Установка переработки подсырной сыворотки для цеха полутвердых сыров с разработкой блока обратного осмоса

Установка переработки подсырной сыворотки для цеха полутвердых сыров с разработкой блока обратного осмоса

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра пищевой инженерии

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

Установка переработки подсырной сыворотки для цеха полутвердых сыров с разработкой блока обратного осмоса

Исполнитель

студент гр. МАПП-07 М.А. Иванова

Екатеринбург 2012

Содержание

Введение

. Современное состояние вопроса по переработке молочной сыворотки

.1 Методы переработки молочной сыворотки

.2 Оборудование для переработки сыворотки

.3 Применение молочной сыворотки

.4 Выводы по литературному обзору и постановка задач для проектирования

. Разработка линии по переработке подсырной сыворотки

.1 Описание линии

.2 Принцип действия линии

.3 Технология переработки подсырной сыворотки с применением блоков ультрафильтрации и обратного осмоса

. Расчетная часть

.1 Расчет установки обратного осмоса

.2 Расчет конструктивных параметров теплообменника типа «труба в трубе»

.3 Выбор статического смесителя

. Техника безопасности и охрана труда

.1 Организация службы охраны труда на сыродельном предприятии

.2 Организация пожарной безопасности

.3 Обеспечение безопасности при эксплуатации оборудования

.4 Меры обеспечения норм микроклимата

.5 Освещение

.6 Защита от производственного шума и вибрации

Экологическая часть

.1 Экологическая экспертиза сыродельного производства

.2 Очистка сточных вод

.3 Охрана воздушного бассейна

. Экономическая часть

.1 Расчет технического эффекта линии по переработке подсырной сыворотки

.2 Технико-экономический эффект проекта при переработке подсырной сыворотки

.3 Экономический эффект проекта

.4 Расчет экономической эффективности капитальных вложений

Заключение

Список использованных источников

Введение

Молоко и молочные продукты играют огромную роль в питании людей, а так как молочное сырье является относительно дорогостоящим, а его производство- трудоемким, поэтому целесообразно более полно и рационально использовать эту продукцию в процессе переработки.

При производстве сыра, творога и казеина образуется молочная сыворотка, жидкий побочный продукт, характеризуется высоким содержанием биологически ценных белков, минеральных солей и витаминов, которые до сих пор практически не используются человеком.

В Европе созданы централизованные крупномасштабные центры по переработке сыворотки. Лидерами среди стран по производству сухой сыворотки являются Франция, США и Германия, которые производят около 80% мирового объема сухой сыворотки. Россия же занимает лишь 9 место по производству сухой сыворотки. Это связано с рядом проблем:

-          отсутствие крупных централизованных предприятий по переработке сыворотки. В России большее число молокоперерабатывающих предприятий с относительно небольшими объемами производства сыворотки (до 50 т/сутки);

-          большие расстояния между молочными предприятиями, в следствие с этим возникают проблемы с транспортировкой и сохранением качества сыворотки;

-          отсутствие массового производства многофункциональных продуктов на основе молочной сыворотки;

- применение устаревшего оборудования.

Решение проблемы по переработке молочной сыворотки необходимо для того, чтобы более полноценно перерабатывать и использовать сыворотку, для получения в дальнейшем пищевой и кормовой продукции, а также решение этой проблемы влечет за собой снижение экологической нагрузки молочных предприятий. Поэтому переработка сыворотки как продукта и сырья необычайно перспективна и экономически рациональна [1,с.8].

1. Современное состояние вопроса по переработке молочной сыворотки

За последние десять лет во всем мире значительно возрос интерес к использованию молочной сыворотки. В натуральном виде сыворотка находит ограниченное применение. Молочная сыворотка, обладающая многими ценными свойствами, находит применение сегодня прежде всего в пищевой промышленности.

Полная переработка молочной сыворотки позволяет создать дополнительные сферы использования сывороточного белка, лактозы, уменьшить загрязнение сточных вод, сбрасываемых молочными предприятиями [2,с.7].

Большинство европейских стран создали централизованные крупномасштабные предприятия по переработке молочной сыворотки. Так, в Голландии существуют 2 предприятия: одно с годовой мощностью 2,0 млн т, другое- 2,5 млн.т. Предприятия перерабатывают сыворотку Нидерландов, севера Франции и Германии, морским транспортом сыворотка поступает из Ирландии. Здесь производится широкая гамма пищевых и кормовых продуктов на ее основе. В южной части Германии расположен завод по переработке молочной сыворотки с годовой мощность 4,5 млн. т. На этом предприятие перерабатывают также сыворотку восточной части Франции, Австрии, Чехии и Словакии. В северной части Италии 13 сыроварен объединились и организовали предприятие по совместной переработке подсырной сыворотки.

Таким образом, основной тенденцией европейских государств является создание крупных специализированных предприятий, оснащение которых позволяет выпускать широкую гамму продуктов [1,с.12].

Объемы переработки молочной сыворотки в России значительно меньше, чем у европейских стран. Большинство российских молокоперерабатывающих предприятий имеют относительно небольшие объемы производства сыворотки и молочные заводы находятся на больших расстояниях друг от друга, что создает проблемы с транспортировкой и сохранением качества сыворотки. Также оборудование для глубокой переработки сыворотки дорогостоящее и окупается лишь при достаточных объемах производств [1,с.8].

.1 Методы переработки молочной сыворотки

Основными направлениями переработки являются: производство сухой сыворотки, деминерализованной сухой сыворотки, лактозы и безлактозной сухой сыворотки.

На сегодняшний момент существуют несколько методов по переработке молочной сыворотки:

тепловые методы;

сепарирование;

концентрирование;

биологические методы обработки;

мембранные методы обработки.

.1.1 Тепловые методы переработки молочной сыворотки

Тепловой метод включает в себя охлаждение и пастеризацию.

Сыворотка должна быть переработана как можно быстрее после ее получения, так как благодаря ее составу в ней начинают быстро размножаться бактерии. Для временного хранения сыворотку необходимо охладить до температуры 5 єС, чтобы временно остановить рост бактерий [3,с.34].

Основная цель пастеризации - предотвратить развитие нежелательной микрофлоры. Источниками микрофлоры могут быть специально вводимые закваски при производстве основного продукта; возможно также обсеменение посторонней микрофлорой при сборе и хранении молочной сыворотки. Кроме того, при пастеризации подсырной сыворотки инактивируются остатки сычужного фермента, присутствие которого в ряде случаев при дальнейшей, переработке молочной сыворотки нежелательно.

Кроме того, при пастеризации подсырной сыворотки инактивируются остатки сычужного фермента, присутствие которого в ряде случаев при дальнейшей, переработке молочной сыворотки нежелательно.

Пастеризация и высокотемпературный нагрев (температура и продолжительность) молочной сыворотки обусловлены требованиями технологического процесса производства продукта или полуфабриката. Для молочной сыворотки этот процесс имеет некоторые особенности в сравнении с цельным или обезжиренным молоком. Это обусловлено тем, что при температуре, начиная с 60-65°С (порог тепловой денатурации сывороточных белков) и выше, в пастеризаторах на греющих поверхностях интенсивно образуется трудноудаляемый пригар. Для подогрева до более высокой температуры используется непосредственный ввод пара (при необходимости через специальные фильтры). Таким образом производят нагрев сыворотки до температуры 93±2°С для коагуляции сывороточных белков в процессе производства молочного сахара. Молочную сыворотку подогревают в две стадии: до 60-65°С в трубчатом подогревателе и направляют в резервуар (ванну) для отваривания альбумина, а затем путем подачи пара через паровой барботер. Подогрев сыворотки лишь путем прямой подачи пара через барботер нежелателен, так как при этом сыворотка разбавляется паровым конденсатом, что в дальнейшем приводит к увеличению времени и затрат энергии на ее выпаривание, а следовательно, и к увеличению себестоимости конечного продукта [4,с.25].

Пастеризацию молочной сыворотки на практике проводят по одному из режимов: низкотемпературному (медленному), то есть при температуре 63-65°С с выдержкой 30 мин, или быстрому при температуре 72 °С с выдержкой 15-20 с.

Оба метода имеют свои преимущества и недостатки. При пастеризации по первому режиму не происходит интенсивного образования пригара на греющих поверхностях пастеризационных аппаратов, однако метод требует значительных затрат времени или дополнительных емкостей для выдержки сыворотки при температуре пастеризации. При пастеризации по второму режиму процесс происходит достаточно быстро, однако требуется более частая чистка пастеризационных установок от пригара, Тот или иной метод пастеризации молочной сыворотки используют в зависимости от конкретных условий на производстве [4,с.25].

.1.2 Переработка молочной сыворотки путем сепарирования

Сепарирование молочной сыворотки используют на двух этапах её промышленной переработки: для выделения молочного жира и казеиновой пыли (обезжиривание) и для отделения скоагулированных белков (осветление). От обезжиренной сыворотки могут центробежно отделяться только частицы казеина (казеиновая пыль), а также возможно совместное отделение казеиновых частиц и скоагулированных белков. Обезжиривать молочную сыворотку целесообразно при её жирности не менее 0,2%. Сепарировать сыворотку необходимо сразу же по её получении, или использовать кратковременное (не более 2-х часов) резервирование. В этом случае не только не возрастает кислотность продукта, но и сохраняется температура, при которой сыворотка получена от производства сыра или творога (30 … 45 єС). Подогревать сыворотку перед сепарированием нецелесообразно, поскольку это повышает затраты на обезжиривание [5].

Наиболее эффективный способ удаления казеиновой пыли - центробежный - с использованием саморазгружающихся сепараторов.

Для выделения жира из сыворотки применяют только центробежный способ - сепарирование. Качество его улучшается с повышением температуры. Обычно сыворотку сепарируют при 35-40°С непосредственно после удаления ее из сыроизготовителя, то есть без предварительного подогревания.

Из сыворотки жир извлекается труднее, чем из молока, что обусловлено высокой дисперсностью жировых шариков и наличием казеиновой пыли. Только при хорошо организованном процессе сепарирования можно достичь в обезжиренной сыворотке остатка жира 0,05%. Обычно в большинстве случаев содержание остатка жира составляет 0,1%.

Для выделения из сыворотки скоагулированных белковых веществ также может быть использован способ центрифугирования. Система сыворотка - хлопья белка представляет собой грубодисперсную суспензию.

Дисперсионной фазой этой суспензии являются гидрофильные хлопья белка неправильной формы, находящиеся во взвешенном состоянии. Несмотря на значительные геометрические размеры хлопьев (средний линейный размер хлопьев - около 200 мкм), образующих дисперсионную фазу суспензии, разделяемость ее довольно низкая, что можно объяснить значительной гидрофильностью частиц [4,с.30].

.1.3 Биологические методы переработки молочной сыворотки

Целесообразность биологической обработки молочной сыворотки обусловлена возможностью повышения питательной ценности этого сырья за счет обогащения полезными веществами. Основные направления биологической обработки: синтез белковых веществ дрожжами, использующими для своего роста и развития лактозу; гидролиз лактозы протеолитическими ферментами до более сладких моноз; микробный синтез витаминов, жира, ферментов и антибиотиков; переработка лактозы в молочную кислоту и этиловый спирт; расщепление молочных белков до свободных аминокислот [4, с.47].

Обработка микроорганизмами

Использование микроорганизмов является основным методом биологической обработки молочной сыворотки.

При изготовлении молочнокислых продуктов в молочное сырье вносятся различные закваски, которые готовят на чистых культурах соответствующих видов микроорганизмов (молочнокислые бактерии, уксуснокислые бактерии, дрожжи). В результате молочнокислого брожения происходит расщепление лактозы до глюкозы и галактозы и далее до молочной кислоты.

Этот метод позволяет получать широкий ассортимент продуктов и полуфабрикатов для пищевых (напитки из сыворотки, сыворотка сгущенная сброженная для хлебопекарной и кондитерской промышленности), кормовых (сыворотка обогащенная, закваски для силосования кормов) и технических (этиловый спирт, молочная кислота, столовый уксус, лизин и др.) целей.

Параллельно с молочнокислым брожением, как правило, протекают побочные процессы, которые обусловливают накопление продуктов распада лактозы - летучих кислот, спиртов, диацетила. Брожение прекращается самопроизвольно, когда микроорганизмы расщепляют лишь часть (около 20%) лактозы, поскольку образующаяся молочная кислота губительно действует на их развитие.

При внесении в молочную сыворотку вместе с молочнокислой закваской дрожжей происходит спиртовое брожение, которое в общем виде можно представить следующим уравнением

С₁₂Н₂₂О₁₁+Н₂О=4СН₃СН₂ОН+4СО₂ .                                                              (1.1)

Лактоза этиловый спирт

Если протекают другие виды брожения (маслянокислое, уксуснокислое, пропионовокислое), то они вызывают пороки продукта.

На спирт расходуется до 95% молочного сахара, а 5% идет на образование дрожжевых клеток и побочных продуктов спиртового брожения. Суть технологии состоит в том, что исходную молочную сыворотку очищают от белков, вносят дрожжи и ведут процесс брожения при 33 - 34°С в течение 48-72 ч. Затем дрожжи отделяют от бражки, а последнюю подвергают дисцилляции. Выход спирта в условиях промышленного производства составляет 84%.

Побочными продуктами процесса получения спирта являются сывороточные белки, которые могут использоваться на пищевые цели, а также послеспиртовая бражка, которая может использоваться на корм сельскохозяйственным животным. Наряду с многими направлениями промышленного использования этиловый спирт может быть применен и в качестве сырья при производстве столового уксуса [4,с.49].

Под действием молочнокислых микроорганизмов лактоза может сбраживаться до молочной кислоты. Молочная кислота может производиться из любого вида молочной сыворотки (подсырной, творожной, казеиновой). Технология молочной кислоты включает приготовление затора и закваски, сбраживание сыворотки, нейтрализацию, разложение лактата кальция, очистку и фильтрацию, отстой и декантацию молочной сыворотки.

Молочную сыворотку сгущают в 2-2,6 раза для того, чтобы содержание молочного сахара возросло до 10-12%. После пастеризации и охлаждения до 45°С затор засевают специальными видами молочнокислых бактерий, сбраживающих лактозу. Образующаяся в результате брожения молочная кислота периодически нейтрализуется известью или мелом, в результате чего получается лактат кальция

2СН₃СООНСООН + СаСО₃ = Са (С₃Н₅О₃) + Н₂О + СО₂.   (1.2)

Процесс брожения длится 2-2,5 суток. Сброженную сыворотку нейтрализуют известью, фильтруют и сгущают в 2-5 раз и зависимости от необходимой концентрации молочной кислоты (10 - 45%), после чего добавляют серную кислоту для разложения лактата кальция и выделения молочной кислоты.

Са (С₃H₅O₃) + Н₂SO₄ = 2СН₃CНОНСООН + СаSO₄.           (1.3)

Процесс ведут при температуре 40-45°С. Затем молочную кислоту подвергают очистке активированным углем и фильтруют от гипса и активированного угля на специальном фильтре под вакуумом.

Обработка ферментными препаратами

Ферменты - биологические катализаторы, белковой природы, обладающие высокой активностью и специфичностью действия. Их применение значительно увеличивает скорость химических превращений, что позволяет сократить продолжительность многих технологических процессов. С помощью ферментов может быть обеспечена также определенная направленность процессов при получении ценных компонентов продуктов питания.

Для гидролиза лактозы используют фермент бета-галактозидазу. В результате гидролиза плохо растворимый и несладкий молочный сахар (лактоза) превращается в более сладкую и хорошо растворимую смесь моносахаров (глюкозы и галактозы), что позволяет широко использовать фермент для производства пищевых и кормовых продуктов. В общем виде уравнение гидролиза лактозы можно представить так:

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O = С₆H₁₂О₆ + C₆H₁₂О₆.                                  (1.4)

лактоза глюкоза галактоза

В результате гидролиза в моносахара превращается до 50-70% лактозы, увеличивается сладость и усвояемость готового продукта. Во многих странах пользуются популярностью кисломолочные продукты и налитки, вырабатываемые из молока с гидролизованной лактозой. Проводятся исследования по производству сыра из гидролизованного молока. Сыр, по сравнению с контрольными образцами, отличается более высокими вкусовыми качествами и ускоренным процессом созревания.

