Проектирование технологической схемы приготовления мороженого

Проектирование технологической схемы приготовления мороженого

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

. АНАЛИЗ РЫНКА МОРОЖЕНОГО

. ОБЗОР И АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ ПРОЦЕССА И ТИПОВ ОСНОВНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

2.1 Приготовление смеси

.2 Обработка смеси

.3 Охлаждение и созревание смеси

.4 Фризерование смеси

.5 Фасование и закаливание мороженого

.6 Глазирование мороженого

.7 Упаковывание мороженого

.8 Хранение мороженого

3. ВЫБОР И ОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПРОЦЕССА

. ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК

. ОБЗОР ОСНОВНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

6.1 Рецептура приготовления мороженого

.2 Расчет расхода глазури

.3 Расчет производственной рецептуры и расходов сырья

.4 Расчет производительности фильтра

.5 Расчет количества оборудования

.6 График работы оборудования

.7 Расчет запасов сырья на три смены производственного процесса

.8 Расчет площади складских помещений

.9 Расчет энергетической ценности

.10 Расчет пищевой ценности

.11 Расчет биологической ценности

7. ИНЖЕНЕРНЫЕ РАСЧЕТЫ

7.1 Гидравлические расчеты

7.1.1 Расчет трубопровода

.1.2 Подбор насоса

7.2 Расчет холодильной камеры

7.2.1 Расчет площади пола холодильной камеры

.2.2 Определение габаритных размеров холодильной камеры

.2.3 Проектирование изоляции

.2.4 Расчет теплопритоков

.2.5 Выбор холодильной машины

7.3 Расчет агрегатного узла скороморозильного аппарата

.4 Энергосберегающее решение нагревания смеси мороженого

.5 Техническое решение циркуляции теплоносителя

8. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

8.1 Определение величины капитальных вложений

.2 Расчет годового объема производства продукции

.3 Калькулирование себестоимости продукции

.4 Оценка эффективности технического решения

.5 Оценка срока окупаемости технического решения

9. АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ

. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Российский рынок мороженого активно развивается. Объем роста за последние годы составляет в среднем 6%, что является довольно высоким показателем. Также эксперты отмечают рост объемов потребления мороженого на одного человека в год.

Особенности Российского рынка мороженого - практическое отсутствие иностранных компаний (за исключением "Нестле" и "Баскин Роббинс"), большое число производителей продукции, а также равномерное расположение по территории России [13, 21].

Правильное полноценное питание - важное условие поддержания здоровья, работоспособности и активного долголетия человека. В связи с этим одним из приоритетных направлений XXI в. в пищевой промышленности является расширение линейки продуктов здорового питания. Создание таких продуктов в настоящее время развивается путем использования функциональных ингредиентов.

Так, в молочной промышленности, в основном используют пробиотические культуры и пребиотики. Однако в РФ выпускаются главным образом кисломолочные продукты с пребиотическими добавками, тогда как за рубежом они находят все большее применение в замороженных молочных десертах, в частности мороженом - одном из наиболее крупных и динамично развивающихся сегментов пищевой промышленности.

Необходимо отметить, что велись новые современные разработки и исследования в области производства мороженого с функциональными добавками. На основании опытов была составлена новая технология производства продукта с добавлением пребиотика лактулозы [18].

Одними из основных задач, стоящих перед современной пищевой промышленностью, являются разработка автоматизированных технологических линий и комплексов оборудования, обеспечивающих энергосбережение и производство лечебно-профилактических молочных продуктов с применением биологически активных добавок.

Таким образом, целями дипломного проекта являются:

·        обзор технологий производства мороженого;

·        на основании проведенных патентных исследований выбор технологии производства мороженого с пребиотическими добавками;

·        подбор основного современного технологического оборудования и его компоновка в машинно-аппаратурную схему;

·        технологические расчеты;

·        инженерные расчеты оборудования;

·        разработка энергосберегающего решения работы оборудования;

·        обеспечение экологичности и безопасности производства;

·        определение технико-экономических показателей проекта.

1. АНАЛИЗ РЫНКА МОРОЖЕНОГО

1.1 Анализ потребления мороженого

Оборот мирового рынка мороженого оценивается примерно в 50 млрд. долларов в год. В мире рынок мороженого является одним из самых насыщенных с точки зрения числа участников и во многих странах на рынке действует большое число игроков. Почти половина мирового рынка мороженого приходится на США, и этот показатель стабильно растет. По данным официальной статистики, в 2005 году среднегодовое потребление мороженого на душу населения в России не превышало 2,77 килограмма, тогда как в Европе в 2004 году оно составляло 12 килограмм, в США - 25 килограмм.

Во многих европейских странах рынки мороженого практически полностью принадлежат двум мировым гигантам: Unilever и Nestle. Местные производители занимают незначительные доли рынка [21].

Российский рынок мороженого активно развивается. С 2001 года темпы роста производства мороженого в России составляли около 6%, однако в последние годы рынок несколько снизил темпы роста. Объем производства мороженого в России в 2007 г. возрос на 6,1 % и составил 412 тыс. т. Наибольший прирост производства в Приволжском округе - 117,3 %, Сибирском - 108,8 и Центральном - 104,8 %. Крупные компании, такие как "Талосто", "Инмарко", "Русский Холод", имеют прирост производства от 20 до 30 %. За последние годы несколько вырос объем потребления мороженого на одного человека, который составляет 3-4 кг в год. Хотя это значительно ниже, чем в европейских странах (6-8 кг), США, Австралии (10-12 кг).

Мороженое - это сезонный товар. Наибольшую долю продаж в летнее время имеют специализированные палатки "Мороженое", зимой - увеличивается доля магазинов (рис. 1.1). Согласно мнению опрошенных экспертов, чаще всего производители мороженого реализовывали продукт через киоски и ларьки, на втором месте - супермаркеты, на третьем - минимаркеты и универсамы, затем магазины у дома, морозильные лари на улице и кафе/рестораны. Эта ситуация значительно изменяется в зависимости от сезона. Зимой практически исчезают с улиц прилавки, а увеличивается объем продаж в магазинах. За последние три года возросла доля супермаркетов и универсамов в реализации мороженого [13].

Рис. 1.1. Места покупки мороженого в зависимости от сезона

Объем выработки продукции изменяется существенно: в период спада - зимой - он составляет 30-40% летних объемов. Однако эксперты рынка утверждают, что замечен некоторый рост популярности мороженого домашнего потребления, а также сортов, которые уместно есть дома и зимой и летом, с одновременным снижением потребления мороженого на улице. В холодное время года производители сокращают ассортимент в два-три раза, выпуская только самые востребованные сорта и больше так называемого "семейного" мороженого в пластиковых контейнерах. С точки зрения основного мотива выбора на рынке присутствуют следующие группы покупателей (см. приложение А, табл. А.1) [21].

1.2 Характеристика производителей

Производство мороженого в России осуществляют около 250 предприятии. Среди них 60 фабрик мороженого на хладокомбинатах, 100 фабрик и цехов мороженого на молочных и других пищевых предприятиях, 10 фабрик, вновь построенных специально для производства мороженого. Особенности российского рынка мороженого - практическое отсутствие иностранных компаний (за исключением "Нестле" и "Баскин Роббинс"), большое число производителей продукции, а также равномерное расположение по территории России [13].

Самый крупный производитель - "Инмарко" - контролирует не более 10% рынка, остальные заметные игроки существенно отстают от лидера, имея долю 3-6%. В большинстве стран главными производителями массовых сортов выступают два мировых гиганта - "Нестле" и "Unilever". В России на долю фабрики "Нестле" в Жуковском приходится чуть более 5% рынка. У Unilever мощностей по производству мороженого в России пока нет. В условиях сильной конкуренции иностранцам невыгодно наращивать свое присутствие.

Шестерка лидеров на 2005 год такова: "Инмарко" (36500 тонн), "Русский холод" (20000 тонн), "Талосто" (19400 тонн), "Рамзай" (19300 тонн, с учетом мощностей "Айс-Фили"), "Нестле" (18500 тонн), "Альтервест" (12300 тонн).

Как отмечают эксперты Союза мороженщиков России, большая часть продукции мороженого (57%), производимой российскими предприятиями, реализуется за пределами региона, на территории которого располагается предприятие, 40% реализуется внутри "своего" региона, около 3% продукции поступает на экспорт (рис. 1.2.).

Большинство производителей мороженого (75%) реализует продукцию самостоятельно, также пользуются услугами дилеров 38% предприятий, услугами официальных дистрибьюторов - 22% предприятий. Наиболее значимыми проблемами реализации мороженого для российских предприятий выступают выраженность конкуренции на рынке, нехватка морозильного оборудования, низкий уровень развития структур розничных продаж. Примечательно, что одной из основных проблем реализации, по мнению представителей ряда предприятий-производителей мороженого, является неграмотная маркетинговая стратегия в продвижении продукции.

Рис. 1.2. Структура реализации мороженого российскими предприятиями, %

Рассмотрим заполненность сегментов рынка с точки зрения присутствующего на рынке предложения (См. приложение А, табл. А.2) [21].

Данная таблица наглядно иллюстрирует то, что продукции для "ностальгиков" практически отсутствует, несмотря на высокую емкость этого сегмента потребителей мороженого.

Таким образом, мы видим здесь "мечту маркетолога" - слабозаполненный сегмент рынка, характеризующийся наличием большого платежеспособного спроса. По данным исследования при эффективном "ностальгическом" позиционировании можно привлечь около 37% всех потребителей мороженого, т.е. занять 37% рынка мороженого Европейской части России.

В общем производство мороженого за 2007 год по центральному федеральному округу показано на рис. 1.3. (в процентах).

Рис. 1.3. Производство мороженого в центральном федеральном округе, т

На сегодняшний день в Смоленской области компания "ЮМО" является основным производителем мороженого, и является лидером на рынке продаж в городе и области. Покупателями мороженого уже стало большое количество потребителей в Европейской части России и ближайшего зарубежья.

Чтобы успешно действовать на конкретном рынке, компаниям необходимо исследовать конкурентов, выявлять их слабые и сильные стороны, а также проводить их систематический анализ.

1.3 Ассортимент продукции

До начала 90-х годов на российском рынке мороженого было всего 30-40 наименований, сегодня же только "Айс-Фили" выпускает более 120.

По способам выработки мороженое подразделяют на закаленное, мягкое и домашнее [11].

Закаленное мороженое - это продукт, изготовляемый в производственных условиях, который после выхода из фризера с целью повышения стойкости при хранении замораживают (закаливают) до низких температур (-18° С и ниже). В таком виде его сохраняют до реализации. Мягким называется мороженое, которое вырабатывают в основном на предприятиях общественного питания и употребляют в пищу сразу же после выхода из фризера (температурой -5...-7⁰ С). По консистенции и внешнему виду оно напоминает крем. Домашнее мороженое изготовляют в домашних условиях с использованием компрессионного холодильного шкафа или морозильника.

Закаленное мороженое классифицируют по виду продукта и наполнителя (по составу) и по виду фасования. Основные виды: молочное; сливочное; пломбир; плодово-ягодное; ароматическое. Любительские виды: мороженое, вырабатываемое на молочной основе; мороженое, вырабатываемое на плодово-ягодной или овощной основе; мороженое, вырабатываемое из плодов, ягод и овощей с добавлением молочной основы; мороженое, вырабатываемое с использованием куриных яиц; многослойное мороженое; мороженое специального назначения; мороженое, содержащее кондитерский жир.

По виду фасования закаленное мороженое подразделяют на весовое, крупнофасованное и мелкофасованное.

В России всегда были популярны традиционные сорта мороженого - пломбир и сливочное мороженое. Потребители особенно любят мороженое с добавлением шоколада, орехов, изюма и карамели. Немало потребителей отдают свои предпочтения новым современным сортам мороженого: йогуртового, с печеньем, фруктами, джемами и вареньем, с различными наполнителями и ароматизаторами.

Для ассортимента мороженого характерно преобладание (70-80 %) порционного мороженого, которое в осенне-зимний период сокращается максимум до 55 %. Количество наименований изменяется на 15-20 % (от 450 до 530).

Рис. 1.4. Предпочтения российских потребителей по видам расфасовки мороженого, % от числа потребителей (по результатам исследований "Комкон-СПб")

Вытесняются дешевые виды продукции, наращиваются высокодоходные, в частности, увеличиваются продажи рожков и эскимо с натуральными фруктовыми и другими наполнителями. Расширяется сегмент продукции, ориентированной на здоровый образ жизни: с пониженным содержанием жира и сахара, с функциональными добавками (обогащенное витаминами, йодом, кальцием и т.д.) [13].

С учетом того, что рынок мороженого не так богат, как пивной или кондитерский, у предприятий, соответственно, не слишком широк выбор возможностей для создания яркого, запоминающегося продукта. Основной путь - обновление (подновление) привычной марки через новые вкусы, новую упаковку, игру глазурями (включая цветные) и добавками. Однако современные производители мороженого пошли дальше - они сделали ставку на повышение качества продукции посредством улучшения условий поставки и хранения мороженого.

Если речь идет о создании абсолютно новой марки мороженого, понадобится и креативная идея, и удачное название, и современная упаковка. Потребуется достаточно массированная реклама, рассчитанная как на оптового, так и на конечного покупателя. А именно рекламы в данной отрасли и не хватает.

На основании проведенного анализа рынка можно утверждать, что доля производства мороженого постоянно возрастает. Следует отметить популярность мороженого "пломбир" для потребителей Российского рынка. При этом большой спрос составляет батончик. Учитывая малый процент производства продукции с функциональными добавками, проектирование производства мороженого пломбир с данными добавками является весьма актуальным и современным вопросом.

 

2. ОБЗОР И АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ ПРОЦЕССА И ТИПОВ ОСНОВНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Как правило, мороженое пломбир производят преимущественно по одной технологии. Она включает следующие операции: в зависимости от имеющегося сырья выбирают рецептуры или рассчитывают массу компонентов с учетом химического состава сырья и готового продукта, проверяют качество сырья, составляют смесь для мороженого, фильтруют ее, пастеризуют, гомогенизируют, охлаждают и проводят созревание смеси, замораживание (фризерование), формовку, закалку и упаковку мороженого. После закаливания мороженого производят его глазирование. При необходимости после пастеризации производят дополнительную фильтрацию смеси [3].

Отмечая высокую пищевую ценность традиционно вырабатываемого в нашей стране мороженого, следует принять во внимание необходимость разработки новых разновидностей этого продукта, отвечающих требованиям современных тенденций в питании. Важным направлением развития отрасли в настоящее время является создание и производство мороженого для здорового образа жизни с низким количеством жира и сахара, содержащего функциональные ингредиенты. Для этого в молочной промышленности, в основном, используют пробиотические культуры и пребиотики [18].

