Выбор, обоснование и описание аппаратурно-технологической схемы.

      В данной дипломной работе представлен проект завода по производству безалкогольных напитков производительностью 1,5 млн дал напитков в год.
      В технологической части представлены: выбор, обоснование и описание аппаратурно-технологической схемы, приведены продуктовые расчеты, описана схема технохимического и  микробиологического контроля производства. В ходе разработки проекта подобрано технологическое оборудование.
      В разделе специальной части была рассмотрена водоподготовка в производстве безалкогольных напитков.
      В графической части представлены: аппаратурно-технологическая схема предприятия, компоновочное решение проектируемого цеха с расстановкой основного технологического оборудования, специальная часть, технико-экономические показатели работы завода.
      
      

Содержание


Введение	4
1 Выбор, обоснование и описание аппаратурно-технологической схемы	5
1.1 Выбор и обоснование ассортимента	5
1.2 Выбор и обоснование технологических режимов и оборудования	5
1.3 Описание аппаратурно-технологической схемы	10
2 Расчет расхода сырья, полуфабрикатов и продуктов	12
2.1 Расчет продуктов для напитков на настоях, композициях, эссенциях (холодный способ купажирования)	12
2.2 Расчет продуктов для напитков на соках (полугорячий способ купажирования)	15
2.3 Расчет количества промежуточных продуктов	19
3 Расчет и подбор оборудования	24
3.1 Оборудование для приготовления сахарного сиропа	24
3.2 Оборудование для приготовления купажных сиропов	28
3.3 Оборудование отделения водоподготовки	32
4 Специальная часть. Водоподготовка в производстве безалкогольных напитков	41
4.1 Требования, предъявляемые к воде при производстве безалкогольных напитков	41
4.2 Способы водоподготовки	43
5 Технохимический и микробиологический контроль	50
6 Безопасность в производственных условиях	55
6.1 Условия труда	55
6.2 Потенциальные опасности и вредности проектируемого объекта	58
6.3 Безопасность производственного оборудования и технологического процесса	60



7 Мероприятия по охране окружающей среды	64
8 Экономическая часть	67
Заключение	79
Список литературы	80
Приложение А	82
Приложение Б	83
Приложение В	84
Приложение Г	85



     Введение
      
      Потребление сладкой газировки «стоит на месте». Основная причина - пропаганда здорового образа жизни и патриотизм. Большую часть сегмента сладких газированных напитков занимает продукция компаний PepsiCo и Coca Cola. Тем не менее, по итогам 5 месяцев 2016 года, производство сладких газированных напитков в стране выросло на 3,9% относительно аналогичного периода предыдущего года. Причина в переориентации некоторой части потребителей с резко подорожавших соков и нектаров на более дешевую сладкую газировку [1].
Производители безалкогольных напитков стремятся к расширению рынков сбыта и увеличивают представленность газированных напитков с содержанием сахара отечественного производства в регионах страны. 
      В целом развитие отрасли безалкогольных напитков в ближайшей перспективе будет происходить за счет:
      - повышения качества производимых товаров;
      - снижения производственных издержек;
      - расширения рынков сбыта продукции;
В данной работе представлен проект сироповарочного и купажного отделений с учетом современных достижений в технике и технологии.



     1 Выбор, обоснование и описание аппаратурно-технологической схемы
     
     1.1 Выбор и обоснование ассортимента


В настоящий момент на рынке представлено изобилие безалкогольных напитков. Отличаются друг от друга в зависимости от используемого сырья, его содержания в напитке, технологии, назначения напитка, а также по степени насыщения двуокисью углерода и способу обработки [2].
В данном проекте предполагаемый выпуск безалкогольных напитков составляет 1,5 млн дал в год со следующим ассортиментом: «Дюшес», «Лимонад», «Тархун», «Вишня», «Восточный».
«Дюшес», «Лимонад» – напитки на ароматизаторах, обладают желтым цветом.
«Тархун» – напиток на растительном сырье, с использованием настоя эстрагона. Характеризуется ярко-зеленым цветом, терпким вкусом и пряным ароматом.
В ассортимент заложены напитки на соках. «Вишня» имеет красный цвет и выраженный аромат. Напиток «Восточный» обладает кисло-сладким вкусом и ароматом тархуна, который придает яблочный сок и соответствующий настой.