Особый интерес представляет возможность выработки продуктов и полуфабрикатов из молочной сыворотки с гидролизованной лактозой. Такие полуфабрикаты из сыворотки могут широко использоваться для приготовления различных напитков, пищевых сиропов и подслащающих веществ для кондитерской промышленности.

Сыворотку после гидролиза рекомендуется сгущать при температуре 55-65°С до массовой доли сухих веществ 40%. Продукт такой концентрации обладает сравнительно невысокой вязкостью, в нем не происходит кристаллизации лактозы.

Для обогащения сыворотки используют ее белковые вещества, оставшиеся после операции осветления. Белковые вещества в сыворотке диспергируют, если пропустить сыворотку через центробежный насос в течение 10 - 15 мин, ферментные препараты (пепсин, протосубтилин) готовят в виде раствора. В качестве активатора протеолитических процессов используют автолизированные пивные дрожжи. Одновременно они обогащают сыворотку витаминами группы В и аминокислотами.

Ферментацию сыворотки проводят при периодическом перемешивании в течение 3,5 - 4 ч при температуре 29°С или в течение 1 ч при 40°С. Обогащенную сыворотку нагревают до 93°С, охлаждают до 62°С, фильтруют через бязь и направляют на сгущение. Негидролизованный белок поступает на повторный гидролиз.

Ферментные препараты используются также при производстве молочного сахара-сырца улучшенного. Сущность технологии заключается в том, что в подсгущенную сыворотку для гидролиза остаточных азотистых соединений сиропа вносят ферментный препарат панкреатин при температуре 50 - 55°C [4,с.51].

.1.4 Переработка молочной сыворотки путем сгущения и сушки

С целью длительного хранения и сокращения расходов на транспортировку молочную сыворотку концентрируют путем удаления влаги, получая сгущенные и сухие продукты.

Сгущение сыворотки необходимо перед сушкой, при производстве молочного сахара, напитков и сиропов.

Сгущение молочной сыворотки можно осуществить различными способами: выпариванием и вымораживанием.

Степень сгущения молочной сыворотки определяется требованиями технологического процесса, требованиями потребителей и техническими возможностями аппаратов.

Консервирующее действие в сгущенной сыворотке обеспечивается за счет осмотического давления и молочной кислоты. В натуральной молочной сыворотке осмотическое давление 0,74 МПа. Следовательно, для микроорганизмов, имеющих внутриклеточное давление на уровне 0,6 МПа, создаются оптимальные условия для развития. Этим объясняется быстрая порча молочной сыворотки во время хранения. При сгущении сыворотки в 5 раз осмотическое давление повышается до 7,4 МПа, что создает неблагоприятные условия для развития микроорганизмов.

Практически молочную сыворотку сгущают в 2-15 раз с критическими точками 13, 20, 30, 40, 60 и 75 % сухих веществ. Технологическими параметрами, определяющими процесс сгущения сыворотки выпариванием влаги, является температура и продолжительность. Для сохранения нативных свойств компонентов сыворотки желательна максимальная температура на уровне 50-60 °С. Повышение температуры приводит к потемнению продукта и гидролизу лактозы. Снижение температуры затягивает процесс, вызывает обильное пенообразование и может вызвать микробиологическую порчу [6,с.70].

Таким образом, повышение концентрации сухих веществ в сыворотке до 40 и 60% позволяет сохранить этот продукт без существенных изменений в течение 5-30 суток при температуре 20-25°С, а при температуре 2-5°С сроки хранения увеличиваются соответственно до 30 и 60 суток.

Однако, с повышением степени концентрирования сыворотки возрастает и количество влаги, которое необходимо удалить из нее. При использовании традиционного оборудования для этих целей (вакуум-выпарные установки, распылительные и вальцовые сушилки) увеличиваются также и энергетические затраты. Кроме того, надо иметь в виду, что при сушке на удаление 1 кг влаги расходуется примерно в 10 раз больше теплоты, чем при сгущении [4,с.35].

.1.5 Мембранные методы переработки молочной сыворотки

К основным мембранным методам переработки сыворотки относятся: гиперфильтрация (ультрафильтрация и обратный осмос) и электродиализ.

Эти процессы, протекающие под давлением с использованием полупроницаемых мембран, применяются для фракционирования растворов [7,с.36].

В зависимости от диаметра пор мембраны происходит разделение находящихся в растворе компонентов: компоненты с размерами менее диаметра пор проходят через мембрану, а компоненты с большими размерами задерживаются. Получаются два раствора с различными компонентами.

Мембранные процессы открывают широкие возможности для производителей молочной продукции: регулировать состав сырья, концентрируя желаемые и удаляя нежелательные компоненты; обеспечивать микробиологическую безопасность и сохранения нативных свойств; максимально увеличивать степень переработки сырья; дают возможность экономить энергоресурсы, воду и расходные материалы; оптимизировать и повышать эффективность производства [7,с.37].

Ультрафильтрация

Баромембранные процессы условно делят на микрофильтрацию, ультрафильтрацию, нанофильтрацию и обратный осмос. Эти процессы имеют много общего. Основным компонентом баромембранного оборудования являются полупроницаемые мембраны.

Такой метод является физическим способом разделения растворов (без превращения фаз) через полупроницаемую перегородку (мембрану) с размерами пор менее 0,5 мкм. Мембранный метод принципиально отличается от обычной фильтрации. Если при фильтрации продукт образуется в виде твердого или аморфного осадка на поверхности фильтра, то при мембранном разделение продуктами являются два раствора, один из которых обогащен растворенным веществом. В этом процессе накопление растворенных веществ у поверхности мембран нежелательно, так как приводит к резкому снижению их проницаемости [6,с.35].

В тех случаях, когда осмотическое давление пренебрежимо мало по сравнению с рабочим давлением, что, например, характерно для водных растворов высокомолекулярных веществ, процесс разделения растворов с помощью полупроницаемых мембран называют ультрафильтрацией. Для проведения ультрафильтрации используют полупроницаемые мембраны диаметром пор от 10 до 100 нм, способные задерживать компоненты с молекулярной массой от 10⁴ ед. и выше.

При ультрафильтрации мембрана задерживает только высокомолекулярные соединения и пропускает с фильтратом вещества, образующие раствор. Так, при ультрафильтрации молочной сыворотки задерживается (концентрируется) белок, а в фильтрат уходят соли и лактоза. В фильтрат переходит около 30% кальция, 90 - калия и натрия, 70 - магния, 80 - хлора и 50% фосфора, содержащихся в исходной сыворотке. Содержание витаминов в концентрате такое же, как и в исходной сыворотке. Белки сохраняют свои нативные свойства [3,с.61].

Обратный осмос

Обратный осмос применяется как самостоятельно, так и в сочетании с другими методами для переработки сыворотки. При обратном осмосе, как и при ультрафильтрации, используются полупроницаемые мембраны диаметром пор от 1 до 3 нм, способные задерживать компоненты раствора с молекулярной массой от 50 ед. и выше. Срок службы мембран на установленном оборудовании 1-3 года. Обратный осмос может быть использован также для концентрирования и частичной деминерализации цельного молока до содержания 25% сухого вещества или для переработки полученного после ультрафильтрации пермеата в лактозосодержащий концентрат, отделяемый от солесодержащих промывных вод.

С помощью обратного осмоса все компоненты сыворотки могут быть отделены от воды с желаемой концентрацией (до 25 % сухой массы) экономичным с точки зрения энергетических затрат способом. Этот метод является более дешевым (по сравнению с методом сгущения сыворотки) и, кроме того, позволяет получать в концентрированной форме нативные, не денатурированные термической обработкой белки [2,с.101].

Электродиализ

Применение электродиализа позволяет снизить в сыворотке содержание минеральных веществ. Сыворотка проходит в слабом электрическом поле через электролизные модули с ионоселективными мембранами. Катионитовые мембраны содержат отрицательно заряженные, связанные ковалентно группы, например, сульфиновой кислоты. Они пропускают катионы и задерживают анионы. Противоположное явление имеет место на анионовых мембранах. Положительно заряженными группами являются при этом четвертичные амины [2,с.106].

Так, при пропускании постоянного (или выпрямленного) электрического тока катионы солей, содержащихся в молочной сыворотке и рабочем растворе, перемещаются по направлению к катоду, а анионы солей - к аноду.

Перемещаясь к катоду, катионы солей молочной сыворотки через катионитовую мембрану переходят в рабочий раствор соседних камер. Анионы, перемещаясь к аноду, через анионитовую мембрану также переходят в рабочий раствор. Дальнейший путь из рабочего раствора к катоду катионам преграждает анионитовая мембрана, а анионам к аноду - катионитивая, поэтому катионы и анионы солей, удаляемых из молочной сыворотки, накапливаются в рабочем растворе. В результате описанной миграции ионов молочная сыворотка обессоливается, а рабочий раствор концентрируется. Процессы электродиализного обессоливания и концентрирования протекают одновременно и тесно взаимосвязаны. При изменение направления электрического тока на противоположное процесс будет протекать в обратном направлении. То же произойдет, если применять местами катионитовые и анионитовые мембраны.

Электронейтральные молекулы других веществ, входящих в состав молочной сыворотки, в электродиализном процессе не участвуют, поэтому при электродиализном обессоливании молочной сыворотки (или молока) в рабочий раствор переходят только ионы солей, а содержание белков и лактозы не меняется.

Электродиализ молочной сыворотки не оказывает существенного влияния на качество и содержание сывороточных белков, лактозы и витаминов. Потери белка составляют 2-3%, причем количество не белкового азота уменьшается на 25%, а потери лактозы при уровне деминерализации 90% составляют 6% [3,с.63].

.2 Оборудование для переработки сыворотки

.2.1 Оборудование теплового метода

Для охлаждения можно использовать охладительные установки любой конструкции (рисунок 1.2). Охлаждение непосредственно в танках дает гораздо меньший эффект, так как протекает медленно и затягивается на длительное время, в течение которого в сыворотке происходят нежелательные процессы, приводящие к снижению ее качества.

Наилучшие результаты дает охлаждение в сочетании с предварительной пастеризацией.

Рисунок 1.2- Пластинчатый теплообменник пастеризационно-охладительной установки ВП1-У а - общий вид аппарата: 1 - станина; 2 - промежуточная плита; 3 - секция пастеризации; 4 - секция рекуперации; 5 - секция охлаждения водой; 6 - нажимная плита; 7 - штанга; 8 - стойка; б - схема движения теплообменивающих сред.

На практике для процесса пастеризации рекомендуется использовать трубчатые пастеризационные установки (рисунок 1.3), которые легко поддаются разборке для ручной чистки. В этих аппаратах сыворотку целесообразно нагревать до температуры не более 60-65 єС. Для подогрева до более высокой температуры используется непосредственные ввод пара.

Таким образом, происходит нагрев сыворотки до температуры 93 2 єС для коагуляции сывороточных белков в процессе производства молочного сахара [4,с.25].

Рисунок 1.3- Трубчатая пастеризационная установка

Общий вид пластинчатого пастеризатора:

- штуцер выхода молока из секции регенерации;

- станина; 3 - секция пастеризации; 4 - штуцер входа молока в секцию пастеризации; 5 - штуцер выхода молока из аппарата; 6 - штуцер входа ледяной воды;7 - зажимной механизм; 8 - ножка; 9 - секция охлаждения; 10 - штуцер входа молока в секцию охлаждения;11 - штуцер выхода молока из секции пастеризации; 12 - секция регенерации; 13 - штуцер входа сырого молока в секцию регенерации .

.2.2 Оборудование для переработки сыворотки методом сепарирования

Наиболее эффективный способ удаления казеиновой пыли- центробежный- с использованием саморазгружающихся сепараторов (рисунок 1.4). Качество улучшается с повышением температуры. Обычно сыворотку сепарируют при 35-40 єС непосредственно после удаления ее из сыроизготовителя, то есть без предварительного подогревания. Барабаны обычных барабанов-сливкоотделителей быстро забиваются казеиновой пылью, поэтому при сепарировании подсырной сыворотки сепараторы останавливают через каждые 1,5-2 часа для чистки и мойки, а для творожной-через 1 час.

Наиболее эффективно использование саморазгружающихся сепараторов для одновременного извлечения казеиновой пыли и молочного жира [4,с.31].

Рисунок 1.4- Общий вид саморазгружающегося сепаратора: 1 - гидроузел; 2 - коммуникации; 3 - крышка сепаратора; 4 - барабан; 5 - приемник осадка; 6 - станина.

.2.3 Оборудование для переработки сыворотки методом сгущения и сушки

Наибольшее распространение получил процесс сгущения в специальных вакуумно-выпарных аппаратах (рисунок 1.5). Теоретически консервирующее воздействие в процессе сгущения молочной сыворотки достигается за счет повышения осмотического давления и накопления молочной кислоты. Значительное повышение осмотического давления в сыворотки создает неблагоприятные условия для развития микроорганизмов. Сыворотку сгущают при температуре 60-65 єС, что обеспечивает пастеризацию продукта. Кроме того, при сгущении подсырной сыворотки в 8-10 раз, а творожной в 3-5 раз повышается кислотность до 100 єТ и выше за счет концентрации молочной кислоты, что оказывает ингибирующее действие на микроорганизмы. Таким образом повышение концентрации сухих веществ в сыворотки до 40 и 60 % позволяет сохранить этот продукт без существенных изменений в течение 5-30 суток при температуре 20-25 єС [4,с.35].

Рисунок 1.5- Пленочные вакуум-аппараты: а- с сосной нагревательной камерой: 1- нижняя камера; 2,3,7,9- штуцера; 4- брызгоуловитель; 5- сепаратор; 6- отбойник; 8- греющая камера; б- с выносным кипятильником и стекающей пленкой: 1,4-7,9 - штуцера; 2- сепаратор; 3- брызгоуовитель; 8-камера; в- роторный: 1,2,8- штуцера; 3- подвижные лопасти; 4- вертикальный вал; 5- двигатель; 6- клиноременная передача; 7-сепаратор; 9- корпус.

При процессе сушки используют сушилки различной конструкции (распылительные, вальцовые, сублимационные, с виброкипящим слоем). Но на практики довольно широкое применение получили сушилки распылительные (рисунок 1.6), несколько меньше- вальцовые (рисунок 1.7).

Рисунок 1.6- Распылительная сушилка: 1-вентилятор; 2-калорифер; 3-камера сушилки; 4-диск; 5-циклон; 6- рукавный фильтр; 7-шнек для выгрузки высушенного материала.

Рисунок 1.7- Вальцовая сушилка: 1- Устройство для отвода паров; 2-вытяжной зонт; 3- вальцы; 4- патрубок для входа пара; 5- элеватор; 6- электродвигатель дробилки; 7-дробилка; 8- шнек; 9- конденсатоотводчик; 10-патрубок для отвода конденсата; 11- станина; 12- воздуховоды; 13- электродвигатель вентилятора; 14-электродвигатель вальцов; 15- приводной механизм.

Распылительные и вальцовые сушилки имеют положительные стороны и недостатки. Распылительный способ обеспечивает получение продукта высокого качества. Его применяют на крупных специализированных заводах и цехах переработки сыворотки. Однако эти сушилки громоздкие и требуют значительных энергетических затрат.

Вальцовые сушилки характеризуются простотой аппаратурного оформления, небольшими размерами, меньшими энергозатратами по сравнению с распылительной установкой. Недостаток вальцовой сушки заключается в том, что готовый продукт имеет более низкую растворимость и худший вид [4,с.38].

