регистрация / вход

Разработка технологической схемы производства безалкогольных напитков на базе предприятия ООО

ВВЕДЕНИЕ Характеристика безалкогольных напитков В настоящее время выпускают следующие безалкогольные напитки: газированную воду, газированные фруктовые напитки, сухие шипучие напитки, минеральные воды. Все эти напитки насыщены диоксидом углерода, который придает им игристость, свежесть и остроту вкуса.

ВВЕДЕНИЕ

Характеристика безалкогольных напитков. В настоящее время выпускают следующие безалкогольные напитки: газированную воду, газированные фруктовые напитки, сухие шипучие напитки, минеральные воды. Все эти напитки насыщены диоксидом углерода, который придает им игристость, свежесть и остроту вкуса. Насыщенность диоксидом углерода обеспечивает напиткам также повышенную биологическую стойкость.

Газированная вода - это питьевая вода, искусственно насыщенная диоксидом углерода до концентрации 0,4 - 0,5% к массе напитка. Такая вода имеет кисловатый вкус, своеобразную свежесть и хорошо утоляет жажду.

Газированные фруктовые воды представляют собой насыщенные диоксидом углерода водные растворы сиропов, приготовленных из сахара, фруктово-ягодных соков, морсов, настоев цитрусовых плодов, вина, ароматических эссенций, пищевых кислот, красителей и других компонентов.

В зависимости от компонентов, входящих в сироп, различают напитки: из натуральных фруктовых соков, из настоев цитрусовых плодов, из сложной ароматической композиции (ароматные настои, эссенции, соки).

Наибольшее распространение получили фруктовые напитки «Абрикос», «Буратино», «Дюшес», «Яблоко», «Тархун», цитрусе вые «Лимонный», «Апельсиновый», напитки сложной композиции «Саяны», «Байкал» и др.

Сухие шипучие напитки представляют собой смесь измельченного сахара, винной кислоты [СО2 Н(СНОН)2 СО2Н], питьевой соды (гидрокарбоната натрия NаНСО3 ) и эссенций. При растворении такая смесь вспенивается в результате выделения диоксида углерода при взаимодействии винной кислоты и гидрокарбоната натрия. Напитки из концентратов получают простым растворением порошка или таблетки в воде.

В последние годы производство безалкогольных напитков и минеральных вод развивается достаточно высокими темпами. Развитие рынка безалкогольных напитков и минеральных вод в России по качественным характеристикам соответствует мировым тенденциям. Запасы минеральных (лечебных, лечебно-столовых) в Российской Федерации практически не ограничены, а их уникальность предоставляет возможность для развития прямых связей с зарубежными странами по поставкам на экспорт. Постепенно восстанавливаются позиции национального русского напитка – кваса брожения с длительным сроком хранения. В последние годы вырос спрос на негазированные питьевые воды, при том, что 10 лет назад такой воды не производилось.

Производство безалкогольных напитков в 2005 г. составило 494,1 млн. дал, или 119% к 2004 г., минеральных вод – 4914,8 млн. полулитров (110%). Высокие темпы роста производства безалкогольных напитков и минеральных вод связаны с оснащением предприятий современным оборудованием, освоением новых производственных мощностей, совершенствованием технологии производства, расширением географии использования и освоения местных источников, особенно в Сибири, районах Урала и Дальнего Востока.

В условиях жесткой конкуренции российскими производителями ведется работа по расширению ассортимента отечественных безалкогольных напитков и минеральных вод, большое внимание уделяется повышению качества и улучшению дизайна оформления, наращиванию выработки напитков на натуральной основе и с использованием нетрадиционного сырья (витаминизированных премиксов, биологически активных добавок).

Мощности по производству безалкогольных напитков используются на 54%, минеральным водам – на 58%. В отрасли имеются внутренние резервы для дальнейшего их развития. Да и по уровню потребления минеральных вод и безалкогольных напитков Россия в настоящее время отстает от многих зарубежных стран.

Основные российские производители минеральных вод и безалкогольных напитков в России: ОАО «Кавминводы», ООО «Смирновская» (Ставропольский край), ЗАО «Висма», ТОО фирма «Меркурий» (Карачаево-Черкесская Республика), ОАО «Минеральные воды КБР» (Кабардино-Балкарская Республика), ЗАО «ОСТ-АКВА», ЗАО «Бородино», ООО «Мегапак» (Московская область), Московский пивобезалкогольный комбинат «Очаково» и многие другие.

Развитие рынка безалкогольных напитков в России по качественным характеристикам соответствует мировым тенденциям.


1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Сырье и вспомогательные материалы для приготовления безалкогольных напитков

Количество и соотношение составных частей напитков определяются действующими рецептурами. Вкусовые и ароматические свойства напитков должны соответствовать характерным признакам, присущим исходному сырью, цвет - эталону цветности, установленному для каждого напитка. Напитки должны быть прозрачными, наличие в них каких-либо взвешенных частиц, осадка, мути или опала не допускается.

Содержание углекислоты в напитках не должно быть ниже 0,4% по массе. Хорошее насыщение углекислотой определяется видимым, достаточно интенсивным и продолжительным выделением пузырьков газа при наливе напитка в стакан.

Кислотность напитков колеблется от 1,3 до 3,5 мл 1 н. раствора щелочи на 100 мл напитка, что зависит от его характера, однако для каждого напитка она строго регламентирована рецептурой. Содержание сухих веществ (плотность) также зависит от характера напитка и колеблется от 7,5 до 11,1% (по сахарометру).

Сырье и материалы, применяемые в производстве безалкогольных напитков, сиропов и сухих напитков, должны отвечать требованиям действующих стандартов и технических условий.

1.2 Вода

Вода является одним из основных компонентов напитка, поэтому ее состав существенно влияет на качество готового продукта.

Вода для напитков должна отвечать требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01 «Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем водоснабжения. Контроль качества». Кроме того, существуют дополнительные требования к воде технологического назначения, установленные «Технологической инструкцией по водоподготовке для производства пива и безалкогольных напитков» ТИ-10-5031536-73-90, основные из которых приведены в таблице 1.1:

Таблица 1.1

Органолептические показатели

Запах при 20°С с подогреванием воды до 60°С, баллы, не более

2,0

Вкус и привкус при 20°С, баллы, не более

2,0

Цветность по платиново-кобальтовой или нисцирующей шкале, градусы, не более

20,0

Мутность по стандартной шкале, мг/дм3 , не более

1,5

Химические показатели

Жесткость общая, мг·экв/дм3 , не более

7,0

Щелочность, мг·экв/дм3 , не более

1,0

Минеральные примеси, мг/дм3 , не более:

марганец

0,1

железо

0,1

алюминий

0,1

сульфаты

100-150

хлориды

100-150

медь

1,0

цинк

5,0

нитраты

10,0

нитриты

следы

свинец

0,1

кремний

2,0

мышьяк

0,05

фтор

1,5

рН

3-6

Бактериологические показатели

Общее количество бактерий в 1 л, не более

100

Титр-коли, менее

300

Коли-индекс, более

3

При существенных отклонениях в составе воды от рекомендуемых показателей необходимо проводить водоподготовку.

В данном проекте для очистки воды в производстве безалкогольных напитков используют следующие способы:

очистка воды от грубых и тонких взвесей и обезжелезивание;

улучшение вкусовых достоинств воды;

обеззараживание воды;

умягчение воды;

Отстаивание воды производят для предварительной очистки ее от грубодисперсных примесей. Необходимость удаления из воды грубодисперсных примесей на первых стадиях очистки вызвана тем, что эти примеси снижают эффект очистки на последующих стадиях. При отстаивании взвешенные частицы под действием силы тяжести осаждаются, при этом происходит как свободное, так и сопряженное осаждение частиц. В верхних слоях отстаиваемой воды, где концентрация взвешенных частиц мала, наблюдается свободное осаждение, при котором исключается влияние частиц друг на друга. В нижних слоях, где концентрация взвешенных частиц увеличивается за счет частиц, движущихся из верхних слоев, происходит сопряженное осаждение. При сопряженном осаждении одни частицы увлекают другие, образуя облако хлопьев. При достаточном сгущении такое облако действует почти как фильтр, задерживая самые малые частицы.

В процессе отстаивания могут образовываться два типа осадков: грубые и тонкие суспензии. Осадки первого рода, т.е. крупнозернистые частицы суспензии, обычно ложатся на дно плотным слоем, граница которого резко отделяется от слоя осветленной воды. Такой осадок легко отделяется при фильтрации, а осветленная вода сливается почти полностью (декантация).

Осадки второго типа, образуемые тонкими суспензиями и даже мутями при осаждении на дне, в сгущенном слое взвесей не образуют резкой границы перехода от осадка к жидкости; твердые частицы их всегда разделены водой и поэтому лекгоподвижны. Этот тип осадков отделяется при фильтрации плохо; декантация с них воды также затруднена.

Коагуляция представляет собой способ ускорения процесса осаждения взвесей воды. Сущность процесса коагуляции заключается в следующем. В результате гидролитической диссоциации, соответственно реакциям взаимодействия с солями воды, коагулянты образуют в воде нерастворимые вещества коллоидного характера [3]. В процессе коагуляции понижается степень дисперсности коллоидно-растворимых примесей в результате агломерации коллоидных частиц с образованием макрофазы. Агломерация вызывается нарушением агрегативной устойчивости коллоидной системы.

В качестве коагулятора используют железный купорос FeSO4 ·7H2 O. При добавлении в воду эта соль как сильный электролит полностью диссоциируют:

FeSO4 Fe2+ + SO4 2-

Ионы Fe2+ как катионы слабых оснований подвергаются гидролизу согласно уравнениям

Fe2+ + H2 O Fe(OH)+ + H+

Fe(OH)+ + H2 O Fe(OH)2 + H+

В щелочной среде при наличии в воде растворенного кислорода гидроксид железа окисляется в еще более труднорастворимый гидроксид железа:

4Fe(OH)2 + Н2 О +О2 4Fe(OH)3

Гидролиз Fe2+ повышает концентрацию ионов водорода. В природной воде это повышение будет незначительным, т.к. Н+ связывается с бикарбонат-ионом НСО3 - по уравнению

Н+ + НСО3 - ↔ Н2 СО3 Н2 О + СО2

Однако при низкой щелочности воды и больших дозах коагуляторов буферная емкость воды может быть исчерпана и рН в обрабатываемой воде может значительно понизиться, а следовательно, гидролиз будет протекать неполно.

Скорость установления гидролитического равновесия соли железа зависит от температуры. В чистых растворах при 20°С гидролиз заканчивается за 5-8 мин. При более низкой температуре гидролитическое равновесие устанавливается через большой период времени.

Образуемые коагулянтами хлопья имеют большую поверхность, которая способна адсорбировать и органические примеси воды с большим молекулярным весом, например гуминовые вещества. Поэтому очень часто в результате коагуляции взвесей вода не только обесцвечивается, но и достаточно полно освобождается от посторонних запахов и привкусов.

Фильтрация воды основана на отделении от нее механических примесей в виде взвесей различного характера, остающихся после очистки методами отстаивания, с целью их удаления.

Сущность фильтрования состоит в распределении и осаждении взвешенных частиц в порах зернистого фильтрующего материала. Задержание взвесей в слое фильтрующего материала обуславливается двумя причинами: адгезией частиц взвеси на поверхности зернистого слоя (силами межмолекулярного притяжения) и механическим задержанием взвешенных частиц в щелях, образующихся в точках контакта зерен фильтрующего слоя.

Фильтрующий материал должен обладать определенной механической прочностью, быть химически стойким по отношению к фильтрующей воде, а зерна его должны быть однородны по размеру.

При фильтрации достаточно чистой воды скорость фильтрации увеличивается, а при фильтрации мутных вод – снижается. Эффективность фильтрации зависит от характера и толщины слоя фильтрующего материала, его поверхности, давления, скорости фильтрации и вязкости фильтруемой жидкости. В качестве фильтрующего материала применяется смесь гидроантроцита и кварцевого песка.

Умягчение воды, или полное обессоливание, преследует цель исправить, улучшить солевой состав и вкусовые достоинства исходной воды, используемой на производство напитков.

Умягчение производят методом обратного осмоса (мембранный метод), для этого используют установки обратного осмоса.

При работе этих установок используется явление осмоса, т.е. самопроизвольный переход растворителя через полупроницаемую мембрану из области с меньшей концентрацией в более концентрированный раствор. В связи с тем, что осмотическое давление для реальных растворов достигает больших величин, для осуществления этого процесса необходимо создать большое давление (3,4-13,7 МПа).

При обессоливании воды этим методом жидкость нагнетается через полупроницаемые мембраны. Они пропускают растворитель (воду), но задерживают растворенные вещества (гидратированные ионы солей и молекулы органических соединений). В процессе обратноосмотической обработки исходная вода под давлением, превышающим осмотическое, подается в аппарат, из которого выходят два потока: фильтрат, очищенный от растворенных веществ, и концентрат с увеличенным содержанием растворенных веществ. Чтобы предотвратить загрязнение полупроницаемых мембран, от них отводят задерживаемые вещества, которые не сорбируются ни на их поверхности, ни в их объеме.

Через мембраны происходит молекулярная диффузия молекул воды по направлению к противоположному их давлению при нормальном осмосе, т.е. молекулы воды перемещаются из области высоких концентраций растворенных в ней солей в область низких концентраций. В результате такого перемещения вода обессоливается. Одновременно из воды кроме солей эффективно удаляются и микроорганизмы [5].

Обработка углем. Привкусы и запахи, обусловленные наличием в воде органических веществ растительного и животного происхождения, устраняются фильтрацией воды через активированный уголь [4]. Угольные фильтры служат также для удаления мути, вкусовых веществ (например, свободного хлора, образующегося при хлорировании воды, хлорфенола и т.д.), красителей.

Принцип действия активированного основывается на его большой поверхности (площадь 1 г активированного угля составляет 500 м2 ), результатом чего становится каталитическое разложение гипохлоритов и снижение их содержания [7].

Адсорбционные свойства активных углей тесно связаны с их пористой структурой. Различают следующие разновидности пор активных углей: макропоры, переходные и микропоры.