     1.2 Выбор и обоснование технологических режимов и оборудования


      Доставка и хранение
В проекте предусматривается использование сахара-песка, который доставляется в мешках с полиэтиленовым вкладышем, хранится в складах. Перемещается сахар с помощью нории. Температура при хранении должна быть не более 40 °С, относительная влажность – не более 70 %.
Лимонная кислота поступает на завод автомобильным транспортом в полимерных пакетах, массой 25 кг, уложенных в ящики.
Спирт этиловый ректификованный поступает в бутылях.
      Эссенция «Груша» поступает в бутылях вместимостью 20 дм3.
      Композиция в бочках, вместимостью 100 дм3.
Соки и настой доставляют на завод в автоцистернах, перекачивают насосом в стальные эмалированные сборники на хранение.
      
      
      
      Приготовление сахарного сиропа
Сахарный сироп является полуфабрикатом безалкогольного производства, используется для приготовления купажных, товарных сиропов и кваса.
Готовят сироп холодным или горячим способом.
Холодным способом готовят на непрерывнодействующих установках. При перемешивании растворяют сахар в воде, температура 25-27 °С. Сироп получается более качественным. Однако возникает опасность микробиологического заражения. Сиропы, приготовленные данным способом, фильтруют через обеспложивающие фильтры во избежание микробиологического заражения.
Сахарный сироп периодическим способом готовят в стальных эмалированных резервуарах открытого или закрытого типа, оборудованных паровой рубашкой и мешалкой. В сироповарочный котел подают предварительно подготовленную воду и подогревают до 55-60 °С, продолжая нагрев и включив мешалку, загружают сахар. Кипятят сироп не менее 30 мин, чтобы уничтожить слизеобразующие бактерии. Однако увеличивать продолжительность кипячения не стоит, так как это приводит к пожелтению сиропа, за счет разложения сахарозы. Уваривают сироп до концентрации сухих веществ 60-65 %. Горячий сироп фильтруют через мешочные, сетчатые или рамные фильтры. Затем охлаждают до 10-20 °С, используют противоточные трубчатые или пластинчатые теплообменники. Для хранения сиропа применяют эмалированные сборники с мерным стеклом.
В данном проекте сироп готовят горячим способом.
      Приготовление колера
Колер является полуфабрикатом. Это натуральный краситель, который используется для окрашивания напитков от желто-коричневого до темно-коричневого цвета. Варят колер в колероварочных котлах, оснащенных электрическим обогревом. Рассчитанное количество сахара вносят в подогретый котел, добавляя 1-2 % воды, и подогревают до температуры 160-165 °С. После достижения полуфабрикатом бурой окраски доливают воду температурой 75-90 °С в количестве 8 % к массе сахара, нагревают до 180-200 °С. Повышение температуры выше 200 °С не допускается, чтобы предотвратить образование нежелательных продуктов, таких как оксиметилфурфурол, левулиновой и муравьиной кислот, нерастворимых гуминовых кислот и других продуктов. Длительность приготовления 3-4 часа. Готовят колер концентрацией 70-72 % [3].
      Приготовление купажного сиропа
На данной стадии смешивают все ингредиенты, входящие в рецептуру напитка. Перед купажированием соки фильтруют на фильтр-прессе. Из лимонной кислоты готовят 50 %-ный раствор, затем вносят в купаж. Тартразин разводят водой до концентрации 10 %, а индигокармин – 1 %. Подготовленные компоненты хранят в предкупажных сборниках.
Различают три способа приготовления купажного сиропа.
Холодный способ используют для напитков на настоях, концентратах, композициях, ароматических эссенциях. Вносят полуфабрикаты в следующей последовательности: сахарный сироп, плодово-ягодные полуфабрикаты, вина, цитрусовые настои, эссенции, эмульсии, кислоты, красители, при необходимости воду. Таким образом, лучше сохраняется аромат, витамины и другие биологически активные соединения [3].
Если в рецептуру входят соки, морсы, экстракты плодово-ягодные, вина, то купажный сироп готовят горячим или полугорячим способом [3].
Полугорячий способ. Сахарный сироп готовят на соке, задают в котел 50 % от рецептурного, нагревают до 50 °С, засыпают сахар и кипятят 30 мин. Остальные компоненты вносят после охлаждения, в той же последовательности как и в холодном.
В горячем способе используют весь объем сока. Дальнейшие операции аналогичны.