.2.4 Оборудование для переработки сыворотки биологическим методом

Процесс ферментации осуществляют в аппаратах, снабженных мешалкой и барботером, при постоянном поступлении воздуха до полного использовании лактозы. По окончании процесса молочная сыворотка содержит 2,3 % белка. Далее ее подвергают температурной обработки для инактивации живых клеток и сгущают до содержания сухих веществ 44-46% [4,с.50].

.2.5 Оборудование для переработки сыворотки мембранным методом

Наиболее специфическим и важным компонентом мембранного оборудования являются мембраны. От их свойств в большей степени зависят качественные показатели получаемых продуктов, надежность и долговечность мембранного оборудования, а также экономическая целесообразность его применения.

Мембранные процессы основаны на использовании полупроницаемых мембран, обладающих способностью селективно пропускать или задерживать компоненты разделяемой жидкой среды.

Мембраны, которые применяют в молочной промышленности, должны отвечать определенным требованиям: высокой удельной производительностью, хорошей задерживающей способностью (селективностью) по отношению к высокомолекулярным веществам молочной сыворотки (белок, жир), низкой селективностью по отношению к низкомолекулярным компонентам (лактозе), достаточной механической прочностью, отвечающей условиям монтажа, транспортировки и хранению. Электродиализные мембраны, кроме того, должны обладать высокой проницаемостью для ионов и в тоже время высокой сопротивляемостью свободной диффузии электролита; минимальным омическим сопротивлением во избежание высоких затрат электроэнергии на его преодоление при прохождении электрического тока через мембрану.

Полупроницаемые мембраны для ультрафильтрации изготавливают из полимерных материалов. Они имеют тонкий (около 2,5 мкм) слой и микропористую подложку толщиной около 50 мкм.

Производительность мембран также зависит от давления фильтрации и температуры продукта.

Большое значение для надежной работы мембранной установки имеет эффект очистки мембран от загрязнений, образующихся в процессе концентрации сырья [4,с.65].

Мембранные аппараты подразделяют на плоскокамерные, трубчатые, рулонные, с полыми волокнами, а также электродиализаторы.

Плоскокамерные аппараты применяют в установках небольшой производительности, чаще в лабораторной практики.

Трубчатые мембранные аппараты широко применяют в пищевой промышленности для проведения процессов микро и ультрафильтрации (рисунок 1.8), состоят из набора пористых дренажных трубок диаметром 5-20 мм, на внутренней или наружной поверхности которых расположены мембраны. В соответствии с этим исходный поток направляют в трубное либо межтрубное пространство [8,с.350].

Рисунок 1.8- Трубчатый аппарат: 1 - Мембрана; 2 - дренажный материал; 3 - трубчатый фильтрующий элемент.

В рулонных аппаратах (рисунок 1.9) мембранный элемент имеет вид пакета; три его кромки герметизированы, а четвертая прикреплена к перфорированной трубке для отвода пермеата, на которую накручивается пакет вместе с сеткой-сепаратором. Разделяемый поток движется в осевом направлении по межмембранным каналам, а пермеат- спиралеобразно по дренажному материалу и поступает в отводящую трубку. Аппараты этого типа отличаются высокой плотностью упаковки мембран (300-800 м²/м³), но сложнее, чем плоскокамерные, в изготовлении. Они используются в установках средней и большой производительности для разделения жидких и газовых смесей. Применяются для процессов обратного осмоса, нано-и ультрафильтрации. Способом обратного осмоса производят концентрирование практически всех веществ, находящихся в растворе, и выделение чистого растворителя из раствора. В этом случае необходимо преодолевать более высокое осмотическое давление, которое резко возрастает для низкомолекулярных соединений [8,с.351].

В аппаратах с волокнистыми мембранами (рисунок 1.10) рабочий элемент обычно представляет собой цилиндр, в который помещен пучок полых волокон с наружным диаметром 80-100 мкм и толщиной стенки 15-30 мкм. Разделяемый раствор, как правило, омывает наружную поверхность волокна, а по его внутреннему каналу выводится пермеат. Благодаря высокой плотности упаковки мембран (до 20000 м²/м³) эти аппараты применяют в опреснительных установках большой производительности (десятки тыс. м³/сут) [8,с.352].

Рисунок 1.9- Рулонный аппарат: a-корпус, б-фильтрующий элемент; 1-мембрана; 2-дренажный материал; 3-фиксатор; 4-сепаратор; 5-отводная трубка.

Рисунок 1.10- Аппарат с волокнистой мембраной: 1 - Трубная решетка с открытыми концами волокон; 2 - полое волокно.

При применении электродиализа конструкция современных электродиализаторов многокорпусная. Используемые мембраны имеют функции обмена как анионов, так и катионов, что позволяет при электродиализе снизить минеральное содержание в обрабатываемой жидкости, например, морской воде или сыворотке [4,с.62].

На рисунке 1.11 приведена схема устройства электродиализной установки. Она состоит из набора отсеков, раз деленных чередующимися катионными и анионными обменными мембранами, которые располагаются на расстоянии 1 мм друг от друга. В крайних отсеках находятся электроды. Между парой электродов может находиться до 200 таких ячеек [8,с.336].

Пара электродов, каждый из которых располагается в конце этой группы ячеек, имеет отдельные промывочные каналы через которые циркулирует поток рассола, защищающий электроды от химического воздействия. Сыворотка в процессе переработки и рассол подаются в установку в чередующиеся ячейки. Блок ячеек может быть подключен к пластинчатому теплообменнику или пластинчатому модулю ультрафильтрации.

Чередующиеся ячейки в блоке электродиализа работают соответственно как ячейки разбавления и концентрирования. Сыворотка проходит через ячейки разбавления, а 5%-ный рассол через ячейки концентрирования. Когда постоянный ток подается на электроды на концах блока, катионы стараются переместиться к катоду, а анионы к аноду. Тем не менее свободное перемещение ионов невозможно, поскольку мембраны действуют как барьеры для ионов одноименного с ними заряда.

Рисунок 1.11- Многокамерный электродиализатор

Анионы могут проходить через анионную мембрану, но останавливаются катионной мембраной. И наоборот, катионы могут проходить через катионную мембрану, но останавливаются анионной мембраной. В результате происходит снижение концентрации ионов в ячейках разбавления (в сыворотке). Сыворотка при этом деминерализуется до уровня, который зависит от содержания золы в сыворотке, времени ее нахождения в установке, плотности и вязкости.

Установка для электродиализа может работать как в непрерывном режиме, так и в периодическом. Периодическая система, которая часто используется для деминерализации свыше 70%, может состоять из одного набора мембран, в котором обрабатываемая жидкость циркулирует до достижения требуемого уровня содержания солей. Этот уровень определяется по электропроводности обрабатываемой жидкости. Время нахождения жидкости в такой системе может составлять 5-6 часов для 90% деминерализации при 30-40°С. При этом желательна предварительная концентрация сыворотки до 20-30% твердых веществ с целью снижения расхода электроэнергии и увеличения производительности. Перед загрузкой в установку для электродиализа концентрированную сыворотку следует очищать [4,с.62].

.3 Применение молочной сыворотки

Молочную сыворотку применяют в таких отраслях, как:

-      молочная промышленность;

-          кондитерская промышленность;

-          хлебобулочная промышленность;

-          мясная промышленность;

-          косметическая промышленность;

-          продукты спортивного питания;

-          производство напитков.

В молочной промышленности сыворотку применяют при производстве мороженного, творога, сметанных продуктов, плавленых сыров, сгущенного молока, детского питания, пудингов, муссов. Использование сыворотки увеличивает питательные свойства, улучшает вкус, запах, улучшает внешний вид продуктов.

Сыворотка идет на производство кондитерских изделий (вафель, печенья, пряников) и десертов, что позволяет уменьшить в рецептуре этих изделий количество свекловичного сахара. Также придает продукту соответствующий цвет, запах, улучшает смешивание, придает хрупкость.

В хлебобулочной промышленности применение сыворотки обогащает продукт полноценным белком, что улучшает его биологические и вкусовые качества. Введение сыворотки улучшает процесс тестоприготовления и внешний вид изделия, повышает стойкость продукта при хранении, замедляет черствение.

В мясной промышленности сыворотку применяют при производстве варенных колбасных изделий, замороженных полуфабрикатов, что позволяет создать продукт, оптимально усваиваемый организмом человека.

Молочная сыворотка находит применение в натуральном виде для кормления сельскохозяйственных животных. Там, где имеются ее излишки и невелики транспортные расходы, целесообразно использовать ее на корм свиньям из расчета от 4 до 20 л в сутки в зависимости от массы животного; сывороткой можно удовлетворять до 50% общего рациона питания. Прогрессивной формой использования сыворотки в кормлении животных является производство гранулированных комбикормов. Сыворотка повышает питательную ценность рациона, позволяет лучше сбалансировать его по переваримому протеину и углеводам. Повышается прочность гранул.

Напитки из молочной сыворотки являются диетическими продуктами, так как содержат необходимые для питания человека минеральные элементы. Эти напитки освежают, утоляют жажду. Их рекомендуется употреблять людям, работающим в условиях высокой температуры воздуха [2,с.133].

.4 Выводы по литературному обзору и постановка задач для проектирования

В ходе литературного обзора было установлено, что мембранные методы переработки молочной сыворотки (метод ультрафильтрации и обратного осмоса) более эффективны по сравнению с традиционными (сушка, сгущение).

Преимущества мембранных методов:

-       мембранные установки обладают низкими энергетическими затратами;

-          продукт не подвергается тепловому воздействию, при котором денатурируют и коагулируют белки, содержащиеся в молочной сыворотке;

-          позволяют более полно переработать сыворотку;

-          возможность создания безотходного производства;

-          высокая производительность;

-          возможность полной автоматизации производства;

-          возможность создания новых продуктов с пониженной калорийностью и высокой биологической ценностью.

Кроме того на большинстве российских предприятий используются технологически и физически устаревшие вакуум-выпарные и сушильные установки, характеризующиеся повышенным расходом энергоносителей и, как следствие, получением неконкурентоспособной продукции.

Исходя из этого, в данном дипломном проекте необходимо разработать установку для переработки сыворотки, включающий в себя ультрафильтрационный блок и блок обратного осмоса.

В установке блока обратного осмоса преимущественно применяется аппарат рулонного типа. Подобная конструкция обеспечивает большую производительность при небольших габаритах. В аппарате предпочтительней использовать обратноосмотические ацетатцеллюлозные мембраны. Они имеют ряд преимуществ:

-        жесткость полимера способствует долговременной эксплуатации мембран;

-          нетоксичность;

-          безопасность в работе.

В результате должна получиться не дорогая, простая в обслуживании, но в тоже время отвечающая всем необходимым требованиям установка.

2. Разработка линии по переработке подсырной сыворотки

.1 Описание линии

Линия по переработке подсырной сыворотки, согласно рисунку 2.1, включает в себя:

-       емкости для исходной сыворотки (Е1, Е2);

-       насос для подачи исходной сыворотки (Н1);

-       ультрафильтрационную установку;

-       емкость для раствора лактозы (Е3);

-       емкость для белкового концентрата (Е4);

-       насос для подачи раствора лактозы (Н2);

-       обратноосмотическую установку;

-       емкость для концентрата лактозы (Е5);

-       насос для подачи концентрата лактозы (Н3);

-       насос для подачи белкового концентрата (Н4);

-       смеситель (См);

-       емкость для концентрированной сыворотки (Е6);

-       емкость для воды (Е7);

-       соединительные трубопроводы;

-       трубопроводную арматуру.

Установка обратного осмоса предназначена для концентрирования водного раствора лактозы.

Эта установка включает в себя: тринадцать аппаратов рулонного типа (А_о1...13), разбитых на шесть секций, шесть теплообменников типа «труба в трубе» (Т_о1...6), одного питающего бака (БП2), одного многоступенчатого насоса (Нв) и трубопроводной арматурой. Аппарат состоит из корпуса, выполненного в виде трубы из нержавеющей стали, в которой размещается четыре рулонных элемента ЭРУ-200-1000. Этот элемент представляет собой полимерные мембраны длиной 1000 мм. и внешним диаметром 200 мм, изготовленным из ацетатцелюлозы [9, 325] .  

Установка ультрафильтрации состоит из: тридцати ультрафильтрационных аппаратов (Уф 1...30), разбитых на пять секций, десяти теплообменников типа «труба в трубе» (То1...10), десяти напорных насосов (Нн1...10), одного питающего насоса (Нп) , одного напорного бака (БП1) и трубопроводной арматуры.

Статический смеситель (См) представляет собой трубчатый корпус, внутри которого расположен смесительный элемент, выполненный в виде гофрированной полосы, участки которого расположены под углом друг к другу и к оси корпуса.

.2 Принцип действия линии

Исходная подсырная сыворотка (содержание белка 0,6%, лактозы 4,5%) поступает в емкости (Е1 и Е2), откуда насосом (Н1) подается в в ультрафильтрационную установку, где концентрируется до содержания белка 6 % и далее полученный белковый концентрат поступает в емкость (Е4).

Образовавшийся в процессе концентрирования пермеат (раствор лактозы) поступает в емкость (Е3), откуда насосом (Н2) подается в питающий бак обратноосмотической установки (БП2). Откуда он поступает в напорный насос (Нв), который создает необходимое давление во всей обратноосмотической установке. Пройдя каждую секцию, концентрат лактозы поступает в теплообменник, охлаждаясь там до нужной температуры, далее концентрат поступает в последующие секции, достигая концентрации лактозы в 14% сухих веществ.

Концентрированный раствор стекает в емкость для сбора концентрата лактозы (Е5).

Пермеат (чистая вода) из аппаратов обратного осмоса поступает в емкость для сбора воды (Е7) и далее может использоваться для мойки оборудования.

Белковый концентрат и концентрат лактозы из емкостей подаются насосами (Н3 и Н4) в статический смеситель (См), где поток взаимодействует с поверхностью смесительного элемента. Наклонные к оси корпуса участки смесительного элемента интенсивно отклоняют и завихряют поток. Получившийся раствор подается в емкость для сывороточного концентрата (Е6). Далее концентрированную сыворотку можно подать на сушку или использовать в производстве сыра.

Кроме того, в установку обратного осмоса входит система автоматического регулирования, собранного на базе микропроцессорного контроллера (МПК), которая осуществляет следующие функции:

-       регулирование уровня продукта в питающем баке;

-     регулирование температуры продукта в каждой секции;

-       регулирование давления.

.3 Технология переработки подсырной сыворотки с применением блоков ультрафильтрации и обратного осмоса

Метод ультрафильтрации в совокупности с обратным осмосом позволяет извлекать все сухие вещества, содержащиеся в подсырной сыворотке. Также это позволит отказаться от предварительной обработки сыворотки (сепарирования, пастеризации).

Схема процесса переработки подсырной сыворотки представлена на рисунке 2.2. Схема переработки сыворотки включает следующие операции: сбор и определения качества сыворотки, мембранный метод обработки ультрафильтрации и обратного осмоса.

Молочная сыворотка в процессе производства основного продукта значительно обсеменяется молочнокислыми бактериями, а в процессе сбора, хранения и дальнейшей обработки - различной посторонней микрофлорой.

Рисунок 2.2 - Технологическая схема переработки сыворотки

Вследствие развития микроорганизмов во время сбора и хранения молочной сыворотки состав и свойства ее могут изменятся, а качественные показатели ухудшаться. Поэтому молочную сыворотку рекомендуется перерабатывать в течение 1-3 ч. после ее получения. Если переработка задерживается, то для сохранения исходных свойств молочной сыворотки ее подвергают специальной обработке [4, с.23].

После сбора сыворотки необходимо проводить контроль качества сыворотки. Контролю подвергается плотность, массовая доля сухих веществ, массовая доля жира, кислотность, температура и другие показатели.

