Производство сметаны резервуарным способом.

 

Чем выше интенсивность движения, тем более совершенными проектируют дороги. Это связано с тем, что если для пропуска движения большой интенсивности построить дорогу с относительно крутыми уклонами и малой шириной проезжей части, то, хотя она и будет стоить дешевле, автомобили на ней не смогут двигаться с высокими скоростями. На такой дороге в течение всего периода эксплуатации автотранспорт будет нести очень большие потери. Двигатели автомобилей будут тратить мощность не на увеличение скорости, а на преодоление подъемов.

Все элементы дороги каждой категории рассчитывают на обеспечение безопасного движения одиночного легкового автомобиля с расчетной скоростью, соответствующей данной категории дороги, при хорошей видимости в сухую погоду или при увлажненной чистой поверхности покрытия.

Исходные данные для расчета элементов плана и продольного профиля дороги принимают в соответствии с таблицей 1.1 по последней цифре шифра студента.

 

Таблица 1.1 – Расчетные данные для автомобильных дорог разных категорий

 

Последняя цифра шифра	Категория дороги	Количество полос движения	Расчетная скорость движения, км/ч
основная	допускаемая
	Iа
	Iа
	Iб
	Iб
	Iв
	Iв
	II
	III
	IV
	V
Примечание: Шифром является номер студенческого билета. В зависимости от суммы последней и предпоследней цифр шифра выбирается значение расчетной скорости: от 0 до 10 – основная, от 11 до 18 – допускаемая.

 

Трассой называется положение геометрической оси дороги в пространстве. План трассы – это проекция трассы на горизонтальную плоскость, которая состоит из прямых участков и кривых различного назначения.

Переломы трассы в плане смягчают, вписывая в углы поворота круговые кривые (рисунок 1.1). Круговые кривые малых радиусов сопрягают с прямыми участками трассы посредством вспомогательных переходных кривых. Наличие переходных кривых следует предусматривать при радиусах круговых кривых в плане 2000 м и менее. В качестве переходной кривой обычно принимают клотоиды или другие кривые с линейным или нелинейным законом изменения кривизны. Особенность переходных кривых заключается в том, что ее радиус постепенно изменяется от (прямую можно представить как кривую, имеющую радиус ) до ( – радиус круговой кривой). Устройство переходных кривых обеспечивает плавное вписывание автомобиля на повороте. Значение величины радиуса кривой выбирается в соответствии с таблицей 1.2.

 

Таблица 1.2 – Значения радиусов круговых кривых

 

Расчетная скорость, км/ч
Радиус кривой, м
Примечание: В числителе приведены значения для дорог с дорожной одеждой капитального и облегченного типов, в знаменателе – для дорог с дорожной одеждой переходного и низшего типов.

 

 

Рисунок 1.1 – Сопряжение прямых участков автодороги круговой кривой

 

Минимальные длины переходных кривых представлены в таблице 1.3.

 

Таблица 1.3 – Минимальные длины переходных кривых

 

Радиус круговой кривой, м	Наименьшая длина полной переходной кривой для дорог категорий, м
Ia	Iб, Iв, II, III	IV, V (с дорожной одеждой усовершенствованного типа)	IV, V (с дорожной одеждой переходного и низшего типов)
				–
				–
	–
	–	–

В таблице 1.4 студентом выбирается величина наибольшего продольного уклона и наименьший радиус кривизны в продольном профиле.

 

Таблица 1.4 – Значение наибольшего продольного уклона

 

Расчетная скорость, км/ч	Наибольший продольный уклон, ‰	Наименьший радиус кривизны в продольном профиле, м
Выпуклой кривой	Вогнутой кривой
		25 000
		15 000

 

Построение плана трассы выполняется по исходным данным, приведенным в задании на курсовую работу. План трассы вычерчивается в масштабе 1:5000 (в 1 см 50 м) на листе формата А3.

Для разбивки круговой кривой на местности необходимо знать положение точек и – соответственно начала и конца кривой (рисунок 1.1). Для этого рассчитывают величину , т, е. расстояние от вершины угла поворота до начала или окончания кривой, называемое тангенсом. Из рисунка 1.1 видно, что , м, можно определить по формуле

, (1.1)

где – величина угла поворота автомобильной дороги.