Полугорячий и горячий способ позволяют уменьшить объем сиропа на бутылку, удалить спирт из спиртосодержащего сырья, гарантируют стерильность сырья. Недостатком является ухудшение органолептических показателей по сравнению с холодным купажированием.
В данном проекте напитки «Лимонад», «Тархун», «Дюшес» готовят холодным способом, а «Вишня» и «Восточный» – полугорячим способом.
      Отделение водоподготовки
      К воде для безалкогольных напитков предъявляются следующие требования: общая жесткость – не более 0,7 °Ж, щелочность – не более 1 мг-экв./дм3. Высокая щелочность и временная жесткость понижают кислотность, в результате увеличивается расход лимонной кислоты [3].
В зависимости от качества воды предусматриваются следующие операции по ее подготовке: обезжелезивание, осветление, фильтрование, обеззараживание, умягчение [3].
Обезжелезивание воды проводят путем аэрации. В результате окисления железо переходит из двухвалентного в трехвалентное, выпадая в осадок. Для фильтрации используют песочные фильтры с кварцевым песком.
Осветление используют для удаления из воды взвешенных частиц. Используют следующие способы: осаждение, коагуляцию, фильтрование.
Для грубой очистки применяют отстаивание. Осаждение происходит под действием сил тяжести, процесс проводят в отстойниках. Способ простой, дешевый, но требует больших площадей, используется редко.
Коагуляцию проводят с помощью следующих коагулянтов: сульфатов железа и алюминия, железного купороса. В щелочной среде они образуют хлопьевидный осадок вместе с взвесями воды. В результате вода осветляется и обесцвечивается.
Для фильтрования используют гравийно-песочные фильтры, а также фильтр-прессы.
Обеззараживание воды осуществляют хлорированием, озонированием, ультрафиолетовым облучением, обработкой ультразвуком, фильтрованием через обеспложивающие фильтры [3].
Хлорирование. Вода обрабатывается диоксидом хлора, газообразным хлором, гипохлоритом натрия. Это простой и дешевый способ обработки. На спорообразующих организмов действует только при повышенных дозах хлора. Вода приобретает хлорный запах, возможно образование хлорфенолов, которые придают «аптечный» привкус [3].
Озонирование. При контакте воды с воздухоозоновой смесью нестойкая молекула озона распадается на молекулярный и атомарный кислород. Последний, являясь сильным окислителем, уничтожает микрофлору. Этот способ позволяет улучшить вкус и запах воды, снизить цветность. Однако, метод дорогостоящий, вызывает коррозию оборудования, используется ограниченно.
На эффективность УФ-облучения оказывает влияние качество воды, наличие в ней замутняющих веществ, а также продолжительность и интенсивность облучения.
Обработка ультразвуком. Сущность метода заключается в эффекте кавитации – разрыве жидкости и образовании пустот. Вследствие этого клетки микроорганизмов разрываются под воздействием высоких мощностей ультразвуковых волн, таким образом, достигается стерилизация воды. Метод дорогостоящий, используется редко.
Обеспложивающая фильтрация – наиболее прогрессивный метод. Для обеспложивания используют керамические патронные фильтры или мембраны.
Цель умягчения – снижение концентрации солей жесткости. Для этого используют реагентный, ионообменный способы, электродиализ, обратный осмос.
Реагентный способ – основан на связывании ионов кальция и магния и переводе их в нерастворимые соединения. Разновидности реагентного способа – известковый и содово-известковый. После реакции осадок удаляют. Этот способ прост в исполнении, дешев, можно умягчать воду при любой исходной жесткости до остаточной величины 0,5-1,8 °Ж, однако требует больших производственных площадей и значительного расхода реагентов. В настоящее время практически не используется.
      Ионообменный способ умягчения состоит в удалении из воды ионов кальция и магния при помощи ионитов, которые делят на катиониты и аниониты, по характеру активных групп. В качестве ионитов применяют синтетические смолы, природные алюмосиликаты (цеолиты, глаукониты), сульфоугли, чаще всего используют сульфоуголь в Na+-форме, реже в Н+-форме. Умягчение воды путем ионообмена проводят в вертикальных колонках. Вода проходит через слой угля и происходит замещение ионов Na+ или Н+ катионита ионами Са2+ и Mg2+, содержащихся в воде.
      При этом протекают следующие реакции:

      2NaR + Ca(HCO3)2          CaR2 + 2NaHCO3
      
      2NaR + Mg(HCO3)2         MgR2 + 2NaHCO3
      
      2HR + Ca,Mg(SO4)          (Ca,Mg)R2 + H2SO4
      
R – комплекс катионита.