Анализ научной литературы показал, что до недавнего времени не имелось определенных рекомендаций по применению пробиотических культур в технологии мороженого. В 2008 году на основании опытов была разработана следующая технология производства мороженого с добавлением пробиотиков - в частности лактулозы. Она включает в себя приемку, подготовку сырья, дозирование, смешивание компонентов, фильтрование, гомогенизацию смеси, пастеризацию смеси, охлаждение, заквашивание и сквашивание, перемешивание и охлаждение смеси с добавлением сахарного сиропа, фризерование, внесение инкапсулированных форм культур, формование, закаливание, глазирование, упаковку, маркировку и хранение [18].

Так как в сложившихся условиях рыночной экономики внедрение достижений научно-технического прогресса является основой обеспечения конкурентоспособности производства продукции, то наиболее рациональной считается поточно-механизированная технология производства мороженого.

Основным оборудованием, применяемым для производства пломбира в поточно-механизированной линии является сливкосозревательная ванна, фильтр, гомогенизатор, пастеризационно-охладительная установка, теплообменник, резервуар для созревания смеси, пластинчатый охладитель, фризер, экструзионно-формовочный аппарат, скороморозильный аппарат, агрегат глазирования.

2.1 Приготовление смеси

Смесь приготавливают в емкостных пастеризаторах с мешалкой. Предварительно компоненты подготовляют и отвешиваются. В первую очередь загружают жидкие компоненты - воду, молоко, сливки, подогревают их до температуры 35-45 °С, обеспечивающей наиболее полное и быстрое растворение. Сахарный песок вносят в сухом виде после просеивания (через сита с диаметром ячейки 2-3 мм) или в виде сиропа. Сухие молочные продукты смешивают с сахарным песком в соотношении 1:2 и растворяют в небольшом количестве молока до получения однородной массы. Сгущенные молочные продукты вносят 6 емкостные пастеризаторы непосредственно. Сливочное масло или пластические сливки зачищают от штаффа и разрезают на небольшие куски или плавят на змеевиковых плавителях.

При поточном методе производства процесс составления смеси полностью механизирован. Для этого все компоненты предварительно растворяют со строго поддерживаемой концентрацией жира, сахара, СОМО.

2.2 Обработка смеси

Обработка включает фильтрацию, пастеризацию и гомогенизацию.

Фильтрацией удаляются механические примеси и нерастворившиеся частицы компонентов. Чтобы предупредить вторичное бактериальное обсеменение, фильтрацию (установку фильтров) лучше проводить до пастеризации. Обычно используют пастеризационно-охладительные установки, в которые входят также фильтр и гомогенизатор.

Обработка смеси проходит в тонком слое и в непрерывном потоке, без доступа воздуха, чем обеспечивается высокая эффективность пастеризации, сохранение ароматических веществ, а также витаминов. Пастеризация проводится при температуре 85 °С с выдержкой 50-60 с. Такие высокие режимы тепловой обработки объясняются тем, что в смесях для мороженого повышенное содержание сухих веществ, которые, увеличивая вязкость смесей, оказывают защитное действие на микроорганизмы.

Смеси на молочной основе необходимо обязательно гомогенизировать, особенно если в качестве дополнительного источника жира применяют сливочное масло. Благодаря гомогенизации жировые шарики дробятся и равномерно распределяются в смеси. Кроме того, мелкие жировые шарики быстрее воспринимают температуры охлаждения и закаливания, в них достигается большая степень отвердевания глицеридов молочного жира, что способствует не только получению однородной консистенции продукта, но и большей взбитости, которая изменяется в прямой зависимости от количества отвердевших глицеридов. С повышением дисперсности жировой фазы уменьшается расстояние между жировыми шариками, что способствует по лучению мелких кристаллов льда при замораживании и улучшает структуру готового продукта.

В хорошо гомогенизированной смеси диаметр жировых шариков не должен превышать 1-2 мкм без наличия жировых скоплений. Гомогенизацию необходимо проводить при температурах, близких к температуре пастеризации, но не ниже 63 °С. При температурах ниже 60 °С происходит усиленная агрегация мелких жировых шариков, резко увеличивается вязкость смеси за счет образования жировых скоплений, что ведет к снижению взбиваемости в процессе фризерования.

Давление гомогенизации должно быть тем выше, чем ниже содержание жира. Пломбирные смеси гомогенизируют при 7,5- 9 МПа в зависимости от применяемого сырья. С повышением давления гомогенизации уменьшаются размеры жировых шариков, но увеличивается количество жировых скоплений, которые при фризеровании разрушают воздушные пузырьки, ухудшая взбитость. Нарушение режимов гомогенизации приводит к дестабилизации жира при фризеровании и ухудшению консистенции готового продукта - появлению крупинок молочного жира и др.

2.3 Охлаждение и созревание смеси

мороженое фрезерование холодильный камера

Гомогенизированную смесь быстро охлаждают до температуры 0-6°С и направляют в емкостный аппарат с мешалкой для созревания и хранения смеси. Использование в качестве стабилизаторов агара, агароида и других равноценных стабилизаторов позволяет перерабатывать охлажденную смесь без выдержки для физического созревания.

При использовании в качестве стабилизатора желатина и некоторых других веществ необходимо физическое созревание смеси. Оно проводится при температуре 0-6 °С в течение от 4 до 24 ч, при этом происходит гидратация белков молока и стабилизатора, дальнейшая адсорбция различных веществ, содержащихся в смеси, на поверхности жировых шариков; отвердевание глицеридов молочного жира в виде смешанных кристаллов в объеме жировых глобул. Степень отвердевания достигает примерно 50%.

Благодаря отвердевшему жиру созревшая смесь хорошо поглощает и удерживает пузырьки воздуха при замораживании смеси и закалке мороженого. Чем больше отвердевшего жира, тем выше степень поглощения (взбивания) пузырьков воздуха. Готовый продукт, изготовленный из созревшей смеси, имеет высокую взбитость и нежную, без крупинок кристаллов льда/ структуру. Продолжительность физического созревания зависит от состава смеси, ее температуры и гидрофильных свойств стабилизатора.

Перед фризерованием в смесь вносят ароматические вещества (ванилин, ванилон, ароваиилон) в количестве 0,005-0,15% и эссенции. Ванилин добавляют в виде водно-спиртового раствора (300 г ванилина, 200 г спирта и 500 г воды при температуре 30 °С) или порошка, растертого с сахарной пудрой.

2.4 Фризерование смеси

Во время фризерования смесь насыщается воздухом при одновременном частичном замораживании. В результате образуется новая фаза (кристаллы льда и жира), разделенная прослойками жидкой фазы. От правильности проведения этого процесса зависят структура и консистенция готового продукта.

При замораживании происходит фазовое превращение воды, при фризеровании смесей мороженого на молочной основе замерзает от 45 до 67% от общей доли влаги. Для получения мороженого хорошей консистенции необходимо, чтобы размеры кристаллов не превышали 100 мкм. Чем больше воды заморозится в процессе фризерования, тем меньше времени потребуется на закалку и тем лучше будет качество мороженого. Температура начала замораживания смеси колеблется в пределах от -2,2 до -3,5 °С в зависимости от вида смеси.

Структура мороженого зависит также от количества вводимого воздуха и его дисперсности. В мороженом хорошего качества средний размер воздушных пузырьков должен быть не более 60 мкм. Мороженое с высокой взбитостью благодаря низкой теплопроводности воздуха плавится медленнее. При недостаточной взбитости оно получается слишком плотным, с грубой консистенцией и структурой, при слишком высокой - снегообразным, с хлопьевидной структурой. Взбитость - очень непостоянная характеристика и зависит от многих факторов: состава смеси (содержание сухих веществ и жира), свойств жира и стабилизатора, эффективности гомогенизации, режима фризерования, конструкции фризера, состояния его ножей. Смеси, в которых используются свежие сливки, взбиваются лучше, чем смеси со сливочным маслом. С увеличением содержания сахара взбитость понижается, а время, необходимое для получения максимальной взбитости возрастает.

Жир ухудшает взбитость, так как жировые шарики ослабляют перегородки между воздушными пузырьками. Но присутствие жира препятствует росту кристаллов льда, обеспечивая тем самым нежную консистенцию мороженого. При взбитости 100% в 1г мороженого содержится около 8,3 млн воздушных пузырьков с общей поверхностью 0,1м². Для сливочного мороженого и пломбира достигается взбитость 70-100%.

В мороженом после фризерования большая часть жира переходит в твердое состояние, жидкого жира остается 11-12%. Температура мороженого в конце фризерования составляет от -4,5 до -6 °С.

2.5 Фасование и закаливание мороженого

Выходящее из фризера мороженое быстро фасуют и немедленно направляют на закаливание, так как при задержке часть закристаллизованной воды может оттаять, что в дальнейшем приводит к образованию крупных кристаллов льда.

В процессе закаливания температура понижается до -15 -18°С. При этом вымораживается 75-85% общего количества воды, содержащегося в мороженом. Полная кристаллизация воды невозможна, так как сильно возрастает концентрация солей и сахара в незамерзшей части раствора, вследствие чего резко снижается температура замерзания (ниже -50 °С). При закаливании глицериды молочного жира почти полностью переходят в твердое состояние, жидкого жира остается всего лишь доли процента.

Процесс закаливания протекает значительно медленнее, чем фризерование, и без механического перемешивания, поэтому создаются условия для образования крупных кристаллов льда, и их срастания в жесткий кристаллизационный каркас. Наличие тонкодиспергированной отвердевшей фазы жира, многочисленных пузырьков воздуха препятствует образованию крупных сросшихся кристаллов воды. В мороженом температурой -20 °С преобладает кристаллизационная структура. Такое мороженое имеет плотную консистенцию и достаточно высокую прочность. Продолжительность закаливания зависит от состава мороженого, температуры окружающей среды, применяемого оборудования (морозильные аппараты, рассольный генератор, холодильные камеры и пр.), вида упаковки и пр.

Порции мороженого массой 50, 80 и 100 г выпускают в виде брикетов на вафлях и без них, эскимо различных видов, в бумажных и вафельных стаканчиках, рожках из вафель, в кашированной фольге, в картонных с пергаментом коробочках. В коробках в виде тортов выпускают порции по 250-1000 г; по 8- 10 кг мороженое фасуют в гильзы из нержавеющей стали.

В камерах для закаливания поддерживается температура -22-30 °С.

Обычно процесс фасования и закаливания мороженого полностью механизирован: применяют поточные линии, состоящш из ФНД, дозатора-автомата и морозильного аппарата, соединенных системой транспортеров. Благодаря интенсивному перемешиванию охлажденного до -30 °С воздуха в морозильном аппарате закаливание длится 35-45 мин, выходящее мороженое имеет температуру -12ч-18 °С. Такое быстрое закаливание способствует образованию мелких кристалликов льда с нежной структурой мороженого.

2.6 Глазирование мороженого

Глазурь для мороженого вырабатывают по рецептурам, куда входит шоколадный кувертюр, какао-масло, какао-порошок, сахарная пудра, сливочное несоленое масло высшего сорта. Для изготовления глазури масло медленно разогревают при температуре 35-38 °С в котлах с паровым или водяным обогревом, в расплавленное масло добавляют какао-порошок или шоколадный кувертюр (какао-порошок предварительно смешивают с сахарной пудрой). Всю массу тщательно перемешивают и выливают из котла небольшими порциями в ванночки для глазирования. При температуре выше 40 °С смесь разделяется на составные части и масло всплывает. Такая перегретая глазурь плохо ложится на эскимо. Повторный разогрев придает глазури салистый вкус, поэтому ее готовят в количестве, не превышающем дневной потребности.

2.7 Упаковывание мороженого

Упаковка для мороженого имеет особый смысл и значение, так как она сохраняет его качество, товарный вид, облегчает транспортировку и способствует увеличению объемов продаж.

Упаковка - зеркало брэнда. Продукт не может быть выведен на реализацию, пока не будет уверенности что "внешне" он выглядит безукоризненно. Важным фактором упаковки также являются заданные ей барьерные свойства. Подбор материала упаковки для мороженого определяется биохимическим составом продукта, условиями его хранения, а также барьерными, санитарно-гигиеническими, физико-механическими и технологическими свойствами самого материала (сохранение гибкости и эластичности при низких температурах).

Существуют проблемы, связанные с печатью упаковки и подбором красок. Изображение должно быть влагостойким, краска не должна отслаиваться при образовании конденсата и, что наиболее важно, не должна соприкасаться с продуктом. Не менее важную роль играет технология ламинации, необходимая для получения морозоустойчивого упаковочного материала с высокими барьерными свойствами.

Традиционными материалами для упаковки мороженого являются, в основном, комбинированные и ламинированные материалы на основе бумаги в сочетании с различными полимерами, а также фольгой [22].

Входящая в состав такой упаковки бумага обеспечивает повышение прочности и непрозрачность. Благодаря хорошей способности воспринимать многокрасочную печать, она придает упаковке высокие эстетические свойства. Использование бумаги позволяет снизить стоимость упаковки.

Одним из самых замечательных свойств полимеров является их высокая жиростойкость. Использование полиолефинов, к которым относятся ПЭВД, ПЭНД, ПП, СПЭВД и их модификации, в производстве упаковки всегда значительно снижает ее стоимость.

Что касается конкретных рекомендаций выбора упаковки для мороженого, то с точки зрения качества изображения и экономической целесообразности можно выделить материалы и их комбинации популярной сегодня упаковки flow-pack.

2.8 Хранение мороженого

Закаленное мороженое упаковывают в картонные коробки (лучше из гофрированного картона по 2,4-6 кг нетто в зависимости от вида фасования) и направляют в камеры хранения с температурой -18-25 °С и относительной влажностью воздуха 85-90%. Температурные колебания в камере не должны превышать ±3°С, а при длительном хранении мороженого не допускаются вовсе. Фасованное мороженое в зависимости от вида может храниться до 2 мес. При выпуске с предприятия температура мороженого молочных видов должна быть не выше -10 °С, фруктово-ягодного и ароматического - не выше -12°С.

3. ВЫБОР И ОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПРОЦЕССА

Как уже отмечалось выше, производство мороженого пломбир ведут по единственной технологии с использованием различного оборудования и режимов. В данном дипломном проекте рассматривается линия для производства мороженого пломбира в сливочно-кремовой глазури с использованием функциональных компонентов.

Мороженое относится к продуктам длительного хранения, поэтому необходимо повышать выживаемость молочнокислых пробиотических культур при производстве и хранении мороженого, а также в желудочно-кишечном тракте. Известно, что одним из путей повышения эффективности пробиотических продуктов является применение в их составе таких функциональных ингредиентов, как пребиотики.

Наиболее изученным и производимым пребиотиком в настоящее время в России является лактулоза, поэтому при составлении технологической схемы применим частичную замену сахарозы в рецептуре мороженого на пребиотик - лактулозу. В связи с этим изменим следующие этапы в классической технологии мороженого.