Предположим, необходимо построить круговую кривую (см. рисунок 1.1) радиусом м, угол поворота трассы . Для нахождения начала круговой кривой (НКК) – точки и конца круговой кривой (ККК) – точки необходимо рассчитать тангенс ().

По формуле (1.1) м. После нахождения тангенсов их величину откладывают на схеме. Из точек начала () и конца () кривой восстанавливают перпендикуляры к центру поворота. Пересечение перпендикуляров образует центр поворота После этого радиусом, равным радиусу поворота , сопрягаются прямолинейные участки автомобильной дороги либо концы переходных кривых. Длины переходных кривых и выбирают из таблицы 1.3.

Переходные кривые откладывают на плане трассы без сноса точки начала или конца круговой кривой (данная условность принята для упрощения и применяется только в учебных работах). Круговая кривая по своей длине всегда меньше суммы двух тангенсов, поэтому, чем больше на плане круговых кривых, тем меньше длина трассы. Длина круговой кривой

. (1.2)

В нашем случае:

,

в то время как длина двух тангенсов м.

Биссектрису Б рассчитывают по формуле:

. (1.3)

В нашем случае

.

После построения плана трассы он разбивается на пикеты. Расставляются указатели километров (в каждом километре 10 пикетов), обозначаются вершины углов поворота и их центры (обозначаются буквами О с соответствующими индексами), точки начала и конца кривых в плане, характеристики прямолинейных участков и углов поворота.

Далее вдоль трассы наносится ситуация по 100 м в каждую сторону от нее – расположение пересечений дорог, мостов, населенных пунктов, отдельных строений, линий электропередач, лесных массивов, полей и т.д. В качестве исходных данных для нанесения ситуации необходимо использовать карту местности в горизонталях. Масштаб изображения ситуации на плане трассы в поперечном направлении от оси дороги целесообразно принять М 1:5000 (в 1 см 50 м). Пример построения плана трассы приведен на рисунке 1.2.

Далее необходимо произвести расчет коэффициента развития трассы (коэффициент извилистости ) – отношение фактической длины дороги к кратчайшему расстоянию между ее начальным и конечным пунктами, измеренному по прямой линии, их соединяющей («воздушной линии») .

. (1.4)

Затем необходимо выбрать по построенному плану автомобильной магистрали фактические (рабочие) отметки земляного полотна дороги. Из-за наличия кривых длина трассы уменьшилась, поэтому километровые столбики и пикетаж необходимо выстраивать исходя из фактической длины трассы. На рисунке 1.3 трасса автомобильной магистрали пересекает горизонтали – линии, обозначающие одинаковую высоту на местности.

В зависимости от направления движения уклоны разделяются на подъемы и спуски. Горизонтальные элементы профиля называются площадками. При проектировании профиля крутизна уклонов отдельных элементов может быть разной, но не должна превышать величины руководящего уклона, принятого в соответствии с расчетной скоростью движения на дороге данной категории (см. таблицу 1.4).

Рисунок 1.2 – План трассы

 

В качестве примера определения фактических отметок земляного полотна возьмем участок трассы между 3-м и 5-м километрами (рисунок 1.3), например, первый пикет третьего километра имеет высоту над уровнем моря 125 м, а первый пикет четвертого километра – 135 м над уровнем моря. Остальные отметки пикетов интерполируют в данной работе на глаз. Все значения фактических отметок сводят в соответствующую таблицу и включают по тексту пояснительной записки.

 

 

Рисунок 1.3 – Пример построения автомобильной дороги в плане на карте местности

 

На кривых в плане при радиусах 1000 м. и менее предусматривают уширение проезжей части с внутренней стороны за счет обочины (рисунок 1.4). Величина уширения проезжей части на круговой кривой представлена в таблице 1.5.

 

Таблица 1.5 – Величина уширения проезжей части на круговой кривой

 

Радиус кривой, м	более 1000	1000-650	700-550	500-450	400-250
Величина уширения, м		0,20	0,40	0,50	0,60

 

 

Рисунок 1.4 – План дороги с переходной кривой

 

 

Производство сметаны резервуарным способом.

Технологический процесс производства сметаны резервуарным способом состоит из 11 последовательных операций.

