ = 28,71,1 = 31,6

Поверхность теплопередачи в дезодораторе образуется змеевиками, изготовленными из кислотостойких стальных труб диаметром 38/3 мм. Поверхность теплообмена таких труб (при среднем диаметре 35 мм) f=0,11 м²/м

Общая длина труб змеевика составит, м [5, с. 135]:

l =                                                                                                        (20)

где    F’ - требуемая поверхность теплообмена греющих змеевиков с

       небольшим запасом с учетом образования отложений на стенках

       змеевиков, м², F’ = 31,6

l =  = 287

Длина труб в каждом змеевике не должна быть чрезмерно большой, так как скопление конденсата, особенно в нижней части змеевика, снижает коэффициент теплопередачи и увеличивает сопротивление.

С учетом этого рассчитанная длина труб змеевика делится на 6 параллельно - работающих секций. В этом случае длина труб каждой секции составит, м [15, с. 135]:

L =                                                                                                        (21)

где    l - общая длина труб змеевика, м², l = 287 (см. расчет формулы 20)

L = = 48

Отношение L : d =48 : 0,038 =1263, что находится в пределах допустимого. [5, с. 135]

Змеевиковый охладитель предназначен для приема и окончательного охлаждения дезодорированного жира. Техническая характеристика змеевикового охладителя представлена в таблице 2.4

Таблица 2.4 Техническая характеристика змеевикового охладителя

[5, с. 137]

Цикл работы змеевикового охладителя, ч, представлен в таблице 2.5

Таблица 2.5 Цикл работы змеевикового охладителя, ч

[5, с. 137]

Количество теплоты, снимаемой в охладителе, кДж [5, с. 136]:

Q = gc (t₂ – t₁)                                                                                         (22)

где    g – масса охлаждаемого жира, кг, g = 5000, [5, с. 136]

t₁ – начальная температура жира на входе в охладитель, ^оС,

       t₁ = 135, [5, с. 136]

t₂ – температура жира в конце охлаждения,  ^оС , t₂ = 40, [5, с. 136]

с – теплоемкость жира в данном интервале 135 – 40 , кДж/(кгК),

      с=2,07, [5, с. 136]

Q = 50002,07 (135 – 40) = 983250 или 273125 Вт

Средняя разность температур, ^оС [5, с. 136]:

t_ср = 37,75

где    А - постоянная величина для всего процесса охлаждения, А = 1,44,

      [5, с. 136]

t’_в.к - конечная температура охлаждающей воды,  ^оС , t’_в.к = 31,

        [5, с. 136]

Средняя конечная температура воды рассчитывается по формуле,  ^оС :

t_2ср = t_в.н + t_ср  2,3lg А                                                                       (23)

где    t_ср - средняя разность температур, , t_ср = 37,75 [5, с. 136]

t_2ср = 27 + 37,75  2,3lg 1,44 = 40,6 = 41

Расход охлаждающей воды, м³ в час: [5, с. 137]

W = []                                                                              (24)

где    t_2ср - средняя конечная температура воды, , t_2ср = 41

Поверхность теплообмена охлаждающих змеевиков, м²:

F =                                                                                               (25)

где    F – коэффициент теплопередачи, Вт/(м²К), К = 300

F =  = 24,1

Поверхность теплообмена образуется двухрядным спиральным змеевиком из кислотостойких стальных труб диаметром, d = 57/3,5 мм [5, с. 137]

Длина труб змеевика, м [5, с. 137]:

l =                                                                                               (26)

l =  = 142

В аппарате устанавливается двухрядный спиральный змеевик со среднем диаметром спирали 1,9 м с числом витков [5, с. 137]:

n =                                                                                          (27)

n =  = 11,912

n = 11,9 12

Полировочный фильтр предназначен для контрольно-полировочного фильтрования дезодорированного жира.

Фильтр работает циклически. Когда сопротивление фильтра возрастает и давление в нем повышается до 0,3 МПа [5, с.96], фильтр останавливается на чистку и смену фильтровальной бумаги.

Средняя производительность полировочного фильтра этого типа 1000 кг/(м²к), [5, с.96]. Техническая характеристика полировочного фильтра представлена в таблице 2.6

  Таблица 2.6 Техническая характеристика полировочного фильтра

                                                                                                                         [5, с.96]

2.2. Расчёт вакуумного оборудования

Пароэжекторный вакуум-насос представляет собой агрегат из несколько последовательно соединённых паровых эжекторов и барометрических конденсаторов. Предназначен для откачки из дезодоратора парогазовой смеси и создания в аппарате остаточного давления (0,5 – 0,8 кПа).