Основная роль в адсорбции принадлежит наиболее мелким порам угля — микропорам, так как у них более развитая внутренняя поверхность, чем у макропор или переходных, и потому они отличаются особым механизмом происходящих в них адсорбционных или капиллярных процессов.

Так, для микропор характерно объемное заполнение адсорбционного пространства, а для переходных и макропор — последовательное образование адсорбционных слоев. Это свидетельствует о том, что уголь с большим содержанием микропор обладает большей адсорбционной (поглотительной) способностью. Однако, выбирая мелкопористый уголь как более активный, следует учитывать, что его поры могут оказаться более мелкими, чем молекулы примесей, которые он должен сорбировать, и это может значительно затруднить процесс.

Сверхтонкая очистка. При сверхтонкой очистке вода проходит сквозь особые фильтрующие слои. Эти слои задерживают угольную пыль, которая образуется при фильтровании воды через угольные фильтры, так как такая пыль может привести к несоответствию напитков необходимым стандартам.

Обеззараживание. Для биологической очистки воды применяют обработку ультрафиолетовыми лучами.

Биологическая очистка воды ультрафиолетовыми лучами основана на свойстве лучей с длинами волн 200-295 нм уничтожать все виды бактерий и спор за несколько минут облучения. Бактерицидные свойства ультрафиолетовых лучей объясняют фитохимическим действием их на белковые коллоиды протоплазмы клеток, вызывающим изменение их структуры и дисперсности, в результате чего клетки погибают.

УФ-обработка не оказывает влияния на качество воды. Обработка проводится в тонком слое, эффективность бактерицидного действия ультрафиолетовых лучей зависит от продолжительности и интенсивности облучения, а также от наличия взвесей и коллоидных примесей в воде. Взвешенные и коллоидные частицы рассеивают свет и препятствуют проникновению лучей в толщу воды. Из бактерий наибольшей сопротивляемостью бактерицидному облучению обладают бактерии группы кишечной палочки. Поэтому наличие или отсутствие кишечной палочки может служить показателем эффекта обеззараживания воды, загрязненной патогенными неспорообразующими бактериями.

1.3 Сахар

Сахар является одним из основных видов сырья при производстве безалкогольных напитков, сиропов и сухих напитков. Он придает напиткам не только сладкий вкус, но и питательность.

Для приготовления безалкогольных напитков используют свекловичный и тростниковый сахара. В отечественной безалкогольной промышленности сахар применяют в виде сахарного песка, рафинированного сахара или пудры. За рубежом, кроме этих видов сахара, для приготовления безалкогольных напитков иногда используют сахарный сироп, поставляемый с сахарных заводов. Кроме указанных видов, в безалкогольной .промышленности применяют сахарин и кристаллозу.

По внешнему виду сахар представляет собой кристаллы, однородные по строению, с ясно выраженными гранями. На вкус сахар сладкий, без постороннего привкуса и запаха, который не должен ощущаться ни в сухом сахаре, ни в водном растворе. Цвет сахара должен быть белым с блеском. При нагревании до 160° С сахар плавится, превращаясь в светлую вязкую жидкость. При нагревании от 160 до 215° С сахар теряет воду и карамелизуется с образованием темно-коричневой массы. В сахаре-леске не должно содержаться комков непробеленного сахара и посторонних примесей. На ощупь сахарный песок должен быть сухим и нелипким. Сахар должен полностью растворяться в воде, при этом раствор должен быть прозрачным, допускается незначительный желтоватый оттенок.

В исключительных случаях для производства кваса может быть допущено применение сахара с содержанием чистой сахарозы не менее 99,5%, влажностью не более 0,15% и цветностью до 1,2 единицы Штаммера. Следует учитывать, что в низкосортном или нестандартном сахаре могут сохраняться жизнеспособными бактерии группы лейконосток, которые вызывают ослизнение напитков.

Под действием слабых кислот сахароза присоединяет воду и распадается на глюкозу и фруктозу.

Сахар-рафинад вырабатывают из сахара-песка. В зависимости от способов производства сахар-рафинад делится на литой прессованный, прессованный со свойствами литого и рафинированный сахар-песок. Выпускается сахар-рафинад в следующем ассортименте: колотый и кусковой литой, кусковой прессованный, кусковой прессованный со свойствами литого, кусковой прессованный в мелкой расфасовке, рафинированный сахар-песок, рафинадная пудра.

Относительная плотность сахара-рафинада 1,2.

Он должен быть белым без пятен и посторонних примесей. Вследствие подкраски рафинада ультрамарином в нем допускается голубоватый оттенок. Излишнее введение ультрамарина, о чем свидетельствует ясно выраженный синеватый оттенок сахара, может вызвать образование сероводорода или выпадение продуктов распада ультрамарина при варке сахарных сиропов. Такой сахар не следует использовать для приготовления безалкогольных напитков. Растворимость сахара должна быть полная.

В рафинированном сахаре и сахарной пудре не должно содержаться ферролримесей более 3 мг на 1 кг сахара. Размеры отдельных частиц не должны превышать 0,3 мм в наибольшем линейном измерении.

Сахарная пудра представляет собой раздробленный до пылевидного состояния сахар, просеянный через сито с отверстиями 0,1 мм. Она применяется для приготовления сухих безалкогольных напитков. В сахарной пудре не должно содержаться механических примесей и волосков упаковочной ткани. Сахар обладает значительной влагоемкостью, вследствие чего его нужно хранить в сухих помещениях.

Сахарин применяется только для приготовления безалкогольных напитков для диабетиков. Использование его для приготовления других безалкогольных напитков запрещено.

По внешнему виду сахарин представляет собой белый или слегка желтоватый кристаллический порошок, трудно растворимый в холодной воде и легко в горячей. У сахарина нет запаха, он в 500 раз слаще сахара. Сахарин не усваивается организмом, в связи с чем он не имеет никакой питательной ценности.

Обработкой сахарина углекислым натрием получают натриевую соль сахарина - кристаллозу. Она представляет собой белый порошок, но может быть и в виде кристаллов ромбической формы. Кристаллоза значительно лучше растворяется в воде, но менее сладка, чем сахарин. Кристаллоза должна храниться в герметически закрытых сосудах, так как она легко выветривается.

В данном проекте сахар используют в виде сахарного песка.

1.4 Пищевые кислоты

Для придания напиткам кислого вкуса применяют пищевые кислоты: лимонную, винную (виннокаменную), ортофосфорную и молочную.

Интенсивность кислого вкуса кислот разная, она зависит от степени их диссоциации и порога ощущения вкуса разных кислот.

Поскольку ощущение кислого вкуса в напитках не проявляется в полной мере из-за содержания экстрактивных веществ в другом сырье, дозировку кислот для получения напитков заданного вкуса устанавливают эмпирически. При этом учитывают дополнительный расход лимонной кислоты на нейтрализацию щелочности воды.

Относительная способность кислот к образованию кислого вкуса напитка характеризуется следующими данными: молочная 100 единиц, лимонная 125, виннокаменная 200.

Помимо функции подкисления напитка, лимонная кислота нашла еще одно важное применение при производстве напитков. Ее используют для получения инвертированного сахарного сиропа. Лимонная кислота, при добавлении к раствору сахара, играет роль катализатора в реакции инверсии сахарозы. Полученный таким образом сироп имеет более приятную и гармоничную сладость, что положительно сказывается на готовом напитке. Кроме того, экономится сахар.

Лимонная кислота. Лимонная кислота (С6 Н8 О7 • Н2 О) может быть получена при сбраживании мелассы, выделена из отходов никотинового производства или извлечена из плодов гранатника. Основным сырьем для промышленного получения лимонной кислоты является отход свеклосахарного производства - свекловичная меласса.

В основу технологического процесса получения кислоты положен прогрессивный глубинный метод сбраживания питательных растворов грибом — кислотообразователем Aspergillus niger, позволяющий автоматизировать процесс брожения. Являясь аэробным организмом, гриб может расти и развиваться только в том случае, если в питательной среде будет необходимое для этого количество кислорода. Это условие достигается в особых аппаратах - ферментерах, где засеянная спорами гриба стерильная питательная среда подвергается непрерывной аэрации путем продувания через нее обеспложенного воздуха, нагнетаемого компрессором. При этом питательная среда с погруженной в нее культурой гриба непрерывно перемешивается с помощью механической мешалки. Длительность процесса выращивания гриба от момента зарядки ферментера до его съема - 8-10 сут. Производство кристаллической лимонной кислоты состоит из следующих основных технологических стадий: получение цитрата кальция и его разложение серной кислотой, фильтрация и упаривание водных растворов лимонной кислоты, кристаллизация и сушка кристаллической лимонной кислоты.

Лимонная кислота получается в виде бесцветных, прозрачных, ромбических призм в моногидратной форме. Относительная плотность безводной лимонной кислоты - 1,54; молекулярная масса ее -192,12, а водной - 210,14. Согласно ГОСТу 908-79 лимонная кислота должна вырабатываться по технологической инструкции, с соблюдением санитарных норм и правил, установленных Министерством здравоохранения РФ. Лимонную кислоту вырабатывают трех сортов (экстра, высший и первый). По органолептическим показателям лимонная кислота должна соответствовать следующим требованиям:

Внешний вид и цвет - бесцветные кристаллы или белый порошок без комков, для кислоты первого сорта допускается желтоватый оттенок;

Вкус - кислый, без постороннего привкуса;

Запах - 2%-ный раствор кислоты в дистиллированной воде не должен иметь запаха;

Структура - cыпучая и сухая, на ощупь не липкая, без посторонних примесей.

При растворении кислоты в дистиллированной воде 2%-ный раствор должен получиться прозрачным без опалесценции, с приятным кислым вкусом, без запаха и механических примесей.

Содержание лимонной кислоты в товарной в переводе на моногидрат должно быть не менее 99,5% (для экстры, высшего и 1-го сортов). Содержание золы не более 0,07% - для экстры, 0,1% - для высшего сорта и 0,35% - для 1-го сорта. Содержание солей тяжелых металлов, бария, щавелевой и железистосинеродистоводородной кислот не допускается. Гарантийный срок хранения лимонной кислоты - б мес. со дня изготовления; при упаковке кислоты в ящики из гофрированного картона с внутренним вкладышем из подпергамента - 3 мес. со дня изготовления.

1.5 Плодово-ягодные соки

Плодово-ягодные соки - важнейший компонент в составе напитков. Соки сообщают напиткам вкус и аромат натуральных плодов, а также повышают их пищевую ценность, так как с соками в напитки вносятся сахара, органические кислоты, витамины, микроэлементы и другие полезные экстрактивные вещества плодов.

Плодово-ягодные соки получают из разнообразных сочных плодов и ягод как культурных, так и дикорастущих растений, обычно подразделяемых на семечковые (яблоки, груши, айва, рябина), косточковые (абрикосы, персики, сливы, вишни, кизил), цитрусовые (апельсины, мандарины, лимоны) и ягоды (смородина, малина, ежевика, земляника и др.).

Экстрактивные вещества плодово-ягодных соков. В плодовые соки переходит от 8 до 18% воднорастворимых веществ от массы плодов. Из Сахаров в плодовых соках содержатся глюкоза, фруктоза, сахароза во взаимопревращающихся оксипиранозных и фуранозных формах.

Количество глюкозы, фруктозы и сахарозы значительно колеблется в зависимости от вида плода, из которого получен сок. В соке семечковых плодов преобладает фруктоза, в соке косточковых — сахароза. В соке красной смородины и винограде сахароза почти отсутствует, в малиновом ее очень мало, в виноградном преобладает глюкоза.

Ввиду различной сладости Сахаров, входящих в состав плодово-ягодных соков, сравнительную оценку сладости сока, обусловленную сахарами, можно характеризовать суммой произведений содержания каждого из Сахаров, входящих в состав сока, на его относительную сладость. Относительная сладость Сахаров при сладости глюкозы, принятой за 100 единиц, для сахарозы соответствует 145, а для фруктозы - 220.

Из веществ плодовых соков кроме cахаров сладким вкусом обладают шестиатомные спирты: маннит, сорбит и инозит

Сорбит содержится преимущественно в яблочном, сливовом, вишневом соках; маннит - в соке ананасов, инозит - в соке черешни.

Плодово-ягодный сок имеет кислую реакцию, так как содержит кислоты и кислые соли. рН сока вишневого - 3,5, земляничного - 3,1, лимонного - 3,1, малинового - 3,4, черносмородинового - 3,1, яблочного - 3,4. Из кислот в плодовых соках содержатся преимущественно яблочная, винная и лимонная, реже встречаются янтарная, щавелевая, салициловая, бензойная, муравьиная и хинная кислоты.

В плодово-ягодных соках, за исключением клюквенного и сока цитрусовых, содержится яблочная кислота СООН—СН (ОН)—СН2 —СООН. Во многих соках содержится также лимонная кислота.

В преобладающем количестве лимонная кислота содержится в ягодных соках (малиновом, земляничном). В соках цитрусовых плодов содержится только лимонная кислота, в виноградном соке - винная СООН — СН (ОН)— СН(ОН)—СООН. В малиновом соке в незначительном количестве содержится щавелевая кислота СООН—СООН, в брусничном и клюквенном — бензойная. Бензойная кислота в этих соках находится как в свободном, так и в связанном состоянии в виде глюкозида-вакцинина. Бензойная кислота обладает антисептическим действием, препятствующим сбраживанию сока.

В земляничном, малиновом и вишневом соках содержится небольшое количество салициловой кислоты.

В смородиновом, яблочном и черешневом соках обнаружена янтарная кислота СООН—СН2 —СН2 —СООН; в сливовом и клюквенном — хинная кислота.

В свежем соке плодов содержится пектин: в яблочном - 0,43-1,2 г, в вишневом - 0,98, в черносмородиновом - 0,77, в малиновом - 1,22 г в 100 мл сока. В химическом отношении пектин представляет собой частично метоксилированную полигалактуроновую кислоту, в которой метоксильные группы (—ОСН3 ) связаны с карбоксильными группами сложной эфирной связью.

В соке пектин находится в состоянии золя. В присутствии кислот и Сахаров пектин может переходить в гель желеобразной консистенции. Пектин - нежелательный компонент соков. Он может быть причиной помутнения приготовляемых из соков напитков.

