5.2. Розрахунок і підбір виробничої лінії машинного доїння і первинної обробки молока

Загальну кількість доїльних установок (Ку) для ферми визначають залежно від кількості корів (М) на цій фермі та пропускної здатності (Qу), голів/год., вибраної установки за формулою (19):

(19)

де Т_д – тривалість одного циклу доїння всіх корів, год.

Відповідно до зоотехнічних вимог час Т не повинен перевищувати 1,5....2,25 годин за умов доїння корів у стійлах. Потоково-змінна система утримання корів та доїння їх у спеціалізованих залах дає змогу коефіцієнт використання доїльних установок збільшувати вдвічі-втричі і більше. При цьому тривалість одного циклу доїння може досягати 4....6 годин, а у випадку дворазового доїння – 8....10 годин.

Кількість лінійних доїльних установок, які використовуються стаціонарно в однотипних корівниках, розраховують за формулою (20):

(20)

де М_п - місткість типового корівника, голів;

n_n - кількість однотипних приміщень на фермі;

M₁ - кількість корів, що обслуговується однією доїльною установкою.

Якість молока та одержаних з нього у процесі переробки молочних продуктів суттєво залежать від своєчасної первинної обробки молока, яка є заключною ланкою процесу доїння тварин. Первинну обробку молока проводять з метою зберігання його санітарно-гігієнічних, харчових і технологічних властивостей. Оптимальним є варіант, коли первинна обробка молока здійснюється послідовно з доїнням і протягом усього часу доїння. Серед операцій первинної обробки молока найбільшого поширення набули очищення, пастеризація та охолодження.

Під час очищення з молока видаляються механічні і частково бактеріологічні домішки, чим покращується його якість, створюються передумови довшого зберігання.

У разі відцентрового очищення молоко на очисник бажано подавати підігрітим до 40….50°С, завдяки чому виключається збивання молока та осідання жиру, а також істотно підвищується пропускна здатність сепаратора-очисника.

Після очищення молоко доцільно охолоджувати або пастеризувати з наступним охолодженням. Зберігати молоко до відправлення на молокоприймальні пункти потрібно лише в охолодженому стані.

Температура охолодження зумовлюється тривалістю зберігання молока. Якщо видоєне молоко без первинної обробки залишається свіжим завдяки своїм бактерицидним властивостям (здатність протидіяти розмноженню шкідливих мікроорганізмів) залежно від температури навколишнього середовища до 2….3 год., то охолоджене до 8….10°С можна зберігати без погіршення якості протягом доби, а за температури 4….6°С - до 36 год.

Охолодження молока сповільнює розвиток наявних у ньому мікроорганізмів, подовжуючи термін зберігання. Пастеризація – більш радикальний спосіб обробки. Це знезараження, тобто знищення шкідливих мікроорганізмів без зміни смаку, запаху, консистенції та кольору молока.

Під час тривалої пастеризації температуру молока доводять до 63….65°С і витримують за даною температурою протягом 30 хв.; за короткочасної - нагрівають до 71….76°С й витримують 20….30 сек.; за миттєвої - нагрівають до 85….90°С без витримки.

Вихідними даними для розрахунку і вибору обладнання потокових технологічних ліній (ПТЛ) первинної обробки молока є поголів'я корів на фермі чи комплексі, їх продуктивність та кратність доїння. З технологічних та економічних міркувань найдоцільніше, коли продуктивність потокових технологічних ліній первинної обробки молока дорівнює продуктивності відповідних ліній доїння корів або є дещо меншою за останні.

На фермах (комплексах) для первинної обробки молока використовують спеціальне обладнання, розташоване у молочних. У молочних розрізняють молокоочисники, охолоджувач, танки для зберігання молока, пристрою для кільцевого промивання ємностей і доїльних установок. Може передбачатися також місце і для обладнання первинної переробки молока, зокрема – пастеризаційні установки.

Для очищення й охолодження молока випускаються фільтри-охолоджувачі ОМ-1,50, призначені для роботи з установками АД-100А, ДАС-2Б. Для відцентрового очищення від механічних домішок, охолодження і транспортування молока використовуються очищувально-охолоджувальні агрегати ОМ-1 і ОМ-1А , що обробляють молоко в потоці без додаткових насосів й ємкостей.

Збір, охолодження молока здійснюють у охолоджувачах марок ТОВ-1, ТО-2, ТОМ-2А, ємністю відповідно: 1000, 2000, 5000 л. Випускаються також резервуари-охолоджувачі РПО-1,6, РПО-2,5 з непрямим випарюванням холодоагенту, ємністю 1600 і 2500 л.