Замедленное развитие пробиотических культур обусловлено тем, что высокие концентрации сахарозы в стандартных рецептурах повышают осмотическое давление в смесях для мороженого. Поэтому было предложено поэтапное внесение сахарозы: на первом этапе вносить некоторую часть сахарозы, не снижающую интенсивность развития стартовых культур в процессе ферментации, а на втором - в ферментированную смесь вносить необходимое по рецептуре количество сахарозы в виде сиропа при перемешивании смеси мороженого [18].

Следующей важнейшей технологической операцией при производстве мороженого является процесс фризерования, в ходе которого происходит частичное замораживание смеси и насыщение её воздухом.

Это основная технологическая операция, приводящая к гибели значительного числа жизнеспособных клеток пробиотических культур при производстве мороженого. Полученные данные свидетельствуют о замедлении процесса ферментации смесей для мороженого до 11-12 ч и достижения титруемой кислотности 70-80ºТ при использовании инкапсулированной формы пробиотических бактерий по сравнению со свободными клетками (6-8 ч). Однако при фризеровании смесей с инкапсулированными клетками их количество оставалось практически на том же уровне, что и до фризерования. Поэтому было предложено вносить инкапсулированные формы культур преобиотки непосредственно после фризерования при формовании батончиков мороженого [18].

Мороженое, изготовленное из ферментированной смеси обладает меньшей скоростью таяния, чем продукт, выработанный из смеси, не подвергавшейся ферментации. Закономерность скорости таяния мороженого, изготовленного из смеси ферментированной свободными и инкапсулированными клетками, была аналогична.

Технологическая линия производства пломбира в сливочно-кремовой глазури с пробиотическими добавками изображена в приложении Б.

4. ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК

В ходе исследования выявлены патенты на изобретение, представленные в таблице 4.1.

Таблица 4.1 Патентные исследования

Предмет поиска	Номер и название патента	Классификационный индекс	Сущность патента
Технология мороженого с биологически активными свойствами	№2267955 "Мороженое с биологически активными свойствами"	МПК А 23G 9/00 Опубл. 20.01.2006	Мороженое с биологически активными свойствами включает молоко, сахар, стабилизатор, сливки. Отличается тем, что оно дополнительно содержит L-карнитин и биогенный стимулятор при следующем соотношении компонентов масс.%: сливки 20-40, сахар 12-17, стабилизатор 0,2-2,5, L-карнитин 0,5-3,5, биогенный стимулятор 0,1-5,5, молоко остальное. Изобретение позволяет повысить биологическую ценность мороженого как продукта питания.
Технология мороженого с функции-ональными свойствами	№2294647 "Мороженое с функциональ-ными свойствами"	МПК A 23G 9/32, 9/40, 9/36 Опубл. 10.03.2007	Мороженое с функциональными свойствами, включающее молоко, сливки, сахар-песок, стабилизатор, витаминный комплекс и бактериальный концентрат, содержащий Lactobacillus acidophilus, отличающееся тем, что бактериальный концентрат дополнительно содержит Bifidobacterium longum B 379 M, Propionibacterium shermanii 12AE, а из Lactobacillus acidophilus используют Lactobacillus acidophilus 97 при соотношении 1:1:1, соответственно.
Мороженое с добавкой лактулоза	№2316222 "Способ получения мороженого "Гармония""	МПК A 23G 9/04, 9/36 Опубл. 10.02.2008	Способ включает приготовление смеси, содержащей сухие молочные компоненты, сливочное масло, сахар, стабилизаторы, сироп лактулозы, пастеризацию, гомогенизацию, созревание смеси. После созревания в смесь вносят кисломолочный напиток, обогащенный бифидобактериями и натуральное виноградное вино из расчета содержания 1,0-1,5% спирта в готовом продукте. Затем проводят фризерование, фасовку и закаливание мороженого. Способ позволяет получить мороженое пониженной калорийности, оригинального вкуса, обогащенное бифидус-факторами.
Рецептура мороженого	№2008131603 "Мороженое молочное"	МПК A 23G 9/00, 9/40 Опубл. 10.02.2010	Мороженое молочное, содержащее молочную основу, сахар-песок, масло сливочное, стабилизатор, биологически активную добавку и воду, отличающееся тем, что в качестве молочной основы включает обезжиренное сухое молоко, в качестве биологически активной добавки - каррагинан, зостерин, экстракт гарцинии камбоджийской и молочный кальций, в качестве стабилизатора - эмульгатор-стабилизатор ISC-06001 и дополнительно содержит кукурузный высокофруктозный сироп, глицерин, экстракт плодов или фруктов, аромат плодов или фруктов и натуральный краситель.

По результатам патентного поиска можно сделать вывод, что велись новые современные разработки и исследования в области производства мороженого с функциональными добавками. Эти разработки описаны и запатентованы. Достижения современных исследований могут быть использованы и применены для производства продуктов питания с улучшенными свойствами, в частности мороженого с пребиотическими добавками.

5. ОБЗОР ОСНОВНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

К основному технологическому оборудованию отнесем сливкосозревательную ванну, фильтр, гомогенизатор, пластинчатую пастеризационно-охладительную установку, пластинчатый теплообменник, резервуар для созревания смеси, фризер, экструзионно-формовочный аппарат, скороморозильный аппарат, аппарат глазирования. Технические характеристики подобранного оборудования приведены в приложении Б.

Сливкосозревательная ванна

Сливкосозревательная ванна имеет полуцилиндрическую форму, снаружи окружена рубашкой. Рубашка заполняется теплой водой. Переливная труба поддерживает постоянный уровень воды в рубашке. Сливкосозревательная ванна имеет крышку, которая закрывается с помощью червячного механизма ручного действия. Ванну устанавливают на фундамент с уклоном в сторону сливного крана.

Расположенная внутри ванны мешалка из труб одновременно является и теплообменником. Концы труб мешалки соединены с коллекторами, через которые подается и отводится теплоноситель или хладоноситель. Патрубки от подающего и отводящего коллекторов являются полуосями - цапфами, которые размещаются в самоустанавливающихся подшипниках. К качающимся в подшипниках цапфам присоединены изогнутые отводы с сальниковыми устройствами. Отводы фланцами с другой стороны подсоединены к неподвижным магистралям, по которым подается и отводится тепло - или хладоноситель.

Мешалка совершает маятниковое движение, отклоняясь от вертикальной оси на 60-100°. Число качаний мешалки 12 в минуту. Качательные движения мешалке сообщает кривошипно-шатунный механизм, который приводится от электродвигателя через клиноременную передачу и редуктор. Мощность электродвигателя 0,6 кВт. Угол качания мешалки регулируется специальным пальцем.

Для уменьшения трудоемкости операций по внесению сухого и сгущенного сырья в смесительные ванны на ряде предприятий используются специальные устройства для подъема и опрокидывания бочек. Потребляемая такими устройствами мощность составляет всего 1 кВт, а продолжительность рабочего цикла не превышает 4с. Для этой же цели используют тельферы, подъемно-разгрузочные устройства [10].

Фильтр

Фильтр ФСМ-1 предназначен для фильтрования смесей мороженого: молочной, сливочной, пломбирной, фруктово-ягодной и др.

Фильтр для смеси мороженого (в дальнейшем фильтр) марки ФСМ-1 состоит из сетки закрепленной на каркасе, установленной внутри корпуса, который состоит из стакана и подставки, соединенных через уплотнительное кольцо хомутом. В верхней части стакана установлен кран для выпуска воздуха. На входном патрубке расположен сливной кран.

Смесь мороженого под давлением, создаваемым насосом, подается в стакан, обтекает сетку и выходит через центральный патрубок в систему трубопровода. По мере засорения сетки необходимо: отключить подачу продукта, открыть кран выхода воздуха и выпустить из емкости отфильтрованный продукт, открыть сливной кран для выхода не отфильтрованного продукта, снять хомут и разобрать фильтр для очистки.

Гомогенизатор

Гомогенизатор ОГБ-М горизонтального типа с одноступенчатой гомогенизирующей головкой состоит из станины, привода, кривошипно-шатунного механизма, блока, гомогенизирующей головки и манометрического устройства.

Привод размещен в нижней части станины. От электродвигателя через клиноременную передачу приводится в движение кривошипно-шатунный механизм, который обеспечивает возвратно-поступательное движение плунжеров. Плунжеры (их 3) двигаются в трехкамерном блоке, установленном на передней верхней части станины. В каждой камере имеются всасывающий и нагнетательный клапаны.

Гомогенизирующая головка состоит из корпуса, гомогенизирующего клапана, седла клапана и распылителя. Манометрическое устройство имеет корпус, в котором размещен манометр с трубкой, заполненной трансформаторным маслом.

Горячая смесь (60-80°С) фильтруется (фильтр располагается на всасывающей линии перед гомогенизатором) и поступает в гомогенизатор. При возвратном ходе плунжера смесь поднимает всасывающий клапан и проходит в рабочую камеру. Когда плунжер делает нагнетательный ход, смесь проталкивается и, поднимая нагнетательный клапан, проходит в нагнетательный коллектор плунжерного блока. Через отверстие в нагнетательном коллекторе смесь поступает в гомогенизирующую головку. Гомогенизация нагретой смеси осуществляется при прохождении ее через кольцевую щель между клапаном и седлом под большим давлением. К основным факторам, обеспечивающим раздробление жировых шариков, относятся изменения давления и скорости потока смеси при прохождении его через гомогенизирующую головку [10].

Пастеризационно-охладительная установка

Пластинчатая пастеризационно -охладительная установка состоит из следующих основных узлов: уравнительного бака, насоса для продукта, пластинчатого пастеризатора, фильтра, выдерживателя с электронагревателем, трубопроводной аппаратуры, насоса для горячей воды, перепускного клапана, пульта управления и системы контроля, регулирования и сигнализации. Пуск установки и выход на режим пастеризации осуществляется на воде. Открывают кран и пускают воду в уравнительный бак. Включают молокоочиститель, через 2 - 3 мин включают насос 3 для молока, а затем проходным краном устанавливают давление воды в линии 1.2 - 1.4 атм, чтобы вода или молоко не переливались из молокоочистителя. Включают водонагреватель и насос горячей воды. Вода насосом для молока через кран подается в секцию регенерации пастеризатора.

Из секции регенерации вода направляется в молокоочиститель и затем снова возвращается в секцию регенерации и далее в секцию пастеризации. На выходе из пастеризатора установлен платиновый преобразователь. Требуемая температура пастеризации поддерживается электронным мостом, смонтированным в пульте управления. Если температура пастеризации ниже 70 ºC, вода поступает через пропускной клапан снова в уравнительный бак. Процесс длится до тех пор, пока температура пастеризации не достигнет заданной (71 ºC).

При достижении температуры пастеризации перепускной клапан переключает воду на розлив. Вода направляется в выдерживатель на 20 или 300с, а затем возвращается в секции регенерации, секцию водопроводной воды, секцию ледяной воды и в автоцистерну. Затем краном перекрывают воду и подают продукт. Перед началом и в конце работы обязательно проводят мойку и стерилизацию установки.

Пластинчатый охладитель

Автоматизированный пластинчатый охладитель марки А1-ООВ-2,5 предназначен для быстрого охлаждения смеси в закрытом потоке тонким слоем.

Охладитель устроен следующим образом. Две горизонтальные штанги с винтовыми зажимными механизмами 6 совместно с главной и поддерживающей стойкой образуют станину. Теплообменные пластины, разделительная и нажимная плиты продеваются штангами и плотно прижимаются к главной стойке зажимными устройствами. Охладитель имеет две секции: секцию охлаждения артезианской водой и секцию охлаждения холодным рассолом. Он снабжен средствами автоматизации для поддержания и регулирования температуры смеси на выходе.

Пластины (тип П-2) рифленые, штампованные из нержавеющей стали марки Х18Н10Т. Поверхность теплообмена одной пластины 0,2 м². К пластинам приклеены резиновые прокладки, чтобы их можно было герметично прижать друг к другу и создать своеобразный поток жидкости. Общее количество пластин в аппарате 72 шт.

В комплект установки для охлаждения смеси кроме пластинчатого охладителя входят также уравнительный бак с поплавковым регулятором уровня смеси, насос для подачи смеси из бака в аппарат и пульт управления [10].

Резервуар

Вертикальный резервуар РМВЦ-2 устанавливается на трех опорах. Корпус имеет цилиндрическую форму. В нижней части корпуса расположен люк для внутреннего осмотра и мойки, который закрывается шарнирно укрепленной крышкой. Сквозь крышку люка проходит консольный вал лопастной мешалки. Электродвигатель и редуктор мешалки крепятся к крышке люка. Ниже люка расположен краник для взятия проб. Выше люка вмонтирована оправа для термометра. В верхней части корпуса находятся светильник с контрольной лампой и смотровое окно. Верхнее и нижнее днища у резервуара сферические. С внешней стороны резервуар покрыт изоляцией из древесно-волокнистых плит или пенопласта и металлическим кожухом.

Смесь подводится к патрубку, расположенному в верхнем днище, и заливается в резервуар через пеногасящую трубу. В центре нижнего днища находится сливной кран, который снабжен приспособлениен для его открывания на расстоянии. Количество смеси в резервуаре измеряют уровнемером поплавкового типа с сигнализатором максимального уровня. Всплывая, поплавок воздействует на микропереключатель, в результате срабатывает сигнальная лампа [11].

Фризер

Фризер предназначен для приготовления мороженого методом охлаждения, насыщения воздухом, взбивания и замораживания молочной, сливочной, пломбирной, плодово-ягодной смеси с наполнителем и без него.

Фризер - непрерывного действия со встроенной холодильной машиной, работающей на R22. Условия эксплуатации - закрытое помещение при температуре окружающей среды от +10 до +35 град.С и относительной влажности не более 80% при t=20 град.С. В фризере установлены агрегаты BITZER (Германия). Варианты охлаждения агрегата - воздушный и водяной.

Формовочный аппарат

Экструзионно-формовочный автомат фирмы "RHEON" способен работать с разнообразными видами пищевых материалов, начиная от кондитерских масс и заканчивая мясными и рыбными фаршами. Автомат производит изделия массой массой от 10 грамм до 150 грамм. Также возможно использование разнообразных дополнительных опций, таких как "Устройство для внедрения цельной начинки" или "Устройство для внедрения двухслойной начинки".

Процесс формования изделия происходит следующем образом: продукт загружаются в специальные бункера. Далее происходит постепенное нагнетание ингредиента в формовочный узел автомата, где осуществляется точная дозировка изделия. Затем, экструзия отсаживается с помощью диафрагмы. При использовании начинки диафрагма не обрезает, а завальцовывает изделие и начинка равномерно распределяется внутри.