Недостатком Na-катионирования является подщелачивание воды, увеличение сухого остатка. При Н-катионировании данный недостаток отсутствует, так как образуются кислоты, снижающие щелочность воды. Если временная жесткость более 5 °Ж, то лучше использовать комбинированный способ, например, Na-Н-катионирование (последовательное или параллельное). Ионообменный способ рекомендуется использовать при содержании солей до 1,5 г/дм3 [4].
Электродиализный способ основан на разделении ионов с помощью ионитовых мембран. Так катионы, движущиеся к катоду, проходят через катионитовые, но задерживаются анионитовыми мембранами, а анионы наоборот. Образуются камеры из очищенной воды (дилюата) и технической (концентрата). Данный способ позволяет снизить щелочность в 2-3 раза, жесткость в 2,5-3 раза, pH на 0,5-1,5 [3].
Недостатком способа является низкая прочность мембран и высокий расход электроэнергии.
Обратноосмотический способ основан на фильтровании воды под давлением, превышающем осмотическое. На мембранах задерживаются только молекулы растворенных веществ, а молекулы воды – проходят сквозь них. Способ дешевле электродиализного и экономичнее ионообменного. Недостаток – быстрый выход из службы мембран, образование осадков на их поверхности.
В данном проекте используется вода из городской сети. Предусмотрены натрий-катионитовый фильтр для умягчения воды, свечной керамический фильтр для обеззараживания.
      Розлив готовой продукции
Существует два способа розлива безалкогольных напитков.
      По первому способу купажный сироп вносится дозировочной машиной и доливается газированная вода. На бутылку вместимостью 0,5 дм3 по 100 см3 купажного сиропа. Во избежание вспенивания и дегазации напитка купажный сироп охлаждают до 8-10 °С, использование этого способа имеет ряд недостатков: возникают сложности при проведении технологических операций из-за неправильного дозирования сиропа и налива воды, а вследствие этого потери. При таком способе концентрация CO2 не выше 0,35 %, возникает необходимость дополнительного оборудования (дозировочного и смесительного автоматов) и площадей для его установки, возможность инфицирования из-за низкой концентрации CO2, а также при контакте с воздухом.
      По синхронно-смесительному способу смешивание газированной воды с купажным сиропом происходит не в бутылке, а в смесительной бочке, либо вода смешивается с купажем, а затем смесь насыщается CO2.
      Брак напитков и другие сахаросодержащие жидкости подвергаются обработке активным углем для снятия специфического запаха, обрабатываются костяной крупкой для снятия цветности, фильтруются, и подаются в сироповарочные котлы для приготовления сахарного сиропа.
Розлив в ПЭТ-бутылку наиболее распространен. Эти бутылки легкие, прочные, не создают шума при розливе. Существенным недостатком является их газопроницаемость, что снижает качество напитка.
      В данном проекте предусмотрен розлив напитков в стеклянную бутылку – 0,5 дм3.
      Безразборная автоматизированная мойка (CIP)
На заводе предполагается установка современной системы безразборной мойки CIP (cleaning in place).
Различают пакетную мойку, когда использованные растворы сливаются в канализацию, и рассеянную, которая подразумевает повторное использование растворов после их коррекции.
Установка CIP позволяет сократить потребление воды, затраты на моющие средства, длительность процесса, а также обеспечивает необходимое качество мойки.
В данном проекте предусмотрена рассеянная схема CIP-мойки.