Для первинної обробки молока розроблені схеми технологічних ліній для ферм на 100, 200, 400, 800, 1200 і 1600 голів. Обладнання цих ліній забезпечує очищення, охолодження і зберігання добового надою молока за дворазового доїння. Техніко-економічні показники технологічних ліній обробки молока на фермі з поголів'ям 400 голів і продуктивністю 3500 кг/гол. у рік приведені в додатку. Час первинної обробки молока залежить від організації технологічного процесу потокової лінії, при цьому необхідно враховувати годинну продуктивність всього обладнання.

Для можливості вибору марки і кількості обладнання для первинної обробки молока необхідно визначити пропускну здатність лінії. Пропускна здатність визначає кількість молока, що надходить на обробку за одиницю часу.

Необхідна пропускна здатність Q_по лінії обробки молока визначається за формулою (21):

(21)

де M - кількість корів на фермі, голів;

G - середньорічний надій на корову, кг;

с - коефіцієнт місячної нерівномірності надходження молока, характеризується відношенням максимального місячного надою до середньомісячного показника і становить с=1,1....1,5;

k_p - коефіцієнт нерівномірності разового надою. За трикратного доїння k_p=0,55....0,6, за двократного k_p=0,82....0,9;

р_л – коефіцієнт, що враховує тривалість лактації корів, р_л =0,8....0,9;

Т_ц – тривалість циклу разового доїння, год.

Розрахункову продуктивність лінії округляють до цілих значень.

Очищення молока від механічних домішок здійснюється фільтруванням або на сепараторах-молокоочисниках. При цьому, згідно розрахунку, вибирається сепаратор чи очисник-охолоджувач потрібної продуктивності. Вибравши сепаратор-молокоочисник, визначаємо тривалість беззупинної його роботи без розбирання за формулою (22):

(22)

де: V_гр – обсяг грязьового простору барабана (приймається з розрахунку 1 см ³ на 1 л. продуктивності сепаратора);

q_м – забруднення молока с/о (q_м =0,03….0,08);

Q_с – продуктивність сепаратора.

Після визначення пропускної здатності лінії необхідно обрати технологічні операції, що будуть проводитись під час обробки молока. Кількість і послідовність технологічних операцій обирає студент, обґрунтовує доцільність свого вибору в курсовому проекті.

Повна лінія обробки молока може включати очищення, охолодження, сепарування, пастеризацію, гомогенізацію, дезодорацію, зберігання молока або його фракцій.

Для виконання кожної технологічної операції необхідно обрати марку обладнання і виходячи з його продуктивності, визначити необхідну кількість обладнання за формулою (23):

, (23)

де Q_по – пропускна здатність лінії, л;

Q_о – продуктивність обладнання, л (додаток 7);

N – кількість одиниць обладнання.

Кількість одиниць ємнісного обладнання для збору, охолодження і зберігання молока визначаємо за формулою (24):

(24)

де N - кількість одиниць обладнання;

n – кількість циклів доїння.

Якщо обрана технологічна лінія передбачає розділення всього або частини молока на фракції, то, відповідно, необхідно враховувати коефіцієнти надходження сировини. Наприклад, якщо 80 % всього молока надходить на зберігання в незбираному вигляді, а 20 % надходить на сепарування, то кількість обладнання для зберігання та сепарування розраховуємо за формулою (25):

(25)

Після вибору технологічних операцій і визначення марки і кількості обладнання необхідно накреслити структурну схему потокової технологічної лінії доїння корів та обробки молока з урахуванням способу утримання корів (додаток).

Витрата пари на пастеризацію для пастеризаційних установок з витискуючим барабаном (П) визначають за формулою (26):

(26)

де: t_к – температура пастеризації, ^оС (продовжена (30хв.) - до 63^оС; впродовж 20сек. – до 72^оС; миттєва – 85....90^оС);

t_п – початкова температура молока, °С (охолоджене молоко – 4....10^оС; не охолоджене – від 10 до 37^оС);

Q_м – кількість пастеризуємого молока, кг/с;

С_м – теплоємність молока, Дж/кгּ;

і_п – ентальпія пари, Дж/кг (і_п =2655,7 кДж/кг);

і_к – ентальпія конденсату, Дж/кг (і_к = 410 кДж/кг);

η_т – тепловий коефіцієнт дії апарата (η_т =0,8....0,95)