Экструзионно-формовочный автомат Rheon WN055 легкий в обращении, возможна легкая переналадка с сорта на сорт. Имеет точное дозирование компонентов (машина имеет блок памяти до 100 рецептур, достаточно ввести лишь код изделия), точное соотношение начинки и оболочки, которое может меняться в зависимости от выбранной рецептуры. Возможен выпуск изделий, как с начинкой, так и без начинки, размер изделий легко регулируется в широком диапазоне. Машина работает без шума и моется обычной проточной водой. Возможно использование начинок разной консистенции и дисперсности.

В качестве начинки подходят следующие ингредиенты: повидло, варенье, фруктово-ягодная масса; ореховая масса с твердыми частицами; нуга; массы шоколадные, конфетные и маковые; вареное сгущенное молоко; рыбные, мясные, сырные, овощные и многое другое.

При базовой комплектации насадок автомат выпускает изделия: сферической и цилиндрической формы, а также непрерывную экструзию (форма рулет). Для расширения ассортимента можно использовать дополнительные опции.

Экструзионно-формовочный автомат "Rheon WN055" выпускает продукцию в два ряда. Преимущества автомата в его компактности, наличии модернизированного и более расширенного пульта управления. Автомат имеет больше контролирующих компонентов, в следствие чего продукция, произведенная на этом оборудовании, безупречной формы и высшего качества. Пульт управления автомата включает в себя монитор "Touch Screen".

Скороморозильный аппарат

Ленточный скороморозильный аппарат АПС-450 (рис. 5.1) предназначен для замораживания мелкоштучных продуктов питания, например ягод, фруктов, пельменей, блинчиков, мясных продуктов, мороженого и т.д. Продукт поступает в аппарат и перемещается в нем с помощью конвейерных лент. Скорость движения лент регулируется плавно и в широком диапазоне. Ленты выполнены из тканеполимерных или резинотканных материалов, допущенных для контакта с пищевыми продуктами. Замороженный продукт через приемный бункер выводится для подачи на расфасовку.

Продукт, находясь на ленточном конвейере, обдувается потоками холодного воздуха под высоким давлением, направленными на его верхнюю и нижнюю поверхности, благодаря чему происходит быстрое замораживание с минимальными повреждениями структуры продукта и минимальной усушкой в среднем 0,4%. Транспортные системы могут иметь различное конструктивное исполнение: сетчатый (прямолинейный или спиральный) или ленточный конвейер из нержавеющей стали, люлечный или пространственный конвейер. Туннели удобны для встраивания в технологическую линию (подготовка, технологическая обработка, фасовка, замораживание, упаковка) и характеризуются постоянной производительностью, измеряемой в килограммах замороженной продукции в час. Конструкция туннеля, как правило, оптимизирована под определенный вид (размер) продукта и переход на другой продукт приводит к потере производительности. Теплоизоляция аппаратов выполнена из "сэндвич" панелей с применением ППУ и окрашенной оцинкованной стали. Металлоконструкции изготовлены из нержавеющей стали. Аппарат поставляется в разобранном виде отдельными узлами, агрегаты в виде единого компрессорного агрегата и конденсатора водяного охлаждения [20].

Рис. 5.1. Скороморозильный аппарат АПС-450

Агрегат глазирования предназначена для равномерного полного покрытия глазурью изделий в процессе их непрерывного транспортирования.

Корпус АГШ выполнен из окрашенного металла или нержавеющей стали (материал выбирает заказчик). В корпусе установлена темперирующая емкость с встроенным насосом для подачи шоколадной глазури. Над темперирующей емкостью установлен сетчатый транспортер, состоящий из двух частей: приемной - для приема продукции, и рабочей - для глазирования или декорирования продукции. Внутри транспортера установлен нижний разливочный блок, используемый для глазирования нижней части продукции. Над транспортером установлена термокамера, в которой находится рабочая зона. Внутри, над рабочим транспортером, расположен верхний разливочный блок, используемый для нанесения на изделие равномерного слоя шоколадной глазури по всей ширине транспортерной сетки. Также в рабочей зоне установлено сопло для сдува излишков глазури.

На панели управления, установленной в верхней части АГШ, расположен измеритель-регулятор, контролирующий температуру шоколадной глазури и воды. Инверторы OMRON регулируют скорость движения транспортера, насоса подачи глазури и мощность воздушного потока для сдува излишков глазури.

Упаковщик

Горизонтальная упаковочная машина "Линепак ФА" (рис. 5.2) предназначена для упаковки штучных изделий в трехшовные пакеты Flow-Pack. Упаковочная машина может использоваться для работы с молочными продуктами (брикеты творожной массы, предварительно упакованные в пергамент, творог, мороженое) в условиях повышенной влажности и входить в состав линии глазированных сырков.

Рис. 5.2. Горизонтальный упаковщик "Линепак ФА"

Специально для работы в условиях повышенной влажности линия выполнена из нержавеющей стали. С целью автоматизации процесса производства линия укомплектована системой автоматической укладки продукции (шаговые транспортеры), которая обеспечивает непрерывную подачу продукта с производственной линии на упаковочный автомат. Возможно как правостороннее, так и левостороннее исполнение, а также двустороннее. Линия оснащена термопринтерным датером, узлом размотки пленки с двумя рулонодержателями и устройством центрирования рулонов пленки.

Используемый упаковочный материал: двуосноориентированный полипропилен с одним или двумя термосвариваемыми слоями, комбинированные материалы на основе полипропилена.

Стандартная комплектация упаковочной машины: подающий горизонтальный цепной транспортер 1; упаковочный модуль с универсальным формирователем пакета 2; механизм работы по фотометке; механизм размотки и центрирования рулона 3; датер в поперечном шве (методом тиснения); отводящий ленточный транспортер 4; счетчик циклов; датчики безопасности; двухпозиционные сварочные губки 5; два рулонодержателя 6. Пульт управления 7 обеспечивает удобство и автоматизацию работы аппарата.

6. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

Весьма распространено мнение, что для получения мороженого хорошего качества достаточно знать его точную рецептуру. Между тем качество мороженого зависит не только от его состава, но и от других факторов: качества сырья и санитарных условий приготовления смеси; вида и количества применяемых стабилизаторов и ароматических веществ; процессов замораживания (фризерования), закаливания и хранения продукта.

6.1 Рецептура приготовления мороженого

Рецептура приготовления мороженого пломбир в сливочно-кремовой глазури приведена в таблице 6.1 [3].

Таблица 6.1 Рецептура на мороженое пломбир

Сырье, кг на 1000 кг продукта (без учета потерь)	Значение
Молоко коровье цельное (жира 3,2%; СОМО 8,1%)	480,0
Масло коровье сливочное несоленое (жира 82,5%)	133,9
Молоко цельное сгущенное с сахаром (жира 8,5%; СОМО 20,0%; сахарозы 43,5%)	150,0
Молоко коровье сухое цельное (жира 25,0%; СОМО 68,0%)	45,8
Сахар-песок	84,8
Агароид	3,0
Ванилин	0,1
Вода питьевая	102,4
Итого	1000

Таблица 6.2 Характеристика готового продукта

Показатели готового продукта	Значение
Массовая доля сухих веществ, %, не менее	40,0
В том числе: жира, не менее	15,0
СОМО, не менее	10,0
сахарозы, не менее	15,0

Глазурь для мороженого готовят в котлах с паровым или водяным обогревом и водяным охлаждением.

Сливочное масло и растительный жир расплавляют непосредственно в котлах или на маслоплавителях. Монолиты сливочного масла перед расплавлением в котлах рекомендуется разрезать на маслорезках на куски массой от 1,0 до 1,5 кг.

Предварительное смешивание сухих компонентов проводят в бачках из луженой стали специальными металлическими или деревянными лопатками.

Таблица 6.3. Рецептуры сливочно-кремовой глазури (в кг на 1 т)

	Сливочно-кремовая
Сырье	1	2	3
Масло сливочное несоленое (жира 82,5%)	707,2	690,0	700,0
Сахар-песок или сахарная пудра	194,6	190,0	200,0
Какао-порошок (сухих веществ 94,0%)	-	-	-
Молоко сухое цельное (жира 25,0%; СОМО 68,0%)	123,0	120,0	124,8
Ароматизатор пищевой	0,1	0,1	0,1
Ванилин	0,05	0,05	0,05
Краситель красный	0,05	-	0,05
Вода питьевая	-	24,85	-
Итого	1025,0	1025,0	1025,0
Выход	1000,0	1000,0	1000,0

6.2 Расчет расхода глазури

Принимая 2 рабочие смены по 12 часов, рассчитаем производительность и количество оборудования в линии в расчете на 2,5 тонны готовой продукции. При этом учтем, что формование будет происходить в течение 6 часов.

Размер формующихся батончиков примем следующий: длина а=0,12 м, ширина b=0,03 м, высота c=0,025 м. Масса батончика составит

, (6.2.1)

где - плотность мороженого пломбир. Для пломбира =1095,65 кг/ м³. Тогда

 кг.

Площадь покрытия глазури составит

; (6.2.2)

 м².

Тогда при максимальной производительности формовочного аппарата  кг/ч будет формоваться

; (6.2.3)

 шт/ч.

Требуемая площадь глазирования составит

; (6.2.4)

м²/ч.

Производительность глазировочного аппарата АГШ-600 (по глазури) составляет 19,8-142,8 м²/ч при толщине глазури 1,5-2 мм.

Всего глазури за смену понадобится

; (6.2.5)

 м³.

При взбитости 10кг/м³ плотность глазури составляет 941,97 кг/ м³. Тогда требуемая масса глазури составит

; (6.2.6)

кг.

Масса всего мороженого с учетом глазури составит

 ; (6.2.7)

=0,1194 кг.

Таким образом, была определена масса глазури, требуемая для глазирования мороженого. Общая масса одного мороженого по расчетам составляет 120г.

6.3 Расчет производственной рецептуры и расходов сырья

При расчете производственной рецептуры необходимо учитывать, что пломбир производится с добавлением лактулозы. Количество вносимого пребиотика должно составлять 9-13,5 % по массе. То есть на переработку 1894 кг сырья необходимо вносить 170,46-255,69 кг лактулозы. От заданного количества лактулозы будет зависеть время ферментации и созревания всей смеси. Количество вносимого пребиотика можно определить только опытным путем. Поэтому зададимся средним значением 200 кг лактулозы, необходимой для ведения производственного процесса. Общая масса смеси составит 1893 кг.

Массовая доля стабилизатора-эмульгатора, вносимого в смесь, определяется долей жира в смеси. Для пломбира норма молочного жира 12-15%. При этом количество вносимого стабилизатора-эмульгатора "Ingresan G-17/A" составит 0,20% , или 3,786 кг на 1893 кг смеси.

Глазури доставляются на предприятие в коробках по 25 кг и растапливаются при температуре 45 - 50ºС. При этом необходимо избегать попадания влаги в глазурь. В смену перерабатывается 606 кг глазури, следовательно необходимо 25 коробок глазури в смену. Учитывая массу глазури, необходимо производить 1894 кг пломбира в смену.

Производственная рецептура будет иметь следующий вид (табл. 6.4)

Таблица 6.4 Производственная рецептура на мороженое пломбир

Сырье, кг на 1894 кг продукта (без учета потерь)	Значение, кг
Молоко коровье цельное (жира 3,2%; СОМО 8,1%)	810,82
Масло коровье сливочное несоленое (жира 82,5%)	226,18
Молоко цельное сгущенное с сахаром (жира 8,5%; СОМО 20,0%; сахарозы 43,5%)	253,38
Молоко коровье сухое цельное (жира 25,0%; СОМО 68,0%)	77,37
Сахар-песок	143,24
Агароид	5,08
Ванилин	0,18
Вода питьевая	172,97
Стабилизатор-эмульгатор "Ingresan G-17/A"	3,78
Лактулоза	200
Итого	1894

6.4 Расчет производительности фильтра

В качестве фильтровального элемента выбираем современный элемент марки ЭПНС фирмы СЕПТЕХ. Материал - гофрированный пакет из сетки нержавеющей стали в полипропиленовом корпусе. Размер сетки 70 мкм. При этом рекомендуемая скорость фильтрации составляет не менее w_ц=15,5 м/ч. Площадь фильтрующей поверхности F_ф=0,22 м² [23].

 , (6.4.1)

Где w_ц - средняя скорость фильтрования за весь цикл обработки суспензии на фильтре, м/с;

F_ф-поверхность фильтрации фильтра, м²;

К_п-коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления фильтровальной перегородки при многократном ее использовании, К_п=0,8;

К_м-коэффициент масштабного перехода с лабораторной модели на промышленный фильтр, а также учет возможного колебания свойств промышленной суспензии, К_м = 0,7...0,9.

 м³/ч.

Пересчитывая на производительность по массе получим производительность фильтра

 , (6.4.2)

где - плотность мороженого пломбир.

кг/ч.

Таким образом, применяя современный фильтрующий материал была рассчитана производительность фильтра. Далее это значение будет использовано для расчета количества оборудования и составления графика работы оборудования.

6.5 Расчет количества оборудования

Рассчитаем количество оборудования для производства готовой продукции в расчете на 2,5 тонны в смену. Учитывая массу глазури, необходимо производить 1894 кг пломбира в смену. Тогда необходим выпуск пломбира 316 кг/час.

Для расчета количества оборудования рассчитаем коэффициенты использования оборудования по загрузке (Приложение В, табл. В.1) по формуле

 (6.5.1)

где - масса сырья или полуфабрикатов, единовременно загружаемых в машину, кг;

- теоретически возможная масса сырья или полуфабрикатов, единовременно загружаемых в машину, кг [7].

Результат расчета количества оборудования сведем в таблицу (Приложение В, табл. В.2).

Таким образом, было подобрано и рассчитано количество оборудования для технологической линии производства мороженого пломбир.

6.6 График работы оборудования

Составим график работы оборудования, начиная с составления смеси мороженого, согласно технологии производства. На мойку каждого аппарата примем 0,5 часа. Перемещение смеси будем вести по трубопроводу при помощи центробежных насосов. Подбор насосов будет происходить таким образом, чтобы смесь перемещалась в течение 1-2 минут. Это время на графике учитывать не будем.

Составление смеси, дозирование ингредиентов и их перемешивание будем производить в течение 0,5 часа [7].

Исходя из данных таблицы В.2 рассчитаем время работы каждого оборудования соответственно по формуле

 (6.6.1)

где М- масса перерабатываемого сырья в смену;

П- производительность оборудования.

Фильтр будет работать

ч;

гомогенизатор

ч;

пастеризационно-охладительная установка

ч;

созревание смеси при самом длительном времени созревания 8ч; перемешивание компонентов и лактулозы ведем в течение 0,25 ч;

охлаждение смеси в пластинчатом охладителе

ч;

фризерование

ч.