     1.3 Описание аппаратурно-технологической схемы


Сахар-песок поставляют на завод автотранспортом (1), мешки сгружают автопогрузчиком (2) и направляют на склад, где сахар хранится на поддонах (3). Перед использованием сахар взвешивают на весах (4) и перемещают с помощью нории (5) в бункер (6). Затем он поступает в сироповарочный котел (7), наполненный потребным количеством воды. Фильтруют сироп горячим через фильтр-пресс (8), насосом (9) подают через теплообменник (10) в сборник для хранения (11). Затем сироп направляют в предкупажный сборник (26). Колер готовят в колероварочном котле (12), после чего подают в предкупажный сборник (27).
Компоненты купажа хранят в следующей таре: эссенции в бутылях (13), настои и соки перекачивают насосом (14) из автоцистерн в сборники для хранения соответственно (15), (17), композиция в бочках (20), спирт в бутыле (21), лимонная кислота, ванилин, индигокармин, тартразин в ящиках (22,23,24,25). Эссенцию подают из тары, настой насосом (16), соки предварительно насосом (18) подают на фильтр-пресс (19), композицию, лимонную кислоту подают в сборники на предкупажной площадке (28,29,30,31,32). В зависимости от приготавливаемого купажа подготовленные полуфабрикаты самотеком поступают в купажный аппарат (33), где перемешиваются и насосом (34) подаются через рамный фильтр (35) и теплообменник (36) в напорный сборник (37). Затем на синхронно-смесительную установку (38).
Бутылки поступают автомобильным транспортом в ящиках, которые разбираются пакеторасформирующим автоматом (39) и по ленточному транспортеру перемещаются к автомату для выемки бутылок (40). Бутылки подают на мойку в бутылкомоечную машину (41). Бутылки проходят через световой экран (42), затем к разливочно-укупорочному (43), бракеражному (44), этикетировочному автоматам (45). Затем бутылки автоматом для укладки (46) в ящики формируются в пакеты пакетоформирующим автоматом (47) и отправляются на склад. Стеклобой собирают в бак (48), затем утилизируют.
Брак сливают в сборник исправимого брака (49), перекачивают насосом (50) сначала через фильтр с активным углем (51), затем с костяным (52) и подают насосом (53) на варку сиропа.
Отработанная щелочь поступает в сборник отработанной щелочи (54). Концентрированная щелочь хранится в сборнике (55), откуда поступает в мерник (56), а затем для приготовления рабочего раствора в сборник раствора щелочи (57). Готовый раствор перекачивается насосом (58). Для мойки и дезинфекции оборудования предусмотрена CIP-станция (59).
Доставляют диоксид углерода в автоцистернах (60), хранят в специализированных цистернах (61). Углекислоту подают на станцию газификации (62), откуда в газообразном состоянии она поступает на гребенку (63) и далее на синхронно-смесительную установку.
      Из городской сети вода поступает в сборник (64), насосом (65) подается на установку для умягчения, которая состоит из солерастворителя (66) и натрий-катионитовых фильтров (67), насосом (68) перекачивается в сборник (69). Из сборника вода насосом (70) направляется на свечной керамический фильтр (71), далее вода проходит через теплообменник (72).
      

     2 Расчет расхода сырья, полуфабрикатов и продуктов
      
     2.1 Расчет продуктов для напитков на настоях, композициях, эссенциях (холодный способ купажирования)
      
      
Исходными данными для расчета являются: ассортимент выпускаемый продукции, рецептуры напитков, режим работы предприятия, нормы потерь по стадиям производства и характеристика сырья согласно действующим стандартам. Расчет выполнен по методическим указаниям [5]. Исходные данные для расчета представлены в таблицах 2.1,2.2 [6].

        Таблица 2.1 – Рецептура на 100 дал готового напитка «Лимонад»
      
Наименование сырья
Содержание сырья 
в готовом напитке
Сухие вещества
в сырье

ед. изм.
Норма
массовая доля, %
масса,
кг
Сахар
кг
101,79
99,85
101,63
Кислота лимонная
кг
1,408
90,97
1,28
Композиция для купажа напитка «Лимонад»
дм3
до 3,86
-
-
Колер
кг
0,96
70,0
0,67
Двуокись углерода
кг
4,15
-
-
ИТОГО:
103,58
      
        Таблица 2.2 – Исходные данные для расчета расхода сырья
        
Показатели
Обозначение
Ед.изм.
Напиток «Лимонад»
1
2
3
4
Расход сахара на 100 дал напитка
G1
кг
101,79
Расход сухих веществ сахара на 100 дал напитка
G2
кг
101,63
Потери сухих веществ сахара
P1
%
4,35
Массовая доля сухих веществ сахара
Д1
%
99,85
Влажность сахара
W
%
0,15
Расход лимонной кислоты на 100 дал напитка
Л1
кг
1,408
Массовая доля сухих веществ лимонной кислоты
Д2
%
90,97
      Продолжение таблицы 2.2.
      
1
2
3
4
Потери сухих веществ лимонной кислоты, вносимой при купажировании
P2
%
4,35
Расход композиции на 100 дал напитка
H
дм3
до 3,86
Потери композиции
P3
%
3,35
Расход колера на 100 дал напитка
К1
кг
0,96
Массовая доля сухих веществ колера
Д3
%
70
Потери сухих веществ колера
P4
%
3,35
Расход диоксида углерода на 100 дал напитка с учетом потерь
C
кг
20
Годовой выпуск напитка
N
дал
300000
Суточный выпуск напитка
S
дал
1260,5

      Расход сахара (G3, кг) в пересчете на сухое вещество с учетом потерь:

                    G3 = G2 ? 100 / (100 – Р1),                                          (2.1)
                    
                    G3 = 101,63 ? 100 / (100 – 4,35) = 106,25
                    
      Расход товарного сахара (G4, кг):