Терпкий, вяжущий вкус и быстрое побурение свежего плодового сока вызываются полифенольными (дубильными) веществами, обычно окисляющимися под действием оксидаз в темноокрашенные флобафены. В плодовом соке полифенольные вещества содержатся преимущественно в виде катехинов.

Дубильные вещества легко образуют нерастворимые адсорбционные соединения с белками, что имеет положительное значение для осветления плодовых соков.

Окраску плодовым сокам сообщают красящие вещества, главным образом, каратиноиды (желтые и оранжевые пигменты) и антоцианы: (красные и фиолетовые пигменты различных оттенков). Каратиноиды — непредельные углеводороды. Они обусловливают окраску желтых слив, абрикос, рябины, шиповника. К ним относятся каротин, ксантофил, кроцетин и ликопин. Наиболее распространенным пигментом плодов является каротин.

Антоцианы — глюкозиды, в которых остатки глюкозы, галактозы и рамнозы связаны с окрашенным аглюконом — антоцианидином. В окраске сока вишни, слив, смородины и брусники принимает участие цианидин.

В соки из плодов частично переходят эфирные масла, содержащиеся преимущественно в кожице. Они представляют собой сложную смесь спиртов, фенолов, альдегидов, кетонов, терпенов и других соединений. Так, например, в эфирном масле яблок найдены уксусный альдегид, сложные эфиры амилового спирта и муравьиной, уксусной, капроновой и каприловой кислот. Эфирные масла обусловливают аромат плодов и плодовых соков.

Весьма ценной составной частью плодового сока являются витамины: витамин С (аскорбиновая кислота), витамин В1 (тиамин), витамин В2 (рибофлавин), провитамин А (каротин). Аскорбиновая кислота в наибольшем количестве содержится в черносмородиновом, земляничном соке (до 150 мг %) и соке шиповника (350 - 450 мг %). Аскорбиновой кислоте сопутствует витамин Р (рутин). Витамином Р наиболее богат лимонный сок. Витамин B1 содержится преимущественно в соках темноокрашенных слив, черной смородины, апельсиновом и мандариновом. Витамин B2 в крайне малых количествах встречается в абрикосовом соке, соке цитрусовых плодов, шиповника.

Каротин в значительном количестве содержится в абрикосовом соке.

Азотсодержащие соединения плодовых соков представлены преимущественно растворимыми белками, аминокислотами, а также амидами и азотнокислыми соединениями.

Растворимые белки при изменении условий растворимости (температуры, рН) могут выпадать в осадок и вызывать помутнение напитков. Незначительную часть экстрактивных веществ соков составляют растворимые пентозаны.

Из зольных элементов в соках содержатся калий, натрий, кальций, магний, железо, марганец, алюминий, сера, фосфор, кремний, хлор. Медь, мышьяк и йод содержатся в микроколичествах. Железо, медь и йод находятся в составе легко усвояемых органических соединений. Из микроэлементов в соках содержатся ванадий, молибден, бор, титан, кобальт, никель, цирконий.

Концентрирование соков. Одним из направлений совершенствования технологии безалкогольных напитков и повышения их качества является приготовление напитков из концентрированных плодово-ягодных соков и концентратов вырабатываемых специализированными заводами и поставляемых заводам безалкогольных напитков централизованно. Технология напитков при использовании концентратов намного упрощается, так как исключаются стадии подготовки компонентов купажа к купажированию, а также отпадает необходимость доставки и хранения разнообразных полуфабрикатов и сырья на заводы. Транспортирование и хранение концентратов требует в 5-7 раз меньше тары, складских помещений и транспортных средств.

Концентрированные соки получают из натуральных соков путем частичного удаления из них воды. Современная техника концентрирования с улавливанием летучих ароматических веществ обеспечивает получение высококачественных концентратов с сохранением почти всех биологически активных и красящих веществ натуральных соков.

Концентрирование соков производят методами выпаривания, вымораживания и обратного осмоса. Наибольшее применение находит концентрирование выпариванием. Концентрирование вымораживанием, хотя и обеспечивает высокое качество концентрата, но пока еще остается экономически невыгодным. Концентрирование обратным осмосом - новый способ, который интенсивно изучается и совершенствуется.

Для сохранения натуральных свойств соков концентрирование выпариванием производят при возможно более низкой температуре и в течение короткого времени. Некоторые виды соков, например цитрусовые, особенно чувствительны к нагреванию, а такие, как яблочный и вишневый, выдерживают кратковременный нагрев до 45-55 °С без заметного изменения натуральных свойств. Поэтому в зависимости от вида сока используют различные типы выпарных аппаратов с различными режимами концентрирования. Термолабильные соки (цитрусовые) концентрируют при низкой температуре без улавливания летучих компонентов. Для этого применяют специальные низкотемпературные аппараты, в которых потери ароматических веществ при концентрировании невелики.

Соки других плодов концентрируют с улавливанием летучих ароматических веществ. Для отгона ароматических веществ необходимо выпарить от 10 до 40 % воды от массы сока. Образующейся при выпаривании вторичный пар является носителем ароматических веществ. Процесс улавливания ароматических веществ проводят в отдельных установках независимо от упаривания сока. Установки для улавливания ароматических веществ работают преимущественно по методу испарения и фракционной дистилляции и обеспечивают получение концентрата, содержащего ароматических веществ в 150-200 раз больше, чем в исходном соке. Хороший цвет, вкус и сохранность витаминов в соке обеспечиваются при улавливании ароматических веществ на вакуум-установках. Однако установки, работающие при атмосферном давлении, более просты по устройству и экономичны.

Современными аппаратами для концентрирования соков являются пленочные выпарные вакуум-аппараты, в которых процесс концентрирования производится при температуре 10-35 °С в тонком слое под высоким вакуумом. Пребывание сока в вакуум-аппарате колеблется от 3 до 20 с. Концентрирование в пленочных аппаратах комбинируют с рекуперацией ароматических веществ. Для концентрирования яблочного сока применяют установку производства СФРЮ «Единство».

Химический состав концентрата яблочного сока довольно постоянен независимо от сортовых различий сырья. Физико-химические показатели яблочного сока и концентрата.

Концентрат яблочного сока используют для приготовления напитка «Золотой ранет», а также для приготовления концентрата этого напитка. При хранении концентрата яблочного сока наблюдается потемнение его цвета в результате реакций меланоидинообразования. В этих реакциях первостепенную роль играют свободные аминокислоты, составляющие 70 % общего азота сока и сахара. Из аминокислот концентрат содержит в наибольшем количестве аспарагиновую кислоту и серин, а также аспарагин, аргинин, глутаминовую кислоту, треонин, аланин, лейцин, валин, аминомасляную кислоту. При хранении особенно нестабильны глутаминовая кислота, треонин, аминомасляная кислота, фенилаланин, лейцин, валин.

Под влиянием низкого рН при хранении подвергаются изменению моносахара с образованием темноокрашенных продуктов и оксиметилфурфурола. Для предотвращения этих процессов концентраты следует сохранять при температуре не выше 20 °С.

Вданном проекте используют концентрированный яблочный сок.

1.6 Консерванты

Одним из средств подавления жизнедеятельности микроорганизмов и повышения биологической стойкости напитков является применение химических консервантов, обладающих бактерицидными действиями и в то же время не оказывающих вредного действия на здоровье человека и органолептические свойства консервируемого продукта. В разных странах разрешены и используются для этой цели различные химические вещества. Согласно материалам IX сессии комитета Всемирной организации здравоохранения по пищевым добавкам (1973 г.), в ряде стран Европы, Африки, Америки и Австралии в качестве консервантов используются следующие вещества: диэтиловый эфир пироугольной кислоты (торговое название байковин или пирэф); соли и эфиры органических кислот - бензоаты, салицилаты, сорбаты; кислоты - муравьиная (в количестве 0,15-0,25 %), бензойная, сорбиновая, дегидроцетовая, сернистая, галловая, аскорбиновая и изоаскорбиновая.

Широкое распространение для консервирования соков у нас в стране и за рубежом нашло применение сернистого ангидрида и сернистой кислоты. Однако в последние годы появились высказывания о токсичности некоторых консервантов. Так, под действием сернистого ангидрида тиамин и другие витамины расщепляются с образованием продуктов, вызывающих диабет. Подавлять жизнедеятельность бродящих дрожжей с помощью сернистого ангидрида удается при концентрациях его, превышающих 100 мл/л Очень устойчивы к действию сернистого ангидрида и молочнокислые бактерии. Во всех странах законодательством строго регламентируется дозировка сернистого ангидрида

До недавнего времени в ряде стран использовали диэтиловый эфир пироугольной кислоты. Отличительной особенностью этого консерванта является быстрый гидролиз в воде с образованием спирта и двуокиси углерода. Диэтиловый эфир пироугольной кислоты (байковин) активен в напитках с обсемененностью, не превышающей 500 клеток на 1 мл Он применяется в концентрации 8-20 мл/гл. Дальнейшее увеличение дозировки консерванта ухудшает органолептические показатели напитков Время распада консерванта зависит от температуры и в меньшей мере от рН напитка. При 30 °С консервант распадается через 4 ч, а при 10 °С - через 16 ч.

В процессе гигиенических испытаний обнаружено, что при разложении байковина, кроме СО2 и спирта, образуется этилуретан, обладающий канцерогенными свойствами. Вследствие этого использование байковина в качестве пищевой добавки в настоящее время во многих странах запрещено.

Бензойную кислоту получают окислением толуола азотной или хромовой кислотой, а также кислородом воздуха (в жидкой фазе), декарбоксилированием фталевой кислоты и другими способами. Бензойная кислота (С6 Н5 СООН) представляет собой бесцветные кристаллы, имеющие форму листочков или иголок. Температура плавления бензойной кислоты 122,4 °С. Бензойная кислота хорошо растворима в спирте и эфире, но плохо растворима в воде. При температуре 17,5 °С она образует 0,21 %-ный водный раствор. Поэтому для консервирования вместо бензойной кислоты используют сравнительно хорошо растворимую натриевую соль ее. Для получения бензойнокислого натрия бензойную кислоту смешивают с питьевой содой и осторожно растворяют в горячей воде. Растворимость бензойнокислого натрия в воде при 25 °С составляет 61, а при 100 °С - 77%.

Для консервирования плодовых заготовок (пюре, сока) применяют бензойную кислоту и бензойнокислый натрий. В условиях высокой активной кислотности среды (рН 2,5 - 3,5) и общей кислотности не менее 0,4 % бензойная кислота и ее натриевая соль являются сильными антисептиками. Бензойная кислота подавляет жизнедеятельность микроорганизмов в концентрации 0,05 %, а бензойнокислый натрий - 0,07 - 0,1 %. В большой мере эти консерванты действуют на дрожжи и плесени, в меньшей степени - на бактерии. Наличие в продукте значительного количества белковых веществ снижает консервирующее действие бензойной кислоты и ее натриевой соли.

Бензойная кислота и бензойнокислый натрий в концентрациях, применяемых для консервирования, не оказывают отрицательного влияния на организм человека. Для консервирования плодово-ягодного пюре готовят водный 5%-ный раствор бензойнокислого натрия и добавляют его к подготовленному сырью. Широкое распространение получили бензойнокислый натрий, бензойнокислый калий, метил-4-гидроксибензоат, этил-4-гидрокси-бензоат, пропил-4-гидроксибензоат, используемые в концентрации 160 мг/л.

Установлено, что бензойнокислый натрий уже в концентрации 0,04% может придать продукту щелочной привкус.


1.7 Красители

Многих потребителей отталкивает слово «окрашенный», поскольку краску принято считать чем-то искусственным. Окрашенными часто являются продукты иностранного производства.

В соответствии с Положением о пищевых добавках в продуктах питания, а значит, и в освежающих напитках, разрешено использование следующих красителей: лактофлавин (рибофлавин, Е 101), (-каротин (Е 160а), сахарный колер (Е 150), серебро (Е 174).

Использование данных красителей разрешено только в количествах, необходимых для достижения нужного оттенка, и не должно вводить потребителя в заблуждение. Используемые красители следует указывать на этикетке. В соответствии с Положением о диетическом питании в диетических напитках в качестве красителей разрешено применять только -апо-каротиналя (Е 160e), (-апо-8'-каротиновой кислоты этилового эфира (Е 160f) и криптоксантина (Е 161с).

Технологическая добавка «-каротин» представляет собой краситель, добавляемый в целях окрашивания продукта в оранжевый цвет. Добавление I-каротина в продукт для обогащения его провитамином А регулируется принятыми ранее распоряжениями. При этом, как и в вышеописанном случае с витамином С, такое его использование подлежит обязательной маркировке в соответствии с распоряжениями, касающимися витаминизированных пищевых продуктов.

Для производства безалкогольных напитков «Апельсин» используют синтетические красители, введенные в ароматизаторы, при производстве данных напитков.

1.8 Ароматизаторы

Пищевые ароматизаторы – смесь вкусоароматических веществ или индивидуальное вкусоароматическое вещество, вводимое в пищевые продукты как пищевая добавка с целью улучшения его органолептических свойств. На аромат и вкус готового продукта влияет большое количество факторов: состав сырья, характер и количество содержащихся в нем ароматобразующих веществ, особенности технологического процесса его переработки – продолжительность, температура, наличие и активность ферментов, влияние вносимых ароматизаторов.

В настоящее время ароматизаторы подразделяют на натуральные, идентичные натуральным и искусственные (синтетические). Натуральные ароматизаторы включают только натуральные компоненты, т.е. химические соединения или их смеси, выделенные из натурального сырья с применением физических или биотехнологических методов. Ароматизатоторы, идентичные натуральным, содержат в своем составе минимум один компонент, идентичный натуральному, но полученный искусственным путем, и могут содержать также натуральные компоненты. Синтетические ароматизаторы содержат минимум один компонент, полученный синтетическим путем [Гост Р 52177].