Результаты расчетов трехступенчатого пароэжекторного вакуум – насоса обслуживающего оборудование для дезодорации сведены в таблицу 2.7.

Таблица 2.7 Результаты расчетов трехступенчатого пароэжекторного

вакуум – насоса обслуживающего оборудование для дезодорации

[5, с. 137]

2.3 Подбор оборудования (сводная таблица)

Таблица 2.3 Подбор оборудования (сводная таблица)

3 ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

Подготовленный жир из промежуточной коробки (поз.1) засасывается в дезодоратор (поз.2). Сначала включается вакуумная система и всасывается в дезодоратор очередная подготовленная партия жира.

Когда уровень жира в дезодораторе достигнет установленной отметки (выше змеевиков), включают глухой пар в греющие змеевики и поднимают температуру до 100 - 105° С. Продолжая нагрев глухим паром, осторожно через барботер дезодоратора пускают небольшое количество острого водяного пара, который перемешивает жир и ускоряет нагрев. Если работа ведется с лимонной кислотой, то раствор ее подается непосредственно в дезодоратор.

При температуре 150 - 160° С, не прекращая подогрева глухим паром, пускают в дезодоратор острый водяной пар (до 250 кг/ч). Давление острого пара на входе в дезодоратор должно быть не ниже 0,2 МПа (2 кгс/см²). Температура перегретого пара в пределах 200 - 300° С.

С пуском острого пара нагревание жира не прекращается. Температура его в течение 20 - 30 мин повышается до 170 - 180° С, здесь он деаэрируется и обрабатывается острым водяным паром. Водяной пар, впрыскиваемый в дезодоратор, предварительно перегревается в локальном пароперегревателе

(поз. 3) до 250 - 300 ^оС.

Во время работы следят за показаниями вакуумметра. Остаточное давление в дезодораторе, обслуживаемом пароэжекторным вакуум-насосом не превышает 0,65 кПа

Отработавший водяной пар вместе с отгоняемыми ароматическими веществами жира пропускается через каплеотделитель (поз. 4) и направляется в конденсатор (поз. 5), где он конденсируется. Несконденсировавшиеся газы и воздух откачиваются из конденсатора пароэжекторным вакуум-насосом (поз. 6).

Вода из конденсатора (поз.5)  стекает в барометрическую коробку (поз.7), а из нее сбрасывается в очистную систему канализации. Капельки жира, отделившиеся в каплеотделителе (поз. 4), собираются в сборнике (поз.8), из которого периодически сливаются в коробку для технического жира (поз. 9). В дезодоратор подается раствор лимонной кислоты, засасываемый из бачка (поз.10).

Жир охлаждается в дезодораторе до температуры 100 - 105 С, пропуская через змеевики холодную воду. После снижения температуры жира подключают к вакуумной системе охладитель (поз. 11).

Дезодорированный жир под вакуумом сливается в охладитель (поз.11), в котором за 30 - 40 мин охлаждается проточной водой до 30 - 45° С. Охлажденный жир перекачивается центробежным насосом (поз.12)  в коробку (поз.1) на весах для готового продукта. Перед взвешиванием жир подвергается полировочному фильтрованию на фильтре (поз.13).

Момент окончания процесса дезодорации определяется органолептически. Через 2 - 3 ч после того, как температура жира в аппарате установилась на заданном уровне, не останавливая процесса, отбирают через пробный краник в специальный стаканчик пробу жира, быстро охлаждают ее и органолептически устанавливают готовность жира.

4 КОНТРОЛЬ ПРОИЗВОДСТВА

Основной задачей технологического контроля дезодорации масел и жиров является оценка качественного состава жирового сырья, степени чистоты и активности вспомогательных материалов, применяемых при дезодорации, определение оптимальных режимов процессов путём пробного дезодорирования в лабораторных условиях производства, определение соответствия готовой продукции – дезодорированного масла действующим стандартам, анализ отходов  (погонов) производства.