Контроль качества молочной сыворотки осуществляется при получении сыворотки, после предварительной обработки, перед резервированием, после хранения перед направлением на переработку.

Сыворотка должна хранится в хорошо очищенных сборных емкостях. Следует также избегать разбавления сыворотки водой.

После сбора и проверки качества сыворотки, ее направляют в ультрафильтрационную установку, получая концентрат сывороточного белка с содержанием 6% сухих веществ и водный раствор лактозы. Далее водный раствор лактозы направляется в установку обратного осмоса. Полученный концентрат лактозы с содержанием 14% сухих веществ смешивается с концентратом сывороточного белка.

Транспортировать полученную сыворотку следует автомолцистернами, а фасованную во фляги - крытым автотранспортом, в соответствии с Правилами перевозки скоропортящихся грузов [4.c.25].

подсырный молочный сыворотка осмос

3. Расчетная часть

Расчетная часть включает в себя расчет установки обратного осмоса, расчет теплообменника типа «труба в трубе», подбор статического смесителя.

.1 Расчет установки обратного осмоса

Расчет установки обратного осмоса состоит из приближенного расчета рабочей поверхности мембран, выбора аппарата, определения числа аппаратов в установке, расчет наблюдаемой селективности мембраны, уточненного расчета поверхности мембран, расчета гидравлического сопротивления, расчета концентрационной поляризации, выбора насоса и расчета на прочность аппарата обратного осмоса.

.1.1 Материальный баланс

Определяется количество пермеата и концентрата, которые получаются после концентрирования на обратноосмотической установке.

Материальный баланс для обратноосмотической установке составляется по уравнениям (3.1) и (3.2)

,  (3.1)

где L_исх - производительность по исходной сыворотке, кг/с;

L_кон - производительность по концентрату, кг/с;

L_п - производительность по пермеату, кг/с.

,         (3.2)

где Х_исх - концентрация сухих веществ в исходной сыворотке, %;

Х_кон - концентрация сухих веществ в концентрате после прохождения через обратноосмотическую установку, %;

Х_п - концентрация сухих веществ в пермеате после прохождения через обратноосмотическую установку, %.

Подставим численные значения в уравнения (3.1) и (3.2).

,

,

Составив из уравнений (3.1) и (3.2) систему и решив ее, получаем искомые значения: L_кон=0,75 кг/с, L_п=1,75 кг/с.

.1.2 Приближенный расчет рабочей поверхности мембран

Для расчетов выбираем мембрану МГА-95, имеющую селективность по лактозе =0,95 и удельную производительность по воде  кг/ (м²·с) согласно [9, с.322]. Принимаем рабочее давление согласно [9, с.321] =1,5 МПа.

Рабочую поверхность мембран F () определяют по уравнению [10, с.23]

,      (3.3)

где L_ф - расход фильтрата, кг/ с;

G_ср - средняя проницаемость мембран, кг/ (м²·с).

Расход фильтра определяется по уравнению [10, с.23]

,         (3.4)

где L_н - расход исходного раствора, кг/ ч;

К - степень концентрирования;

 - селективность мембран.

Степень концентрирования равна [10, с.23]

,      (3.5)

где Х_н, Х_к - соответственно начальная и конечная концентрация раствора, %.

Подставим численные значения в формулу (3.5).

.

Подставим численные значения в формулу (3.4).

Средняя проницаемость мембран в аппарате может быть определена по формуле [10, с.23]

,   (3.6)

где G_н, G_к - проницаемость мембран соответственно на входе и на выходе раствора, кг/ (м²·с).

Проницаемость мембран по отношению к раствору определяется по уравнениям [10, с.23]

,        (3.7)

,         (3.8)

где - проницаемость мембран по воде, кг/ (м²·с);

- осмотическое давление в объеме раствора, Па;

 - перепад рабочего давления через мембрану.

Для определения осмотического давления раствора при начальной и конечной концентрации строят график зависимости осмотического давления от концентрации раствора , приведенный на рисунке 3.1. График строится по данным [11, с.122]. По графику находим П_н=0,35 МПа; П_к=1,21МПА.

Рисунок 3.1- График зависимости осмотического давления от концентрации раствора лактозы

Подставляем численные значения в формулу (3.7) и (3.8).

 кг/ (м²·с),

кг/ (м²·с).

Подставим численные значения в формулу (3.6).

кг/ (м²·с).

Подставим численные значения в формулу (3.3).

м².

.1.3 Выбор аппарата и определение его основных характеристик

Принимаем согласно [10,с.24] следующие конструктивные параметры:

- рабочая длина модуля l_м=1 м;

-          длина пакета l_п=1,6 м;

-          число совместно навитых рулонных фильтрующих элементов П_э=10;

-          число модулей в корпусе аппарата П_м=4;

-          толщина сетки-сепаратора _с=0,0007 м;

-          толщина пакета (двух мембран с расположенными между ними дренажным слоем) _п=0,0011 м.

Определим толщину пакета из выражения [10, с.24]

,      (3.9)

где _д - толщина дренажного слоя;

₁ -толщина подложки;

₂ - толщина мембраны.

К расчету принимаем, согласно [10, с.24], _д=0,0004м, ₁=0,0003 м, ₂=0,0001 м.

Подставим численные значения в формулу (3.9).

м.

Рабочую поверхность мембраны в одном элементе F_э, м, определим из уравнения [10, с.25]

,         (3.10)

Подставим численные значения в формулу (3.10).

 м².

Рабочая поверхность мембран в одном модуле F_м , м², определяется из выражения [10, с.25]

,          (3.11)

Подставим численные значения в формулу (3.11).

Рабочая поверхность мембран в аппарате F_а, м², равна [10, с.25]

,          (3.12)

Подставим численные значения в формулу (3.12).

м².

Сечение аппарата, по которому проходит раствор , м², определяется по формуле [10, с.25]

,     (3.13)

Подставим численные значения в формулу (3.13).

м².

Сечение аппарата, занятое пакетами, , м², составляет [10, с.25]

,     (3.14)

Подставим численные значения в формулу (3.14).

м².

Общее сечение аппарата , м², определяется [10, с.25]

,         (3.15)

Подставим численные значения в формулу (3.15).

м².

Внутренний диаметр аппарата d_a, м, составит [10, с.25]

м.   (3.16)

Подставим численные значения в формулу (3.16).

м.

.1.4 Определение числа аппаратов и секционирование аппаратов в установке

Общее число аппаратов n в мембранной установке определяют по уравнению [10, с.26]

,       (3.17)

Подставим численные значения в формулу (3.17).

шт.

Необходимость секционирования обусловлена тем, что при параллельном соединении всех аппаратов велико отрицательное влияние концентрационной поляризации, а при последовательном соединении чрезмерно велико гидравлическое сопротивление потоку разделяемого раствора. Секционирование заключается в определении числа последовательно соединенных секций, в каждой из которых разделяемый раствор подается параллельно во все аппараты [9, с.326].

Число аппаратов первой секции n₁, шт, определяется по формуле [10, с. 26]

,  (3.18)

где q - допустимое снижение расхода по длине аппарата;

L_фа - расход фильтра в аппарате, кг/с.

Согласно [10,с. 26], выберем q=1,2.

Расход фильтра в аппарате находится из выражения [10, с.26]

,       (3.19)

Подставим численные значения в формулу (3.19).

кг/с.

Подставим получившиеся значения в формулу (3.18).

шт.

Число аппаратов в последующих секциях n_i определяют из выражения [10, с.26]

,   (3.20)

Подставим численные значения в формулу (3.20).

шт,

шт,

 шт,

шт,

шт.

Суммируя число аппаратов, получаем [9, с.327]

шт.

На основании полученных данных заполним таблицу 3.1.

Таблица 3.1- Число аппаратов в секции

.1.5 Расчет наблюдаемой селективности мембран

Расчет проводится для двух сечений: на входе исходного раствора в аппараты первой секции и на выходе концентрата из аппаратов последней секции.

Наблюдаемую селективность рассчитываем по формуле [10, с.26]

,       (3.21)

где U - скорость движения раствора по направлению к мембране, вызванное отводом пермеата, м/с;

 - коэффициент массоотдачи растворенного вещества от поверхности мембраны к ядру потока разделяемого раствора, м/с.

Для последующих расчетов определяют среднеарифметическое значение наблюдаемой селективности по формуле

,         (3.22)

где ,  - соответственно наблюдаемая селективность на входе в первую секции и на выходе из последней секции.

Скорость движения раствора определяется из выражения [10, с.26]

,       (3.23)

где - плотность раствора, кг/ м³.

Значение плотности , кг/м³, и нужные для последующих расчетов значения коэффициентов кинематической вязкости , м²/с, и диффузии раствора лактозы D, м²/с, находим, пользуясь [11, с.122].

К расчету принимаем при начальной концентрации лактозы 4,5 %  кг/м³,  м²/с, D_н=0,505м²/с; при конечной концентрации лактозы 14 %  кг/м³,  м²/с, D_н=0,48м²/с.

Подставим численные выражения в формулу (3.23).

 м/с,

 м/с.

Коэффициент массоотдачи выражается из критерия Шервуда [10, с.27]

, (3.24)

где D - коэффициент диффузии раствора, м²/с;

d_э - эквивалентный диаметр.

Отсюда коэффициент массоотдачи равен

,          (3.25)

Эквивалентный диаметр для кольцевого канала рассчитывается по формуле [10, с.27]

,   (3.26)

Подставим численные значения в формулу (3.26).

м.

Критерий Шервуда в случае ламинарного режима определяется по формуле [10, с.26]

, (3.27)

В случае турбулентного режима критерий Шервуда рассчитывается по формуле [10, с.28]

,      (3.28)

где Re - критерий Рейнольдса;

Sc - критерий Шмидта;

l - длина канала, м.

Для расчета примем l=l_м [10, с.28].

Критерий Рейнольдса определяется из выражения [10, с.28]

,        (3.29)

где V - скорость течения раствора, м/с;

 - вязкость раствора, м²/с.

Критерий Шмидта рассчитывается по формуле [10, с.28]

,     (3.30)

Скорость течения раствора находится по формуле [10, с.28]

,      (3.31)

где L - соответственно расход концентрата и пермеата, кг/с.

Расход концентрата определяется из выражения [10, с.28]

,       (3.32)

Подставим численные значения в формулу (3.32).

 кг/с.

Подставим численные значения в формулу (3.31).

м/с,

 м/с.

Подставим численные значения в формулу (3.30).

м/с,

м/с.

Подставим численные значения в формулу (3.29).

,

.

Таким образом, в аппаратах ламинарный режим течения разделяемого раствора.

Подставим численные значения в формулу (3.27).

,

.

Подставим численные значения в формулу (3.25).

 м/с,

 м/с.

Подставим численные значения в формулу (3.21).

,

.

Отсюда

,

.

Подставим численные значения в формулу (3.22).

.

.1.6 Уточненный расчет поверхности мембран

Для уточненного расчета поверхности мембран можно используется уравнение [9, с.330]

, (3.33)

где С - константа для данной системы.

Константа для данной системы рассчитывается по формуле [10, с.29]

,     (3.34)

где С_н, С_к - соответственно константы для сечения на входе в аппараты первой секции и на выходе из аппаратов последней секции.

Константы С_н, С_к определяют по уравнениям [10, с.29]

,     (3.35)

,      (3.36)

где Q_н, Q_к - соответственно проницаемость мембран на входе в первую секцию и на выходе из последней секции, кг/(м²·с).

Проницаемость мембран рассчитываются по уравнению [10, с.29]

,      (3.37)

где П₃ - осмотическое давление разделяемого раствора у поверхности мембран, Па;

П₂ - осмотическое давление фильтрата, Па.

Значения П₂, П₃ находят по графику зависимости П=f(X), предварительно определив значения концентраций раствора у поверхности мембраны Х₃ (% )и фильтрата Х₂ (%) (рисунок 3.1).

Концентрации растворов у поверхности мембран рассчитываются по формулам [10, с.30]

, (3.38)

,  (3.39)

,     (3.40)

.     (3.41)

Подставляем численные значения в формулы (3.38), (3.39), (3.40) и (3.41).

,

,

,

.

По графику (рисунок 3.1) находим

МПа,

МПа,

 МПа,

 МПа.

Подставим численные значения в формулу (3.37).

 кг/(м²·с),

 кг/(м²·с).

Подставим численные значения в формулы (3.35) и (3.36).

,

.

Подставим численные значения в форму (3.34).

.

Подставим полученные значения в формулу (3.33).

.

Расхождение с рабочей поверхностью мембран, равной 1591 м², составляет 7,7 %. Полученная разница не превышает 10%, поэтому пересчета не требуется [9, с.330].

.1.7 Расчет гидравлического сопротивления

Гидравлическое сопротивление необходимо рассчитывать для определения фактического давления в аппаратах обратного осмоса и потребного напора насоса.

Развиваемое насосом давление  расходуется на создание перепада рабочего давления через мембрану , преодоление гидравлического сопротивления потоку разделяемого раствора в аппаратах и потоку пермеата в дренажах  [9,с. 330].

Максимальное рабочее давление , Па, которое должен развивать насос, определяется по уравнению [10, с.30]

,   (3.42)

где , - гидравлическое сопротивление соответственно потокам раствора и фильтрата, Па.

Гидравлическое сопротивление при течении жидкости в каналах, образованных сетками-сепараторами и дренажным слоем определяется из уравнений [10, с.30]

,     (3.43)

,     (3.44)

где , - гидравлическое сопротивление полых каналов соответственно для раствора и для фильтрата, Па;

l₀₁, l₀₂ - коэффициент, зависящий от вида сепарирующей сетки и дренажного материала.

Согласно[10, с.30] к расчетам принимаем l₀₁=7; l₀₂=110.

Гидравлическое сопротивление полых каналов соответственно для раствора и для фильтрата рассчитывается по уравнениям [10, с.31]

,      (3.45)

,          (3.46)

где l - общая длина канала, м;

d - эквивалентный диаметр (в пересчете на полый канал), м.

Общая длина канала определяется по формуле [10, с.31]

,       (3.47)

Подставим численные значения в формулу (3.47).

м.

Эквивалентный диаметр (в пересчете на полый канал) определяется из выражения [10, с.31]

,      (3.48)

Подставим численные значения в формулу (3.48).

м.

Поскольку плотность, вязкость, скорость и проницаемость мало меняются от первой к последней секции, то в уравнения (3.45) и (3.46) подставляют среднеарифметические значения этих параметров [10, с.31]

,      (3.49)

,                   (3.50)

,         (3.51)

.       (3.52)

Подставим численные значения в формулу (3.49), (3.50), (3.51) и (3.52).

 м/с,

 кг/м³,

 м²/с,

 кг/(м²·с).

Подставляем численные значения в формулы (3.45) и (3.46).

,

.

Подставим численные значения в формулы (3.43) и (3.45).

Па,

Па.

Подставим получившиеся значения в формулу (3.42).

 Па.

Напор насоса Н, м, определяется по уравнению [10, с.31]

, (3.53)

где q - ускорение свободного падения, м/с².

Подставим численные значения в формулу (3.53).

м.

.1.8 Расчет концентрационной поляризации

В процессе разделения растворов с помощью полупроницаемых мембран через мембрану преимущественно проходит растворитель. При этом концентрация растворенного вещества в пограничном слое у поверхности мембраны увеличивается.

Влияние концентрационной поляризации всегда отрицательно, так как снижает эффективное давление вследствие увеличения осмотического давления раствора, возникают условия, способствующие освобождению на мембране высокомолекулярных соединений, сокращает срок службы мембран.

Так как значение концентрационной поляризации увеличивается с повышением концентрации раствора, расчет ведут для сечения выхода раствора из аппаратов обратного осмоса. Расчет проводят, предполагая, что растворенное вещество переносится в пограничном слое молекулярной диффузией и конвекцией [10, с.31].