Ароматизаторы используются в качестве вкусо-ароматической основы напитка. Ароматизаторы получают смешиванием натуральных эфирных масел, растительных экстрактов, вкусовых добавок, идентичных аромату различных плодов и растений. Они представляют собой прозрачные, бесцветные или слабоокрашенные жидкости с интенсивным ароматом, характерного для конкретного наименования (вишня, апельсин, лимон). Ароматизатор имеет более высокую концентрацию, чем используемая в классическом варианте напитка эссенция, что обеспечивает удобство транспортировки, и хранения в течение длительного времени перед использованием. Кроме того, входящие в состав ароматизатора различные масла обладают антисептическими и бактерицидными свойствами, за счет чего обеспечивается высокая стойкость при хранении напитка, а также имеют большое значение в виду их свойств, вызывающих аппетит и улучшающих пищеварение. Расфасовывается в полиэтиленовые канистры от 8 до 20 кг. Расход от 0,05 до 20 кг/100 дал напитка.

Используемые в ароматизаторах ароматические вещества смешаны, по меньшей мере, еще с одним веществом (например, спиртом) или растворены в нем. В противном случае чрезвычайно низкие концентрации используемых ароматических веществ с большим трудом поддавались бы дозировке и распределению из-за их нерастворимости в воде (эфирные масла). О большом количестве обнаруживаемых методом газовой хроматографии углеводородов в компонентах ароматизаторов говорится в разделе, информирующем о снижении качества напитков из-за использования окисленных ароматизаторов.

За счет экстрагирования возможно обратное получение ароматизаторов из уже изготовленных лимонадов для газохроматографической проверки. В хорошем ароматическом масле должно газохроматографически распознаваться как можно большее количество отдельных компонентов. Масло низкого качества распознается по отсутствию компонентов с высокой точкой кипения, которое может быть с незначительными затратами приготовлен из лимонника..

Большое значение имеет органолептический контроль упомянутых ароматических веществ, входящих в состав ароматического масла. В различных разработанных схемах оценки во внимание принимаются следующие типы запахов: цветочный, фруктовый, пряный, смолистый, пригорелый, гнилой, затхлый и земляной.

Ароматизаторы очень чувствительны к процессам окисления и при неквалифицированном обращении и хранении склонны к осмолению, что приводит к приобретению ими терпентиноподобного, мыльного запаха и вкуса. Поэтому ароматизаторы хранят в темноте при низких температурах.

Для производства безалкогольных напитка «Апельсин» используют синтетические красители, введенные в ароматизаторы, при производстве данных напитков. Синтетические красители обладают значительными технологическими преимуществами по сравнению с большинством натуральных красителей, они дают яркие, легко воспроизводимые цвета и менее чувствительны к различным видам взаимодействия, которым подвергаются материалы в ходе технологического процесса. Синтетические пищевые красители хорошо растворимы в воде.

Краситель тартразин (Е–102). Химическое название - 5 - Гидрокси - 1 - (4 - сульфо-натофенил) - 4 - (4-сульфонатофенилазо) - Н - пиразол - 3 - карбоксилат тринатрия.

Это порошок или гранулят, водный раствор которого имеет оранжево-желтый цвет. Хорошо растворим в воде, не растворяется в растительных маслах. Краситель тартразин путем смешения с красителями синего цвета образует зеленый оттенок, который при добавлении красных красителей дает цвета от коричневого до черного.

Краситель понсо 4R. Классификационный номер Е - 124. Химическое название – 2 – гидрокси – 1 - (4 – сульфато – 1 - нафтилазо) - 6,8 - нафталиндисульфонат тринатрия.

Это красный порошок, хорошо растворяется в воде, образуя красный раствор. Смешиванием с синими красителями можно получить фиолетовую окраску, которая при добавлении желтых и оранжевых красителей дает коричневую.

Краситель желтый «солнечный закат». Классификационный номер Е - 110. Химическое название – динатрий – 6 – гидрокси – 5 - [(4-сульфонатофенил -азо] - 2-нафталинсульфонат. Это оранжево-красный порошок, хорошо растворяется в воде, образуя оранжевый раствор.

1.9 Диоксид углерода

Большое значение для промышленности безалкогольных напитков имеет газообразная двуокись углерода. Природные источники двуокиси углерода в Германии находятся, например, в районе Эйфеля, Дауна, Геролштайна и Мендинга у Лаахерского озера. Кроме того, такие источники встречаются в Верхнем Некертале, а также у реки Рейн между городами Кобленц и Бонн. Выходы относительно сухой углекислоты, называемой мофеттами, зарегистрированы в Бад Хеннингене на Рейне и у реки Везер. Природная углекислота улавливается, очищается и используется (в том числе для изготовления напитков).

В равной мере для производства напитков используется уловленная в процессе спиртового брожения и впоследствии очищенная углекислота.

Свойства. Известна связанная углекислота, являющаяся составной частью встречающихся в воде солей (бикарбонаты кальция и магния, бикарбонат натрия и т. д.). Газообразная углекислота выделяется в процессе дыхания человека. Выдыхаемый воздух содержит примерно от 4 до 5 % СО2 , а атмосферный воздух - приблизительно 0,04 % углекислоты. Предел углекислоты, превышение которого может стать опасным для человека, составляет 4 % (в 100 раз больше) и не достигается даже в переполненных помещениях. Углекислота в значительной степени вмешивается в процессы ассимиляции, диссимиляции и брожения. При нормальной температуре в 20 °С и обычном давлении (760 мм. рт. ст.) диоксид углерода представляет собой бесцветный газ с резким запахом и кисловатым вкусом. Углекислота не горюча (ее используют для наполнения огнетушителей). То, что углекислота не горит, во многих случаях подтверждается ее способностью гасить пламя. Подобное доказательство очень важно в случае возникновения необходимости осмотра шахт колодцев, бродильных цехов или других помещений с повышенным содержанием СО2 . Таким образом, возможна профилактика несчастных случаев, последствием которых может стать удушье.

Плотность СО2 составляет 1,529, то есть углекислота в 1,529 раза тяжелее воздуха. 1 м3 воздуха при температуре 0 °С весит 1,3 кг, а 1 м3 СО2 в этом случае весит 2 кг (ее продажа осуществляется по весу). Плотности всех газов соотносятся с плотностью воздуха, а плотности жидкостей - с плотностью воды. Ввиду своей большей плотности углекислота способна вытеснять воздух со дна резервуаров и с пола помещений и скапливаться там, однако именно это свойство углекислоты дает возможность переливать ее из одной емкости в другую.

Углекислота как в газообразном, так и в жидком состоянии является ангидридом, а следовательно, изначально не способна к кислой реакции. СО2 переходит в кислоту только в соединении с водой:

СО2 + Н2 О - Н2 СО3 .

Продукт этой реакции при атмосферном давлении нестабилен и немедленно вновь распадается на свои исходные вещества, а именно СО2 и воду. Растворимость СО2 в воде, как и всех растворяемых в жидкостях газов, зависит от температуры и давления газа.

Физиологические свойства. Углекислота обладает свойством под действием собственной тяжести накапливаться в нижней части непроветриваемых помещений, вытесняя при этом воздух. Содержание углекислоты в воздухе, превышающее 1 %, при достаточно длительном воздействии может стать причиной жалоб на состояние здоровья, однако эти проявления очень быстро исчезают при обеспечении доступа свежего воздуха. Поэтому следует быть очень осторожным при осмотре шахт колодцев и бродильных цехов, обеспечивая наличие достаточного количества воздуха, или же при помощи горящей свечи проверять, не слишком ли высоко содержание углекислоты внутри помещения. Пламя горящей свечи гаснет при недостатке кислорода, вызываемом скоплением углекислоты.

В отличие от углекислоты, которая выдыхается из организма через легкие, углекислота, попадающая в желудок человека в результате потребления напитка, оказывает на него совершенно иное воздействие. Результатом попадания такой кислоты в организм становится лучшая усвояемость растворенных в воде или лимонаде веществ, например, сахара и соли. Кроме того, она поддерживает продвижение пищевой кашицы (химуса), способствуя, таким образом, процессу пищеварения. Введение в организм углекислоты улучшает выделение желудочного сока, а значит и подачу жидкости, результатом чего становится быстрое утоление жажды. Предпосылкой для этого является тщательное перемешивание СО2 с напитком, что обеспечивает попадание углекислоты в пищеварительный тракт и ее медленное высвобождение, препятствующее неприятному вздутию желудка. «Холодок» на чувствительных участках неба и языка объясняется тем, что незначительное расширение пузырьков СО2 забирает окружающее тепло.

Наряду с прочими положительными качествами следует отметить и асептические свойства углекислоты, позволяющие под высоким давлением внутри бутылки в течение нескольких дней уничтожать патогенные микроорганизмы, попадающие в напиток (например, из воды). При еще более высоком давлении (примерно 7 бар) в значительной степени приостанавливается и процесс роста и размножения сбраживающих микроорганизмов, что в промышленности используется, например, при хранении подслащенных плодово-ягодных соков. Однако приостановление роста не означает уничтожения микроорганизмов. Известны случаи, когда содержащая микроорганизмы углекислота стала причиной производственных инфекций или заражения напитков.

Как показали опыты, проводившиеся с насыщенной углекислым газом водой, она оказывает значительное воздействие на кислый вкус напитка


2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1. Описание технологической линии производства безалкогольных газированных напитков «Яблоко» и «Апельсин»

В аппаратурно - технологической схеме производства безалкогольных газированных напитков (Приложение 2) можно выделить несколько этапов:

- подготовка воды;

- приготовление сахарного сиропа;

- приготовление купажного сиропа;

- насыщение купажного сиропа диоксидом углерода;

- розлив готового напитка.

2.1.1 Подготовка воды

Для производства используют водопроводную воду. Ее подвергают очистке. Вода из трубопровода проходит через дисковой фильтр 21 для предварительной очистки. Затем через фильтр сетчатый для грубой очистки 22, заполненный кварцевым песком. Степень загрязнения фильтрующего слоя взвешенными частицами определяется по перепаду давления между входом и выходом из фильтра.

Очищенная от грубых примесей вода с помощью насосной станции 23 поступает на установку ультрафильтрации 24, которая предназначена для снижения мутности и содержания взвешенных частиц. Размер отверстий (пор) ультрафильтрационных мембран лежит в пределах от 5 нм до 0,05-0,1 мкм. Главное отличие мембранной фильтрации от обычного объемного фильтрования в том, что подавляющее большинство всех задерживаемых веществ накапливается на поверхности мембраны, образуя дополнительный фильтрующий слой осадка, который обладает своим сопротивлением. Как все мембранные технологии, процесс ультрафильтрации состоит в пропускании исходной воды через мембрану под давлением. Однако давление, необходимое для ультрафильтрации, значительно ниже давления, необходимого для обратного осмоса. Ультрафильтрационная мембрана задерживает коллоидные частицы, бактерии, вирусы и высокомолекулярные органические соединения, но но пропускает молекулы растворенных солей.

Мембранный ультрафильтрационный модуль состоит из тонких капилляров, стенками которых являются ультрафильтрационные мембраны. Исходная вода поступает внутрь капилляра, аболее крупные частицы остаются внутри капилляра.

В процессе фильтрации поры мембраны загрязняются отложениями сконцентрированных примесей. Поэтому проводится регулярная промывка мембран обратным потоком очищенной воды. При обратной промывке обычно требуется давление, превышающее рабочее давление.

Процесс фильтрования длится 20-60 ми, после чего следует обратная промывка мембраны. Для этого часть очищенной воды под давлением подается в фильтратный тракт в течение 20-60 секунд.

Из установки ультрафильтрации 24 вода поступает в буферную емкость 25. Освобожденная от грубых примесей вода с помощью насосной станции 26 поступает на угольный фильтр 27, для удаления хлора, очистки воды от запаха. Далее на Na-катионитовые фильтры 29. Он состоит из двух фильтров. Это обусловлено экономическими соображениями: один из Na-катионитовых фильтров находится на регенерации, а другой – в рабочем состоянии. Это обеспечивает непрерывность производственного процесса. После прохождения определенного количества воды фильтр переключается на регенерацию. Регенерирующий раствор поваренной соли готовят в емкости 28. Из Na-катионитового фильтра 29 вода поступает в сборник 30, отсюда воду направляют в УФ – лампу 31, для обеззараживания воды УФ – лучами. Основным фактором, влияющим на процесс обеззараживания воды УФ – лучами, являются мощность потока, сопротивляемость бактерий бактерицидному действию лучей. УФ – лампа представляет собой установку закрытого типа с погружным источником облучения. Установка состоит из нескольких последовательно соединенных камер, в центре которых расположены цилиндрические чехлы, изготовленные из кварцевого стекла. В каждом чехле помещена бактерицидная лампа. Вода вводится в камеру через патрубок, расположенный в верхней части, а выводится из нижней части камеры. Производительность установки составляет 20 м3 /ч. Следует иметь в виду, что для эффективности работы установки необходимо, чтобы вода была хорошо отфильтрована, а кварцевые чехлы тщательно протерты.

Далее с помощью насосной станции 32 для умягчения и обессоливания вода поступает в мембранно-осматическую установку 33. На ней осуществляется процесс фильтрования воды через полупроницаемые мембраны, которые пропускают воду (фильтрат) и задерживают частицы различного размера, содержащиеся в воде (концентрат). Таким образом, достигается не только умягчение воды, но и ее полное обессоливание и очистка. Обратный осмос снижает щелочность и общий растворимый сухой осадок больше 90 %. Концентрат сливается в канализацию. Из мембранно-осматической установки вода поступает в сборник 34 для подготовленной воды, а из него – в сироповарочный аппарат 2, сборники для подготовки компонентов купажа 7, 8, 10 и далее в синхронно-смесительную установку 37.

2.1.2 Приготовление купажного сиропа безалкогольного напитка «Яблоко»

Сахар по мере надобности доставляют на поддонах в производственный склад сироповарочного отделения, где после взвешивания на весах сахар ссыпают в промежуточный бункер 1 на хранение. Для получения сахарного сиропа в сироповарочный котел 2 одновременно подают расчетное количество умягченной воды из сборника 34 и 50% яблочного сока из сборника-мерника 11 и нагревают до температуры 50-52°С. При нагревании включают мешалку и в котел постепенно засыпают расчетное количество сахара, доводят до кипения. Затем при размешивании добавляют из сборника-мерника 10 все количество лимонной кислоты, предназначенной для купажа. Кипячение продолжается 30 мин, в течение которых дважды снимают пену. При кипячении не допускают бурного кипения смеси, чтобы не улетучились ароматические вещества яблочного сока.

