Состояние вопроса и обзор научно-технической литературы

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине

«Технологическое оборудование отрасли»

 

Тема проекта:

«РАЗРАБОТКА АВТОКЛАВА ДЛЯ ВЫТОПКИ СВИНОГО ЖИРА ТИПА К7-ФА2»

 

Руководитель проекта Выполнила

заведующий кафедрой студентка группы

к.т.н., доцент ТЖМПЗ-072 П

___________И.М. Кирик _________ С.А. Редькова

«___» _________ 2008 г. «___» ___________ 2008 г.

 

 

Могилёв 2008

 

Содержание расчётно-пояснительной записки

 

Введение...................................................................................................................3

1. Состояние вопроса и обзор научно-технической литературы......................6

2. Принцип действия автоклава для вытопки свиного жира типа К7-ФА2..9

3. Правила эксплуатации и требования техники безопасности........................12

4. Расчётная часть..................................................................................................14

4.1 Технологический расчёт.................................................................................14

4.2 Прочностной расчёт........................................................................................18

Список использованных источников...................................................................21

Введение

В настоящее время предприятия пищевой промышленности представляют собой сложный технологический комплекс машин, аппаратов, агрегатов, механизированных и автоматизированных поточных линий, на которых производятся значительное количество пищевых продуктов, необходимых для жизнедеятельности человека.

Так, например, животные жиры, рассматриваемые в данном курсовом проекте как используемое сырьё, находят широкое применение в качестве продуктов питания.Как важнейший источник энергии и незаменимый продукт питания. Животный жир, в отличие от нагретых растительных жиров не содержит канцерогенов, а поэтому, гораздо безопаснее для здоровья. Многие виды животных жиров: жиры птиц, свиной жир легко усваиваются организмом и совершенно необходимы людям, испытывающим большие физические нагрузки. Жир, в умеренных количествах, - важная составная часть каждодневного рациона.

Производство пищевых животных жиров является одной из основных отраслей мясной промышленности.

Наибольшее распространение получил тепловой метод извлечения жира — вытопка, которая осуществляется следующими способами:

- мокрый способ — жир-сырец находится в непосредственном контакте с водой или острым паром. В результате такой обработки получают трехфазную систему, включающую жир, бульон и шквару. Сущность извлечения жира из кости мокрым способом состоит в следующем. Сырье контактирует с водой, одновременно воздействуют вибрационные колебания, происходит постоянное перемешивание, в результате жир выделяется из кости и костного остатка;

- сухой способ предусматривает кондуктивный нагрев жира-сырца за счет контакта с греющей поверхностью. Влага, содержащаяся в жире-сырце, испаряется. В этом случае образуется двухфазная система, состоящая из шквары и жира.

Окончательное отделение жира от шквары осуществляется физическими методами: прессованием или центрифугированием.

В зависимости от технического решения технологического оборудования процесс вытопки может проводиться в аппаратах непрерывного и периодического действия.

Вытопку могут проводить при атмосферном давлении, избыточном давлении и под вакуумом.

Независимо от способа вытопки линии для получения жира состоят из приемного бункера, волчка, плавильного котла, дезинтегратора для тонкого измельчения жировой массы, отстойной центрифуги, системы сепараторов (очистительные и осветлительные); охладителей, сборника или накопителя для шквары и жира.

Вытопка жира, при атмосферном давлении — наиболее простой метод, так как вытопка осуществляется в открытых котлах. Нагрев сырья производится кондуктивным способом через стенку котла, снабженную снаружи, паровой рубашкой.

Вытопку жира при избыточном давлении применяют для переработки неизмельченного малоценного жира-сырца и шквары после вытопки в открытых котлах. Для вытопки жира этим способом применяют двустенные автоклавы и вакуум-котлы.

Основной задачей данного курсового проекта является разработка автоклава типа К7-ФА2. Процесс вытопки, в котором состоит из следующих операций:

- подготовки автоклава;

- нагрева (при вытопке жира из шквары заливают воду);

- загрузки сырья;

- герметизации автоклава и его подогрева;

- вытопки жира;

- удаления пара в конденсатор;

- разгерметизации автоклава;

- отсолки и отстаивания жира в котле;

- слива жира в отстойник;

- выгрузки шквары.

Автоклав предназначен для вытопки свиного жира и применяется на мясокомбинатах в цехах пищевых жиров.