Подготовка сырья.

Принятые сливки, молоко цельное и обезжиренное очищают от механических примесей, охлаждают и хранят до переработки при соответствующих режимах. При использовании для выработки сметаны пластических сливок или сливочного масла, их поверхностный слой предварительно зачищают, разрезают на куски массой до 2 кг и расплавляют. Для этого сливки или масло загружают в ванны с подогретым до 50-60°С молоком или используют плавители. Замороженные сливки освобождают от тары, размельчают и размораживают. Сухие сливки, сухое цельное молоко и обезжиренное растворяют в воде при температуре 45-50°С, охлаждают до 4-6°С и выдерживают 3-4 часа для наилучшего растворения.

Нормализация сливок.

Процесс нормализации проводят в целях получения стандартного по составу готового продукта. При внесении закваски, приготовленной на обезжиренном или цельном молоке, жирность сливок несколько снижается. Поэтому сливки нормализуют до жирности несколько большей, чем жирность сметаны. Необходимую жирность сливок перед заквашиванием чаще всего определяют по специальным таблицам.

Пастеризация сливок.

Повышенное содержание жира в сливках оказывает защитное действие на бактерии, усиливая их термостойкость. В связи с этим пастеризацию сливок ведут при более высоких режимах по сравнению с пастеризацией молока. Кроме этого, высокие режимы пастеризации дают возможность получить стойкую сметану с густой консистенцией, со специфическим запахом и «ореховым» привкусом. Объясняется это тем, что под действием высоких температур происходит денатурация сывороточных белков, и они вместе с казеином участвуют в образовании сгустка, повышая тем самым его плотность. Количество денатурированных сывороточных белков увеличивается с повышением температуры пастеризации. Если при температуре 85°С денатурирует около 20% сывороточных белков, то при 950С их количество достигает 60%. Улучшаются также гидратационные свойства казеина. Он активнее связывает воду в период сквашивания, что обеспечивает плотную консистенцию продукта, хорошо удерживающую сыворотку. В сливках под действием высоких температур образуются свободные сульфгидрильные группы, летучие карбонильные соединения и другие химические вещества, обеспечивающие специфический вкус и запах пастеризации. Учитывая это, тепловую обработку сливок проводят при температуре 90-96°С с выдержкой 15-20с.

Гомогенизация сливок.

Для улучшения качества продукта сливки перед заквашиванием подвергают гомогенизации. В результате происходит диспергирование жировых шариков с увеличением не только их количества, но и поверхности жировой фазы. Это, в свою очередь, вызывает образование новых липопротеиновых оболочек, которые связывают дополнительное количество свободной влаги. В результате повышается вязкость сметаны и улучшается её консистенция. Сметану с массовой долей жира 20% вырабатывают только из полностью гомогенизированных сливок. При производстве сметаны большей жирности можно гомогенизировать не всё количество сливок, а их определённую часть. Так, для сметаны с массовой долей жира 25% частичной гомогенизации подвергают 70-80%, для сметаны 30%-ной жирности эта часть составляет 50-70% от общего количества сливок. Гомогенизированную часть сливок смешивают с негомогенизированной в ёмкости для сквашивания.

Эффективность гомогенизации сливок зависит от температуры и давления при данной операции. С повышением температуры сливок уменьшается их вязкость, в результате дробление жировых шариков протекает более интенсивно. В связи с этим нормализованные сливки гомогенизируют при температуре 50-70°С. Для усиления эффективности процесса рекомендуется направлять в гомогенизатор уже пастеризованные сливки, а затем охладить их до температуры заквашивания.

С повышением давления гомогенизации увеличивается вязкость сметаны, однако эта зависимость существует до определённых пределов. Так, наилучшая консистенция сметаны с массовой долей жира 30% достигается при гомогенизации под давлением 10 МПа. С повышением массовой доли жира в сливках следует при гомогенизации уменьшить давление, иначе может произойти дестабилизация молочного жира. Сливки, полученные в осенне-зимний период, жир которых содержит повышенное количество тугоплавких триглицеридов, необходимо гомогенизировать также при пониженном давлении.