Концентрационную поляризацию КП рассчитывают по формуле [10, с.31]

,      (3.54)

Подставим численные значения в формулу (3.54).

.

.1.9 Выбор насоса

Определим расход раствора Q, м³/с, подаваемый насосом по формуле [9, с.16]

,    (3.55)

где S - площадь поперечного сечения аппарата, м².

Примем S=0,126 м².

Подставим численные значения в формулу (3.55).

м³/с.

Полезная мощность насоса N_п, Вт, определяется по формуле [9, с.16]

         ,  (3.56)

Подставим числовые значения в формулу (3.56).

Вт.

Мощность на валу двигателя насоса находится по формуле [9,с. 20]

,         (3.57)

где - соответственно коэффициенты полезного действия насоса и передачи от электродвигателя к насосу соответственно.

Принимаем согласно [9, с.20]  .

Подставляем численные значения в формулу (3.57).

Вт.

Получившимся параметрам соответствует многоступенчатый центробежный вертикальный насос Grundfos CR 45-12-2 F, имеющий характеристики [12]:

- подача Q=58 м³/ч;

-       напор Н=297 м;

-       мощность электродвигателя N=45 кВт.

3.1.10 Расчет на прочность и устойчивость

Рассчитаем проектную толщину стенки корпуса и толщину стенки плоской крышки.

Расчет обечайки цилиндрической

Расчет ведется согласно методике [13, с.24].

Расчетное давление по условиям прочности , МПа определяется по формуле

,         (3.58)

где P_{i max}, P_{i min} - соответственно максимальное и минимальное по условиям работы давления снаружи рассчитываемой стенки, МПа;

P_{j max}, P_{j min} - соответственно максимальное и минимальное по условиям работы давления внутри рассчитываемой стенки, МПа.

К расчету принимаем P_{j max}=Р_д=2,8 МПа, P_{i min}=Р_атм=0,1 МПа.

Подставим численные значения в формулу (3.58).

МПа.

Проектная толщина стенки аппарата S, мм рассчитывается по формуле

,        (3.59)

где  - расчетная толщина стенки элемента аппарата, ;

 - прибавка к расчетной толщине, учитывающая процессы коррозии при работе конструкции, ;

 - прибавка к расчетной толщине, компенсирующая возможное

уменьшение толщины стенок при изготовлении аппарата, ;

 - изменение толщины стенки, связанное с округлением результата вычисления суммы (S_p+с₁+с₂) до ближайшего стандартного значения толщины листа, из которого изготавливается конструкция, .

Расчетная толщина стенки по условиям прочности , мм определяется по формуле

,         (3.60)

где  - внутренний диаметр аппарата, ;

 - допускаемое напряжение материала стенки,

 - коэффициент прочности сварного шва.

К расчету толщины стенки по условиям прочности принимаем, , согласно [ 13,с.55].

Подставим численные значения в формулу (3.60).

мм.

Прибавка для компенсации коррозии и эрозии  определяется по формуле

,   (3.61)

где - скорость коррозии материала конструкции в условиях эксплуатации, ;

- рекомендуемый срок эксплуатации аппарата, .

К расчету принимаем А=0,01 мм/год, t=10 лет [12, с.24].

Подставим численные значения в формулу (3.61).

 мм.

К расчету толщины стенки обечайки принимаем с₂=0,15 мм [ 13,с.23].

Поставим численные значения в формулу (3.59).

.

Принимаем проектную толщину стенки аппарата S=2 мм.

Расчет толщины плоской крышки аппарата

Расчетная толщина стенки плоской крышки определяется по формуле

,       (3.62)

где D_P - расчетный диаметр D_p = D, мм;

Р_рi - расчетное давление по условиям прочности, принимаемое таким же, как и для цилиндрической обечайки, к которой присоединяется крышка или днище, МПа;

[s] -допускаемое напряжение материала днища или крышки, МПа;

j - коэффициент прочности сварного шва;

К - коэффициент, зависящий от вида сварного соединения днища и крышки с цилиндрической обечайкой;

К₀- коэффициент, учитывающий ослабление днища или крышки отверстиями.

К расчету принимаем [s]=160 МПа, j=1, К=0,53, согласно [13, c.56].

Коэффициент ослабления К₀ для крышек, имеющих одно отверстие, определяется по формуле

,     (3.63)

где d - диаметр отверстия, мм.

Подставим численные значения в формулу (3.63).

=1,1.

Подставим численные значения в формулу (3.62).

мм.

Принимаем расчетную толщину стенки крышки аппарата S_1p=15,5 мм.

.2 Расчет конструктивных параметров теплообменника типа «труба в трубе»

Расчет будет производиться по методике, изложенной в [14,c.219].

К расчету принимаем температуру воды соответственно на входе и на выходе из теплообменника t_вх=15 єС, t_вых=20 єС, и температуру сыворотки соответственно на входе и на выходе из аппарата t_лн=45 єС, t_лк=48 єС.

Рисунок аппарата представлен на рисунке 3.2.

Принимается, что аппарат изготовлен из труб 43´1,5 (внутренняя труба) и 70´2 (наружная труба) [15c. 27].

Массовый расход воды G_в,, кг/с определим по формуле

Рисунок 3.2 - Схема теплообменника типа «труба в трубе»

,        (3.64)

где G_л - расход раствора лактозы в одном аппарате, кг/с;

С_л - удельная теплоемкость раствора лактозы, ;

С_в - удельная теплоемкость воды, .

Средняя температура раствора лактозы t_ср.л , єС определяется по формуле

,   (3.65)

Подставим численные значения в формулу (3.65).

 єС.

Полученной температуре соответствуют следующие параметры водного раствора лактозы:

-       теплоемкость С_л=4130 Дж/(кг· єС) [16,c.175];

-       плотность с_л=1027 кг/м³;

-       коэффициент кинематической вязкости м²/с;

-       коэффициент динамической вязкости  Па·с;

-       коэффициент теплопроводности Вт/м· єС [16,c.175].

Средняя температура охлаждающей воды t_ср.в, єС определяется по формуле

,  (3.66)

Подставим численные значения в формулу (3.66).

єС.

Полученной температуре соответствуют следующие параметры воды:

-       теплоемкость С_в=4190 Дж/(кг· єС) [17,c.273];

-       плотность с_в=995 кг/м³) [17,c.273];

-       коэффициент кинематической вязкости м²/с [17,c.273];

-       коэффициент теплопроводности Вт/(м· єС ) [17,c.273];

-       число Прандля Pr=7,5 [17,c.273].

Подставим численные значения в формулу (3.64).

кг/с.

Площадь поверхности нагрева F, м² определяется по формуле

,        (3.67)

где  - тепловая нагрузка, Вт.

q - плотность теплового потока, Вт/м².

Тепловая нагрузка Q, Вт определяется по формуле

,         (3.68)

Подставим численные значения в формулу (3.68).

Вт.

Плотность теплового потока q, Вт/м² определяется по формуле

, (3.69)

Коэффициент теплопередачи определяется по формуле

, (3.70)

где , - соответственно коэффициент теплоотдачи от греющего раствора лактозы к стенке трубы и от стенки трубы к нагреваемой воде, Вт/(м²·єС);

 - толщина стенки внутренней трубы, м;

 - коэффициент теплопроводности материала стенки,

Вт/(м· єС ).

Коэффициент теплопроводности стали 12Х18Н10Т составляет =17,5 Вт/(м· єС ).

Коэффициент теплоотдачи ,Вт/(м²·єС) от греющего раствора лактозы к стенке трубы определяется по формуле

,     (3.71)

где Nu_л - число Нуссельта;

d - диаметр внутренней трубы, мм.

Число Рейнольдса для потока раствора лактозы определяется по формуле

,       (3.72)

где V - скорость движения раствора лактозы, м/с.

Скорость движения раствора лактозы определяется следующим образом

,    (3.73)

Подставим численные значения в формулу (3.73).

м/с.

Подставим численные значения в формулу (3.72).

.

Так как получившееся значение числа Рейнольдса , то поток греющего раствора является турбулентным. Расчет числа Нуссельта Nu_л ведется по формуле

,   (3.74)

где Pr_л - критерий Прандтля раствора лактозы;

Pr_ст - критерий Прандтля для стенки.

Критерий Прандтля раствора лактозы рассчитывается по формуле

,       (3.75)

Подставим численные значения в формулу (3.75).

.

Так как точная температура стенки t_ст не известна, то в первом приближении она рассчитывается по формуле

,  (3.76)

Подставим численные значения в формулу (3.76).

 єС.

При этой температуре Pr_ст=5,4, согласно [17,c.273] .

Подставим численные значения в формулу (3.74).

.

Подставим численные значения в формулу (3.71).

 Вт/(м²·єС).

Коэффициент теплоотдачи , Вт/(м²·єС) от стенки трубы к нагреваемой воде определяется по формуле

,     (3.77)

где d_э - эквивалентный диаметр для кольцевого канала, м.

Эквивалентный диаметр рассчитывается по формуле

, (3.78)

где D - диаметр наружной трубы, м.

Подставим численные значения в формулу (3.78).

м.

Число Рейнольдса для потока охлаждающей воды определяется по формуле

,      (3.79)

где V_в - скорость движения охлаждающей воды, м/с.

Скорость движения охлаждающей воды определяется по формуле

,   (3.80)

Подставляем численные значения в формулу (3.80).

м/с.

Подставим численные значения в формулу (3.79).

.

Так как получившееся значение числа Рейнольдса , то поток охлаждающей жидкости является переходным. Расчет числа Нуссельта Nu_в ведется по формуле

,      (3.81)

Подставим численные значения в формулу (3.81).

.

Подставим численные значения в формулу (3.77).

 Вт/(м²·єС).

Подставим численные значения в формулу (3.70).

 Вт/(м²· єС).

Так как в рассматриваемом случае выполняется соотношение <1,5, то расчет ведется по среднеарифметической разности температур

,  (3.82)

Подставим численные значения в формулу (3.82).

 єС.

Подставим численные значения в формулу (3.69).

 Вт/м².

Рассчитаем площадь поверхности нагрева по формуле (3.67).

 м.

Длина теплообменника l, м определяется по формуле

, (3.83)

где n - число секций теплообменника, шт.

Подставим численные значения в формулу (3.83).

м.

Уточняется температура стенки трубы t_c1,

,     (3.84)

Подставим численные значения в формулу (3.84).

 .

При этой температуре число Прандтля Pr=7,4.

Поправка на изменение физических свойств жидкости по сечению потока имеет следующее значение

В расчете было принято , совпадение достаточно точное. В конечном итоге принимается площадь теплообмена м², длина теплообменника l=3,4 м.

Диаметр присоединительных патрубков для входа и выхода охлаждающей воды d, м определяется по формуле

,         (3.85)

Подставим численные значения в формулу (3.85).

=0,05 м.

.3 Выбор статического смесителя

Для выбора статического смесителя типа ИХЛ, исходя из условий его работы и требуемого качества смешивания, целесообразно использовать номограмму, приведенную на рисунке 3.3, согласно [18, с.14].

Согласно вышепредставленным расчетам расход концентрата сыворотки Q составил 3,7 м³/ч.

Внутренний диаметр смесителя примем из конструктивных соображений d_в=54 мм.

Допустимая неоднородность смеси принимается равным 10^-3, согласно рекомендациям [18,с.14].

Отметим на шкале точки, соответствующие заданным значениям d_в, Q, построим прямую через эти точки, которая пересечет шкалу скоростей w. Таким образом, скорость концентрата равна 0,3 м/с.

Кинематическая вязкость концентрата сыворотки  мм²/с, согласно [16,с.176]. Проведя прямую линию через точку, отображающую это значение, и точку пересечения первой прямой со вспомогательной линией, получим значение Re8·10³. Проведя прямую через данную точку и отмеченный кружком угол координатной сетки, найдем ее пересечение с наклонной линией сетки, соответствующей =10^-3 , и в этой точке отсчитаем необходимое значение L/h=3,5. Выбрав смеситель с h=d_в=54 мм, получим необходимую длину смесителя L=200 мм [18, с.14].

Рисунок 3.3 - Номограмма для выбора смесителя по требуемой производительности

4. Техника безопасности и охрана труда

Согласно Трудовому кодексу под охраной труда понимается «система сохранения жизни и здоровья работников в процессе трудовой деятельности, включающая в себя правовые, социально-экономические, организационно-технические, санитарно-гигиенические, лечебно-профилактические, реабилитационные и иные мероприятия».

Проблема обеспечения безопасности человека приобретают особую остроту в производственной сфере, в которой осуществляется трудовая деятельность и происходит формирование различных опасных и вредных факторов.

Современному производству свойственна быстрая смена технологий, обновление оборудования, внедрения новых процессов и материалов, которые недостаточно изучены с точки зрения негативных последствий их применения.

Технологические процессы пищевых производств связаны с большими тепло- и влаговыделениями, зачастую сопровождаются значительными шумами и вибрациями. Отдельные операции не исключают попадание в воздух помещений пыли, паров и газов, оказывающих вредное воздействие на организм человека. Предприятия оснащены высокомеханизированным и автоматизированным оборудованием, в связи с этим увеличивается потенциальная опасность возникновения травмоопасных ситуаций, повышается степень риска возникновения несчастных случаев [19, с.11].

.1 Организация службы охраны труда на сыродельном предприятии

Ответственность за организацию и проведение работ по охране труда возлагается на руководителя предприятия. Он должен обеспечить на предприятии установленные законом условия труда и несет ответственность за ущерб, причиненный работникам предприятия во время трудовой деятельности.

Руководитель предприятия назначает ответственных за состояние и организацию работ по охране труда, непосредственно руководит службой охраны труда.

На сыродельных предприятиях все специалисты, ответственные за обеспечение здоровых и безопасных условий труда в пределах своей компетенции, ведут работу по разработке мероприятий по охране труда, проведению инструктажей всех рабочих, обеспечивая их необходимой литературой. Инструктаж бывает вводный, на рабочем месте (первичный, повторный, периодический, плановый).

При приеме на работу обучение безопасности работника начинается с водного инструктажа, проводимого инженером по охране труда.

Задача вводного инструктажа заключается в ознакомлении вновь поступающего работника с общими положениями и правилами по технике безопасности при выполнении работ, использовании оборудования и другое. Кроме этого, вводный инструктаж включает следующие основные вопросы:

-       правила внутреннего распорядка;

-          обязанности работника по выполнению инструкций, правил и норм по технике безопасности и производственной санитарии;

-          меры предосторожности при нахождении на территории предприятия;

-          порядок оказания первой помощи при несчастных случаях;

-          меры пожарной безопасности на предприятии.

Инструктаж регистрируют в журнале вводного инструктажа. с обязательной подписью инструктируемого и инструктирующего.

При допуске к работе или переводе на другую работу проводится инструктаж на рабочем месте. Такой инструктаж включает в себя ознакомление с устройством оборудования, предохранительными устройствами, сигнализацией, потенциально опасными и вредными факторами конкретного рабочего места, а также действия, которые необходимо предпринять при возникновении аварийных ситуаций. О его проведении вносят соответствующую запись в журнал регистрации инструктажей по вопросам охраны труда, который хранится у руководителя участка [19, с.31].

.2 Организация пожарной безопасности

Противопожарные мероприятия на сыродельных предприятиях осуществляются пожарной охраной. Работники предприятий на случай пожара разделяются на группы, которые имеют свои непосредственные задачи: тушение, водоснабжение, защита, охрана.

Система пожарной защиты включает мероприятия и средства, направленные:

-       применение конструкций с регламентированным пределом огнестойкости;

-          предотвращение распространения пожара и обеспечение эвакуации работающих на предприятии при возникновении пожара;

-          организацию пожарной охраны;

-          ограничение применения горючих веществ в технологическом процессе;

-          использование средств пожарной сигнализации и тушения пожара.