Смесь в горячем виде пропускают через фильтр-ловушку 3 и насосом 4 подают для охлаждения до 20°С в теплообменник 5 и затем перекачивают в сборник 6 на хранение. В этом сборнике смесь хранят при температуре 10-20°С.

Колер и яблочный сок непосредственно из тары подают в сборники 7, 12 соответственно, установленные на предкупажной площадке. Колер с массовой долей сухих веществ 70% разбавляют водой в соотношении 1:5 в сборнике-мернике 7. При необходимости яблочный сок из сборника 12 насосом 13 направляют для фильтрования на фильтр-пресс 14 и далее в сборник-мерник 11, установленный на предкупажной площадке.

Растворение лимонной кислоты происходит в сборнике-мернике 10. Из лимонной кислоты готовят 50%-ный рабочий раствор путем растворения рассчитанного количества кислоты в воде температурой 20-25°С при тщательном перемешивании до полного растворения кристаллов.

Купажный сироп готовят полугорячим способом в вертикальных аппаратах 15 с мешалкой, в которые поступают все компоненты купажа из сборников, установленных на предкупажной площадке. Компоненты подают в следующей последовательности: сахарный сироп из сборника 6 температурой 20°С, оставшиеся 50% яблочного сока из сборника-мерника 11, колер из мерника 7. Смесь тщательно перемешивают. Готовый купажный сироп насосом 16 подают на фильтр-пресс 17, во время фильтрования проверяют прозрачность фильтрата и следят за тем, чтобы давление было постоянным (колебания его не должны превышать 0,25 МПа). Далее купаж поступает в сборники 18, а затем его охлаждают в теплообменнике 19 до температуры 8-10°С и направляют в напорные сборники 20. Сборники снабжены рубашками для поддержания необходимой температуры купажного сиропа.

Из напорных сборников 20 купажный сироп самотеком поступает на синхронно-смесительную установку 37, где он смешивается с охлажденной до температуры 4-6°С водой, насыщается диоксидом углерода.

2.1.3 Приготовление купажного сиропа безалкогольного напитка «Апельсин»

Умягченную воду насосной станцией 35 перекачивают в сироповарочный аппарат 2. Сахар взвешивают на весах и направляют в промежуточный бункер 1 и далее в сироповарочный аппарат 2, где она нагревается до 40-50С. В процессе засыпания сахара мешалка должна быть включена. Как только сахарный сироп закипит, мешалку следует выключить. Это создает предпосылки для всплывания примесей сахара.

По прошествии 20-30 минут сироп кипятят, для уничтожения бактерий. Коагулирующий при этом белок поглощает примеси, после чего он может быть снят с поверхности. Для 100-200 литров сиропа достаточно одной порции белка. Время кипячения сиропа, как правило, составляет от 6 до10 минут.

Затем в сироповарочный котел 2 для инверсии сахарозы вносят заданное количество лимонной кислоты. Инвертированный сахарный сироп готовят добавлением к белому сахарному сиропу кислоты и нагреванием. Процесс ведут следующим образом. В белый сахарный сироп, после его кипячения в течении 30 мин на каждые 100 кг сухих веществ сахара добавляют 663 г лимонной кислоты при этой температуре смесь выдерживают 2 ч при непрерывном перемешивании.

Готовый инвертированный сахарный сироп через фильтр-ловушку 3 насосом 4 подают для охлаждения в пластинчатый теплообменник 5, сироп охлаждают до 70С, и подают в сборник 6. Основным рабочим элементами теплообменника являются пластины из листовой нержавеющей стали и станина, на которой в определенной последовательности они устанавливаются. Уплотнение пластин создается резиновыми прикладками по периферии пластин и вокруг отверстий для прохода жидкостей.

Купажный сироп производят в вертикальных аппаратах 15 с мешалкой, в которые поступают все компоненты купажа (лимонная кислота, ароматизатор, бензоат натрия) из сборников 10, 9, 8, установленных на предкупажной площадке. Все компоненты в купаж вносятся в определенной последовательности. Сначала вносят сахарный сироп, затем при перемешивании – раствор лимонной кислоты, бензоат натрия, и в последнюю очередь, добавляют ароматизатор. Все компоненты купажногосиропа тщательно перемешивают в течение 15-20 мин. Готовый купажный сироп насосом 16 для тонкой очистки купажного сиропа подают на фильтр-пресс 17, в которых фильтрационным материалом служит фильтр-картон марки Т. Размер листов картона на 35-55 мм больше размера плит. Картон устанавливают так, чтобы вода проходила от гладкой поверхности к шершавой.

Затем купажный сироп охлаждают в пластинчатом теплообменнике 19, до 4-1 С, откуда он направляется в напорные сборники 20. Из напорных сборников 20 купажный сироп поступает на синхронно-смесительную установку 37, где он смешивается с охлажденной водой, насыщенной диоксидом углерода.

2.1.4 Насыщение купажного сиропа диоксидом углерода

Принцип работы синхронно-смесительной установки РЗ-ВНС-2 (приложение 4) заключается в следующем:

Колонка 2 деаэрации представляет собой цилиндрический сосуд, в днище которого вмонтирован трубопровод, проходящий внутри колонки. Внутри колонки установлены конусные тарелки. Здесь происходит частичное отделение воздуха от воды.

Вакуум в колонке поддерживают с помощью центробежно-вихревого насоса, который забирает воду из отдельного бака и подает в эжектор, отбирающий воздух, выделяющийся из воды.

Колонка 3 насыщения представляет собой цилиндрический сосуд, в днище которого вмонтирован сливной кран. В нижней части колонки имеется штуцер для подачи насыщенной диоксидом углерода воды из струйной насадки. В средней части расположено три датчика для поддержания уровня воды. Выше датчиков находится редукционный клапан с вентилем для подвода диоксида углерода. Регулировка насыщения воды диоксидом углерода в струйных насадках осуществляется с помощью игольчатого вентиля. Колонка насыщения соединена с накопительной колонкой 4. На этом же трубопроводе установлен предохранительный клапан и контрольный стакан для сброса газовоздушной смеси.

Плунжерный насос-дозатор подает в смеситель 8 воду, насыщенную диоксидом углерода, и сироп в заданном соотношении. Насос-дозатор состоит из гидравлической части редуктора и электродвигателя. Доза сиропа от насоса-дозатора поступает в смеситель 8 через штуцер, вмонтированный в днище. В средней части расположен штуцер для подачи дозы воды, а через штуцер, расположенный в верхней части, смешанный напиток подается в накопительную колонку.

Струйная насадка 10 состоит из корпуса, в который вмонтированы два сопла и два расширителя. Здесь происходит насыщение воды диоксидом углерода. Количество насадок в установке зависит от производительности линии розлива.

Бачок для сиропа снабжен поплавковым регулятором.

Отфильтрованная вода подается в деаэрационную колонку через электромагнитный вентиль и изливается на конусные тарелки. Благодаря вакууму в деаэраторе, создаваемому с помощью вакуум-насоса и водоструйного эжектора, из воды выделяется часть растворенного в ней воздуха. Верхние два датчика указывают рабочий уровень, нижний - остаток воды в деаэраторе.

Деаэрированная вода собирается в нижней части деаэратора, откуда насосом 9 подается в колонку насыщения через струйную насадку 10, где происходит частичное насыщение ее диоксидом углерода.

Отбор насыщенной воды происходит через штуцер, расположенный внизу колонки насыщения, насосом-дозатором, который подает насыщенную воду и сироп в заданном количестве в смеситель. Из смесителя готовый напиток подается в накопительную колонку, откуда поступает в разливочный автомат.

На завод диоксид углерода доставляют в жидком виде в специальных цистернах, из которых его сливают в стационарные цистерны 40, предназначенные для хранения, температура жидкого СО2 в цистерне поддерживается в диапазоне -43,5-(-11,3)°С при давлении 0,8-2,5 МПа. По мере необходимости диоксид углерода передают на станцию газификации 39. Здесь он подогревается и переводится в газообразное состояние. Затем газообразный диоксид углерода через регулирующий узел 38, в котором высокое давление снижается до уровня рабочего 0,5-0,8 МПа, подают к синхронно-смесительной установке 37, а из нее газированный напиток направляют на разливочный автомат 45.

2.1.5 Розлив готового газированного напитка

Готовый газированный напиток разливается в ПЭТФ-бутылки вместимостью 1 л. Пустая тара доставляется в цех со склада. По мере надобности пакеты с пустыми бутылками подаются на пластинчатый транспортер 41, который доставляет их к автомату 42 для извлечения бутылок из пакетов, а затем к бутылкомоечному автомату 43. Чистые бутылки последовательно перемещают к световому экрану 44 для проверки их чистоты, а затем подают к разливочному автомату 45, в который поступает газированный напиток из синхронно-смесительной установки 37.

Бутылки с налитым напитком подают к укупорочному автомату 46, где их укупоривают завинчивающимися полиэтиленовыми пробками, и транспортером подают к инспекционному автомату 47 и этикетировочному автомату 49. Оформленные бутылки проходят через световой экран 50 и далее направляют к упаковочной машине 51, в которой происходит группирование бутылок и упаковывание группы бутылок термоусадочной пленкой. Далее упаковки бутылок с готовой продукцией поступают к термоусадочной камере 52, где они обдуваются горячим воздухом с целью усадки пленки и обтяжки бутылок. Готовую продукцию в пакетах подают в накопительный рольганг 53, с которого ее снимают автопогрузчиком и перевозят в цех готовой продукции. Бутылки с напитком хранят в вентилируемом затемненном помещении при температуре 2-25°С.

2.2 Расчет основных и вспомогательных материалов напитка «Яблоко»

2.2.1 Расчет количества основных продуктов напитка «Яблоко»

Расчет расхода сырья на 100 дал напитка «Яблоко» на спиртованном соке произведен для предприятия, на котором фактические потери сухих веществ при производстве напитка составляют 4,2%, в том числе при варке сахарного сиропа 1%, а расход диоксида углерода составляет 16 кг. Купажный сироп напитка готовят полугорячим способом.

Рецептура на 100 дал напитка «Яблоко» представлена в таблице 2.1:

Таблица 2.1

Рецептура на 100 дал напитка «Яблоко»

Сырье

Содержание сухих веществ в готовом напитке

Содержание сухих веществ в сырье, % масс.

Сахар, кг

65,7

99,85

Кислота лимонная, кг

1,408

90,97

Сок яблочный, дм3

133,7

-

Колер, кг

0,48

70,0

Диоксид углерода, кг

Бензоат натрия

4,0

0,177

-

99,46

Сахар. Норма расхода сахара (при содержании сухих веществ 99,85%, влажностью 0,15%) на приготовление 100 дал напитка «Яблоко» с учетом принятых потерь сухих веществ рассчитывается по формулам:

в пересчете на сухие вещества (кг)

, (2.1)

где Ср – содержание сухих веществ сахара в 100 дал готового напитка, кг;

П – фактические общие потери сухих веществ, %.

с учетом влажности (кг)

, (2.2)

где в – влажность сахара, %.

Яблочный сок. Расход сока на 100 дал напитка рассчитывают с учетом расхода той части сока, которая вносится в сироповарочный котел, в пересчете на сухие вещества производят по формуле:

(2.3)

где НД1 - расход сока для внесения в сироповарочный котел в пересчете на сухие вещества, кг; Д0 - содержание сока в 100 дал готового напитка, дм3 , В2 - содержание сухих веществ в 1 дм3 сока, кг; П – фактические общие потери сухих веществ, %.

Полученную величину расхода сока переводят в объемные единицы измерения по формуле:

(2.4)

где Н01 - количество сока, вносимого в сироповарочный котел, дм3 .

дм3

дм3

Расчет величины расхода для той части сока, которая вносится в купажный сироп, в пересчете на сухие вещества производят по формуле:

(2.5)

где НД2 – расход сока, для внесения в купажный сироп в пересчете на сухие вещества, кг; П1 – потери сухих веществ на стадии варки сахарного сиропа, %.

Полученную величину расхода сока переводят в объемные единицы измерения, используя формулу:

(2.6)

где Н02 – количество сока, вносимого в купажный сироп, дм3 .

дм3

дм3

Норма расхода сока на приготовление 100 дал напитка, получаемого полугорячим способом, определяется из выражений:

- в пересчете на сухие вещества

(2.7)

- в пересчете на объемные единицы измерения

(2.8)

дм3

дм3

Лимонная кислота. Норма расхода лимонной кислоты на 100 дал готового напитка зависит от содержания сухих веществ лимонной кислоты, вносимой в напиток с соком, и определяется как разность между содержанием сухих веществ кислоты в 100 дал готового напитка сучетом потерь сухих веществ и содержанием сухих веществ лимонной кислоты, вносимой с соком.

Для расчета содержания сухих веществ кислоты в 100 дал готового напитка с учетом потерь сухих веществ используют формулу:

, (2.9)

где Кн – содержание лимонной кислоты в 100 дал готового напитка по рецептуре, кг;

В – доля сухих веществ в лимонной кислоте, масс.%; П – фактические общие потери сухих веществ, масс.%; П1 – потери сухих веществ на стадии варки сиропа, масс.%.

Содержание сухих веществ лимонной кислоты, вносимой с соком, равно

, (2.10)

где а – содержание сухих веществ лимонной кислоты,вносимой с соком, кг; К – содержание сухих веществ лимонной кислоты в 100 см3 сока по действующему стандарту, г; Н0 – норма расхода сока на приготовление 100дал напитка, дм3 .

кг

Рассчитав содержание сухих веществ в 100 дал готового напитка с учетом потерь сухих веществ и содержание сухих веществ лимонной кислоты, вносимой с соком, определяют норму расхода лимонной кислоты на 100 дал готового напитка:

- в пересчете на сухие вещества

(2.11)

- в натуральной массе

(2.12)

кг

кг

Колер. Норму расхода колера на приготовление 100 дал напитка с учетом потерь сухих веществ определяют по следующим формулам:

- в пересчете на сухие вещества

, (2.13)

- в натуральной массе

, (2.14)

где Эп – норма расхода колера на приготовление 100 дал напитка в пересчете на сухие вещества, кг; Э – количество сухих веществ колера в 100 дал готового напитка по рецептуре, кг; Эм – норма расхода колера на приготовление 100 дал напитка, кг;

В1 – массовая доля сухих веществ в колере, % [5].