Первая партия смеси в 316 кг пойдет на формование после фризера через 1,05 часа. Экструдер, скороморозильный аппарат, глазировщик и упаковщик будут работать непрерывно в течение 6 часов. При этом мороженое будет продвигаться от аппарата к аппарату по конвейеру с интервалом в 0,16 часа.

При составлении графика работы оборудования необходимо учесть наличие параллельных процессов. Составление второй партии смеси мороженого будем производить в начале работы скороморозильного аппарата. При самом длительном процессе созревания смеси, это произойдет через 14 часов после составления первой партии пломбирной массы.

График работы оборудования показан в приложении В.

6.7 Расчет запасов сырья на три смены производственного процесса

Согласно графику работы оборудования, производство пломбира осуществляется в 2 смены по 12 часов. При этом работа первой смены оканчивается созреванием смеси и её перемешиванием. В течение второй смены происходит охлаждение, фризерование и выпуск продукции. Всего за три смены производственного процесса будет выпущено 2 партии мороженого по 2,5 тонны. Тогда необходимо иметь следующие запасы сырья на двое суток работы линии (табл. В.3).

6.8 Расчет площади складских помещений

В соответствии с действующими строительными нормами и правилами (СНиП) площади производственных зданий делят на следующие основные категории:

·   рабочую площадь (помещения основного производственного назначения): цехи, лаборатории, холодильные камеры, отделения для упаковывания, различные кладовые и конторские помещения, находящиеся в производственных цехах;

·        подсобные и складские помещения - вентиляционная, трансформаторная, компрессорная, помещения технического назначения, ремонтно-механические мастерские, камеры хранения готовой продукции, экспедиции, склады сырья, тары и прочее;

·        вспомогательные помещения - бытовые, площади заводоуправления, конструкторские бюро, помещения общественных организаций, культурного обслуживания и пр.

Площадь цеха с размещением технологического оборудования рассчитана в зависимости от габаритов технологического оборудования, площадок обслуживания машин и аппаратов, размеров проходов, проездов, расстояний от стен и колонн здания до оборудования. Все технологические процессы производства мороженого осуществляются в одном производственном помещении.

Площадь цеха определим по формуле:

 (6.8.1)

где f = 30 м² - занятая оборудованием площадь;

n = 4,0 - коэффициент запаса.

Учитывая расстояние между сетками колонн, принимаем площадь основного производственного помещения равной 264 м² .

В цехе производства мороженого имеется три склада:

·        склад сырья;

·        склад упаковочных и вспомогательных материалов;

·        склад готовой продукции.

Площади складов рассчитаны с учетом нормы загрузки на 1 м², коэффициента использования площади и длительности хранения сырья по формуле:

 (6.8.2)

где С - запас сырья на расчетный период, кг;

q - норма загрузки, кг/м²;

К - коэффициент использования площади.

Расчетные и принимаемые значения площадей занесены в таблицу В.4.

Площадь склада упаковочных и вспомогательных материалов принимаем равной 36 м².

Площадь компрессорной принимаем равной 6 м².

Площадь холодильной камеры для хранения готового мороженого определена с учетом объема его производства по формуле:

 (6.8.3)

где q = 120 кг/м² - удельная нагрузка продукта на 1 м² камеры хранения;

С = 3 сут. - срок хранения продукта;

G = 2500 кг - количество продукта, подлежащего хранению.

Учитывая расстояние между сетками колонн, принимаем площадь холодильной камеры равной 72 м².

6.9 Расчет энергетической ценности

Для определения энергетической ценности мороженого необходимо знать его химический состав, который можно определить расчетным методом, исходя из состава ингредиентов, по справочнику "Химический состав российских пищевых продуктов" [15, 16].

Энергетическую ценность (ЭЦ) 100 г пищевого продукта рассчитывают по формуле:

, (6.9.1)

где Б - содержание белков, г/100г;

Ж - жиров, г/100г;

У- усвояемых углеводов, г/100г;

ОК- органических кислот, г/100г.

Расчеты представлены в приложении, табл. В.5.

Учитывая рецептуру мороженого (табл. 6.1), рассчитаем энергетическую ценность 100г мороженого (табл. В.6).

Округляя значение до целых, получим энергетическую ценность для мороженого пломбир в сливочно-кремовой глазури ЭЦ=283 кКал на 100г продукта.

Для получения результатов в кДж воспользуемся переводным коэффициентом 4,184. Получим

ЭЦ=283∙4,184=1184 кДж.

Высокая энергетическая ценность объясняется наличием большого количества жиров в мороженом пломбир в сливочно-кремовой глазури. Наибольшую энергетическую ценность дает сливочно-кремовая глазурь и сливочное масло несоленое как компонент мороженого пломбир.

6.10 Расчет пищевой ценности

Пищевую ценность определим исходя из формулы сбалансированного питания, как процент удовлетворения суточной потребности человека в основных пищевых веществах. Данные расчета сведем в таблицу В.7 [15].

Степень удовлетворения суточной потребности в витаминах, минеральных веществах и нутриентах довольно мала. Наибольший процент удовлетворенности наблюдается лишь по витамину А.

6.11 Расчет биологической ценности

Биологическая ценность - показатель качества пищевого белка, отражающая степень соответствия его аминокислотного состава потребностям организма в аминокислотах для синтеза белка.

Биологическая ценность любого белка сравнивается с эталоном - эталонным белком, аминокислотный состав которого сбалансирован и идеально соответствует потребностям организма человека в каждой незаменимой аминокислоте. Аминокислота, скор которой меньше 1 и имеет наименьшее значение называется первой лимитирующей аминокислотой.

Биологическая ценность, а, следовательно, и степень усвоения белка определяется по первой лимитирующей аминокислоте.

Расчет биологической ценности и аминокислотного скора сведем в таблицу В.8 [16].

Для пересчета величин на 100г белка пользуемся уже известным значением содержания белка (табл. В.7).

В результате расчетов получили аминокислотный скор всех аминокислот меньше 1, что показывает не соответствие аминокислотному составу идеального белка. Лимитирующей аминокислотой является валин и расход всех остальных аминокислот будет ограничен валином.

7. ИНЖЕНЕРНЫЕ РАСЧЕТЫ

Для успешного внедрения технологической линии, необходимо знать параметры отдельных узлов и машин, режим работы оборудования и различные нагрузки, действующие на оборудование. Для определения необходимых параметров будут произведены инженерные расчеты.

.1 Гидравлические расчеты

Для передвижения пломбирной массы от одного технологического оборудования к другому в линии предусматривается наличие центробежных насосов. Насосы в свою очередь отличаются очень большим разнообразием как по способу работы, так и по производительности. Поэтому целью гидравлических расчетов является подбор насоса и определение параметров трубопровода для перекачки пломбирной массы.

7.1.1 Расчет трубопровода

Трубопровод для перекачки смеси мороженого и компонентов для его приготовления должен быть спроектирован таким образом, чтобы продукт перекачивался по нему с наименьшими затратами времени. Для перекачки 1894 килограмм пломбирной массы (согласно рецептуре см. п. 6.2) расход составит 0,005 м³/c. Для скорости перекачки смеси мороженого ν=5м/с определим диаметр трубопровода.

, (7.1.1)

где Q- расход продукта, м³/с; d -диаметр трубопровода.

Из 7.1.1. получим

. (7.1.2)

м.

Округляя, принимаем внутренний диаметр трубопровода 50 мм.

Уточняем скорость течения пломбирной массы.

м/с.

Определим число Рейнольдса.

, (7.1.3)

где - кинематическая вязкость смеси мороженого, м²/с.

, (7.1.4)

где - эффективная вязкость смеси мороженого, Па∙с.

Для мороженого пломбир при температуре 40ºC =0,075 Па∙с. [21]

 м²/с.

.

Т.к. Re<2300, то течение жидкости в трубопроводе ламинарное.

Таким образом необходимо использовать трубопровод диаметром 50 мм для обеспечения движения пломбирной массы в ламинарном режиме.

7.1.2 Подбор насоса

Из уравнения Бернулли для самого длинного трубопровода на участке между пластинчатой пастеризационно-охладительной установкой и резервуаром получим напор

, (7.1.5)

где Н_ст - максимальная высота подъема перекачиваемой смеси;

- сумма потерь напора в трубопроводе;

, (7.1.6)

где - потери на трение;

- потери в местах местных сопротивлений.

, (7.1.6)

где - коэффициент сопротивления трения;

l- длинна трубопровода.

Для рассматриваемого участка трубопровода (см. приложение Б) l=3,6 м.

Для ламинарного режима течения коэффициент сопротивления трения [22].

 (7.1.7)

м.

По формуле Вейсбаха-Дарси

, (7.1.8)

где - сумма коэффициентов местных сопротивлений.

Тогда для данного участка с двумя коленами (=1) получим

м.

м.

Для рассматриваемого участка трубопровода (см. приложение Б) Н_ст=2,6 м. Тогда

м.

По рассчитанной подаче и напору подбираем центробежный насос А9-КНА производства ОАО Машиностроительное объединение "Восток" с расходом 20 м³/ч и напором 10м. Частота вращения n=1450 об/мин [24].

7.2 Расчет холодильной камеры

Для расчета камеры используем следующие данные. Температура внутри производственного помещения t = 18˚С. Высота проектируемого помещения Н = 4,8 м. Наружные стены - кирпичные, толщина δ₁ = 40 см, внутренние стены кирпичные, толщина δ₂ = 26 см. Перекрытие сверху - бетонная плита, δ₃ = 20 см. Поступление продукта 2500 кг в сутки. Температура хранения мороженого t_в = -18˚С, относительная влажность в камере φ = 80%.

7.2.1 Расчет площади пола холодильной камеры

Площадь пола камеры определяется

, (7.2.1)

где n-срок хранения продукта в камете, сут;

G_пр - суточное поступление продуктов в охлаждаемую камеру, определяется в зависимости от сроков хранения данного продукта;

G_уд- норма нагрузки продукта при температуре хранения.

Для мороженого G_уд=120кг/м².

 м².

Учитывая расстояние между сетками колонн, принимаем площадь холодильной камеры равной 72 м².

7.2.2 Определение габаритных размеров холодильной камеры

Учитывая то, что южная и восточная стороны холодильной камеры являются внутренними стенами здания (см. приложение Д), то принимаем толщину кирпичной кладки в них по δ₂ = 26 см (0,26 м), а в северной и западной - по δ₁ = 40 см (0,40 м) соответственно.

Размеры холодильной камеры принимаем: а х в х Н = 12х 6 х 4,8 м.

7.2.3 Проектирование изоляции

Материалы изоляции приведены в таблице 7.1.

Таблица 7.1. Расчетный коэффициент теплопроводности основных строительных и теплоизоляционных материалов

Материал	Коэффициент теплопроводности λ,, Вт/м∙град
Строительный
Кладка кирпичная	0,85
Бетон	1,1-1,4
Теплоизоляционный
Пенополистирол ПСБ-С	0,04-0,045
Пенопласт ПХВ	0,05-0,058

Согласно географическому положению предприятия и камеры в нем, найдем параметры ограждений (табл. 7.2.).

В расчетах используются следующие обозначения:

 - толщина несущих ограждений, м;

t_изб - избыточная разность температур, которая учитывает как географическое положение холодильника, так и свойства его поверхности ,°С;

α₁ - коэффициент теплоотдачи от стенки к камере, Вт/м²·°С;

α₂ - коэффициент теплоотдачи от окружающей среды к наружной поверхности стенки, Вт/м²·°С;

К - коэффициент теплопередачи ограждения, принимаемый в зависимости от характера ограждения и температур по обе стороны от него, Вт/(м∙ºС);

 - толщина ограждения, м.

Таблица 7.2. Параметры ограждений

Параметр	Стены по сторонам света				Покрытие (потолок)
	С	Ю	З	В
δнес. огр, м	0,40	0,26	0,40	0,26	0,5
tизб, °С	0	3,2	4,7	3,9	13,2
α1, Вт/м2·°С	10,5	10,5	10,5	10,5	10,5
α2, Вт/м2·°С	23,3	8	23,3	8	8
К, Вт/м2·°С	0,29	0,26	0,29	0,26	0,26

Рассчитываем толщину изоляции для каждой стены соответственно [19].

 , (7.2.2)

откуда

 , (7.2.3)

λ_из- коэффициент теплопроводности изоляции.

Для северной и западной стен

 м.

Пересчитываем коэффициент теплопередачи для стен с учетом выбранной изоляции по формуле 7.3.2:

 Вт/м²·°С.

Для южной и восточной стен:

 м.

Пересчитываем коэффициент теплопередачи для стен с учетом выбранной изоляции по формуле 7.3.2:

 Вт/м²·°С.

Рассчитываем толщину изоляции для бетонного перекрытия:

 м.

Пересчитываем коэффициент теплопередачи для перекрытия с учетом выбранной изоляции по формуле 7.3.2:

 Вт/м²·°С.

По стандарту теплоизоляционные материалы выпускаются следующей толщины: 25, 30, 50, 100, 150 мм.

Соответственно для северной и западной стен выбираем две плиты толщиной 25 и 100 мм; для южной и восточной стен выбираем две плиты толщиной 30 и 100 мм; для потолка две плиты толщиной 30 и 150 мм.

7.2.4 Расчет теплопритоков

Общий теплоприток в камеру складывается из [19]:

, (7.2.4)

 - теплоприток через ограждающие поверхности;

 - внутренние теплопритоки;

 - внешние теплопритоки.

Теплоприток через ограждающие поверхности состоит из теплопритоков от стен и потолка.

Теплоприток через стены находится по формуле:

, (7.2.5)

где t_н = 17,1°С - расчётная летняя температура для Смоленска;

-площадь стены.

Рассчитаем теплопритоки для каждой из стен.

Вт.

Вт.

Вт.

Вт.

Теплоприток через потолок:

Вт.

Суммарный теплоприток через ограждения находится по формуле:

 (7.2.6)

Вт.

Внутренние теплопритоки рассчитаем как:

, (7.2.7)

где  теплопритоки от освещения;

 - теплопритоки от работающих в камере людей;

 - теплопритоки от поступающих в камеру продуктов.

Теплоприток от поступающих в камеру продуктов рассчитывается по формуле:

, (7.2.8)

где t_нач - начальная температура продукта, поступающего в камеру, которую для мороженого мы принимаем равной -5 °С; с_пр - удельная теплоёмкость продукта, которую мы принимаем равной 3,90 кДж/кг·°С; G_пр - суточное поступление продукта в камеру; Т- коэффициент перевода времени; с_т- теплоемкость тары; к_т - коэффициент, учитывающий массу тары.

Вт.

, (7.2.9)

Где А - количество теплоты, выделяемой осветительными приборами при освещении 1 м² пола. Рекомендуется принимать 1,2 Вт/ м²;

S - полезная площадь пола.

Вт.