Большое значение имеет мера применения огнепреградительных устройств на технологических коммуникациях, системах вентиляции, воздушного отопления и продуктопроводах.

Своевременное извещение о возникшем пожаре дает возможность быстро его ликвидировать и уменьшить размеры ущерба. Для своевременного извещения о возникшем пожаре в ближайшую пожарную часть используют электрическую систему пожарной сигнализации [19, с.338].

Противопожарные требования к технологическому, электрическому оборудованию, отоплению и вентиляции в цехе полутвердых сыров сводятся к следующему:

-       применение оборудования и установок, соответствующих категории помещений по пожаро- и взрывоопасности;

-          строгое соблюдение предусмотренных технологическим регламентом и паспортными данными режимов работы оборудования, регламентов его эксплуатации, осмотров, ремонтов и допустимых нагрузок;

-          надежная гермитизация оборудования, установок, аппаратуры, резервуаров и трубопроводов с веществами, выделяющими взрывоопасные пары, газы;

-          теплоизоляция нагретых поверхностей оборудования и коммуникаций, обеспечивающая температуру ее наружной поверхности 45 єС и менее;

-          оснащение оборудования средствами, предотвращающими накапливание статического электричества и его стекание со всех элементов оборудования;

-          установление на оборудование предельных норм загрузки, скоростей переработки и транспортирования, оснащение его аппаратурой автоматического контроля этих норм;

-          соблюдение режимов смазки, соответствия смазочных масел технической характеристики оборудования для предупреждения увеличения температуры трущихся деталей [19, с.319].

.3 Обеспечение безопасности при эксплуатации оборудования

При переработке молока на всех стадиях производства, начиная с получения сырья и заканчивая выпуском готовой продукции, необходимо строго соблюдать правила техники безопасности.

Машины, аппараты и устройства, находящиеся в эксплуатации, должны быть в исправном состоянии. Движущие части оборудования необходимо ограждать. Машины снабжают блокировкой, заземлением, контрольно-измерительными приборами, предохранительными устройствами и средствами сигнализации.

Перед эксплуатации новой машины, аппарата или устройства на предприятии, в цехе новое оборудование принимает комиссия. В состав комиссии входят представители заказчика, представители проектной организации, организации, проводившей пусконаладочные работы, представители санитарной инспекции и пожарной охраны.

Машины, аппараты и устройства установлены с учетом необходимых проходов для обслуживания и ремонта, минимальных расстояний между выступающими частями оборудования в местах, где не предусмотрено движение людей (0,5 м). Минимальное расстояние между выступающими частями оборудования с учетом одностороннего прохода составляет 0,8 м. Расстояние от верха оборудования до низа балок потолочного перекрытия 0,8 м. Ширина лестниц для обслуживания оборудования с площадок равна 0,8 м, а уклон лестниц - 45є.

Машины и аппараты можно устанавливать в непосредственной близости от стен помещения только в том случае, если сторона машины или аппарата, обращенная к стене, не имеет движущихся частей, а также если в промежутке между стеной и аппаратом не выполняются производственные или ремонтные работы. Пусковые приборы машин и аппаратов в кнопочном исполнении располагают непосредственно у аппарата на высоте, удобной для обслуживания.

На рабочих местах должны быть вывешены инструкции по правилам безопасности и производственной санитарии при обслуживании каждого вида оборудования.

Одним из важнейших условий безопасности эксплуатации оборудования является строгое соблюдение трудовой и технологической дисциплины.

Категорически запрещено работать на неисправном оборудовании, оставлять работающую машину или аппарат без надзора, перепоручать надзор за оборудованием лицу, не имеющему на это права, ремонтировать оборудование в процессе его работы.

Правила безопасности при работе на основном технологическом оборудовании сводятся к соблюдению правил по безопасной эксплуатации каждого вида оборудования, предусмотренной инструкцией по его использованию и эксплуатации.

Рассмотрим более подробно правила безопасности основного оборудования.

Насосы, устанавливаемые на фундаментах, должны быть прочно закреплены, а муфтовые соединения насосов с электродвигателями должны иметь прочно закрепленные легкосъемные ограждения. Электродвигатели открытого типа, приводящие в движение насосы, должны быть защищены съемными металлическими кожухами.

В процессе работы насоса запрещено проводить какой-либо ремонт, снимать ограждения или разбирать его. При мойке помещения нельзя направлять струю воды на насос или его электродвигатель и токоведущие части.

По окончании работы, при длительном перерыве и перед началом работы, насос подвергают санитарной обработке. Необходимо следить за тем, чтобы рабочее колесо центробежных насосов вращалось против часовой стрелки и не допускать неправильной укладки резинового уплотнительного кольца в паз корпуса. Не разрешено эксплуатировать насосы с графитовыми или резиновыми уплотнителями без жидкости.

Сепаратор, как правило, устанавливают на бетонный или кирпичный фундамент и закрепляют на анкерных болтах. Между фундаментом и планками станины сепаратора должны быть резиновые прокладки., чрезмерное сжатие которых недопустимо. Скорость вращения барабана сепаратора должна соответствовать паспортной. Эксплуатировать сепаратор с неудовлетворительно отбалансированным барабаном и неисправным тахометром запрещено. В случае замены тарелок сепаратора и после лужения барабана необходимо провести ее балансировку заново.

Разбирать сепаратор можно только после остановки барабана. Заменять детали сепаратора деталями с других сепараторов запрещено.

Перед пуском сепаратора в работу необходимо вывести стопорные винты из пазов барабана и поставить тормоза в нерабочее состояние. При этом следуют проверить, полностью ли завинчена зажимная гайка барабана и правильно ли посажен барабан на веретено.

Запрещено эксплуатировать сепаратор при чрезмерно ослабленных пружинах горлового подшипника, сломанной или отсутствующей пружине. До полной остановке сепаратора запрещено снимать распределительные чаши, смазывать и осматривать механизм, останавливать барабан руками или какими-либо приспособлениями. При появлении вибрации, постороннего звука, резкого колебания частоты вращения сепаратор необходимо немедленно остановить.

По окончании работы сепаратора барабан промывают водопроводной водой от остатков продукта, после чего выключают электродвигатель привода сепаратора.

Пастеризаторы готовят к работе в соответствии с требованием инструкцией по его эксплуатации. Перед началом работы необходимо проверить наличие и состояние резиновых уплотнений крышек, исправность оградительных устройств, наличие пломбы на манометре и красной черты на его циферблате.

После промывке аппарата водой, необходимо пустить продукт на циркуляцию до достижения необходимой температуры пастеризации. Затем поток переключают с циркуляции на прямое направление в емкость или на автоматический режим.

Оператор должен следить по манометру за давлением пара в паровой рубашке. Пар в рубашку пускают только при наличии циркуляции продукта по трубам. Конденсат не должен накапливаться в паровой рубашке. При вынужденном останове аппарата немедленно перекрывают подачу пара в паровую рубашку, отключают насосы для горячей, холодной воды и продукта.

По окончании работы пастеризатора остатки продукта из аппарата и трубопровода вытесняют водой. Мойку и чистку проводят в соответствие с требованиями инструкции по их эксплуатации.

Оборудование, работающее под давлением, для обеспечения нормальной эксплуатации, должны быть снабжены приборами для измерения давления, температуры (манометрами, термометрами), предохранительными устройствами, запорной арматурой и указателями уровня жидкости [4, с.85].

Мойку всего оборудования осуществляют специально подготовленные рабочие не моложе 18 лет, не имеющие медицинских противопоказаний к данной работе, прошедшие обучение приемам безопасной работы и инструктаж. Рабочие обеспечены специальной одеждой, обувью, защитными приспособлениями (защитные очки, респираторы, резиновые перчатки и др.), а также необходимым уборочным инвентарем, химикатами и материалами.

Рабочие растворы кислот, щелочей и технических моющих средств готовят из концентрированных растворов или сухих порошков с соблюдением мер безопасности. При этом необходимо учитывать, что соляная и азотная кислота, а также концентрированный раствор каустической соды, попадая на кожу, вызывают ожоги.

Особую опасность эти вещества представляют для глаз. Поэтому работу с едкими (агрессивными) веществами проводят только в предохранительных защитных очках, резиновых перчатках, резиновых сапогах и фартуках.

Растворы технических моющих средств готовят в воде температурой 55-60єС, при этом рабочие пользуются индивидуальными средствами защиты - защитными очками и респираторами.

Каждый работник получает санитарную одежду, назначение которой состоит в защите продукции от возможного загрязнения личной одеждой работника [4, с.85].

.4 Меры обеспечения норм микроклимата

Цех полутвердых сыров имеет значительные тепло- и влаговыделения, поэтому для обеспечения нормативных показателей микроклимата и защиты работающих от перегрева и охлаждения, простудных и других заболеваний используются инженерно- строительные меры. Они включают теплоизоляцию зданий, средства снижения солнечной инсоляции, теплоизоляцию поверхностей оборудования, вентиляцию, кондиционирование, отопление, воздушное душирование рабочих мест.

Для системы отопления производственных и вспомогательных зданий предпочтительнее использовать в качестве теплоносителя перегретую воду, допускается также использование водяного насыщенного пара. Во всех производственных цехах и вспомогательных помещениях основного производства в качестве нагревательных приборов должны применяться радиаторы, конструкция которых обеспечивает доступную очистку их от пыли (лучше регистры из гладких труб).

В производственных помещениях должна быть предусмотрена естественная, механическая, смешенная вентиляция или кондиционирование воздуха в соответствии с требованиями "Санитарных норм проектирования промышленных предприятий". Подаваемый в производственные помещения приточный воздух должен подвергаться очистке от пыли.

Оборудование, являющееся источником интенсивного выделения тепла, влаги и вредных веществ, должно снабжаться местными системами вытяжной вентиляции [19, с.231].

4.5 Освещение

Одним из важнейших составных элементов условий труда является освещение, рациональные параметры которого обеспечивают требуемую производительность труда, качество продукции, повышают безопасность труда, предупреждают утомление, травмы и заболевания [19, с.235].

Освещение производственных помещений должно соответствовать требованиям СНиП "Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования" и "Санитарным требованиям к проектированию предприятий молочной промышленности". В производственных помещениях наиболее приемлемо естественное освещение. При недостаточном естественном освещении следует применять искусственное освещение - преимущественно люминесцентные лампы. Искусственное освещение должно быть представлено общим во всех цехах и помещениях, а в производственных при необходимости - местным или комбинированным. При выполнении производственных операций, требующих особого зрительного напряжения, следует использовать комбинированное или местное освещение в зависимости от объема и характера работы. Светильники с люминесцентными лампами должны быть оборудованы защитной решеткой (сеткой), рассеивателем или специальными ламповыми патронами, исключающими возможность выпадения ламп из светильников; светильники с лампами накаливания - сплошным защитным стеклом. Также светильники не должны размещаться над технологическим оборудованием, чтобы исключить возможность попадания осколков в продукт [19, с.235].

.6 Защита от производственного шума и вибрации

Технологическое оборудование цеха полутвердых сыров является источником шума и вибрации. В основе шума и вибрации лежит одно физическое явление - механические колебания, создаваемые при работе оборудования из-за неуравновешенности вращающихся частей, трения и соударения деталей, больших скоростей движения и пульсации перемещаемых в транспортных магистралях жидкостей и газов, а также при их выбросе в атмосферу.

К организационным мерам относится:

-       исключение из технологической схемы активного виброакустического оборудования, замена его вибробезопасным и малошумным;

-          использование оборудования с минимальными динамическими нагрузками, правильный его монтаж с соблюдением допусков, соосности соединений вращающихся элементов;

-          правильная эксплуатация оборудования, своевременная смазка, освидетельствование, проведение профилактических и капитальных ремонтов;

-          проведение санитарно-профилактических мер (контроль уровня вибрации и шума на рабочих местах, внедрение рациональных режимов труда и отдыха, производственной гимнастики, водных процедур, медицинских осмотров).

Технические меры включают в себя:

-       использование оснований и фундаментов для вибрирующего оборудования, соответствующих их динамической нагрузке;

-          изоляция оснований оборудования от несущих конструкций здания с помощью виброизолирующих фундаментов или упругих опор;

-          использование виброгасящих вставок на трубопроводах вентиляционных и кондиционирующих систем;

-          использование звукопоглощающих покрытий и облицовок;

-          применение ограждений (перегородок, кожухов, экранов) [19, с.264].

Соблюдение вышеуказанных требований улучшит охрану труда и уменьшит уровень производственного травматизма.

5. Экологическая часть

.1 Экологическая экспертиза сыродельного производства

Охрана окружающей природной среды - это комплекс мер, предназначенных для ограничения отрицательного влияния человеческой деятельности на природу.

В результате экологической экспертизы необходимо выявить основные источники загрязнения сыродельного производства и оценить влияние таких загрязнителей на состояние окружающей среды. Для этого рассмотрим технологическую схему работы этого производства. Технологическая схема типовой линии производства сыра представлена на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1 - Упрощенная технологическая схема производства сыра

Кроме того необходимо рассмотреть технологическую схему переработки образовавшейся в процессе производства сыра сыворотки. Технологическая схема работы участка по переработке молочной сыворотки представлена на рисунке 5.2.

Отходы сыродельного производства связаны с выбросами вредной пыли и газов, сбросами в водоемы сточных вод, которые их загрязняют и отравляют, ухудшают состояние почвы, прилегающей к предприятию.

Рисунок 5.2 - Упрощенная технологическая схема участка по переработке подсырной сыворотки

.2 Очистка сточных вод

Сыродельные предприятия являются крупными потребителями чистой воды. Вода расходуется на охлаждение молока и молочных продуктов, охлаждение оборудования, мойку тары, оборудования, автомобильных и железнодорожных цистерн, помещений во вспомогательном производстве и на хозяйственно-бытовые нужды. С ростом производства, технической оснащенности предприятий и повышением санитарных требований общий расход воды возрастает. Соответственно увеличивается и сброс сточных вод [20, с.49].

Производственные сточные воды могут быть разделены на три вида:

-       технологические (или производственные) - использованные в технологическом процессе;

-          хозяйственно-бытовые (или коммунальные) - из санитарных узлов производственных и непроизводственных помещений, душевых, образовавшиеся при уборке помещений, в столовых, ресторанах, жилых зданиях, предприятиях коммунального хозяйства;

-          поверхностные - дождевые (ливневые), образовавшиеся при таянии снега, и другие воды, прошедшие загрязненные территории.

5.2.1 Источники образования сточных вод

Анализ работы участка (рисунок 5.1) показал, что основным агентом, загрязняющим окружающую среду, являются сточные воды предприятий, в которые наряду с промывными водами и другими производственными отходами попадает молочная сыворотка, содержащая значительное количество способных к окислению органических веществ (белков, жиров и углеводов). Такая вода имеет мутный беловатый или желтоватый цвет. Кислая среда сыворотки убивает микроорганизмы, которые применяются на сооружениях биологической очистки воды. Резкое окисление органических соединений вызывает неприятный запах, кроме того это удар по биоразнообразию водоемов, так как попадая в водоем без очистки, органические вещества потребляют для своего окисления большое количество кислорода, в результате чего резко ухудшаются условия развития флоры и фауны водоемов. В сточных водах сыродельных предприятий содержатся растворы солей и кислот [20, c.54].

Также одним из вариантов утилизации сыворотки и сточных вод является использование в качестве удобрений полей. Но при концентрации сыворотки в сточных водах более 10% происходит угнетение роста многих сельскохозяйственных культур.

Большое количество сыворотки теряется по следующим причинам: не соблюдается норматив ее сбора, что обусловлено тем, что прессы, формовочные столы и другое оборудование зачастую не имеют для этого приспособлений. На предприятиях нет строгого учета ее получения и расхода. Имеют случаи залпового сброса молочной сыворотки в заводской канализационный коллектор [21, c. 20].