кг.

100 кг сухих веществ сахара при 30%-ной инверсии сахарозы дают прирост сухих веществ в количестве 1,58 кг. Исходя из этого, рассчитывают количество сухих веществ, образующихся от 68,47 кг сухих веществ сахара

Учитывая потери сухих веществ в размере 4,2% образовавшегося прироста сухих веществ, которые составляют 0,045 кг СВ, рассчитывают общее количество сухих веществ, содержащихся в 100 дал напитка.

Расход бензоата натрия на приготовление напитка (содержание сухих веществ 99,46%, влажность 0,54%):

а) в пересчете на сухие вещества

(2.15)

кг

где Ск – содержание сухих веществ бензоата натрия в 100 дал готового напитка, кг; П - фактические общие потери сухих веществ, %.

б) с учетом влажности

, (2.16)

кг.

Диоксид углерода. В соответствии с действующими нормативами максимально допустимый расход диоксида углерода на 100 дал напитка составляет 19 кг.

Учитывая, что в напитках содержание диоксида углерода составляет 0,4%, т.е. 4 кг в 100 дал напитка, потери диоксида углерода достигают 70-80%.

Примем потери диоксида углерода равные 75%, тогда расход его на 100 дал напитка составит:

(2.18)

,

где Нд – норма расхода диоксида углерода на приготовление 100 дал напитка, кг;

Сд – содержание диоксида углерода в 100 дал готового напитка по рецептуре, кг;

П2 – потери диоксида углерода, % [8]

Полученные при расчете данные о расходе сырья на производство 100 дал напитка «Яблоко», купажный сироп которого готовят холодным способом, приведены в табл. 2.2.


Таблица 2.2

Расход сырья на производство 100 дал напитка «Яблоко»

Сырье

Расход сырья

Содержание сухих веществ в сырье

Потери сухих веществ

%

кг

%

кг

Сахар, кг

68,57

99,85

68,47

4,2

2,87

Кислота лимонная, кг:

для инверсии сахарозы

71,1

-

6,97

3,2

0,223

для приготовления купажного сиропа

0,331

90,97

0,21

3,2

0,007

Сок яблочный, дм3

69,77

9,8г/100 см3

6,838

4,2

0,287

Колер, кг

0,49

70,0

0,34

3,2

0,011

Диоксид углерода, кг

16,0

-

-

-

-

Прирост сухих веществ за счет инверсии сахарозы, кг

-

100,0

1,08

4,2

0,045

Итого

-

83,9

-

-

3,443

Всего сухих веществ в 100 дал готового напитка за вычетом потерь сухих веществ содержится:

.

Расход сырья на производство напитка «Яблоко» представлен в таблице 2.3:

Таблица 2.3

Сводная таблица расхода сырья на производство напитка «Яблоко»

Сырье

100 дал

В сутки

В год

1000 дал

250000 дал

Сахар, кг

68,57

685,7

171425

Кислота лимонная, кг:

1,241

12,41

3102,5

Сок яблочный, дм3

69,77

697,7

174425

Колер, кг

0,49

4,9

1225

Диоксид углерода, кг

16,0

160

40000

Бензоат натрия, кг

0,1857

1,857

468,75


2.2.2 Расчет количества промежуточных продуктов и воды на производство 1000 дал напитка «Яблоко»

Сахарный сироп. Согласно продуктовому расчету (табл. 2.3), в сиропе сухих веществ содержится

В процессе варки и транспортирования сиропа теряется 1% сухих веществ, что составляет

т.е. в сиропе сухих веществ останется

Сахарного сиропа с содержанием 65% сухих веществ будет:

или

,

где 1,3190 – плотность сахарного сиропа с содержанием 65% сухих веществ [9].

Для варки сиропа необходимо будет воды (с учетом 10% на испарение)

Раствор лимонной кислоты. Из лимонной кислоты готовят 50%-й рабочий раствор. В расчетном количестве лимонной кислоты 12,41 кг сухих веществ содержится

Масса рабочего раствора:

а объем

,

где 1,2204 – плотность 50%-го раствора кислоты [9].

Расход воды для приготовления рабочего раствора кислоты составит

Раствор колера готовят пятикратным разведением его водой. Масса рабочего раствора из 4,9 кг колера будет равна

При плотности раствора данной концентрации 1,047 объем его составит

Воды для приготовления колера необходимо

Раствор бензоата натрия. Из бензоата натрия готовят 9% раствор. В рассчитанном количестве бензоата натрия содержится 1,857 .

Масса рабочего раствора составляет:

кг

Расход воды для приготовления рабочего раствора 20,53 – 1,847 = 18,68 кг. Купажный сироп. Количество продуктов, поступающих на приготовление купажного сиропа, представлено в табл. 2.4:

Таблица 2.4

Продукты для купажного сиропа напитка

Продукт

Количество продукта, л

Количество сухих веществ, кг

Сахарный сироп

794,262

680,961

Сок яблочный

697,7

-

Раствор лимонной кислоты

18,500

11,289

Раствор колера

28,08

4,9

Раствор бензоат натрия

20,53

1,847

Всего

1559,072

698,997

Потери сухих веществ при купажировании и фильтровании принимаем равными 1,1%, что составляет

В сиропе остается сухих веществ

что соответствует

Газированная вода. Количество ее определяют как разницу между объемом напитка и купажного сиропа

Учитывая 10% потерь при сатурации и розливе, газированной воды будет требоваться:

2.2.3 Определение количества тары и вспомогательных материалов для производства напитка «Яблоко» производительностью 1000 дал

Бутылки. Примем условно, что напиток разливается в бутылки емкостью 1 л. В таком случае для выработки 10000 л напитка бутылок потребуется

Деформацию бутылок при хранении, розливе и внутризаводских транспортировках примем в следующих размерах, %: на тарном складе – 0,8; в производстве – 2,5; в складе готовой продукции – 0,1. Всего он составит 3,4%. С учетом деформации бутылок потребуется

Для покрытия деформации потребуется бутылок

Пробка и этикетки. На 1 дал напитка по нормам требуется 11 пробок и 11 этикеток. На годовую мощность (1000 дал) требуется:

Пробок

Этикеток

Термоусадочная пленка. Для упаковки бутылок используется полотно термоусадочной пленки шириной 400 мм, толщиной 30 мкм. В стандартную упаковку помещается 12 бутылок (4 ряда). Для одной упаковки требуется 0,66 м2 термоусадочной пленки. Число упаковок для всей продукции составляет

Для всей продукции потребуется пленки (с учетом потерь 2%)

С учетом коэффициента усадки Кус =40%, необходимая площадь термоусадочной пленки будет равна

Полученные данные по расходу сырья, промежуточных продуктов и вспомогательных материалов напитка «Яблоко» производительностью 1000 дал сводятся в табл. 2.5:

Таблица 2.5

Сводная таблица расхода основных и вспомогательных веществ напитка «Яблоко» производительностью 1000 дал

Продукты

Количество

Продукты

Количество

Сырье

Промежуточные продукты

Сахарный сироп, дм3

794,3

Сахар, кг

685,7

Раствор лимонной кислоты, дм3

18,5

Кислота лимонная, кг

12,41

Раствор колера, дм3

28,08

Сок яблочный, дм3

697,7

Раствор бензоата натрия, дм3

20,53

Купажный сироп, дм3

1541,9

Газированная вода, дм3

9397

Колер, кг

4,9

Вспомогательные вещества

Диоксид углерода, кг

160

Бутылки новые, шт.

10352

Пробка, шт.

11000

Бензоат натрия, кг

1,857

Этикетки, шт.

11000

Вода, м3

10

Термоусадочная пленка, м2

968,3

Расход сырья, промежуточных продуктов и вспомогательных материалов напитка «Яблоко» производительностью 250000 дал в год сводится в табл. 2.6:

Таблица 2.6

Сводная таблица расхода основных и вспомогательных веществ напитка «Яблоко» производительностью 250000 дал в год

Продукты

Количество

Продукты

Количество

Сырье

Промежуточные продукты

Сахарный сироп, дм3

198575

Сахар, кг

171425

Раствор лимонной кислоты, дм3

4625

Кислота лимонная, кг

3102,5

Раствор колера, дм3

7020

Раствор бензоата натрия, дм3

5132,5

Сок яблочный, дм3

174425

Купажный сироп, дм3

385475

Газированная вода, дм3

2349250

Колер, кг

1225

Вспомогательные вещества

Диоксид углерода, кг

40000

Бутылки новые, шт.

2588000

Пробка, шт.

2750000

Бензоат натрия, кг

464,25

Этикетки, шт.

2750000

Вода, м3

2500

Термоусадочная пленка, м2

242075

2.3 Расчет основных и вспомогательных материалов напитка «Апельсин»

2.3.1 Расчет количества основных продуктов напитка «Апельсин»

Расчет расхода сырья на 100 дал напитка «Апельсин» произведен для предприятия, на котором фактические потери сухих веществ при производстве напитка составляют 4,2%, в том числе при варке сахарного сиропа 1%, а расход диоксида углерода составляет 16 кг. Купажный сироп напитка готовят холодным способом.

Рецептура на 100 дал напитка «Апельсин» представлена в таблице 2.7:

Таблица 2.7

Рецептура на 100 дал напитка «Апельсин»

Сырье

Содержание сухих веществ в готовом напитке

Содержание сухих веществ в сырье, % масс.

Сахар, кг

95,14

99,85

Кислота лимонная, кг

1,87

90,97

Ароматизатор «Апельсин», дм3

0,70

-

Диоксид углерода, кг

Бензоат натрия

3,22

0,177

-

99,46

Сахар. Норма расхода сахара (при содержании сухих веществ 99,85%, влажностью 0,15%) на приготовление 100 дал напитка «Апельсин» с учетом принятых потерь сухих веществ рассчитывается по формулам:

в пересчете на сухие вещества (кг)

, (2.19)

где - норма расхода сахара с учетом на производстве в пересчете на сухие вещества, кг; Ср – содержание сухих веществ сахара в 100 дал готового напитка, кг;

П – фактические общие потери сухих веществ, %.

с учетом влажности сахара (кг)

, (2.20)

где в – влажность сахара, %.

Лимонная кислота. Норма расхода лимонной кислоты на 100 дал готового напитка состоит из количества кислоты, используемой для инверсии сахарозы, и количества кислоты, расходуемой для внесения в купажный сироп. Расход кислоты для инверсии сахарозы с учетом потерь сухих веществ определяют по формулам:

- в натуральной массе

, (2.21)

где Рк - расход кислоты для инверсии сахарозы с учетом потерь сухих веществ, кг; С - норма расхода сахарозы с учетом влажности на производство 100 дал напитка, кг; К -количество кислоты, расходуемое на инверсию 100 кг сахара, кг; - в пересчете на сухое вещество

, (2.22)

где Рс - расход кислоты для инверсии сахарозы в пересчете на сухое вещество, кг; В -массовая доля сухих веществ в лимонной кислоте, %,

.

Норма расхода лимонной кислоты на стадии приготовления купажного сиропа с учетом потерь сухих веществ рассчитывается по формулам:

- в пересчете на сухие вещества

, (2.23)

где Нк1 - расход лимонной кислоты на стадии приготовления купажного сиропа с учетом потерь сухих веществ, кг; Рр - содержание сухих веществ лимонной кислоты в 100 дал готового напитка, кг, Рс - расход лимонной кислоты для инверсии сахарозы без учета потерь сухих веществ в пересчете на сухие вещества, кг; П - общие потери сухих веществ, %; П1 - потери сухих веществ на стадии варки белого сахарного сиропа, %;

- в натуральной массе

, (2.24)

где Нк1 - расход лимонной кислоты на стадии приготовления купажного сиропа с учетом потерь сухих веществ, кг; Нк2 - расход лимонной кислоты на стадии приготовления купажного сиропа с учетом потерь сухих веществ в пересчете на сухие вещества, кг.

,

.

Норма расхода кислоты на приготовление 100 дал напитка определяется из выражения:

- в пересчете на сухое вещество

; (2.25)

- в натуральной массе

. (2.26)

;

.

Ароматизатор. Расход ароматизатора на приготовление 100 дал напитка с учетом потерь сухих веществ (дм3 ):

, (2.27)

дм3

где А – содержание ароматизатора в 100 дал готового напитка, дм3 .

Бензоат натрия. Расход бензоата натрия на приготовление напитка (содержание сухих веществ 99,46%, влажность 0,54%):

а) в пересчете на сухие вещества

, (2.28)

кг

где Ск – содержание сухих веществ бензоата натрия в 100 дал готового напитка, кг; П - фактические общие потери сухих веществ, %.

б) с учетом влажности

, (2.29)

кг.

Диоксид углерода. В соответствии с действующими нормативами максимально допустимый расход диоксида углерода на 100 дал напитка составляет 19 кг. Учитывая, что в напитках содержание диоксида углерода составляет 3,22 кг в 100 дал напитка, потери диоксида углерода достигают 70-80%. Примем потери диоксида углерода равные 75%, тогда расход его на 100 дал напитка составит:

(2.30)

,

где Нд – норма расхода диоксида углерода на приготовление 100 дал напитка, кг;

Сд – содержание диоксида углерода в 100 дал готового напитка по рецептуре, кг;

П2 – потери диоксида углерода, % .

100 кг сухих веществ сахара при 45%-ной инверсии сахарозы дают прирост сухих веществ в количестве 2,36. Исходя из этого, рассчитывают количество сухих веществ (в кг), образующихся от 99,31 кг СВ сахара:

Учитывая потери сухих веществ в размере 4,2%, образовавшиеся от прироста сухих веществ, которые составляют 0,098 кг СВ сахара (2,34*4,2/100), рассчитывают общее количество сухих веществ, содержащихся в 100 дал напитка. Полученные при расчете данные о расходе сырья на производство напитка «Апельсин», приведены в табл. 2.8.