                    G4 = G3 ? 100 / (100 – W),                                         (2.2)
                    
                    G4 =106,25 ? 100 / (100 – 0,15) = 106,41
                    
      Расход лимонной кислоты в пересчете на сухое вещество без учета потерь (Л3, кг):
                    Л3 = Л1 ? Д2 / 100,                                                      (2.3)
                    
                    Л3 = 1,408 ? 90,97 / 100 = 1,28
                    
      Расчет лимонной кислоты в пересчете на сухое вещество с учетом потерь (Л4, кг):
                    Л4 = Л3 ? 100 / (100 – Р2),                                          (2.4)
                    
                    Л4 = 1,28 ? 100 / (100 – 3,35) = 1,324
                    
      Расход товарной лимонной кислоты с учетом потерь (Л5, кг):

                    Л5 = Л4 ? 100 / Д2,                                                      (2.5)
                    
                    Л5 = 1,324 ? 100 / 90,97 = 1,455
                    
      Расход композиции (H1, дм3) с учетом потерь:

                    H1 = H ? 100 / (100 – Р3),                                           (2.6)
                    
                    H1 = 3,86 ? 100 / (100 – 3,35) = 3,99
                    
      Расход колера в пересчете на сухое вещество (К2, кг) без учета потерь:

                    К2 = К1 ? Д3 / 100,                                                      (2.7)
                    
                    К2 = 0,96 ? 70 / 100 = 0,67
                    
      Расход колера в пересчете на сухое вещество (К3, кг) с учетом потерь:

                    К3 = К2 ? 100 / (100 – Р4),                                          (2.8)
                    
                    К3 = 0,67 ? 100 / (100 – 3,35) = 0,69
                    
      Расход товарного колера (К4, кг) с учетом потерь:

                    К4 = К3 ? 100 / Д3,                                                      (2.9)
                    
                    К4 = 0,69 ? 100 / 70 = 0,986
                    
      Расход сахара (G5, кг) на приготовление колера:
                    
                    G5 = К4 ? 100 / 105,                                                  (2.10)
                    
                    G5 = 0,986 ? 100 / 105 = 0,939
                    
Расход диоксида углерода с учетом потерь принимаем равным 20 кг на 100 дал напитка.
Расчет приведен для напитка «Лимонад». Для напитков «Тархун» и «Дюшес» расчет выполнен аналогично. Результаты расчета приведены в таблице 2.5.
      
      
     2.2 Расчет продуктов для напитков на соках (полугорячий способ купажирования)


Исходные данные представлены в таблице 2.3, 2.4 [6].

       Таблица 2.3 – Рецептура на 100 дал готового напитка «Восточный»
       
Наименование сырья
Содержание сырья
 в готовом напитке
Сухие вещества в сырье

ед. изм.
Норма
массовая доля, %
масса,
кг
Сахар
кг
65,55
99,85
65,45
Сок яблочный
дм3
90,0
9,6 г/100 см3
8,64
Настой тархуна
дм3
5,0
-
-
Кислота лимонная
кг
1,408-а
90,97
0,57
Колер
кг
0,48
70
0,34
Двуокись углерода
кг
4,15
-
-
ИТОГО:
75,0

       Таблица 2.4 – Исходные данные для расчета расхода сырья

Показатели
Обозначе-ние
Ед. изм.
Напиток «Восточный»
1
2
3
4
Расход сахара на 100 дал напитка
G'1
кг
65,55
Расход сухих веществ сахара на 100 дал
G'2
кг
65,45
Потери сухих веществ сахара
P'1
%
4,35
Массовая доля сухих веществ сахара
Д1
%
99,85
Влажность сахара
W
%
0,15
Расход лимонной кислоты на 100 дал напитка
Л'1
кг
1,408-а
Массовая доля сухих веществ лимонной кислоты
Д'2
%
90,97
Потери сухих веществ лимонной кислоты
P'3
%
3,35
Расход сока на 100 дал напитка
M
дм3
90
Содержание сухих веществ в соке
Z
г/100см3
9,6
Кислотность сока в пересчете на лимонную кислоту
J
г/100см3
0,7
      Продолжение таблицы 2.4
      
1
2
3
4
Потери сухих веществ сока, поступившего на варку сиропа
P'4вар
%
4,35
Потери сухих веществ сока, идущего на купажирование
P'4куп
%
3,35
Расход настоя на 100 дал напитка
Н1
дм3
5
Потери настоя
Pн
%
3,35
Расход колера на 100 дал
К'
кг
0,48
Массовая доля сухих веществ колера
Д'3
%
70
Потери сухих веществ колера
P'5
%
3,35
Расход диоксида углерода на 100 дал напитка с учетом потерь
C'
кг
20
Кислотность напитка
А0
см3 1 М р-ра NaOH на 100 см3
2,0±0,3
Годовой выпуск напитка
N'
дал
300000
Суточный выпуск напитка
S'
дал
1260,5
      