Автоклав состоит из следующих основных элементов:

- котел;

- днище;

- паровая рубашка;

- крышка;

- откидные болты;

- прокладка;

- патрубки;

- задвижка;

- опора;

- предохранительный клапан.

Сырьём для вытопки свиного жира в автоклаве К7-ФА2 является свиной жир-сырец, который классифицируется на следующие группы:

- I группа: сальник, околопочечный, брыжеечный, околосердечный; жировая обрезь от зачистки тушь, с катыков, хвостов; щуповой жир; обрезь свежего шпика;

- II группа: с желудков; мездровый; жировая обрезь, получаемая при ручной обрядке шкур в цехе первичной переработки скота; кишечный жир от обезжиривания кишок на пензеловочных машинах или вручную; жировая обрезь из колбасного и консервного цехов; соленый шпик без запаха осаливания.

Способ вытопки существенно влияет на формирование качества готового продукта. Так, при вытопке жира из жира-сырца при атмосферном давлении мокрым и сухим способом и получают жир высшего сорта; при избыточном давлении и под вакуумом — жир 1-го сорта и сборный. Из шквары, полученной при вытопке жиров высшего сорта, жир 1-го сорта; из шквары, полученной при вытопке жиров 1-го сорта, — сборный жир.

Состояние вопроса и обзор научно-технической литературы

 

В настоящее время в мясной промышленности и жироперерабатывающей отрасли нашей страны для вытопки жира, наиболее распространение получили следующие технические средства: открытий колет ОПК-1,25, котел КВЖ-300, автоклав К7-ФА2, К7-ФА2-Ж, горизонтальный вакуумный котел КВМ-4,6А, установки РЗ-ФВТ-1, «Титан», «Де Лаваль», «Центрифлоу-Майонор», «Центрибон», «Вестфалия» и другие. Соответственно методы, применяемые при получении жира следующие: конвективно-кондуктивный нагрев; индукционный нагрев; воздействие ультразвуком; прессование; гидролиз и так далее.

В мясопереработке вытопку жира осуществляют в аппаратах периодического и непрерывного действия, при этом применяют два основных режима: мокрый и сухой.

Режимы технологических процес­сов и конструкции аппаратов опреде­ляются механическими свойствами сырья, химическим составом, санитарно-ветеринарными пока­зателями, а также видом конечной продук­ции, по источнику /5/.

Мокрый способ переработки жира заключается в том, что в течении всего термического процесса белки и выделившийся жир жировой ткани находятся в непосредственном соприкосновении с водой или острым паром, применяемыми для нагрева сырья. При этом часть коагулирующих белковых веществ сырья под влиянием влаги и тепла денатурируется, а большая часть, в основном коллаген, сваривается и гидролизуется с образование глютина (бульона). Выделившийся жир также частично эмульгируется и при этом подвергается незначительному расщеплению с образованием свободных жирных кислот. По окончании разварки сырья получается трёхфазная система – жир, шквара и бульон, в результате образования которого наблюдается потеря белка.

Поэтому мокрую вытопку применяют преимущественно для обработки пищевого жира с хорошими органолептическими показателями (вкус и запах), тогда как выход и качество шквары имеют второстепенное значение. В процессе вытопки поддерживается температура 70-90 °С; давление пара 0,15-0,3 МПа.

Температура горячей воды составляет 70-80 °С, по источнику /5/.

Вытопка жира сухим способом, осуществляемая в аппаратах, снабжённых контактной поверхностью (паровой рубашкой), характеризуется тем, что влага, содержащаяся в жире-сырце, после разварки в процессе обезвоживания испаряется в окружающую среду или удаляется под разрежением. При этом белки жировой ткани дегидратируются, становятся хрупкими, разрушаются и содержащийся в сырье жир частично выделяется. После вытопки получается двухфазная система – сухая жирная шквара и жир. Окончательное извлечение жира при этом процессе производится прессованием или центрифугированием. Сухая вытопка в горизонтально-вакуумных котлах используется тогда, когда важно получить большой выход жира и шквары высокого качества, а вкус и запах жира имеют второстепенное значение (например, из шквары и жировой обрези). Кроме того, данный режим не даёт отходов в сточные воды предприятия, что также является большим преимуществом.

Процессы переработки указанного сырья энергоемки, связаны с потреблением большого количества электро­энергии, пара и воды.

При этом в ряде случаев отходящие газы, вторич­ные пары и вода имеют высокий теп­ловой потенциал, который может быть использован в системах рекупе­рации, повышающих рентабельность производства и снижающих нагрузку на окружающую среду.