Гомогенизировать сливки для сметаны 20- и 25%-ной жирности можно как при одноступенчатом, так и двухступенчатом режиме. Для сметаны 30%-ной жирности сливки гомогенизируют только при одноступенчатом режиме. [24, c. 91]

Заквашивание сливок.

После гомогенизации сливки охлаждают до 20-26°С и направляют в ёмкости для заквашивания. В том случае, если сливки подвергались физическому созреванию, их подогревают до тех же температур. Сквашивание сливок производят в двустенных ёмкостях вместимостью до 6000 л, имеющих мешалки для перемешивания продуктов повышенной вязкости. В тёплое время года сливки сквашивают при 20-24°С, в холодное — при 22-26°С. В подготовленные сливки вносят закваску для сметаны, полученную на чистых культурах мезофильных молочнокислых стрептококков. Дозу вносимой закваски устанавливают в зависимости от ее активности и производственных условий. При использовании закваски, приготовленной на пастеризованном, молоке, объемная доля ее составляет 2-5%. на стерилизованном молоке — не менее 1%, активизированного бактериального концентрата вносят, 0,5-1 %. При заквашивании сливок бактериальным концентратом рекомендуется температуру сквашивания повысить на 1-2°С. Более целесообразно применять закваску, приготовленную на стерилизованном молоке беспересадочным способом. Она имеет высокую бактериальную чистоту, что обеспечивает благоприятные условия для развития молочнокислых бактерий и поддерживает их высокую активность. Закваску вносят в процессе заполнения емкости сливками или сразу после наполнения. Для равномерного распределения закваски содержимое емкости тщательно перемешивают в течение 10-15 мин. Повторно сливки перемешивают через 1-1,5 ч, после чего их оставляют в покое.

Сквашивание сливок.

В процессе сквашивания сливок под действием молочнокислой микрофлоры происходит сбраживание молочного сахара с образованием молочной кислоты и ароматических веществ. В результате накопления в сливках молочной кислоты происходит кислотная коагуляция казеина и денатурированных при пастеризации сывороточных белков с образованием сгустка. Сливки по сравнению с молоком содержат меньше плазмы а, следовательно, и питательных веществ для развития молочнокислой микрофлоры. В связи с этим сквашивание сливок происходит медленнее и сгусток образуется через 12-16 ч. Окончание сквашивания определяют по кислотности сгустка, которая для сметаны 20%-ной жирности составляет 65-80°Т, 25%-ной жирности — 60-75°Т и 30%-ной жирности — 55-70°Т.

 

По окончании сквашивания в межстенное пространство емкости направляют холодную воду для охлаждения сливок до 16-18°С. При помощи мешалки сливки тщательно в течение 3-15 мин. перемешивают до получения однородной консистенции. В процессе охлаждения сквашенных сливок их необходимо перемешивать каждый час по 3 -5 мин.

 

Сквашенные сливки имеют нежный сгусток слегка тягучей консистенции. При механическом воздействии сгусток легко разжижается, что может отрицательно отразиться на качестве готового продукта. В связи с этим рекомендуется сквашенные сливки на фасование направлять самотеком. В случае необходимости применяют насосы, оказывающие минимальное воздействие на структуру сгустка. [28, c. 51]

1.3.3 Влияние условий и сроков хранения, транспортирования на качество сметаны

 

Фасование и упаковывание сметаны

На фасование сметану направляют охлажденной до 16-18°С, можно фасовать ее и сразу же после окончания сквашивания. Сметану фасуют в мелкую и крупную тару (для предприятий общественного питания, больниц и др.).

В качестве мелкой тары применяют стеклянные баночки, стаканчики из картона с полимерным покрытием, коробочки и стаканы из полимерных материалов вместимостью 50, 100, 200, 260 и 500 г. Мелкую тару укупоривают соответствующими колпачками из фольги или крышечками. В целях сохранения качества сквашенных сливок фасование из одного резервуара следует проводить не более 4 ч. Мелкофасованную сметану укладывают в металлические корзины, картонные, деревянные и полимерные ящики вместимостью не более 10 кг.

В качестве крупной тары используют алюминиевые бидоны вместимостью до 10 кг, металлические широкогорлые фляги — до 35 кг и деревянные бочки — до 50 кг. [29, c. 26]