      Расход сахара (G'3, кг) в пересчете на сухое вещество с учетом потерь:
                    
                    G'3 = G'2 ? 100 / (100 – Р'1),                                      (2.11)
                    
                    G'3 = 65,45 ? 100 / (100 – 4,35) = 68,43
                    
      Расход товарного сахара (G'4, кг):

                    G'4 = G'3 ? 100 / (100 – W),                                      (2.12)
                    
                    G'4 = 68,43 ? 100 / (100 – 0,15) = 68,53
                    
        Расход сока (М1, дм3) без учета потерь на варку сиропа и купажирование:
        
                          М1 = М / 2,                                                                (2.13)
                          
                          М1 = 90,0 / 2 = 45
                          
        Расход сока на варку сиропа и купажирование (М2, кг) в пересчете на сухое вещество без учета потерь:
        
                          М2 = М1 ? Z / 100,                                                    (2.14)
                          
                          М2 = 45 ? 9,6 / 100 = 4,32
                          
        Расход сока на варку сиропа (М3, кг) в пересчете на сухое вещество с учетом потерь:
        
                          М3 = М2 ? 100 / (100 – Р'4вар),                                  (2.15)
                          
                          М3 = 4,32 ? 100 / (100 – 4,35) = 4,52
                          
        Расход сока на купажирование (М4, кг) в пересчете на сухое вещество с учетом потерь:
        
                          М4 = М2 ? 100 / (100 – Р'4куп),                                  (2.16)
                          
                          М4 = 4,32 ? 100 / (100 – 3,35) = 4,47
                          
        При содержании в 1 дм3 сока 0,096 кг сухих веществ на варку сиропа поступает 4,52 / 0,096 = 47,08 дм3 сока. На купажирование поступает 
4,47 / 0,096 = 46,56 дм3 сока.
        Общий расход сока на 100 дал напитка (М5, дм3):
        
                          М5 = 47,08 + 46,56 = 93,64
                          
        Количество лимонной кислоты для достижения требуемой кислотности напитка в пересчете на сухое вещество без учета потерь (Л'1, кг):
        
                          Л'1 = А0 ? n ? 1000 / 100,                                         (2.17)
        
        где n – количество лимонной кислоты, эквивалентное 1 см3 1 М раствора NaOH, г.
        
                          Л'1 = 2 ? 0,064 ? 1000 / 100 = 1,28
        
        Количество кислоты в пересчете на сухое вещество с учетом потерь (Л'2, кг):
        
                          Л'2 = Л1 ? 100 / (100 – Р'3),                                       (2.18)
                          
                          Л'2 = 1,28 ? 100 / (100 – 3,35) = 1,32
        
        Количество лимонной кислоты, вносимое с соком, в пересчете на сухое вещество (Л'3, кг):
        
                          Л'3 = J ? М5 / (1000 ? 0,1),                                       (2.19)
                          
                          Л'3 = 0,7 ? 93,64 / (1000 ? 0,1) = 0,66
                          
        Необходимое количество лимонной кислоты, вносимой при купажировании, в пересчете на сухое вещество (Л'4, кг):
        
                          Л'4 = Л'2 – Л'3,                                                           (2.20)
                          
                          Л'4 = 1,32 – 0,66 = 0,66
                          
        Количество товарной лимонной кислоты (Л'5, кг):
        
                          Л'5 = Л'4 ? 100 / Д'2,                                                  (2.21)
                          
                          Л'5 = 0,66 ? 100 / 90,97 = 0,73
                          
        Расход колера в пересчете на сухое вещество без учета потерь (К'1, кг):
        
                          К'1 = К' ? Д'3 / 100,                                                   (2.22)
                          
                          К'1 = 0,48 ? 70 / 100 = 0,336
                          
        Расход колера в пересчете на сухое вещество с учетом потерь (К'2, кг):
                          
                    К'2 = К'1 ? 100 / (100 – Р'5),                                      (2.23)
                    
                    К'2 = 0,336 ? 100 / (100 – 3,35) = 0,348
                    
        Расход товарного колера с учетом потерь (К'3, кг):
        
                          К'3 = К'2 ? 100 / Д'3,                                                  (2.24)
                          