Промывочная вода, использованная для мойки сырья, оборудования, тары, полов содержит моющие средства, жир и остатки сырья.

5.2.2 Мероприятия по защите водных объектов от загрязнения

Для защиты водоемов от загрязнения сточными водами промышленных предприятий применяют комплекс мероприятий, выбор которых определяется в основном характеристикой источника образования сточных вод, объемом и составом сточных вод. Полный перечень мероприятий по защите водоемов определяется законодательно-нормативными документами.

Сточные воды сыродельного предприятия подразделяют на следующие категории:

­    производственные - промывные (после промывки масла, сыра, казеина) и моечные (после мойки фляг, бочек, технологического оборудования, резервуаров, автоцистерн, помещений);

­    условно чистые - незагрязненные производственные воды (от холодильного и теплообменного оборудования);

­    дождевые и бытовые (санузлы, столовые и другие вспомогательные помещения) [20, с.54].

На предприятиях молочной промышленности осуществляют следующие мероприятия по защите водоемов:

-          технологические;

-          применение повторного и оборотного водоснабжения;

-          планировочные;

-          разбавление сточных вод;

-          очистка сточных вод;

-          организация контроля состава сточных вод и влияния стоков

на санитарный режим водоемов.

Технологические мероприятия включают разработку и применение безотходных или малоотходных технологических процессов, максимальное использование и утилизацию различных компонентов сырья и побочных продуктов. Эти мероприятия позволяют уменьшить содержание веществ (жиров, органических соединений) в сточных водах.

Повторное и оборотное водоснабжение непосредственно связано с техническими мероприятиями, однако в этом случае сокращается водопотребление чистой воды и водоотведение сточных вод.

При повторном водоснабжении воду после использования в каком-либо технологическом процессе, сохранившую достаточные качественные показатели, без промежуточной обработки используют снова для производства.

При оборотном водоснабжении использованную воду подвергают специальной обработке (очистка, охлаждение, подогрев), после чего снова

используют для производственных нужд. Оборотное водоснабжение широко применяют в холодильных агрегатах, пастеризационно-охладительных аппаратах, а также при процессах, где нет непосредственного контакта воды с продукцией, так как к качеству воды для технологических операций в молочной промышленности предъявляются высокие требования.

Планировочные мероприятия заключаются в учете гидрогеологических условий при планировании предприятий, а также проектировании требуемого комплекса очистных сооружений в зависимости от местных условий: наличия городских очистных сооружений (их состава и мощности), необходимости сброса сточных вод непосредственно в водоем (учет места сброса и водозабора, скорости проточного водоема и т. п.) или необходимости принять на очистные сооружения предприятия сточные воды от других источников.

Разбавление сточных вод природной водой осуществляется при непосредственном выпуске сточной воды в водоем после очистных сооружений предприятия. При определении необходимой степени очистки учитывают способность водоемов к самоочищению, благодаря которой происходят процессы снижения концентрации органических и минеральных загрязнений. Процессы самоочищения зависят от быстроты и полноты смешения сточных вод с водой водоема. Процесс самоочищения зависит от многих условий (сосредоточенный или рассеивающий выпуск, влияние течений, ветровых нагонов воды и т. д.).

Очистку сточных вод проводят с целью извлечения из них или нейтрализации различных веществ - минеральной или органической взвеси, органических растворенных веществ, биологических загрязнений. Предприятия перерабатывающей промышленности обязаны осуществлять очистку сточных вод, однако состав очистных сооружений и требования к ним зависят от типа и мощности предприятия, а также от местных условий [20, с.55].

Обычно производственные сточные воды после их очистки на сооружениях предприятия сбрасываются в городскую канализационную сеть.

Запрещается сбрасывать в систему канализации населенных пунктов производственные сточные воды промышленных предприятий, содержащие: вещества, способные засорять трубы, колодцы, решетки или отлагаться на стенках труб, колодцев, решеток (окалина, известь, песок, гипс, металлическая стружка, каныга и т. п.):

-      вещества, оказывающие разрушающее действие на материал труб и элементы сооружения канализации;

-          вредные вещества в концентрациях, препятствующих биологической очистке сточных вод;

-      опасные бактериальные загрязняющие вещества; нерастворимые масла, а также смолы и мазут;

-      биологически трудно окисляемые органические вещества; биологически «жесткие» поверхностно-активные вещества;

-          взвешенные и всплывающие вещества в концентрациях, превышающих 500 мг/л;

-          вещества, для которых не установлены предельно допустимые концентрации (ПДК) в воде водных объектов хозяйственно-питьевого, культурно-бытового и рыбохозяйственного водопользования.

Категорически запрещается сбрасывать в системы канализации населенных пунктов кислоты, горючие примеси, токсичные и растворенные газообразные вещества (в частности, растворители: бензин, диэтиловый эфир, дихлорметан, бензол и др.), способные образовывать в канализационных сетях и сооружениях токсичные газы (сероводород, сероуглерод, оксид углерода, цианистоводородная кислота, пары легколетучих ароматических углеводородов и др.) и другие взрывоопасные и токсичные смеси [22, с. 6].

Мероприятия по охране окружающей среды от загрязнений сывороткой сводятся следующему:

-      максимально полный сбор сыворотки на всех стадиях производства сыра;

-          борьба с потерями на всех стадиях переработки сыворотки (переливы из технологических емкостей, выбросы при переполнении и вспенивании сгущаемой в вакуум-выпарных аппаратах сыворотки, уносы с отработанным воздухом при сушки, утечки через неплотности в арматуре);

-          очистка сточных вод с извлечением и использованием полезных веществ [4, c.89].

.2.3 Методы очистки сточных вод

Санитарно-технические системы сыродельных предприятий состоят из канализационных сетей, санитарных и инженерных сооружений для сбора и отведения с территории предприятия отработанных вод, очистки сточных вод, а также их обеззараживания и обезвреживания.

Очистные сооружения классифицируют в зависимости от места расположения и используемого метода очистки. По месту расположения они разделены на три основных типа: локальные (цеховые), общие (заводские) и районные (или городские). Локальные очистные сооружения предназначены для обработки сточных вод сразу после технологических установок, отдельных участков и цехов, они являются продолжением технологического процесса производства. Общезаводские очистные сооружения - общие для загрязненных сточных вод различных цехов предприятия, после них доочистка сточных вод проводится на районных или городских сооружениях. На городские очистные сооружения поступают сточные воды с нескольких предприятий, а также бытовые.

Методы очистки сточных вод разделяют на механические, химические, физико-химические, биологические и комбинированные [22, с. 8].

Промывочные воды, использованные для мойки оборудования, необходимо подвергать дополнительной очистке перед сбросом в канализацию. Для этого необходимо установить жироловки на стоках. Схема устройства представлена на рисунке 5.3.

Устройство состоит из решетки и патрона с фильтрующим элементом из вспененного полиуретана. Решетка задерживает твердые частицы, а фильтр задерживает жир. Пенополиуретаны, обладая большой маслопоглощательной способностью, обеспечивают очистку до 0,97…0,99 при скорости фильтрования 0,01 м/с, насадка из пенополиуретана легко регенерируется механическим отжиманием маслопродуктов [22, с.6].

Рисунок 5.3 - Жироловка 1 - решетка; 2 - патрон; 3 - сифон.

Очищенные сточные воды перед сбросом в водоем обеззараживают для уничтожения патогенных микроорганизмов. Для дезинфекции используют жидкий хлор, раствор хлорной извести (гипохлорит кальция) или гипохлорит натрия, возможна дезинфекция сточных вод электроискровыми разрядами и озоном [22, с. 8].

Для сыроваренного производства была разработана линия по переработке сыворотки, которая не только исключает возможность загрязнения сточных вод и почв, но и позволяет получать дополнительную прибыль от реализации переработанной сыворотки.

Незагрязненные производственные воды (от холодильного и теплообменного оборудования), направляются в систему оборотного водоснабжения или на повторное использование, что позволяет сократить водопотребление чистой воды и водоотведение сточных вод.

5.3 Охрана воздушного бассейна

Мероприятия по защите воздушного бассейна сыродельного производства следует начинать с изучения производства как источника вредных выбросов в атмосферу.

.3.1 Источники вредных выбросов в атмосферу

Загрязнение окружающей среды происходит за счет выбросов паросилового оборудования. Котельные используют котлы, работающие на угле, мазуте или природном газе. Это оборудование выбрасывает большое количеств газов, в состав которых входят сернистый ангидрид, оксиды азота и серы, твердые частицы [20,c.23].

Загрязнение окружающей среды происходит также по причине выбросов от транспортных средств (молочные цистерны, рефрижераторы, грузовые машины). В составе таких выбросов входит углекислый газ , угарный газ, значительное содержание оксидов азота, серы, сажи. Все это наносит большой ущерб биосфере.

При технологических процессах сыродельного производства образуются выбросы в виде пыли. Такая пыль выбрасывается вытяжными вентиляционными системами в атмосферу. Выбросы вытяжных систем вентиляции, в общем содержат невысокие концентрации выбрасываемых веществ, однако это наиболее массовый по объему выброс (достигает 70…90% общих выбросов предприятия) с содержанием большого количества пыли.

Пыль, содержащаяся в воздушных выбросах предприятий, в зависимости от ее дисперсности либо оседает на поверхность земли вблизи места выброса, либо разносится воздушными потоками [20,с.23].

.3.2 Мероприятия по защите воздушного бассейна

Анализируя выбросы вредных веществ предприятиями, очевидно, что загрязнение атмосферы происходит в основном от трех видов стационарных источников:

-          организованные выбросы от технологического оборудования;

-          выбросы вентиляционного воздуха системами вытяжной вентиляции;

-          неорганизованные выбросы от открытых площадок и сооружений (открытые емкости, открытые сооружения очистки сточных вод, зоны проведения погрузочно-разгрузочных работ, пруды-отстойники и т.д.).

Организованные выбросы от технологического оборудования составляют примерно 10…30% от общих выбросов предприятий.

Несмотря на небольшое относительное количество этих выбросов, концентрации вредных веществ здесь наиболее высокие. Выбросы вытяжных систем вентиляции в общем содержат невысокие концентрации выбрасываемых веществ, однако это наиболее массовый по объему выброс (достигает 70…90% общих выбросов предприятия) с содержанием большого количества разнообразных газо- и парообразных веществ и пыли [20,с.23].

Мероприятия по защите воздушного бассейна от выбросов предприятий направлены на достижение установленных законодательно-нормативными документами санитарно-гигиенических нормативов содержания вредных веществ в атмосферном воздухе. Они содержат комплекс защитных мер, которые определяются системой государственных законодательных актов. Комплекс защитных мер по предупреждению загрязнения атмосферы выбросами предприятий содержит следующие мероприятия:

­    архитектурно-планировочные;

­    конструктивно-технологические;

­    рассеивание выбросов через высокие дымовые трубы;

­    очистка вентиляционного воздуха, дымовых и технологических газов, перед выбросом в атмосферу;

­    контроль загрязнения атмосферы выбросами промышленных предприятий.

Архитектурно-планировочные мероприятия состоят в рациональном размещении предприятий с учетом необходимой защиты окружающей среды от промышленных выбросов, особенно в районах, характеризующихся высокой концентрацией промышленности.

Меры планировочного характера включают: выбор под застройку хорошо проветриваемых склонов, свободных от явлений инверсии и кумуляции загрязнений в приземном слое; правильное взаиморасположение источников выбросов и жилых зон с учетом направлений господствующих ветров и их повторяемости; рациональное расположение производственных цехов и зданий основных и вспомогательных производств на промплощадке; создание санитарно-защитных зон между источниками выбросов и жилой застройкой.

Конструктивно-технологические мероприятия включают разработку и применение технологий, обеспечивающих максимальное использование сырья, промежуточных продуктов и отходов производства по принципу безотходной или малоотходной технологии. К ним относятся также герметизация производственного оборудования, сокращение неорганизованных выбросов, применение малосернистого топлива (замена угля и нефти газом) и т. п.

Также одной из мер защиты воздушного бассейна является рассеивание газообразных веществ и пыли в атмосфере при выбросе через высокие дымовые трубы. В результате рассеивания происходит снижение максимально возможной концентрации этих веществ в приземном слое атмосферы и удаление зоны максимального загрязнения.

Основным направлением защиты воздушного бассейна от выбросов на предприятиях пищевой промышленности является очистка вентиляционного воздуха и газов перед выбросом в атмосферу. При очистке извлекаются или нейтрализуются вредные вещества в выбросе. Очистку вентиляционного воздуха и технологических газов производят в газовых очистных установках и аппаратах [20,с.25].

Соблюдение вышеуказанных требований снизит экологическую нагрузку от сыродельных предприятий на окружающею среду.

6. Экономическая часть

В экономической части представлен расчет эффективности внедрения линии по переработке подсырной сыворотки для цеха полутвердых сыров с разработкой блока ультрафильтрации и обратного осмоса.

.1 Расчет технического эффекта линии по переработке подсырной сыворотки

Расчет технического эффекта ведется путем сравнения параметров проектируемой линии и существующей установки. Сравнение разработанной линии будет производиться с установкой нанофильтрации фирмы GEA.

Показателями технического эффекта линии по переработке сыворотки являются следующие свойства и параметры:

-       производительность;

-          эксплуатация мембран;

-          стоимость установки;

-          простота аппаратурного оформления;

-          затраты на сервисное обслуживание.

Сведем значения и значимость этих показателей в таблицу 6.1.

Таблица 6.1- Расчет технического эффекта линии по переработке сыворотки

.2 Технико-экономический эффект проекта при переработке подсырной сыворотки

Расчет ведется согласно методике [23, с.3].

О размере технико-экономического эффекта можно судить по величине следующих показателей:

технико-экономический эффект по труду;

технико-экономический эффект по предметам труда;

технико-экономический эффект по средствам труда;

Технико-экономический эффект определяется в натуральных измерителях на основе сопоставления базового и нового вариантов. В качестве расчетного периода обычно принимаем год, поскольку годовой хозяйственный план является основной единицей планирования или подведения итогов любого предприятия.

.2.1 Расчет технико-экономического эффекта по предметам труда

Экономия сырья Э_мн=0, т.к. расход исходного материала в базовом и новом вариантах не изменяется: М_б=М_н.

Экономия технологической электроэнергии определяется по следующей формуле

,  (6.1)

где Т_эб и Т_эн - расход электроэнергии при переработке 1т сыворотки, кВт·ч;

В_н - годовой объем переработанной сыворотки, т/г.

Расход электроэнергии рассчитывается по формуле

,    (6.2)

где    N_y - мощность, потребляемая приводной станцией, системой управления, кВт;

К_спр- коэффициент спроса электроэнергии при выполнении операции;

q - часовая производительность единицы оборудования, занятого

при выполнении операции, т/ч.

В базовом варианте N= 90 кВт.,К_спр=1, q=1,58 т/ч, в новом- 170 кВт., К_спр=1, q=3,7 т/ч.

Подставим численные значения в формулу (6.2).

        (6.3)

где П_эф - годовой эффективный фонд времени работы оборудования, ч.

Подставим численные значения в формулу (6.3).

Подставим численные значения в формулу (6.1).

(кВт·ч)/г.

Экономия технологической воды определяется по следующей формуле

  (6.4)

где Т_вб и Т_вн - расход воды при переработке 1т сыворотки, м³/ч;

В базовом варианте Т_вб=20 м³/ч, в новом варианте- Т_вн=15 м³/ч.

Подставим численные значения в формулу (6.3).

м³/г.

.3 Экономический эффект проекта

.3.1 Расчет капитальных вложений на создание машины

Капитальные вложения представляют собой оптовую цену машины, в которую входят затраты на проектирование, изготовление и прибыль.