Образующиеся при дезодорации жиросодержащие продукты (погоны) должны подвергаться анализам на содержание общего жира и жирных кислот. Это определение необходимо для составления материального баланса. При отгрузки готового масла лаборатория повторно проверяет соответствие его требованиям стандартов на дезодорированные масла и жиры. Технохимический контроль процесса дезодорации масла и переработки отходов приведён в схеме 4.1

Схема 4.1. Технохимический контроль процесса дезодорации масла и

                   переработки отходов  ( ♀- точки контроля)

                                                                Летучие вещества                                        

Контроль процесса дезодорации и переработки отходов приведён в таблице 4.1

Таблица 4.1. Контроль процесса дезодорации кокосового масла

                                                                                                               [2, с.560]

Для дезодорированных жиров большое значение имеют органолептические показатели. После хорошей дезодорации полученный жир трудно отличить по вкусу и запаху один от другого. Качество дезодората оценивают по 50-балльной шкале по следующим признакам: совершенно чистый без привкуса и запаха – 47…50 баллов, вкус дезодорированного жира с едва заметным отклонением – 43…46 баллов, вкус дезодорированного жира со слабовыраженным привкусом – 41…42 балла.

Хорошо дезодорированный жир имеет оценку 44 балла и выше. Допускается для переработки использовать также жир, получивший оценку 43 балла, дезодорат с более низкой оценкой для производства, маргариновой и майонезной продукции, применять не рекомендуется. [9]

По физико-химическим показателям кокосовое масло должно соответствовать требованиям и нормам, изложенным в таблице 4.2

Таблица 4.2 Физико-химические показатели кокосового масла

[6, с. 3]

Органолептические показатели рафинированного дезодорированного кокосового масла представлены в таблице 4.3

Таблица 4.3 Органолептические показатели кокосового масла

[6, с. 3]

Маркировка

На каждую единицу потребительской тары с кокосовым маслом должна быть наклеена красочно оформленная этикетка, на которую наносят маркировку, содержащую:

- наименование продукта;

- вид, марку, назначение масла, а также сорт (при наличии сортовых розничных цен);

- наименование, местонахождение (адрес) изготовителя, упаковщика, экспортера, импортера, наименование страны и места происхождения;

- массу нетто или объем продукта;

- дату розлива (для продукта в потребительской таре);

- дату налива (для продукта в бочках, флягах, цистернах, баках, контейнерах);

- товарный знак изготовителя (при наличии);

- пищевую ценность: содержание жира в 100 г масла, энергетическая ценность в 100 г продукта;

- срок годности.

5 ОХРАНА ТРУДА. Экологическая характеристика

производства

В цехе, где установлена линия дезодорации кокосового масла, предусмотрен ряд мероприятий по предупреждению травматизма, профессиональных заболеваний, общему улучшению условий труда, а также пожарной профилактике и охране окружающей среды.

Организационные мероприятия

В отделении дезодорации своевременно и качественно проводится все виды инструктажей, по технике безопасности и производственной санитарии. На рабочих местах имеются в наличии инструкции и памятки по технике безопасности. Организуется и проводится трёхступенчатый контроль над состоянием охраны труда в цехе. Соблюдается производственная дисциплина, правильная организация труда, производственная эстетика и высокая культура производства.

Технические мероприятия

Используется в линии периодической дезодорации наиболее новое, совершенное оборудование: дезодоратор периодического действия, охладитель для дезодорированного масла, пароперегреватель, полировочный фильтр, пароэжекторный вакуум-насос. Эксплуатируется оборудование только в исправном состоянии. Разрывы между машинами соответствуют требования норм. Имеются надёжные ограждения приводов, барабанов, ограждение эстакад, лестниц. Имеется полный комплект арматуры (вентили, клапаны, пр.), КИП и приборы безопасности (манометры, термометры) на аппаратах, арматура исправна. Своевременно проводятся технические освидетельствования и испытания соответствующей арматуры, приборов и аппаратов, работающих под давлением. Заземлены надёжно все устройства и оборудования с электросиловым электроприводом.

Рабочие  обеспечены полным комплектом спецодежды: халатом, удобной обувью и косынкой. Рабочая обувь должна быть удобной (не спадать с ноги), подошвы должны быть нескользкими. Все работники, обслуживающие линию дезодорации, обязаны ежеквартально проходить медицинский осмотр и профилактическое обследование. Медицинские освидетельствования, прививки и сдача экзамена по санитарному минимуму заносятся в санитарную книжку, которую должен иметь каждый работник, обслуживающих линию дезодорации. После окончания работы рабочие убирают своё рабочее место и сдают его сменщику или мастеру в чистоте и порядке. Ответственность за санитарное состояние цеха несёт начальник цеха, а завода в целом – директор.

Полы помещения должны быть выполнены из рифлёной стали. В помещении установлена приточно-вытяжная вентиляция. Дезодорация жиров не связана с применением или выделением вредных, ядовитых или опасных веществ. При соблюдении установленных технологическими инструкциями правил ведения процессов производства можно полностью обеспечить нормальные и безопасные условия для персонала.