Таблица 2.8

Расход сырья на производство 100 дал напитка «Апельсин»

Сырье

Расход сырья

Содержание сухих веществ в сырье

Потери сухих веществ

%

кг

%

кг

Сахар, кг

99,46

99,85

99,31

4,2

4,17

Кислота лимонная, кг:

для инверсии сахарозы

0,745

90,97

0,678

4,2

0,028

для приготовления купажного сиропа

1,353

90,97

1,231

3,2

0,039

Ароматизатор «Апельсин», дм3

0,723

-

-

-

-

Диоксид углерода, кг

12,9

-

-

-

-

Прирост сухих веществ за счет инверсии сахарозы, кг

-

100,0

2,34

4,2

0,098

Итого

115,18

-

103,55

-

4,33

Всего сухих веществ в 100 дал готового напитка за вычетом потерь сухих веществ содержится:

Расход сырья на производство напитка «Апельсин» представлен в таблице 2.9:

Таблица 2.9

Сводная таблица расхода сырья на производство напитка «Апельсин»

Сырье

100 дал

В сутки

В год

1000 дал

250000 дал

Сахар, кг

99,46

994,6

248650

Кислота лимонная, кг

2,1

21

5250

Ароматизатор «Апельсин», дм3

0,7231

7,231

1807,75

Диоксид углерода, кг

12,9

129

32250

Бензоат натрия, кг

0,185

1,857

464,25

2.3.2 Расчет количества промежуточных продуктов и воды на производство 1000 дал напитка «Апельсин»

Сахарный сироп. Согласно продуктовому расчету (табл. 2.2.2.3), в сиропе сухих веществ содержится

В процессе варки и транспортирования сиропа теряется 1% сухих веществ, что составляет

т.е. в сиропе сухих веществ останется

Сахарного сиропа с содержанием 65% сухих веществ будет:

или

,

где 1,3190 – плотность сахарного сиропа с содержанием 65% сухих веществ [9].

Для варки сиропа необходимо будет воды (с учетом 10% на испарение)

Раствор лимонной кислоты. Из лимонной кислоты готовят 50%-й рабочий раствор. В расчетном количестве лимонной кислоты 21 кг сухих веществ содержится

Масса рабочего раствора:

а объем

,

где 1,2204 – плотность 50%-го раствора кислоты [9].

Расход воды для приготовления рабочего раствора кислоты составит

Раствор бензоата натрия. Из бензоата натрия готовят 9% раствор. В рассчитанном количестве бензоата натрия содержится 1,857 .

Масса рабочего раствора составляет:

кг

Расход воды для приготовления рабочего раствора 20,53 – 1,847 = 18,68 кг

Купажный сироп. Количество продуктов, поступающих на приготовление купажного сиропа, представлено в табл. 2.10.

Таблица 2.10

Продукты для купажного сиропа

Продукт

Количество продукта, л

Количество сухих веществ, г

Сахарный сироп

1150,414

986,308

Ароматизатор «Апельсин»

7,231

-

Раствор лимонной кислоты

31,30

19,10

Раствор бензоата натрия

20,53

1,847

Всего

1209,47

1007,25

Потери сухих веществ при купажировании и фильтровании принимаем равными 1,1%, что составляет:

В сиропе остается сухих веществ

что соответствует

Газированная вода. Количество ее определяют как разницу между объемом напитка и купажного сиропа

Учитывая 10% потерь при сатурации и розливе, газированной воды будет требоваться:

2.3.3 Определение количества тары и вспомогательных материалов для производства напитка «Апельсин» производительностью 1000 дал

Бутылки. Примем условно, что напиток разливается в бутылки емкостью 1 л. В таком случае для выработки 10000 л напитка бутылок потребуется:

Деформацию бутылок при хранении, розливе и внутризаводских транспортировках примем в следующих размерах, %: на тарном складе – 0,8; в производстве – 2,5; в складе готовой продукции – 0,1. Всего он составит 3,4%.

С учетом деформации бутылок потребуется:

Для покрытия деформации потребуется бутылок:

Пробка и этикетки. На 1 дал напитка по нормам требуется 11 пробок и 11 этикеток. На годовую мощность (1000 дал) требуется:

Пробок

Этикеток

Термоусадочная пленка. Для упаковки бутылок используется полотно термоусадочной пленки шириной 400 мм, толщиной 30 мкм. В стандартную упаковку помещается 12 бутылок (4 ряда). Для одной упаковки требуется 0,66 м2 термоусадочной пленки. Число упаковок для всей продукции составляет

Для всей продукции потребуется пленки (с учетом потерь 2%)

С учетом коэффициента усадки Кус =40%, необходимая площадь термоусадочной пленки будет равна

Полученные данные по расходу сырья, промежуточных продуктов и вспомогательных материалов напитка «Апельсин» производительностью 1000 дал сводятся в табл. 2.11:

Таблица 2.11

Сводная таблица расхода основных и вспомогательных веществ напитка «Апельсин» производительностью 1000 дал

Продукты

Количество

Продукты

Количество

Сырье

Промежуточные продукты

Сахарный сироп, дм3

1150,414

Сахар, кг

994,6

Раствор лимонной кислоты, дм3

31,30

Раствор бензоата натрия, дм3

20,53

Кислота лимонная, кг

21

Купажный сироп, дм3

1196,16

Ароматизатор «Апельсин», дм3

7,231

Газированная вода, дм3

9782,04

Диоксид углерода, кг

129

Вспомогательные вещества

Бутылки новые, шт.

10352

Бензоат натрия, кг

1,857

Пробка, шт.

11000

Вода, м3

10

Этикетки, шт.

11000

Термоусадочная пленка, м2

968,3

Расход сырья, промежуточных продуктов и вспомогательных материалов напитка «Апельсин» производительностью 250000 дал в год сводится в табл. 2.12:


Таблица 2.12

Сводная таблица расхода основных и вспомогательных веществ напитка «Апельсин» производительностью 250000 дал в год

Продукты

Количество

Продукты

Количество

Сырье

Промежуточные продукты

Сахарный сироп, дм3

287603,5

Сахар, кг

248650

Раствор лимонной кислоты, дм3

7825

Раствор бензоата натрия, дм3

5132,5

Кислота лимонная, кг

5250

Купажный сироп, дм3

299040

Ароматизатор «Апельсин», дм3

1807,75

Газированная вода, дм3

2445510

Диоксид углерода, кг

32250

Вспомогательные вещества

Бензоат натрия, кг

464,25

Бутылки новые, шт.

2588000

Пробка, шт.

2750000

Вода, м3

2500

Этикетки, шт.

2750000

Термоусадочная пленка, м2

242075

2.4 Расчет основного и вспомогательного оборудования

Согласно технологической схеме (приложение 2) для приготовления безалкогольных газированных напитков используются следующие виды основного оборудования: сироповарочный котел, купажная станция, купажный аппарат и сатуратор. Произведем расчет и подбор этого оборудования.

Расчет сироповарочного котла

Основной стадией производства безалкогольных напитков является приготовление сахарного сиропа, которое осуществляется в сироповарочном аппарате.

Согласно продуктовому расчету для приготовления 1000 дал одного безалкогольного напитка необходимо будет сварить сахарного сиропа с содержанием 65 % сухих веществ 1047,632 кг.

Для варки сиропа необходимо воды с учетом 10 % на испарение:

где 680,961 - содержание сухих веществ в сахарном сиропе с учетом потерь при варке и транспортировании при производстве одного безалкогольного напитка, кг.

Необходимо определить количество варок в сутки, исходя из норм занятости сироповарочного котла, представленных в табл. 2.13:

Таблица 2.13

Нормы занятости сироповарочного котла

Технологическая операция

Время, мин

Температура, ˚С

Набор воды

10

20-25

Нагрев воды

15

до 60

Внесение сахара

10

60

Кипячение

30

105

Охлаждение

30

70

Внесение лимонной кислоты

10

70

Выдержка

90

70

Охлаждение

60

20-25

Освобождение котла

20

-

Мойка

10

-

Длительность цикла

285

Исходя, из длительности цикла 285 мин при 16-ти часовой работе предприятия можно произвести 3 варки, т.е. сахара на 1 варку нужно:

кг СВ,

где 680,961 - содержание сухих веществ сахара в сахарном сиропе инвертирования для приготовления 1000 дал напитка, кг. Сахарного сиропа с концентрацией 65 % до инвертирования необходимо:

кг или

л.

Для одной варки необходимое количество воды с учетом 10 % на испарение;

кг

Необходимую вместимость варочного котла V (в м3 ) определим по формуле:

где Мс - масса сахара, вносимого на одну варку, кг; Мв - масса воды на одну варку; ρ - плотность сахарного сиропа = 1316,3, кг/м3 ; φ - коэффициент заполнения аппарата (0,7 - 0,75).

,

где 226,657 - количество сахара на одну варку в натуральной массе, кг. (226,657/0,9985 = 226,997)

Полную вместимость сироповарочного аппарата, состоящего из цилиндрической и сферической частей, при радиусе сферы, равном радиусу цилиндрической части, можно представить как:

V = ,

где D - внутренний диаметр аппарата, м; h - высота цилиндрической части аппарата, м.

I При h= 0,5D формула примет вид:

V = , откуда:

D = ,

D = = 0, 54м..

Поверхность нагрева сферического днища (в м2 ) равна:

F = ,

F = = 0,457

Исходя из расчетов к установке принимаем реактор с рубашкой типа РР-550 с данными техническими характеристиками указанные в таблице 2.14:

Таблица 2.14

Технические характеристики

диаметр, мм

1000

объем, л

500

высота, мм

2860

масса, кг

1210

Необходимая мощность электродвигателя якорной мешалки. Мощность электродвигателя якорной мешалки (в кВт) можно рассчитать по формуле:

Nэ = ,

где ρ - плотность перемешиваемой массы, кг/м3 (ρ = 1316,3 кг/м3 ); n – частота вращения мешалки, с-1 (n = 0,33 - 1,33 с-1 , примем n = l c-1 ); dH – наружный диаметр лопасти мешалки, м (dH = 0,70 м); dB - внутренний диаметр мешалки, м (dB = 0,56 м); η - КПД привода (η = 0,75):

Nэ = .

Выбираем по каталогу электродвигатель 4А806УЗ (Nэ = 1,1 кВт, n = 100 мин-1 ).

Материальный баланс сироповарочного котла. Количество воды W выпариваемой при варке сиропа, обычно не превышает 10 % от первоначального количества. Составим уравнение материального баланса:

W = М – Мв - Мс,

где М, Мв , Мс - массы соответственно сахарного сиропа, залитой воды для засыпанного сахарного песка, кг.

Количество воды, выпаренной при варко сиропа, определяют из того, что количество сахара при варке сиропа, остается постоянным, изменяется только концентрация сиропа. Тогда:

,

где Вн и Вк - соответственно начальная и конечная концентрация сиропа. Откуда:

W = (Мс + Мв )·(1- Внк ),

W = (226,997+135,606)·(1- 60/65) = 27,9 кг.

Тепловой баланс сироповарочного аппарата

Составим тепловой баланс сироповарочного котла:

Мс ·сс ·tc + Мn ·cв ·tв + Gn ·cа ·t1 + D = (Мсв –W)·ссир ·tc ир + W· iв + Gв ·cв ·t2 + D ·cв ·tк + Qп ,

где Мс , MB , Ga - массы засыпанного сахарного песка, воды, заливаемый в аппарат, и аппарата, кг; D - расход греющего пара, кг; W- масса выпариваемой воды, кг; сс , св , са , ссир удельные теплоемкости соответственно caxарного песка, воды, аппарата, сиропа, кДж/(кгК); tc , tB , t1 , t2 , tсир , t, - темпер сахарного песка, воды, стенок аппарата до начала варки и после окон варки, сиропа и конденсата пара, °С; i, iB -- энтальпии греющего и вторичного пара, кДж/кг; Qn - потери теплоты аппаратом, кДж (Qn = 5 %). Удельную теплоемкость сахара кДж/(кгК) определим по формуле В. В. Яновского:

Сс = 1,1618 + 0,00356 · tс ,

где tс - температура сахара перед закладкой, °С (tc = 20 С),

Сс = 1,1618 + 0,00356 · 20 = 1,233.

Оборудование сироповарочного отделения

При непрерывном способе варки сахарного сиропа сахар-песок предварительно подрабатывают для освобождения его от металлических и других предметов. Крупные предметы отделяют на ситах. Обычное рамное сито устанавливается на загрузочном бункере.

Бункер для сахара стальной, прямоугольной формы с усеченной частью. Объем бункера (в м3 на полусменный расход сахара)

V = , м3 ,

V = = 1,15 м3 .

где Qсм — расход сахара на сменную производительность, т; 1,1 — коэффициент, учитывающий 10%-ный запас вместимости; 0,8 — объемная плотность сахара, т/м3 .

Объем бункера следует принимать в размере не более 2,5—3 м3 . При необходимости устанавливают два бункера и более.

Оборудование для варки сахарного сиропа.

Для приготовления сахарного сиропа периодическим способом применяются котлы стальные эмалированные закрытые с мешалкой типа КМ. Вместимость аппаратов от 63 до 1600 л, коэффициент заполнения 0,8. Сироповарочные котлы работают по следующему графику (в мин): набор воды (20-25˚С) – 5-10, нагрев воды до 60˚С – 10-15, внесение сахара (60˚С) – 5-10, нагрев смеси до 105˚С – 30, освобождение котла – 15-20, мойка котла – 10. итого продолжительность работы котла составляет до 115 мин.

Вместимость сироповарочного отделения рассчитывается на суточный расход сахарного сиропа. Количество сироповарочных котлов:

n = , шт,

n = = 1 шт.

где Qсут — расход сахара, кг/сут; 0,838 — содержание сахара в 1 л сахарного сиропа, содержащего 65 % сухих веществ, кг; Vк - вместимость сироповарочного котла, л; z – оборачиваемость котла; 0,8 — коэффициент заполнения реактора.

Оборачиваемость котла при работе сироповарочного отделения в одну смену (8 ч): z1 = 480:90=5,3; z2 = 480:115=4,1.

Готовый сахарный сироп подвергается инверсии при температуре 70°С. Таким образом, сахарный сироп, поступающий из котлов, надо охладить с t2 = 105°С до t2 = 70°С. После инверсии сахарного сиропа производится его охлаждение в теплообменнике с 70°С до 20 - 21°С.