 , (7.2.10)

Где N - число людей, одновременно находящихся в помещении;

τ- время работы, сут. Рекомендуется принимать 2 человека, работающих по 4 ч/сут. Тогда

Вт.

Тогда согласно 7.3.6

 Вт.

К внешним теплопритокам относятся теплопритоки от открывания дверей и от воздухоохладителя. Теплоприток от воздухоохладителя учтем позже в размере 10% от общего теплопритока.

Теплопритоки от открывания дверей определяются следующим образом:

, (7.2.11)

где

; (7.2.12)

; (7.2.13)

, (7.2.14)

Где H и L - ширина и высота двери;

Е- коэффициент эффективности защитного устройства;

n- число проходов через дверь;

- время открытия и закрытия дверей;

- время, в течение которого происходит занос продукта в камеру;

- энтальпии воздуха в помещении, определяемые по h-d диаграмме.

 (7.2.15)

Где - коэффициент, зависящий от способа погрузки. Для ручной погрузки =5 мин/т. Тогда

мин.

;

;

;

кВт=310 Вт.

Таким образом величина общего теплопритока через камеру находится как:

 Вт.

По данному общему теплопритоку производится подбор холодильной машины.

7.2.5 Выбор холодильной машины

По расчетам (см. п. 7.3.4) получили Q = 4005,76 Вт. Ориентируясь на это значение, проведем подбор холодильной машины для камеры хранения мороженого. Заданному значению удовлетворяет комплексная среднетемпературная холодильная машина на базе агрегатов "Maneuropr" (Франция) и воздухоохладителей производства фирмы LU-VE (Италия) и Guentner (Германия) марки S2HC 49 E50 с холодопроизводительностью 4,28 кВт.

7.3 Расчет агрегатного узла скороморозильного аппарата

В скороморозильном аппарате применяются агрегаты Bitzer. Для расчетов выбираем агрегат с водяным охлаждением, модель K1353T/S66F-60.2 44.0 / 202.2.

Рассчитаем температуры процессов в холодильной установке и построим её цикл при помощи программы "Cool Pack" [25].

Температура конденсации

, (7.3.1)

где - температура окружающей среды.

 - температурный напор в воздушном конденсаторе. Принимается примерно на 10-20°С выше температуры внутри камеры. Тогда

 ºС.

Найдем температуру в испарителе:

, (7.3.2)

где  - температурный напор в воздухоохладителе испарителе. Принимают . Тогда

.

Используемый хладагент - R 22. Перегрев хладагента в компрессоре Δt₁=10 К; переохлаждение жидкого хладагента Δt₂=5 К.

Цикл холодильной машины имеет следующий вид (рис. 7.1) [25].

Расчетные параметры цикла занесем в таблицу 7.3.

Таблица 7.3 Параметры цикла холодильной машины

Параметры	Точки на диаграмме
	1	2´	2´´	2	3	4	4´
Температура t, °С	91,8	35,0	35,0	30,0	-40,0	-40,0	-30,0
Энтальпия h, кДж/кг	464,0	415,5	243,0	236,5	236,5	388,4	394,7

Рис. 7.1. Цикл холодильной машины

Полезная массовая холодопроизводительность:

; (7.3.3)

 кДж/кг.

Полная массовая холодопроизводительность:

; (7.3.4)

 кДж/кг.

Массовый расход хладагента:

 , (7.3.5)

где Q - установленная мощность агрегата. Для агрегата данной марки Q=59,0 кВт. Тогда

 кг/с

Удельная работа компрессора:

; (7.3.6)

 кДж/кг.

Холодильный коэффициент цикла:

; (7.3.7)

.

Полная объемная удельная холодопроизводительность:

; (7.3.8)

кДж/м³.

7.4 Энергосберегающее решение нагревания смеси мороженого

Согласно технологии приготовления смеси мороженого, в сливкосозревательной ванне должна поддерживаться температура 35-40ºС.

Количество теплоты, выделяющееся в предконденсаторе:

; (7.4.1)

кВт.

Количество теплоты, необходимое для нагрева воды в рубашке ванны:

, (7.4.2)

где с- теплоемкость воды,  ;

m - масса воды, находящейся в рубашке ванны, кг;

конечная температура в рубашке ванны, ºС;

начальная температура в рубашке ванны, ºС;

 - время работы ванны, с.

Для нагрева 130 кг воды в ванне от 10 до 40ºС необходимо затратить:

кВт.

В предконденсаторе происходит отбор тепла от фреона и передача его воде. Таким образом, при направлении горячей воды в рубашку сливкосозревательной ванны теоретическая экономия энергии составит:

; (7.4.3)

кВт.

Таким образом, можно минимизировать энергетические затраты работы предприятия и уменьшить их на 9,7 кВт в смену.

Схема энергетических потоков до внедрения энергосберегающего решения и после него представлена в приложении В.

7.5 Техническое решение циркуляции теплоносителя

Охладители с утилизацией тепла позволяют отводимое тепло использовать для подогрева воды, для нужд горячего водоснабжения или технологии.

Трубопроводы для циркуляции воды могут быть одноконтурными, то есть представлять собой один замкнутый контур труб, или двухконтурными. В данном дипломном проекте для успешного внедрения энергосберегающего решения используется двухконтурная система циркуляции жидкости.

В двухконтурной системе по одному контуру пускают холодную воду для охлаждения предконденсатора, а по другому - горячую из предконденсатора для нагрева рубашки сливкосозревательной ванны. В каждом контуре должен быть установлен свой насос.

Модели YCAM/H фирмы YORK являются полностью собранными агрегатами со всеми соединительными трубами и внутренней проводкой, и готовы для установки на месте монтажа. Агрегаты проверены на давление, отвакуумированы и имеют первоначальную заправку маслом. После сборки на заводе производится пробный пуск охладителя, когда вода пропускается через теплообменники для проверки работы каждого охлаждающего контура.

Основание и рама установки выполнены из прочной оцинкованной стали с крепежными деталями (винты, болты) из нержавеющей стали. Компрессор и компоненты контура хладагента помещены в шумопоглощающий отсек. Все панели легко снимаются, что обеспечивает свободный доступ ко всем узлам охладителя. Все детали из оцинкованной стали покрыты синей эмалью.

Технические характеристики различных моделей охладителей, подходящих для внедрения энергосберегающего решения предприятия представлены в таблице В.9.

8. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

 

8.1 Определение величины капитальных вложений

Под капитальными вложениями понимаются инвестиции в основной капитал (основные средства), в том числе, затраты финансовых, трудовых и материальных ресурсов на: новое строительство, расширение, техническое перевооружение действующих предприятий; приобретение машин, оборудование, инструмента; проектно-изыскательские работы; другие затраты. [14]

Смета на приобретение средств для внедрения нового технического решения приведена в приложении Г, табл. Г.1.

На пуско-наладочные и контрольно-измерительные работы обычно предусматриваются затраты в размере 14% от итогов сметы.

8.2 Расчет годового объема производства продукции

В рассматриваемой технологической линии сменная норма выработки составляет 2,5 т в смену (таблица Г.2).

Предприятие работает в две смены по 12 часов. Номинальный фонд рабочего времени (с учетом выходных и праздничных дней) составляет 249 дней. Следовательно, годовой объем производства мороженого составит:

 (т).

8.3 Калькулирование себестоимости продукции

Затраты на производство, или себестоимость, продукции представляют собой выраженную в денежной форме сумму затрат предприятия, связанных с производством и продажей продукции. Себестоимость выпускаемой продукции - это основной фактор увеличения прибыли и роста рентабельности.

Калькулирование себестоимости продукции должны осуществлять все промышленные предприятия. В качестве объекта калькулирования выступают отдельные виды продукции, работ, услуг, продукция подразделений основного и вспомогательного производства, продукция разной степени готовности и вся товарная продукция предприятия.

Калькулирование представляет собой способ группировки затрат и определение себестоимости всего объема товарной продукции и ее отдельных видов по статьям расходов, производственной и полной.

Таблица Г.16 и Г.17 должны составляться как заключительные. Рассмотрим поэтапно процесс сбора материалов для формирования таблицы Г.16.

Затраты по производство образуют производственную себестоимость, на производство и сбыт - полную себестоимость продукции.

В статью "Сырье" включаются затраты на сырье, в статью "Основные материалы" - затраты на основные материалы, которые непосредственно входят в состав продукции или являются необходимыми компонентами при ее изготовлении.

Расчет потребности и затрат на сырье и основные материалы сведены в таблицы Г.3, и Г.4.

В статью "Транспортно-заготовительные расходы" включаются все транспортные расходы, связанные с закупками сырья, материалов и т.д. Транспортно-заготовительные расходы по видам продукции распределяются пропорционально расходам по статье "сырье". Условно принимаются равными, например, 5% от стоимости сырья и основных материалов.

В статью "Вспомогательные материалы на технологические цели" входят затраты на материалы, которые не являются составной частью вырабатываемой продукции, используются как необходимые компоненты при изготовлении продукции для обеспечения нормального технологического процесса и для упаковки готовой продукции (таблица Г.5)

Статья "Тара и упаковочные материалы". Деревянная (ящики, бочки, барабаны), картонная и картонно-гофрированная тара (ящики, короба), в которую затаривают готовую продукцию, включается в себестоимость готовой продукции.

При использовании воды учитываются затраты на воду, необходимую для производства, путем суммирования всех затрат и умножения полученного значения на величину стоимости 1л воды. Природный газ используется в собственной котельной. Данные расчета потребности энергозатрат и воды и их стоимости на 1 т продукта и весь объем производства сводят в таблицы Г.6, Г.7. Цены представлены ниже.

Холодная вода: 15,87 руб. за 1 м³

Канализация: 11,39 руб. за 1 м³

Электроэнергия: 3,88 руб. за 1 кВт

Газ природный: 3,54 руб. за 1 м³

В статью "Топливо и энергия на технологические цели" включаются затраты на топливо, горячую и холодную воду, пар, электроэнергию, сжатый воздух и холод, непосредственно расходуемые в процессе производства продукции. В указанную статью включаются затраты на топливо и энергию, полученные со стороны и выработанные самим предприятием, табл. Г.8.

В статью "Расходы на оплату труда производственных рабочих" включаются оплата за отработанное время.

Расходы на оплату труда производственных рабочих, а также надтарифные оплата и выплаты социального характера по основным производственным цехам прямо включаются в себестоимость отдельных видов продукции в зависимости от трудоемкости ее производства, действующих расценок (тарифных ставок) и разрядности работ по видам продукции внутри цеха. Тарифные ставки (оклады) тарифной сетки по оплате труда работников организаций бюджетной сферы и тарифные коэффициенты по оплате труда работников учреждений, финансируемых из областного бюджета, имеют определенное значение. Размер тарифной ставки (оклада) заместителя устанавливается на 1-2 разряда ниже размера тарифной ставки (оклада) соответствующего руководителя. Размеры тарифных ставок (окладов) округлены до целых рублей. Тарифная ставка 1 разряда 15,49 руб.

Результаты оформляются в виде баланса использования рабочего времени (в днях) одним рабочим за год (таблица Г.9); численности рабочих повременщиков и фонда заработной платы по основному производству (таблица Г.10) и административно-управленческому персоналу (таблица Г.11). При этом учитываются обязательные отчисления по установленным законодательством нормам - страховые взносы во внебюджетные фонды (26%).

В статью "Общепроизводственные расходы" относят затраты на оплату труда аппарата управления цехов с отчислениями на социальные нужды; расходы по содержанию и эксплуатации машин и оборудования; амортизационные отчисления и затраты на содержание, текущий, средний и капитальный ремонт производственного и подъемно-транспортного оборудования, зданий, сооружений и инвентаря общепроизводственного назначения; затраты на мероприятия по охране труда и другие расходы по содержанию производственных помещений, связанных с управлением и обслуживанием производства.

Аренда производственного помещения составляет 250 руб. за 1 м². Площадь помещения 648 м² (см. п. 9.2.)

Срок эксплуатации пищевого оборудования составляет 10 лет, непищевого - 5 лет. Для того чтобы рассчитать амортизацию оборудования, необходимо вначале вычислить норму амортизации для каждого оборудования.

НА = 100% / срок эксплуатации (8.3.1)

К непищевому оборудованию отнесем винтовые насосы. Остальное оборудование относится к пищевому.

Годовая амортизация рассчитывается по формуле:

А_г = стоимость оборудования∙НА / 100% (8.3.2)

Норма амортизации для пищевого оборудования:

НА=100%/10=10.

Норма оборудования для непищевого оборудования:

НА=100%/5=20.

Годовая амортизация по каждому виду оборудования:

Сливкосозревательная ванна:

А_г1 = 308000∙10 / 100%=30800 руб.

Фильтр:

А_г2 = 1717∙10 / 100%=171,7 руб.

Гомогенизатор:

А_г3 = 145000∙10 / 100%=14500 руб.

Пластинчатая пастерищационно-охладительная установка

А_г4 = 240000∙10 / 100%=24000 руб.

Резервуар

А_г5 = 231000∙10 / 100%=23100 руб.

Пластинчатый охладитель:

А_г6 = 155000∙10 / 100%=15500 руб.

Фризер:

А_г7 = 512200∙10 / 100%=51220 руб.

Формовщик:

А_г8 = 1118000∙10 / 100%=111800 руб.

Скороморозильный аппарат:

А_г9 = 2333600∙10 / 100%=233360 руб.

Глазировочный агрегат:

А_г10 = 550000∙10 / 100%=55000 руб.

Упаковщик:

А_г11 = 1050000∙10 / 100%=105000 руб.

Холодильная машина:

А_г12 = 63310∙10 / 100%=6331 руб.

Насос центробежный:

А_г13 = 28000∙20 / 100%=5600 руб.

Анализ расходов на содержание, эксплуатацию оборудования и амортизационные отчисления представлены в таблице Г.12. Анализ общепроизводственных расходов сводится в таблицу Г.13.

В статью "Общехозяйственные расходы" относят затраты, связанные с управлением предприятием и организацией производства в целом: расходы по оплате труда персонала заводоуправления с отчислениями на социальные нужды; расходы на командировки, подъемные при служебных разъездах сотрудников и на содержание легкового транспорта; на содержание и эксплуатацию фондов природоохранного назначения; канцелярские, типографские, почтово-телеграфные и телефонные расходы; амортизационные отчисления; на содержание в исправном состоянии всех основных средств. Составные части, методы расчета и результаты расчета общезаводских расходов представлены в таблице Г.14. Целесообразен анализ прочих и непроизводственных расходов, так как они прямо влияют на увеличение себестоимости продукции. Эти расходы не планируются, а только учитываются как фактические затраты (выплата сверхурочных, доплаты до среднего, работа на внепроизводственных работах и т.д.). Принимаются равными 0,5% от производственных расходов. Сумма перечисленных затрат, включая прочие производственные расходы составляет производственную себестоимость.