Поддержание в производственных помещениях необходимого температурно-влажностного режима осуществляется при помощи приточно-вытяжной вентиляции. Водяной пар, выделяющийся на операциях, проводимых при температуре выше 50-60°С, удаляют при помощи местных вытяжных труб.

На рабочих местах с повышенной температурой, у дезодораторов, для создания наиболее благоприятных условий для персонала устраиваются местные воздушные души. Поверхность машин и аппаратов, в которых технологический процесс осуществляется при температуре выше 45°С, а также соответствующие трубопроводы имеют тепловую изоляцию.

В помещении цеха достаточное искусственное и естественное освещение. Согласно действующим нормам в производственных помещениях с постоянным пребывание рабочих должно быть предусмотрено устройство окон с застеклёнными рамами для обеспечения в дневное время суток естественного освещения. Искусственное освещение определяется при помощи условных единиц – люкс на 1м². В производственных помещениях освещённость должна быть 20-30 лк/м² при освещении люминесцентными светильниками (лампы дневного света).

Манометры, термометры и другие указывающие приборы должны быть установлены так, чтобы они были хорошо освещены и отчётливо видны обслуживающему персоналу.

При работе с горячими жирами задача сводится к защите персонала от ожогов, получаемых при попадании на одежду или тело горячих жидкостей.

Во время нагревания жиров, содержащих влагу, глухим паром без перемешивания есть опасность выброса их через верх резервуара. Влага, нагретая до температуры 100°С, превращается в пар, который вспенивает массу жира и может выбросить его через край аппарата или коробки, в которой осуществляется нагрев. Для борьбы с этим явлением целесообразно перед нагреванием выдержать некоторое время в спокойном состоянии, отстоявшуюся воду спустить через жироловушку, а затем подогревать жир при перемешивании.

При продувке коммуникаций по окончании перекачки застывающих жидкостей, перед тем как включить пар для продувки коммуникаций, необходимо проверить, правильно ли переключены краны, задвижки и вентили и открыт ли кран на выходном патрубке в аппарат, в который поступает вытесняемая из трубопровода жидкость. Не следует во избежание ожогов заглядывать в открытый аппарат, в который проводится продувка. Паровой вентиль для продувки необходимо открывать медленно, постепенно, следя за давлением пара по манометру. Аппарат, коробка или мерник, в которые поступает выдавливаемая паром жидкость, должны быть снабжены крышками, предупреждающими выплёскивание жидкости из приёмного сосуда, и открытой трубой сообщающейся с атмосферой.

Пожарная профилактика

Запрещено на территории цеха и вблизи его курить или проносить спички либо зажигалку. Предусмотрены устройства пожарных щитов и кранов в соответствии с требованиями противопожарных правил.

Технологический процесс производства должен осуществляться согласно требованиям технологического регламента на исправном оборудовании.

Вход в цех должен осуществляться по пропускам. Средства пожаротушения и паротушения должны быть исправны и постоянно готовы к действию.

Охрана окружающей среды

В цехе используется оборотное и повторное водоснабжения. Используется полная и раздельная канализационная система, которая предусматривает отход хозяйственно-фекальных и загрязнённых производственных вод на очистные сооружения, а отвод чистых производственных и атмосферных вод в водоёмы. Своевременно с территории удаляются и обеззараживаются отходы, мусор. Территория завода содержится в чистоте и не загромождается лишним оборудованием.

Заключение

В дипломной работе разработана линия периодической дезодорации масла по производству рафинированного дезодорированного кокосового масла производительностью 5 т в сутки.

В дипломной работе приведена характеристика основных и вспомогательных материалов, приведен материальный баланс производства, произведен расчет и подбор необходимого технологического оборудования. Также составлена схема технохимического контроля производства с указанием необходимых зон  контроля для повышения качества готовой продукции.

Проведен анализ линии по производству масла кокосового дезодорированного с точки зрения техники безопасности и охраны труда, а также возможного негативного воздействия на окружающую среду.

Полученные данные свидетельствуют о том, что разработанная линия  периодической дезодорации кокосового масла является безопасной с точки зрения воздействия на окружающую среду, технически целесообразна и рекомендуется к внедрению на предприятии ООО «Афина».

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.     Техническое предложение «Комплексная линия хемосорбционной рафинации и дезодорации растительного масла» Краснодар, 2013 г

2.     Рудаков О. Б. Технохимический контроль жиров и жирозаменителей. – Санкт-Петербург.: Лань, 2011 г.