При перера­ботке конфискатов образуется боль­шое количество газов с неприятным запахом. Поэтому необходимо предус­матривать системы очистки газов от взвесей и дезодорацию, по источнику /3/.

Тепловую обработку жиросодержа­щего сырья применяют для вытопки жира. Для извлечения жира из жиросодержащего сырья при низких температурах используют им­пульсную, гидромеханическую или электроимпульсную обработку.

Вытопку могут проводить при атмосферном давлении, избыточном давлении и под вакуумом.

Независимо от способа вытопки линии для получения жира состоят из приемного бункера, волчка, плавильного котла, дезинтегратора для тонкого измельчения жировой массы, отстойной центрифуги, системы сепараторов (очистительные и осветлительные); охладителей, сборника или накопителя для шквары и жира.

Вытопка жира, при атмосферном давлении — наиболее простой метод, так как вытопка осуществляется в открытых котлах. Нагрев сырья производится кондуктивным способом через стенку котла, снабженную снаружи, паровой рубашкой.

Вытопку жира при избыточном давлении применяют для переработки неизмельченного малоценного жира-сырца и шквары после вытопки в открытых котлах. Для вытопки жира этим способом применяют двустенные автоклавы и вакуум-котлы.

Чтобы извлечь жир из мягкой или твердой жиросодержащей ткани необходимо разрушить белковую струк­туру, содержащую жир, перевести его из внутриклеточной фазы во внекле­точную, свободную фазу и затем уда­лить во внешнюю среду. Наибольшее распространение в промышленности для извлечения жира получила тепловая обработка.

При тепловой обработке применяют конвективный и кондуктивный мето­ды подвода теплоты. Конвективный нагрев происходит при непосредствен­ном контакте сырья с горячей водой или острым паром, так называемый мокрый способ. При кондуктивном ­теплота подводится через стенку от глухого пара, горячей воды или дру­гого теплоносителя - сухой метод.

Качество готовой продукции (жира) зависит от совместного действия двух факторов: макси­мальной температуры и продолжительности ее воздействия.

Наимень­шая продолжительность обработки определяется временем плавления жира и временем выдержки сырья для уничтожения патогенной микрофлоры, по источнику /3/.

При тепловой обработке применяются аппараты периодического действия (открытые котлы, автоклавы и универсальные вакуумные горизонтальные котлы) и аппараты непрерывного действия (шнековые, барабанные, роторные), а также комбинированные, совмещающие тепловую обработку и измельчение.

В периодически действующих аппаратах сырьё обрабатывается в больших объёмах, что имеет ряд недостатков. Так, например, из-за большой продолжительности процессов тепловой обработки (4 - 4,5 часа) ухудшается качество жира и кормовой продукции, по источнику /3/.

Технология переработки жиросодержащего сырья на данных установках включает:

- сбор и транспортирование сырья;

- предварительную его обработ­ку (мойка, измельчение, дефибрина­ция и другое);

- тепловую обработку (коа­гуляция, варка, стерилизация и вы­топка);

- отделение жидкой фазы от об­щей массы;

- очистку жидкой фазы;

- сушку влажного остатка и обработку сухого продукта.

В основном автоклавы состоят из следующих элементов: котел, днище, паровая рубашка, крышка, откидные болты, прокладка, патрубки, задвижка, опора, предохранительный клапан.

Вытопка жира в аппаратах периодического действия распро­странена на мясокомбинатах небольшой мощности, а также в ограниченных размерах применяется и на крупных предприятиях, оснащенных установками непрерывного действия, в кото­рых перетопочные аппараты работают как на принципе сухого, так и мокрого способов вытопки жира. Последние, как правило, не при­способлены для переработки отдельных видов сырья с нали­чием большого количества плотной соединительной ткани: свиная мездра - ручная и машинная, шкурки, шквара и другие. Кроме термофизических способов получе­ния жира из мягкого жира-сырца применяют химический гид­ролизный способ извлечения жира, по источнику /5/.

К автоклавам предъявляются следующие специфические требования:

- толщина стенок варочного сосуда, рубашки и откидные прижимные болты увеличены по условиям прочности;

- сварные швы подвергают специальному контролю;

- на крышке автоклава устанавливают следующую дополнительную арматуру: предохранительный клапан, срабатывающий на давление 300-350 кПа;

- манометр с указанием допустимого уровня давления на шкале прибора;

- пароспускной вентиль, по источнику /6/.