По статье "Коммерческие расходы" учитываются следующие расходы, связанные с реализацией и сбытом продукции; упаковка, хранение, погрузка и транспортировка до пункта, обусловленного договором (кроме тех случаев, когда они возмещаются покупателями сверх цены на продукцию), реклама, стоимость образцов товаров, и другие аналогичные затраты. Допускается принимать внепроизводственные расходы в размере 1,5 - 2% от производственной себестоимости. Сумма производственной себестоимости и внепроизводственных расходов образуют полную себестоимость товарной продукции [14].

В заключение рассчитывают отпускную цену калькуляционной единицы продукции (1 т) с учетом рентабельности и НДС; стоимость товарной продукции за год; валовую прибыль за год; чистую прибыль за год; затраты на 1 руб. товарной продукции (табл. Г.15, Г.16, Г.17).

8.4 Оценка эффективности технического решения

Для доказательства эффективности разработанного нами технического решения рассчитаем и проанализируем следующие показатели: чистая приведенная стоимость и индекс доходности.

Чистая приведенная (дисконтированная) стоимость - разница между приведенным (дисконтированным) денежным доходом от инвестиционного проекта и единовременными затратами на инвестиции. Денежные доходы в данном случае понимаются как разность между стоимостью продукции по продажным ценам и издержкам на ее производство. В издержки, как правило, не включаются затраты на амортизацию. Из дохода предварительно вычитается налог на прибыль. На практике доход определяется путем суммирования массы прибыли (за вычетом налога на прибыль) и амортизации.

Обоснование нормы прибыли (дисконтной ставки) выступает наиболее важным моментом при расчете чистой приведенной стоимости. За ставку дисконтирования (норму прибыли), как правило, принимается минимальная норма прибыли, которая нередко приравнивается к проценту на долгосрочные вклады на депозитных счетах в банках. Эта норма отражает минимальный уровень доходов, ниже которого фирмы считают нецелесообразным вкладывать свой капитал в реализацию инвестиционного проекта.

Чистая приведенная стоимость рассчитывается по формуле:

 (8.4.1)

где NPV - чистая стоимость денежных средств за весь срок использования оборудования, тыс. руб.;

FV_t - будущая стоимость денежных доходов по годам использования, тыс. руб.;

К - инвестиционные издержки на приобретение оборудования, тыс. руб.;

Т - срок полезного использования инвестиционного проекта, лет;

r - ставка дисконтирования (требуемая норма прибыли);

t - год получения дохода.

При расчете чистой приведенной стоимости используем таблицу Г.20, включив строки амортизации, как положительный денежный поток, и налог на прибыль, как отрицательный денежный поток.

Общая сумма дисконтированного денежного дохода за 5 лет использования инвестиционного проекта равняется:

,4+8199,7+7325,1+6543,3+5833,4=37088,9тыс. руб.

Тогда чистая приведенная стоимость 37088,9-25106,5=11982,4 тыс. руб. Таким образом, осуществление технического решения целесообразно. Положительное значение чистой дисконтированной стоимости означает появление у нас дополнительных возможностей (дополнительных средств), которые мы может использовать по собственному усмотрению: направить на рост благосостояния акционеров либо инвестировать в новый проект.

Однако бывают ситуации, когда инвестиционный проект финансируется за счет заемных средств. В этих случаях необходимо определить, какую величину денежного дохода фирма может направить на погашение займа и выплату процентов по кредиту. Схема движения денежных потоков сведем в таблице Г.21.

Таким образом, за пять лет реальный денежный доход предприятия составит 51446 тыс. руб. Этот денежный доход распределяется следующим образом: 25106,5 тыс. руб. пойдут на погашение долга, 17136,2 тыс. руб. - на уплату процентов по нему. Оставшиеся 9201,7 тыс. руб. могут быть направлены на рост благосостояния акционеров фирмы или инвестированы в новый проект. Чистая дисконтированная стоимость дохода составит 5217,4 тыс. руб. Для расчета индекса доходности используется та же информация о дисконтированных денежных потоках, что и при исчислении чистой приведенной стоимости.

Индекс доходности рассчитывается по формуле:

, (8.4.2)

где Д_общ - общая сумма дисконтированного дохода за весь срок реализации инвестиционного проекта, тыс. руб.;

К - первоначальные затраты (инвестиционные издержки) на реализацию инвестиционного проекта, тыс. руб.

; (8.4.3)

Так как индекс доходности больше 1, то проект принимается.

Из содержания показателя рентабельности (индекса доходности) можно получить больше информации в сравнении с показателем чистой приведенной стоимости. Разница между числителем и знаменателем показывает величину чистой приведенной стоимости, т. е. дает количественную характеристику инвестиционного проекта. Сам индекс доходности позволяет дать качественную характеристику эффективности технического решения. В результате появляется реальная возможность для сравнения эффективности технического решения с другими альтернативными проектами, а также с соответствующим индексом доходности, исчисленным в целом по предприятию.

8.5 Оценка срока окупаемости технического решения

Это срок, за который окупятся первоначальные затраты на реализацию технического решения за счет доходов, дисконтированных по заданной процентной ставке (норме прибыли) на текущий момент времени.

Наши первоначальные затраты на реализацию технического решения составят 7439 тыс. руб., ежегодный доход равен 3413,3 тыс. руб. Экономически оправданный срок реализации проекта предполагаем 4 года. Норма прибыли на капитал равняется 12% годовых. Решение сводим в таблицу Г.22.

По данным расчетов, сведенных в таблицу, делаем вывод, что проект следует принять, так как он окупил себя за 4 года и 2 месяца.

Таким образом, выполненная работа представляет собой проект линии по выработке мороженого мощностью 2,5 т/смену. В данной работе рассчитана производственная мощность предприятия и определено необходимое количество сырья, количество необходимого оборудования и рабочих для его обслуживания.

Разработанный проект можно оценить как эффективный. Главным оценочным критерием целесообразности производства изделий является срок окупаемости капиталовложений. Полученный показатель - 4 года и 2 месяца - является достаточно высоким и позволяет считать, что производство окупится быстро, и оно начнёт приносить прибыль.

Розничная цена за единицу продукции других предприятий составляет 6-25 рублей. При этом спроектированная нами цена составляет 9,4 рублей за изделие, что достаточно конкурентоспособно. Чистая прибыль в течении года составляет 10288,2 тыс. руб. Рентабельность, составляющая 18%, является хорошим показателем в настоящих рыночных условиях для выпуска мороженого.

9. АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Общие сведения о предприятии и районе строительства

Предприятие расположено в городе Смоленска на относительно ровной местности, без видимых возвышений и впадин [6].

Средняя температура наружного воздуха наиболее холодного месяца года составляет -9,4, воздуха наиболее жаркого месяца года 17,1 , согласно СНиП 23-01-99 "Строительная климатология и геофизика".

Средняя за весь период наблюдений скорость ветра в зимний период года составляет 5 м/с, летом 3,2 м/с.

В городе Смоленск преобладают ветры: северо-западного направления в июне-августе и южного направления в декабре-феврале.

Глубина промерзания грунта составляет 1,1 метр (по СНиП 23-01-99).

В состав предприятия входят следующие производственные участки.

Основное производство включает:

производственный цех;

склад хранения основного сырья;

склад готовой продукции;

склад тароупаковочных и вспомогательных материалов.

Вспомогательное производство включает:

лабораторию;

экспедицию;

мойку;

кабинеты генерального директора, начальника цеха, главного технолога, бухгалтерию;

компрессорную;

гардеробные, душевые, туалеты.

Объемно-планировочное и конструктивное решение производственного здания

Здание по производству мороженого спроектировано одноэтажным. Сетка колонн принята 6х6, высота этажа 4,8 м. Ширина здания 18 м, длина 42м.

В последнее время нашло широкое применение сборных зданий (модулей) из легких металлических конструкций, что предусмотрено главой СНиП "Производственные здания".

Здание каркасное с самонесущими стенами из сборных железобетонных элементов. Каркас здания состоит из колонн, балок и несущих конструкций покрытий.

Фундамент под колонны ступенчатый, монолитный, железобетонный. Глубина заложения 1,6 м. Фундаментные балки устанавливают под наружные и внутренние стены и монтируют на специально заготовленные бетонные столбики. Поверх фундаментных балок укладывают гидроизоляцию. Пространство между колоннами и фундаментными балками заполняют бетоном [6].

Колонны железобетонные сборные сечением 400х400 мм, первой группы, предназначенные для зданий без мостовых кранов. По конструктивному решению колонны одноветвевые и двуветвевые (серии КЭ-01-52).

Балки для покрытий пролетами 6 м (серии ПК-01-115).

Плиты покрытий размером 3x6 м (серии 1.465-7).

Стены здания запроектированы из кирпича марки М100 (толщиной 510 мм).

Пароизоляция состоит из одного слоя пергамина по битумной мастике.

Теплоизоляция проектируется из слоя пенобетонных плит толщиной 200 мм.

Выравнивающий слой укладывается из цементно-песчаного раствора толщиной 20мм.

Кровля в виде рулонного ковра состоит из четырех слоев рубероида, проклеенных битумной мастикой.

Защитный слой кровли из мелкого гравия, втопленного в битумную мастику.

Внутренняя отделка производственных помещений осуществляется путем облицовки стен глазурованными плитками. В подсобно-производственных и складских помещениях стены окрашиваются масляными или водно-эмульсионными составами.

Покрытия полов из керамических плиток, в складских помещениях асфальтобетонные (цементные) по бетонному основанию.

Ворота здания распашные размером 3x3 м.

Двери из деревянных щитов толщиной 30...50 мм, высотой 2,3 м, шириной 1 м, глухие.

Освещение помещений предусматривается через оконные проемы размерами 2х1,5 м.

Генеральный план

Основой технических решений по генеральному плану промышленного предприятия является технология основного производства, состав основных и вспомогательных цехов.

Площадка предприятия по ее функциональному использованию, разделена на предзаводскую, производственную, подсобную и складскую зоны.

Предприятие имеет одну промзону. Общая земельная площадь составляет 3210 м² , в т. ч.:

§  Площадь застройки (площадь со всеми зданиями и сооружениями) - 1165 м²;

§  Дороги, тротуары и площадки с асфальтным покрытием - 1447 м²;

§  Площадь озеленения (газоны, цветники) - 1290 м².

Санитарно-защитная зона согласно СНиП 2.2.1/2.1.1.567-96 составляет 50 м, т. к. предприятие по степени вредности производства относится к IV классу. Предприятие по отношению к ближайшему жилому району расположено с подветренной стороны для господствующих ветров.

Расстояния между зданиями и сооружениями приняты в соответствии с требованиями санитарных, технологических и противопожарных норм и СНиП II-89-80 "Генеральные планы промышленных предприятий". Взаимное расположение зданий и сооружений сделано с учетом выделяемых производственных вредностей и розы ветров.

В основу разработки генерального плана положена схема подачи сырья и вывоза готовой продукции, исключающая их встречные потоки.

Количество выездов на территорию предприятия предусмотрено - 2 (для сырья и готовой продукции). Ширина ворот въезда принята - 4,5 м.

Территория предприятия для удобства расположения автотранспорта снабжена автостоянкой.

Для благоустройства территории предприятия использованы осветительные фонари, клумбы и другие малые архитектурные формы.

Система отопления

Система отопления предприятия должна отвечать требованиям СНиП "Отопление,вентиляция и кондиционирование воздуха", "Производственные здания", "Административные и бытовые здания".

На предприятии предусмотрена система центрального отопления, в которой теплоту для отопления всех зданий и помещений получают из собственной котельной. В качестве теплоносителя используется вода. Система отопления - двухтрубная горизонтальная (для одноэтажных зданий). В качестве отопительных приборов используются чугунные двухколонные радиаторы. Необходимо учесть наличие холодильной камеры на предприятии по производству мороженого, в которой отопление не предусматривается. [6].

Водоснабжение

Устройство системы водоснабжения предприятий молочной промышленности должно отвечать требованиям СНиП "Водоснабжение. Наружные сети и сооружения" и "Внутренний водопровод и канализация зданий".

Источником водоснабжения проектируемого предприятия на хозяйственно-питьевые, производственные и противопожарные нужды является городской водопровод.

Водопровод должен иметь манометры, краны для отбора проб воды; обратные клапаны, не допускающие противотока воды; трапы для стока.

На предприятиях молочной промышленности вода расходуется на технологические нужды (охлаждение продуктов в различных аппаратах, холодильных установках, мойку оборудования, фляг, автомобильных цистерн, мытье полов и панелей), хозяйственно-бытовые нужды.

Предприятия молочной промышленности для технологических, бытовых и питьевых целей должны использовать воду, соответствующую требованиям ГОСТа на воду питьевую. Водородный показатель (рН) такой воды лежит в пределах 6,5...8,5. Жесткость общая - не более 7 мг-экв./л, концентрация железа - не более 0,3 мг/л. В санитарном отношении такая вода не должна содержать более 100 бактерий в 1 см³, а титр бактерий группы кишечной палочки - не менее 300.

Для охлаждения молочных продуктов в технологических аппаратах следует использовать холодную питьевую воду с температурой 1...2°С, циркулирующую по закрытой системе.

Технический водопровод должен быть раздельным от хозяйственно-питьевого водопровода. Обе системы водоснабжения не должны иметь никаких соединений между собой и должны быть окрашены в отличительные цвета.

Для проектируемого предприятия норма потребления воды составляет 10  на 1 т готовой продукции.

Норма расхода воды на хозяйственно-бытовые нужды в производственных зданиях изложено в СНиП 2.04.01-85 "Внутренний водопровод и канализация здания".

Норма расхода воды на хозяйственно-питьевые нужды составляет 25 л на 1 человека в смену при коэффициенте неравномерности 3,0. Норма расхода воды на вспомогательные помещения: в умывальниках 180-200 л на один кран в час, часовой расход воды на 1 душевую сетку принимают 500 л.

Расход воды для внешнего пожаротушения нормируется СНиП 2.04.01-85 и составляет 36 /ч на один пожар. Для внутреннего пожаротушения 2,5 л/с на 1 кран. Предусматривается наличие 2 кранов на предприятии.

Для внутреннего водопровода принята тупиковая сеть с нижней разводкой без напорного резервуара для воды и подкачивающего насоса. Глубина заложения водопроводных труб принята больше глубины промерзания грунта на 0,5 м, т.е. 1,6 м.

Обеспечение предприятия горячей водой на хозяйственно-питьевые нужды и производственные нужды осуществляется от собственной котельной. В котельной установлено два котла. Топливом является газ. Из котельной горячая вода поступает во все здания предприятия из одного центра - теплового узла. В помещениях к водоразборным точкам и к технологическому оборудованию вода поступает по системе трубопроводов. Принята наиболее простая схема системы горячего водоснабжения - тупиковая с нижней разводкой.