Расчет затрат на проектирование

Затраты на проектирование на основе объема работ в натуральных единицах и нормативной трудоемкости определяется по формуле

,       (6.5)

где - виды проектно-конструкторских работ при разработке комплекта чертежей на машины и аппараты (деталировка, узловое проектирование, разработка сборочных чертежей и общих видов);

Л_i - количество листов проектно-конструкторской документации по каждому виду работ в комплекте чертежей на машины и аппараты (в перерасчете на лист формата 24);

T_i- нормированная трудоемкость разработки одного приведенного листа чертежей по i-му виду работ, чел.-ч/лист или нормо-ч/лист;

С_ч - средняя стоимость человеко-часа проектно-конструкторских работ с учетом накладных расходов (проведение расчетных, экспериментальных и других работ). С_ч=350 р/ч.

В комплект чертежей установки обратного осмоса, разработанного в рамках дипломного проекта, входят:

-    технологическая схема проектируемой линии - 1 листа формата А1;

-          сборочный чертеж блока обратного осмоса - 2 листа формата А1;

-          сборочный чертеж аппарата обратного осмоса - 1 лист формата А1;

-          сборочный чертеж теплообменника - 1 лист формата А1;

-          деталировка установки обратного осмоса - 2 лист формата А1;

-          деталировка аппарата обратного осмоса и теплообменника - 1 лист формата А1 .

Для общего сборочного чертежа Л=1, Т=20 чел.-ч, для чертежей сборочных единиц Л=2, Т=12 чел/ч, деталировка - Л=4, Т=5 чел.-ч, план участка - Л=1, Т=20 чел.-ч.

Подставим численные значения в формулу (6.5).

руб.

Расчет затрат на изготовление машины

Затраты на изготовление включают в себя затраты на материалы, полуфабрикаты и комплектующие, на заработную плату, на содержание и эксплуатацию, определяется по формуле

, (6.6)

где З_мо - затраты на основные материалы, руб.;

З_мв - затраты на вспомогательные материалы, руб.;

З_пк - затраты на полуфабрикаты и комплектующие изделия, руб.;

З_осн.р - заработная плата основных производственных рабочих, руб.;

З_сэо - затраты на содержание и эксплуатацию оборудования, руб.; З_цех. - цеховые расходы, руб.;

З_зав. - общезаводские расходы, руб.

Затраты на основные материалы определяется следующим образом

,         (6.7)

где n - число однородных групп материалов, используемых в машине;

М_о - расход основных материалов по каждой группе;

Ц_о - оптовая цена материалов каждой группы;

К_тз - коэффициент, учитывающий транспортно-заготовительные расходы.

Список используемых материалов приведем в таблице 6.2.

Таблица 6.2 - Используемые материалы

Подставим численные значения в формулу (6.7).

Затраты на полуфабрикаты и комплектующие изделия определим по формуле

,         (6.8)

где З_пк - количество необходимых изделий;

Ц_пк - оптовая цена каждого вида комплектующих.

Необходимые комплектующие изделия сведены в таблицу 6.3.

Таблица 6.3 - Комплектующие изделия

Данные таблицы взяты из [rusnasos], [пульсцен].

Подставим численные значения в формулу (6.8).

Затраты на заработную плату основных производственных рабочих определяется по формуле

,     (6.9)

где З_от - тарифная заработная плата основных производственных рабочих;

К_доп - коэффициент, учитывающий дополнительную заработную плату, К_доп=1,12;

К_пр - коэффициент, учитывающий премию за работу по технически обоснованным нормам, К_пр=1,2;

К_п - поясной коэффициент. Для Урала К_п=1,15;

К_соц - коэффициент, учитывающий единый социальный налог, К_соц=1,26.

Данные взяты, согласно [23,с.13].

Тарифная заработная плата основных производственных рабочих определяется на основе трудоемкости работ

,       (6.10)

где n - виды работ;

Т - трудоемкость каждого вида работ;

С_тар.ср. - средняя тарифная ставка, соответствующая среднему разряду данного вида работ.

Приведем виды необходимых работ и их часовые тарифные ставки в таблице 6.4.

Таблица 6.4 - Часовые тарифные ставки работ

Подставим численные значения в формулу (6.10).

руб.

Подставим численные значения в формулу (6.9).

руб.

Затраты по содержанию и эксплуатацию оборудования, используемого при изготовлении машины, определяется по формуле

,     (6.11)

где К_сэо - процентное соотношение к сумме заработной платы основных производственных рабочих.

Примем К_сэо=50%, согласно [23,с.14].

Подставим численные значения в формулу (6.11).

руб.

Затраты включают в себя расходы по содержанию персонала и вспомогательных рабочих, расходы на амортизацию, ремонт и содержание зданий и сооружений. Принимаются по данным предприятия в процентном соотношении к сумме заработной платы основных рабочих

,    (6.12)

где К_цех - коэффициент соотношения к сумме оплаты основных рабочих.

Примем К_цех=85%, согласно [23, с.15].

Подставим численные значения в формулу (6.12).

руб.

Общезаводские расходы состоят из расходов на содержание заводоуправления, общезаводских хозяйств и служб и др. Определяются по формуле

,     (6.13)

где К_зав - процентное соотношение для определения заводских расходов.

Примем К_зав=65%, согласно [23,с.15].

Подставим численные значения в формулу (6.13).

руб.

Подставим полученные значения в формулу (6.6).

руб.

Себестоимость установки обратного осмоса

Себестоимость установки обратного осмоса будет определяться суммой затрат на ее проектирование и изготовление

,    (6.14)

Подставим численные значения в формулу (6.14).

руб.

В линию по переработке сыворотки также входит ультрафиьтрационная установка, себестоимость которой составила С_у= 4 503 398 руб.

Тогда себестоимость установки по переработке сыворотки определится по формуле

,    (6.15)

Подставим численные значения в формулу (6.15).

руб.

Цена на проектируемую установку

Поскольку предполагается, что на основе данного проекта будет осуществлен выпуск одной единицы разработанной машины, то цена на установку определяется по формуле

,  (6.16)

где Р₀ - действующий в данной отрасли средний размер рентабельности.

Согласно [23,с.16] примем Р₀=0,15.

Подставим численные значения в формулу (6.16).

руб.

По расчетам стоимость ультрафильтрационной установки составит Ц_у=5 178 908 руб.

Стоимость всей линии по переработке сыворотки составит

,     (6.17)

Подставим численные значения в формулу (6.17).

руб.

.3.2 Расчет экономии затрат труда, предметов труда и средств труда

Расчет годовой экономии затрат труда и заработной платы

Экономия затрат на заработную плату будет равна нулю Э_з=0, т.к. число работников на базовой и проектируемой установке не сокращается.

Расчет годовой экономии затрат предметов труда

К затратам предметов труда относят затраты материалов, затраты на технологическую электроэнергию и воду. Затраты на исходное сырье будет равно нулю Э_м=0.

Экономия затрат на технологическую электроэнергию рассчитывается следующим образом

,   (6.18)

где Э_э.т. - годовая экономия электроэнергии, рассчитанная в п.п. 6.2.1;

Ц_т.э. - тариф на технологическую электроэнергию.

Примем Ц_т.э.=2,5руб/кВт·ч.

Подставим численные значения в формулу (6.18).

руб.

Экономия затрат на технологическую воду определяется по формуле

,   (6.19)

где Э_э.т. - годовая экономия воды, рассчитанная в п.п. 6.2.1;

Ц_в.э. - тариф на технологическую воду.

Примем Ц_т.э.=7,5 руб/м³.

Подставим численные значения в формулу (6.19).

руб.

Расчет годовой экономии затрат средств труда

Экономия затрат на амортизацию оборудования определяется следующим образом

,  (6.20)

Где З_а.б. - затраты на амортизацию установки в базовом варианте;

З_а.н. - затраты на амортизацию установки в новом варианте.

Затраты на амортизацию определяются по формуле

,         (6.21)

где Ц - цена установки, руб;

Н_а - норма годовых амортизационных отчислений, Н_а=10%;

К_зан - коэффициент занятости установки, К_зан=1.

Подставим численные значения в формулу (6.21).

руб,

руб.

Подставим численные значения в формулу (6.20).

руб.

Затраты на ремонт оборудования З_р. составляют 5% от стоимости установки.

Примем затраты на ремонт базовой установки 650 000 руб., затраты на ремонт новой установки 455 000 руб.

Экономия затрат на ремонт составит

,   (6.22)

Подставим численные значения в формулу (6.22).

руб.

Экономия затрат на комплектующие изделия Э_к = 600 000 руб., т.к срок эксплуатации мембран в базовой установке 1 год, в проектируемой- 3 года.

Расчет годовой экономии текущих затрат

Полная экономия текущих затрат определяется по формуле

,    (6.24)

Подставим численные значения в формулу (6.22).

руб.

Годовой экономический эффект рассчитывается по формуле

,         (6.25)

где К_доп - капитальные вложения для реализации проекта;

Е_н - нормативный коэффициент экономической эффективности.

Капитальные вложения К_доп принимаются равными себестоимости линии С_н, К_доп=С_н=7 722 600 руб.

Нормативный коэффициент для пищевой промышленности равен Е_н=0,2 согласно [23,с.18].

Подставим численные значения в формулу (6.25).

руб.

.4 Расчет экономической эффективности капитальных вложений

Методом оценки является расчет рентабельности и определяется по формуле

,  (6.26)

где ДК - капитальные вложения в проект, которые равны стоимости линии по переработке подсырной сыворотки ДК=8 881 910 руб.

Подставим численные значения в формулу (6.26). 

.

Наряду с показателем рентабельности для оценки эффективности капиталовложений применяется показатель срока окупаемости капитальных вложений Т_ок

,  (6.27)

Подставим численные значения в формулу (6.27).

года.

Результативные показатели проекта представлены в таблице 6.5.

Таблица 6.5 - Основные экономические показатели линии по переработке подсырной сыворотки

Заключение

Была разработана и спроектирована линия по переработке подсырной сыворотки. Линия включает в себя блок ультрафильтрации и блок обратного осмоса. Ультрафильтрационная установка позволяет извлекать из подсырной сыворотки белковый концентрат с содержанием белка 6%. Установка обратного осмоса применяется для концентрирования лактозы (до содержания 14 %) из водного раствора лактозы, полученного в процессе ультрафильтрации.

Разработанная в данном дипломном проекте установка обратного осмоса имеет следующие параметры:

-      рабочая поверхность мембран в установке 1591 м²;

-      общее число аппаратов обратного осмоса в установке - 13 шт.;

-          рабочая поверхность мембран в аппарате 128 м²;

-          габаритные размеры установки 5510*2240*2410 мм.

Производительность по исходному раствору лактозы 2,5 кг/с, по концентрату 0,75 кг/с, по пермеату 1,75 кг/с.

Разработанная линия по переработке сыворотки с применением мембранных технологий наиболее эффективна, чем традиционные методы (сушка, сгущение). Такая линия может применяться на предприятиях молочной промышленности, позволяя более полно перерабатывать сырье, увеличить выход готовой продукции, получать широкую гамму продуктов на основе сыворотки, а также применение блока обратного осмоса в совокупности с блоком ультрафильтрации позволит отказаться от тщательной подготовки сыворотки перед переработкой.

Был произведен расчет эффективности внедрения разработанной линии на предприятие. Получены следующие показатели:

- капитальные вложения на реализацию проекта 8 882 000 руб.;

-       рентабельность капитальных вложений 25%;

-       срок окупаемости капитальных вложений 3,3 года.

Для спроектированной линии по переработке подсырной сыворотки были разработаны мероприятия по организации охраны труда, которые уменьшат риск производственного травматизма.

Данная линия по переработке сыворотки с применением мембранных технологий существенно снизит нагрузку на окружающею среду, за счет создания безотходного производства, и позволит предприятию получать дополнительную прибыль от реализации товарной продукции.

Список использованных источников

1 Евдокимов И.А., Золотарева М.С., Володин Д.Н. Перспективы и особенности организации переработки сыворотки за рубежом и в России // Переработка молока. - 2011.-№ 8. - с. 6 - 12.

Сенкевич Т., Ридель К.-Л. Молочная сыворотка: переработка и использование в агропромышленном комплексе.- М.: Агропромиздат, 1989.-270 с.

Технология производства молочных продуктов: Справочник/ Г. Байланд. - М.: Макцентр, 2006. - 437 с.

Переработка и использование молочной сыворотки / А.Г. Храмцов, В.А. Павлов, П.Г. Нестеренко и др. - М.: Росагропромиздат, 1989. - 272с.

Использование и совершенствование процессов сепарирования в молочной промышленности.

Промышленная переработка вторичного молочного сырья / А.Г. Храмцов, С.В. Василисин. - М.: ДеЛи принт, 2003. - 100 с.

Евдокимов И.А., Володин Д.Н., Головкина М.В. Обработка молочного сырья мембранными методами // Молочная промышленность. - 2012. - № 2. - с. 34 - 37.

8 Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии. В 2 ч. Ч. 2.- М.: Химия, 1995.- 368 с.

9 Основные процессы и аппараты химической технологии / Г.С. Борисов, В.П. Брыков, Ю.И. Дытнерский и др.- М.: Химия, 1991. - 396 с.

10 Процессы и аппараты пищевых производств: Методические указания к курсовой работе для студентов специальности 17.06 / Л. А. Минухин, В.А. Тимкин. - Екатеринбург: УрГЭУ, 1995. - 41 с.

11 Расчет установок мембранного разделения жидких смесей: Методические указания / Р.Г. Кочаров, Г.Г. Каграманов; РХТУ им. Д.И. Менделеева. - М., 2001. - 128с.

12 Центробежные насосы Grundfos.

Расчет и конструирование машин и аппаратов пищевых производств: Методические разработки / Составитель Л. А. Минухин. - Екатеринбург: УрГЭУ, 1996. - 84 с.

Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. Задачник по теплопередачи: Учебное пособие для вузов. - М.: Энергия, 1980. - 288 с.

15 Лунин Г.А., Вельтищев В.С. Теплообменные аппараты пищевых производств. - М: Агропромиздат, 1987. - 349 с.

Гинзбург А.С., Громов М.А., Красовская Г.И. Тепло - физические характеристики пищевых продуктов: Справочник. - М.: Пищевая промышленность, 1980. - 288 с.

Расчёты и задачи по процессам и аппаратам пищевых производств / С.М. Гребенюк, Н.С. Михеева и др. - М: Агропромиздат, 1987. - 304 с.

Чаусов Ф.Ф. Отечественные статические смесители для непрерывного смешивания жидкостей // Химическое и нефтегазовое машиностроение.- 2009. - № 3. - с. 11 - 14.

Бурашников Ю.М., Максимов А.С. Безопасность жизнедеятельности. Охрана труда на предприятиях пищевых производств: Учебник / Ю. М. Бурашников, А.С. Максимов. - СПб.: ГИОРД, 2007. 416 с.

Методическое пособие для природопользователей по охране окружающей среды / А.А. Володин, А.Р. Погорелый, Е.Н. Трошина. - Омск.: ООО «Омскбланкиздат», 2010. - 100 с.

Свириденко Ю.Я., Кравченко Э.Ф., Яковлева О.А. Экологические и экономические аспекты переработки молочной сыворотки // Молочная промышленность. - 2008. - № 5. - с. 30 - 34.

Рыбаков Ю.С. Промышленная экология на предприятиях пищевой промышленности: Учебное пособие. - Екатеринбург: Изд - во Уральск. гос. экономич. ун - та, 2003. - 97 с.

23 Технико-экономическое обоснование инновационных проектов: Методическое указание для студентов специальностей «Машины и аппараты пищевых производств», «Экономика и управление на предприятии пищевой промышленности», «Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий» / О.В. Иовлева; Уральск. гос. эконом. ун-т. - Екатеринбург: Изд - во Уральск. гос. эконом. ун - та, 2009. - 29 с.