                          К'3 = 0,348 ? 100 / 70 = 0,497
                          
        Расход сахара на приготовление колера (G'5, кг):
        
                    G'5 = К'3 ? 100 / 105,                                                 (2.25)
                    
                    G'5 = 0,497 ? 100 / 105 = 0,473
                    
      Расход настоя (Н2, дм3) с учетом потерь:
                    
                    Н2 = Н1 ? 100 / (100 – Р4),                                        (2.26)
                     
                    Н2 = 5,0 ? 100 / (100 – 3,35) = 5,17
                    
      Годовое количество сырья (Пгод, кг, дм3):
      
                    Пгод = П100 ? N /100,                                                 (2.27)
                    
      где П100 – расход продукта на 100 дал напитка, кг, дм3.
      
      Суточное количество сырья (Псут, кг, дм3):
                    
                    Пгод = П100 ? S /100,                                                  (2.28)
                    
        Для напитка «Вишня» расчет выполнен аналогично. Результаты расчета представлены в таблице 2.5.
        
        
     2.3 Расчет количества промежуточных продуктов


      Сахарный сироп
      Годовое количество сухих веществ в сахарном сиропе (G5год, кг):
      
                    G5год = G4год ? 0,9985,                                               (2.29)
                    
      где G4год – годовое количество сахара, кг.
      
                    G5год = 1285590 ? 0,9985 = 1283661,62
                    
      В процессе варки и транспортирования сиропа теряется 1% сухих веществ.
      Количество сухих веществ в сиропе (G6год, кг):
                    
                    G6год = G5год – G5год ? 0,01,                                       (2.30)
                    
                    G6год = 1283661,62 – 1283661,62 ? 0,01 = 1270825

Таблица 2.5 – Результаты расчета сырья производства безалкогольных напитков
        
Наименование сырья
«Лимонад»,
300000 дал
«Дюшес»,
300000 дал
«Тархун»,
300000 дал
«Восточный»,
300000 дал
«Вишня»,
300000 дал
Всего,
1500000 дал

на 100 дал
на годовой выпуск
на 100 дал
на годовой выпуск
на 100 дал
на годовой выпуск
на 100 дал
на годовой выпуск
на 100 дал
на годовой выпуск
на суточный выпуск
на годовой выпуск
Сахар, кг
106,41
319230
67,02
201060
117,42
352260
68,53
205590
69,15
207450
5401,6
1285590
Кислота лимонная, кг
1,455
4365
1,455
4365
1,096
3288
0,73
2190
0,36
1080
83,2
15288
Композиция, дм3
3,99
11970
-
-
-
-
-
-
-
-
50,3
11970
Эссенция «Груша», дм3
-
-
0,197
591
-
-
-
-
-
-
2,5
591
Настой тархуна, дм3
-
-
-
-
6,98
20940
5,17
15510
-
-
153,2
36450
Сок вишневый, дм3
-
-
-
-
-
-
-
-
99,47
298410
1253,8
298410
Сок яблочный, дм3
-
-
-
-
-
-
93,64
280920
-
-
1180,3
280920
Ванилин, г
-
-
-
-
1,45
4350
-
-
-
-
18,3
4350
Индигокармин, кг
-
-
-
-
0,072
216
-
-
-
-
0,908
216
Тартразин «Ф», кг
-
-
-
-
0,014
42
-
-
-
-
0,176
42
Спирт этиловый ректификованный 96,2 % об., дм3
-
-
-
-
0,0039
11,7
-
-
-
-
0,049
11,7
Колер, кг
0,986
2958
1,2
3600
-
-
0,497
1491
0,07
210
34,608
8259
Двуокись углерода, кг
20
60000
20
60000
20
60000
20
60000
20
60000
1260,5
300000

      Годовое количество сиропа с массовой долей сухих веществ 64 % (Сгод, кг):
                    Сгод = G6год ? 100 / 64,                                              (2.31)
                    
                    Сгод = 1270825 ? 100 / 64 = 1985664,06
                    
      Годовое количество сиропа в дм3 (С'год, кг):
      
                    С'год = Сгод / d,                                                           (2.32)
                    
      где d – относительная плотность сиропа, кг/дм3 (1,3130).
      
                    С'год = 1985664,06 / 1,3130 = 1512310,78
                    
      Расход воды на приготовление сахарного сиропа с учетом 10% на испарение (Вс, кг):
      
                    Вс = ( Сгод – G6год ) ? 100 / ( 100 – 10 ),                   (2.33)
                  .......................