Расчетные расходы воды в системах горячего водоснабжения определяются аналогично системам холодного водоснабжения.

Фактические объемы водопотребления определяются по показаниям водомерных приборов [6].

Канализация

Устройство системы канализации предприятий молочной промышленности должно отвечать требованиям СНиП "Канализация. Наружные сети и сооружения" и "Внутренний водопровод и канализация зданий". Предприятия молочной промышленности должны быть обеспечены системами канализации для раздельного сбора и удаления производственных и бытовых сточных вод. Для сбора и удаления атмосферных осадков следует предусматривать ливневую канализацию.

Сточные воды предприятий молочной промышленности перед выпуском в водоемы должны подвергаться механической, химической (при необходимости) и полной биологической очистке на очистных сооружениях населенного пункта

Система канализации проектируемого предприятия раздельная - производственно-бытовая и дождевая. В производственно-бытовую сеть отводился хозяйственно-бытовые и производственные сточные воды, т.к. производственные сточные воды имеют загрязнения аналогичные загрязнениям бытовых сточных вод.

Сточные воды предприятия перекачиваются насосной станцией в городской коллектор с последующей перекачкой на очистные сооружения для очистки и обеззараживания.

Поверхностные сточные воды от выпадения осадков и таяния снега, стоки с кровель, с асфальтовых покрытий отводятся дождевой канализационной сетью на очистные сооружения предприятия для очистки. [6]

Количество сточных вод, образующихся на предприятии, зависит от общего расхода воды (холодной и горячей). Количество сточных вод принимается равным 0,7 общего водопотребления. На данном предприятии максимальное водопотребление составляет 28875 л в смену. Значит общее количество сточных вод составит 20212,5 л в смену.

10. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА

Анализ проектируемого объекта как источника возможного образования опасных и вредных производственных факторов

Для обеспечения безопасности технологических процессов и оборудования необходимо не только детальное знание физических и технических принципов их работы, но и умение выявлять опасные и вредные производственные факторы, оказывающие биологическое воздействие.

С учетом особенностей производственного помещения и в соответствии с ГОСТ 12.0.003 - 74 "ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация" выявлены факторы физической, химической и биологической природы действия, влияющие на санитарно-гигиенические условия труда, а также на возможность несчастных случаев и возникновение аварийных ситуаций.

Перечень опасных и вредных производственных факторов, имеющих место при производстве мороженого, приведен в приложении Д, таблица Д.1 [4].

Обеспечение безопасности и экологичности технологических процессов и оборудования

На основе анализа проектируемого технологического процесса и оборудования установлены травмоопасные зоны, а также потенциально опасные рабочие параметры (табл. Д.2).

В соответствии с ГОСТ 12.3.002 - 75 "ССБТ. Процессы производственные. Общие требования безопасности", СП 2.2.2.1327 - 03 "Гигиенические требования к организации технологических процессов, производственному оборудованию и рабочему инструменту", ГОСТ 12.2.003 - 91 " ССБТ. Оборудование производственное. Общие требования", ПОТ Р О 0-14000-002-98 "Положение. Обеспечение безопасности производственного оборудования". ГОСТ 12.4.125 - 83 "ССБТ. Средства коллективной защиты работающих от воздействия механических факторов" и других разрабатыны мероприятия, предупреждающие возможность травм, а также возникновение аварийных ситуаций (приложение Д, табл. Д.2).

Исходя из требований экологичности к производственному оборудованию, и процессам, установленных СП 2.2.2.1327 - 03 "Гигиенические требования к организации технологических процессов, производственному оборудованию и рабочему инструменту", а также стандартами системы стандартов "Охрана природы" предусмотрены мероприятия по уменьшению выбросов в окружающую среду (табл. Д.3) [4].

Обеспечение электробезопасности

В зависимости от условий окружающей среды на основании "Правил устройства электроустановок (ПУЭ)", изд.7. утвержденными Приказом Минэнерго РФ № 224 от 08.07.2002 г., определен класс помещения, в которых протекает проектируемый технологический процесс, по степени опасности поражения электрическим током, указаны признаки, на основании которых установлен этот класс, указаны допустимые значения напряжений выбранных электроустановок, выявлены основные источники возможного поражения током обслуживающего персонала (приложение Д, Табл. Д.4).

В соответствии с главой 1.7. ПУЭ. ГОСТ 12.2.007-0-75 "ССБТ. Изделия электротехнические. Общие требования безопасности". ГОСТ 12.1030 - 81 "ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление и зануление" выбраны и обоснованы меры защиты от поражения электротоком, инициирования взрывов и пожаров от перегрузок и коротких замыканий в электрических цепях [4, 6].

Обеспечение взрыво- и пожаро-безопасности

Исходя из норм пожарной безопасности НПБ 105-03 "Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности" установлено, к какой категории взрывопожарной опасности относятся отдельные помещения производства и здание в целом. В зависимости от категории здания и в соответствии со СниП 21-01-97 "Пожарная безопасность зданий и сооружений" определена требуемую степень огнестойкости здания, наибольшая допустимая площадь помещений и наибольшее допустимое количество этажей. По ПУЭ определен класс помещений по взрывоопасности и пожароопасности. Эти данные сведены в таблицу Д.5 [4].

На основании этих данных и в соответствии с ГОСТ 12.1.004 - 91 "ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования", ГОСТ 12.1.010 - 76 "ССБТ. Взрывобезопасность. Общие требования", ГОСТ 12.1.041 - 83, ППБ-01 - 03 "Правила пожарной безопасности в РФ", СниП 2.01.02 - 85 разработаны меры по предупреждению взрывов, предупреждению возникновения и распространения пожаров, средства их тушения, сигнализации и связи, пути эвакуации людей, вопросы пожарного водоснабжения, специальные средства тушения электрооборудования, масел и горючих материалов. Эти сведения сведены в таблицу Д.6 [4].

Обеспечение нормативных значений метеорологических условий в производственных помещениях и на рабочих местах

На основании ГОСТ 12.1.005 - 88 "Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны" и СанПиН 2.2.4.548 - 96 "Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений", исходя из проектируемых условий определены показатели микроклимата, которые должны быть обеспечены на рабочих местах. Определены категории физических работ по их тяжести, а также наличие постоянных и непостоянных рабочих мест и для них выбраны нормативное величины температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственного помещения для холодного и теплого периодов года [4, 6] .

Выбранные значения нормативных величин сведены в таблицу Д.7.

Мероприятия, обеспечивающие соблюдение нормативных параметров микроклимата в холодный и теплый периоды года включают конструкцию зданий с соответствующей теплоизоляцией, теплоизоляцию поверхностей оборудования, вентиляцию, отопление (в холодный период).

Обеспечение нормативного уровня освещенности на рабочих местах

В соответствии со СниП 23.05 - 95 "Нормы проектирования. Естественное и искусственное освещение" установлены для проектируемого объекта характеристика и разряд зрительной работы, ее подразряд, контраст объекта различения с фоном и характеристика последнего. Выбран рациональный для проектируемого объекта вид естественного освещения (боковое), исходя из этих данных по СниП 23.05 - 95 определена величина коэффициента естественного освещения (КЕО), е_н, % и уровень освещенности (Е, лк), требуемый при искусственном рабочем освещении [4].

С учетом особенностей условий труда на проектируемом объекте выбран источник света и светильники, определены значения величин, необходимых для расчета искусственного рабочего освещения. Полученные данные занесены в таблицу Д.8.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В дипломном проекте была рассмотрена технология производства мороженого с пребиотическими добавками. Был произведен обзор и анализ существующего оборудования для производства мороженого, скомпонована технологическая линия для данного производства и подобрано основное технологическое оборудование.

В ходе работы был произведен расчет количества оборудования, коэффициентов его использования, пищевой, энергетической и биологической ценности мороженого пломбир в сливочно-кремовой глазури с пребиотическими добавками. Был составлен график работы оборудования и определена сменность работы предприятия.

Были произведены гидравлические расчеты, расчеты холодильной камеры, агрегатного узла скороморозильного аппарата. Произведены мощностные расчеты, подтвердившие целесообразность внедрения энергосберегающего решения работы оборудования. Были подробным образом рассмотрены вопросы экологичности и безопасности проекта. Были произведены технико-экономические расчеты проектируемого цеха производства мороженого с пребиотическими добавками, в результате которых определили полную себестоимость одной порции мороженого массой 120г (9,4 руб), срок окупаемости капитальных затрат (4 года и 2 месяца) и чистую годовую прибыль (9611,8 тыс. руб).

Основное место при работе над дипломным проектом заняли вопросы составления технологии производства мороженого с функциональными свойствами, а также проектирование энергосберегающей схемы работы холодильного оборудования и его подбор.

Таким образом, можно сделать вывод о целесообразности внедрения в производство мороженого новой технологии, а также энергосберегающих методов работы оборудования.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

1.    Алгоритм дипломного проектирования ( по направлению подготовки дипломированных специалистов 655800 "Пищевая инженерия") [текст]/ С. Т. Антипов, В. Я. Валуйский, В. А. Панфилов, О. А. Ураков; под ред. В. А. Панфилова. М.: КолосС, 2006. -136 с.

2.       Арет В.А. Физико-механические свойства сырья и готовой продукции: Учебное пособие для вузов. [текст]/ В. А. Арет, Б. Л. Николаев, Л. К. Николаев. - СПб.: ГИОРД, 2009. - 442 с.:ил.

3.       Арсеньева Т. П. Справочник технолога молочного производства. Технология и рецептуры. Т. 4. Мороженое. [текст]/ Т. П. Арсеньева. - СПб: ГИОРД, 2003. - 184 с.

4.       Бурашников Ю. М. Охрана труда в пищевой промышленности, общественном питани и торговле.[текст]/ Ю. М. Бурашников. - М.: Издательский центр "Академия", 2003. - 240 с.

5.       Гавриленков А. М. Экологическая безопасность пищевых производств. [текст]/ А. М. Гавриленков, С. С. Зарцына, С. Б. Зуева- СПб: Гиорд, 2006. - 272 с.

6.    Голубева Л. В. Проектирование предприятий молочной отрасли с основами промстроительства.[текст]/ Л. В. Голубева.- СПб.: ГИОРД, 2006. - 288 с.: ил.

7.       Гончаров М. В. Составление схемы технологической линии пищевого производства. Методические указания к выполнению расчетного задания по курсу "Технология пищевых производств малых предприятий". [текст] / М.В. Гончаров, В.Н. Балабанов, М.Г. Куликова, - Смоленск: филиал ГОУВПО "МЭИ (ТУ)" в г. Смоленске, 2007. - 36 с.

8.       ГОСТ Р 52175-2003. Мороженое молочное, сливочное и пломбир. Технические условия [Текст]. - Введ. 2005-01-01. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2004

9.       Курсовое и дипломное проектирование технологического оборудования пищевых производств. Учебное пособие [Текст] / Под. ред. Ц.Р. Зайчика - М.: ДеЛи принт, 2003. - 152 с.

10.  Оленев Ю. А. Справочник по производству мороженого. [текст]/ Ю. А. Оленев, А. А. Творогова, Н. В. Казакова, Л. Н. Соловьева. - М.: ДеЛи принт, 2004. - 798с.

11.     Оленев Ю. А. Технология и оборудование для производства мороженого 2-е изд., перераб. и доп. [текст] / Ю. А. Оленев. - М.: ДеЛи, 2001. - 323 с: ил.

12.   Оноприйко А. В. Производство молочных продуктов. [текст] / А. В. Оноприйко, А. Г. Храмцов, В. А. Оноприйко. - Ростов на Дону, "Март", 2004. - 411 с.

13.     Пищевая промышленность. - 2008. - №3. - с 14 - 2009. - №1. с 4-6. - 2010. - №1. с 5-7 [Текст]: Н. В. Колончин. - Ярмаш.

14.  Свириденкова, М. А. Методические указания по подготовке экономического обоснования дипломного проекта по специальности 260602 "Пищевая инженерия малых предприятий" [Текст] / М. А. Свириденкова. - Смоленск: РИО филиала ГОУВПО "МЭИ (ТУ)" в г. Смоленске, 2009. - 52 с.

15.     Скурихина И. М. Химический состав российских пищевых продуктов: Справочник [текст]/ Под ред. член-корр. МАИ, проф. И. М. Скурихина и академика РАМН, проф. В. А. Тутельяна. - М.: ДеЛи принт, 2002. - 236 с.

16.     Скурихина И. М. Химический состав пищевых продуктов. Кн. 2: Справочные таблицы содержания аминокислот, жирных кислот, витаминов, макро- и микроэлементов, органических кислот и углеводов. / Под ред. проф., д-ра техн. наук И.М. Скурихина и проф., д-ра мед. наук М.Н. Волгарева.- 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1987.- 360 с.

17.     Твердохлеб Г. В. Технология молока и молочных продуктов. [текст] / Г. В. Твердохлеб, З. Х. Диланян, Л. В. Чекулаева, Г. Г. Шиллер - М.: Агропромиздат, 1991 - 457 с.

18.     Федотова М. А. Разработка технологии мороженого с пробиотическими культурами. [Текст]: Дис. канд. тех. наук / Федотова Марина Александровна - М., 2008. - 148 с.: ил. РГБ ОД, 61 08-5/1515

19.  Фролов С. В., Куцакова В. Е., Кипнис В. Л. Тепло- и массообмен в расчетах процессов холодильной технологии пищевых продуктов. [Текст] / С. В. Фролов, В. Е. Куцакова, В. Л. Кипнис - М.:Колос-пресс, 2001 - 144 с.:ил.

20.     Шавра В.М. Основы холодильной техники и технологии пищевых отраслей промышленности. [Текст] / В.М. Шавра - М.: ДеЛи принт, 2002. - 126 с.

21.     Компания "Прорыв" [Электронный ресурс] / Компания "Прорыв" . - Электронные данные. - Режим доступа: <http://www.proriv.com/research/obzors/icecream.php> свободный. - Яз. рус., англ.

22.     Империя холода [Электронный ресурс] / Империя холода. - Электронные данные. - Отраслевой аналитический журнал, 2005-2006. - Режим доступа: www.holodinfo.ru/, свободный. - Яз. Рус.

23.     СЕПТЕХ [Электронный ресурс] / СЕПТЕХ - Электронные данные. -Группа компаний МЕТА, 2006. - Режим доступа: http://www.septech.ru/, свободный. - Яз. Рус.

24.     Кошевой Е.П. [Электронный ресурс] / Кошевой Е. П. - Электронные данные. - Кошевой Е. П.: Практикум по расчетам технологического оборудования пищевых производств, 2005. - Электрон. текстовые и граф. дан.

25.     Cool Pack [Электронный ресурс] / Cool Pack: A Collection of Simulation Tools for Refrigeration. - Электронные данные. - Cool Pack, 2001. - Режим доступа: www.et.du.dk/CoolPack , свободный. - Яз. англ.