3.     ГОСТ 10766-64 Масло кокосовое. Технические условия (с Изменениями N 1, 2, 3), М.: Стандартинформ, 2011

4.     Бегунов А.А. О единицах показателей состава и качество жировой продукции// Масла и жиры. 2012. № 12. С.4 – 5.

5.     Файнберг Е.Е; Товбин И.М; Луговой А.В,- Технологическое проектирование жироперерабатывающих предприятий. Москва «Легкая и пищевая промышленность»

6.     Храброва Н.Н. Особенности подтверждения соответствия масложировых продуктов// Масла и жиры. 2012. № 1 С.17 – 19.

7.     ГОСТ 908 – 2004 – Лимонная кислота. Стандартинформ, 2005

8.     Зайцева Л.В., Нечаев А.П. Жиры и масла: современные подходы к модернизации традиционных технологий. – М: Дели плюс, 2013

9.     Указатель технологического и вспомогательного оборудования предприятий масложировой промышленности, изготовляемого и осваиваемого машиностроительными заводами

10. ГОСТ 2874 – 82 Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством; − М: Государственный стандарт, 1988

11. http://mppnik.ru/publ/maslozhirovaj

12. Александровский С.А. Материально-сырьевые расчеты пищевых производств учебное пособие / Министерство образ. и науки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. –Казань: Издательство КНИТУ, 2012

13. Руководство по технологии получения и переработки растительных масел и жиров, [ред.кол.: В.В. Сергеев и др.]–Л.: ВНИИЖ, т.1., кн. 1

14. Товбин И. М., Рафинация жиров.- Москва.: Пищевая промышленность

15. Рязанова О.А. Квалификация растительных масел// Масложировая  промышленность. 2014. № 1. С.25-26

16. Позняковский В. М., Экспертиза масел, жиров и продуктов их переработки. Качество и безопасность,- Новосибирск: Сибирское университетское издательство, 2007

17. http://www.prosto-mariya.ru/kokosovoe-maslo-svoistva-i-primenenie_459.html (Кокосовое масло, свойства и применение)

18. http://dietdo.ru/kokosovoe-maslo-primenenie-v-pishhu.html (Кокосовое масло и его применение в пищу)

19. https://moivolosy.com/kokosovoe-maslo-primenenie/ (Кокосовое масло в косметологии – применение и его польза)

20. https://sergeydolya.livejournal.com/892849.html (Производство кокосового масла)

СОДЕРЖАНИЕ

      Введение                                                                                            3

1    Технологическая часть                                                                      5

1.1 Характеристика сырья и выпускаемой продукции                            5

1.2 Определение ожидаемых выходов продукции и

      отходов производства                                                                        10

1.3 Обоснование и выбор технологической схемы                                 17

1.4 Технологическая схема производства дезодорированного

      кокосового масла                                                                              19

2    Подбор и расчет оборудования                                                         20

2.1 Расчет основного технологического оборудования                          20

2.2 Расчет вакуумного оборудования                                                    35

2.3 Подбор оборудования (сводная таблица)                                          39

3    Описание технологической схемы                                                    41

4    Контроль производства                                                                     44

5    Охрана труда. Экологическая характеристика производства           48

      Заключение                                                                                       52

         Список литературы                                                                            53

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ  И МОЛОДЕЖНОЙ ПОЛИТИКИ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ  ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ  КРАСНОДАРСКОГО  КРАЯ

«АРМАВИРСКИЙ МЕХАНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ»

К защите допущен                                            Дата защиты «__»______ 2018г.

Приказ №____от «__»________20___г.             Протокол ГЭК №____

Зам. директора  УР________________               Оценка ГЭК        ___________

Секретарь ГЭК_____________

                                                                                                                (подпись)

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

на тему: Разработка линии периодической дезодорации, перерабатывающей

5 т в сутки кокосового масла (по заявке ООО «Афина»)                                 

по образовательной программе среднего профессионального образования

19.02.09 Технология жиров и жирозаменителей

__________________________________________________________________

Пояснительная записка

ДР.19.02.09.4А-03.ОФ.ПЗ

Дипломная работа  состоит из пояснительной записки на 38 страницах, графической части на 1 листе

и приложений на_____листах

Дипломник                     Белоус Е.Б.                         

                          фамилия, инициалы, подпись, дата

Руководитель проекта                                 

                            фамилия, инициалы, подпись, дата  

Нормоконтролер                                     

                                                                                            фамилия, инициалы, подпись, дата

2018

Скачано с www.znanio.ru