Количество теплоты (в кДж), которое необходимо отвести при охлаждении от сахарного сиропа,

Q = cm·(t2 — t1 ) ·1,05, кДж,

Q = 276195,8 кДж.

где с — удельная теплоемкость сахарного сиропа [с=2,93 кДж/(кг-К)]; m — масса сахарного сиропа, кг; t1 и t2 —начальная и конечная температура сиропа, ˚С; 1,05—коэффициент, учитывающий приток теплоты из окружающей среды.

При охлаждении сиропа до 70°С расход холодной воды по отношению к массе сиропа составляет 2:1. Температура, до которой нагревается вода (в °С),

,°С,

°С.

где tв —температура нагрева воды, °С; св — удельная теплоемкость воды [св =4,19 кДж/(кг·К)]; mв — масса воды, кг; 20 —начальная температура воды, °С.

Средняя разность температур:

для сиропа 125→ 70;

для воды 66← 20.

,°С,

= 54,44°С.

Площадь поверхности охлаждения теплообменника (в м2 )

F = , м2 ,

F = = 5 м2 .

где К — коэффициент теплопередачи [К= 290,8 Вт/(м2 К)]; 3,6 — коэффициент перевода из кДж в Вт·ч.

Принимаем к установке пластинчатый теплообменник с поверхностью теплообмена

F = 5 м2 , число пластин N= 10 шт., поверхность одной пластины f = 0,5 м2 .

Оборудование отделения приготовления купажных сиропов

Охлажденный инвертированный сахарный сироп перекачивается для хранения в закрытые вертикальные сборники, эмалированные типа СЗ.

Общая вместимость сборников для хранения сахарного сиропа (в м3 )

, м2 ,

= 2,2 м2

где Qсут —расход сахара, кг/сут; 0,838—содержание сахара в 1 л сахарного сиропа, содержащего 64 г сахара в 100 г сахарного сиропа, кг.

Количество сборников

, шт,

= 1 шт.

где V1 — вместимость одного сборника, принятого к установке, м3 .

Сборники другого сырья рассчитываются на суточный расход при коэффициенте заполнения 0,9. Сборник для лимонной кислоты рассчитывается на хранение 50% раствора при коэффициенте заполнения 0,8.

Суточный расход лимонной кислоты 33,41 кг. Кислота употребляется в виде 50%-ного раствора. Объемная плотность кислоты 0,8 т/м3 . Объем сборника для лимонной кислоты

Vсб = =0,1 м3 .

Принимаем к установке сборник вместимостью 0,1 м3 .

Суточный расход бензоата натрия 3,714 кг. Раствор бензоата натрия употребляется в виде 9 %-ного раствора. Объемная плотность 0,9 т/м3 . Объем сборника для бензоата натрия

Vсб = =0,02 м3 .

Принимаем к установке сборник вместимостью 0,02 м3 .

Суточный расход ароматизатора 7,231 кг. Объем сборника для ароматизатора

Vсб = =0,02 м3 .

Принимаем к установке сборник вместимостью 0,02 м3 .

Для приготовления купажных сиропов применяются вертикальные стальные эмалированные аппараты с перемешивающими устройствами .

Число купажных аппаратов

шт,

= 1 шт.

где — сменный расход купажа для всего ассортимента, м3 ; 1,1—коэффициент, учитывающий запас вместимости; V1 —полный объем одного аппарата, м3 ; z — оборачиваемость купажного аппарата.

Оборачиваемость купажного аппарата

,

=3,7.

где τ — продолжительность работы купажера; 480 — число часов работы купажера в смену.

Принимаем к установке три купажных аппарата вместимостью 0,5 м3 .

Купажные аппараты работают по следующему графику (в мин): внесение сахарного сиропа 10—15, раствора лимонной кислоты 5—10, раствора аскорбиновой кислоты 5 -10, раствора бензоата натрия 5 -10, ароматизатора 5— 10; перемешивание 15—20; проверка качества 15—20; фильтрование 15—20; мойка резервуара 10—15. Продолжительность цикла составляет 90—130 мин.

Для фильтрования купажных сиропов применяют рамные фильтр – прессы. Фильтр-прессы обеспечивают высокое качество фильтрования, просты в эксплуатации, высокопроизводительны (от 3000 до 9000 л/ч). Фильтр-пресс работает по следующему графику (в мин): сборка фильтра 15—20, промывка и заполнение 5—10, фильтрование 20—30, промывка фильтра 10—15, разборка фильтра 10—15, мойка пластин 15—20. Продолжительность цикла составляет 75—110 мин.

Оборачиваемость фильтра

,

= 4,3

где τ— продолжительность работы фильтра; 480 — число часов работы фильтра в смену.

Число фильтров, которое необходимо установить

, шт,

= 1 шт.

где g — производительность фильтра, л/ч.

В течение часа необходимо охладить купаж из одного аппарата в объеме V1 ·0,9, где V1 — полный объем одного купажера; 0,9 — коэффициент заполнения купажера.

Количество теплоты, которое необходимо отвести:

Q = = 31151,6 кДж/ч

где 1,31028 — относительная плотность сиропа; 3,35 — удельная теплоемкость купажа, кДж/(кгК); 25 и 10 — начальная и конечная температура купажа, °С; 1,05 - коэффициент, учитывающий потери теплоты в окружающую среду.

Охлаждение купажа производится водой температурой - 5°С.

Определим среднюю разность температур:

для купажа: 25 - 7

для воды: (-3)-(-5)

=18,9°С

Площадь поверхности охлаждения

F = м2 ,

где 290,8 — коэффициент теплопередачи, Вт/(м2 К).

Принимаем к установке пластинчатый теплообменник с площадью поверхности охлаждения F = 2 м2 , число пластин N = 4 шт., поверхность одной пластины f = 0,5 м2 .

Напорные сборники для купажа рассчитываются на 4-часовой запас. Объем сборника:

Vc б = , м3 ,

Vc б = = 1 м3 .

где — сменный расход купажа для всего ассортимента, л.

К установке принимаем два сборника вместимостью 1 м3 .

Оборудование участка автоматического розлива напитков

Часовая выработка напитков с учетом коэффициента использования оборудования отделения розлива (в дал)

Ч = , дал,

Ч = дал.

где Ссм — выпуск продукции в смену, дал; 1,025 — коэффициент, учитывающий потери напитков при розливе и хранении; 8—количество часов работы в смену; е — технический коэффициент использования автоматической моечно-разливочной линии: при 12000 бут/ч и выше е=0,8; при 6000 бут/ч е=0,9.

Сменный выпуск безалкогольных напитков:

Ссм = дал.

Число наливаемых в час бутылок вместимостью 1 л

Ч 1 = , бутылок,

где n1 — количество безалкогольных напитков, наливаемых в бутылки вместимостью 1 л, %.

При розливе 50% всей продукции в бутылки вместимостью 1 л число наливаемых в час бутылок

Ч 1 = = 1601,5 бутылок.

Затем выбирают производительность автоматических линий розлива. Зная часовую выработку продукции и паспортную производительность линий, рассчитывают их число.

Розлив безалкогольных напитков осуществляется на автоматических линиях производительностью 6000, 12000, 24000 бутылок в час. Линии укомплектованы пакетоформирующими и пакеторасформировывающими автоматами, автоматами по выемке бутылок из ящиков, бутыломоечными машинами. В комплект линий также входят разливочно-укупорочный блок, автомат для бракеража бутылочной продукции, этикетировочный автомат, счетчики готовой продукции, транспортеры для перемещения ящиков и бутылок.

Расчет вспомогательного оборудования

Согласно технологической схеме вспомогательным оборудованием являются насосы. Насос для перекачивания безалкогольных напитков на розлив подбирается по производительности. Принимаем, что время перекачивания 640,6 дал безалкогольных напитков составляет 120 минут. Производительность насоса составит

N =, м/с,

где U – объем перекачиваемой жидкости, м; τ – требуемое время перекачивания, с.

Следовательно, необходим насос с производительностью не менее:

N == 0,00044 м

По найденной производительности подбираем центробежный насос Siemens AWT/45-80 BH или многоступенчатый GRUNDFOS Contra с подачей до 10 м/ч и напором до 170 м в гигиеническом исполнении.

Количество погрузчиков. Рассчитывается по условия работы в посудном складе и складе готовой продукции: 10-12 ч/сут в наиболее напряженный период работы завода при перевозке паллетами по 50 ящиков (1000 бутылок) и коэффициенте непрерывности перевозок 1,3. Производительность погрузчиков рассчитывается по формуле

где m – грузоподъемность погрузчика, паллет; Т- фактическое время оборота погрузчика принимается на 15 % больше средней продолжительности одного рейса, мин; 60 – минут в ч.

Следовательно, производительность погрузчиков равна:

пал/ч.

Количество необходимых погрузчиков находится по формуле:

шт,

где q – суточный выпуск продукции; Q – производительность погрузчиков; 10 – часы работы погрузчика в 2 смены; 1,3 – коэффициент неравномерности перевозок; n- количество бутылок в паллете, шт.

Значит, 1 погрузчик на склад готовой продукции должен успевать обслуживать линию розлива и вполне нас устраивает. Полученное количество погрузчиков для склада готовой продукции принимается и для посудного склада.

Расчет потребности в таре, вспомогательных и подсобных материалах

Бутылки и ящики (короба)

Примем условно, что напиток разливается в бутылки емкостью 1,0 л. В таком случае для выработки 5000000 л напитка бутылок потребуется

Деформацию бутылок при хранении, розливе и внутризаводских транспортировках примем в следующих размерах, %: на тарном складе – 0,8; в производстве – 2,5; в складе готовой продукции – 0,1. Всего он составит 3,4%.

С учетом деформации бутылок потребуется

Для покрытия деформации потребуется бутылок

Расход коробов в год составит 500000 шт, т.к. в каждый короб вкладывается 1 л бутылок на 1 дал продукции.

Расход пробок и самоклеящихся этикеток принимается равным 10,45 шт/дал, следовательно, на годовой план производства их необходимо

шт.

В качестве ополаскивающего раствора для бутылок перед розливом используется вода, циркулирующая в контуре ополаскивателя бутылок в течение рабочей смены. Объем требуемой воды для непрерывной работы в течение дня – 1 м, это соответствует вместимости контура ополаскивателя. Затем она отправляется на фильтрацию и кондиционирование и может быть снова использован до 12 раз. Унос с каплями составляет 400 мл воды за 10 ч работы. Соответственно, на год работы (250 раб дней) требуется не менее 20 м воды.

Нагрузка при хранении материалов принимается равной 1200 кг/м при коэффициенте использования площади 1.

Расчет складских помещений

Склад новых бутылок рассчитывается на 4-суточный запас с учетом площади, необходимой для установки оборудования и проезда погрузчиков.

Площадь посудного отделения требуется:

, м2 ,

Sб =

где q – суточный выпуск продукции в период напряженной работы завода, ящ; К- коэффициент, учитывающий площадь для установки оборудования и проезда погрузчиков; К- коэффициент, учитывающий бой и брак в посудном отделении; К - коэффициент неравномерности перевозок; n – количество ящиков на 1 м площади.

Площадь склада готовой продукции рассчитывается также на 4-суточный запас продукции с учетом площади, необходимой для проезда погрузчиков. Следовательно, она должна быть равна не менее 401,7 м.

2.5 Механический расчет основного аппарата

Синхронно-смесительная установка типа РЗ-ВНС-2.

Установка для приготовления газированных безалкогольных напитков синхронно-смесительным способом РЗ-ВНС-2 (приложение 4).

Колонка 2 деаэрации представляет собой цилиндрический сосуд, в днище которого вмонтирован трубопровод, проходящий внутри колонки. Внутри колонки установлены конусные тарелки. Здесь происходит частичное отделение воздуха от воды.

Вакуум в колонке поддерживают с помощью центробежно-вихревого насоса, который забирает воду из отдельного бака и подает в эжектор, отбирающий воздух, выделяющийся из воды.

Колонка 3 насыщения представляет собой цилиндрический сосуд, в днище которого вмонтирован сливной кран. В нижней части колонки имеется штуцер для подачи насыщенной диоксидом углерода воды из струйной насадки. В средней части расположено три датчика для поддержания уровня воды. Выше датчиков находится редукционный клапан с вентилем для подвода диоксида углерода. Регулировка насыщения воды диоксидом углерода в струйных насадках осуществляется с помощью игольчатого вентиля. Колонка насыщения соединена с накопительной колонкой 4. На этом же трубопроводе установлен предохранительный клапан и контрольный стакан для сброса газовоздушной смеси.

Плунжерный насос-дозатор подает в смеситель 8 воду, насыщенную диоксидом углерода, и сироп в заданном соотношении. Насос-дозатор состоит из гидравлической части редуктора и электродвигателя. Доза сиропа от насоса-дозатора поступает в смеситель 8 через штуцер, вмонтированный в днище. В средней части расположен штуцер для подачи дозы воды, а через штуцер, расположенный в верхней части, смешанный напиток подается в накопительную колонку.

Струйная насадка 10 состоит из корпуса, в который вмонтированы два сопла и два расширителя. Здесь происходит насыщение воды диоксидом углерода. Количество насадок в установке зависит от производительности линии розлива.

Бачок для сиропа снабжен поплавковым регулятором.

Отфильтрованная вода подается в деаэрационную колонку через электромагнитный вентиль и изливается на конусные тарелки. Благодаря вакууму в деаэраторе, создаваемому с помощью вакуум-насоса и водоструйного эжектора, из воды выделяется часть растворенного в ней воздуха. Верхние два датчика указывают рабочий уровень, нижний -остаток воды в деаэраторе.

Деаэрированная вода собирается в нижней части деаэратора, откуда насосом 9 подается в колонку насыщения через струйную насадку 10, где происходит частичное насыщение ее диоксидом углерода.

Отбор насыщенной воды происходит через штуцер, расположенный внизу колонки насыщения, насосом-дозатором, который подает насыщенную воду и сироп в заданном количестве в смеситель. Из смесителя готовый напиток подается в накопительную колонку, откуда поступает в разливочный автомат.

Внутренний диаметр колонки насыщения:

= = 0,26 м

где Q – производительность колонки насыщения, м3 /ч; Vв – скорость движения воды в колонке, м/с.

Вместительность колонки без учета поверхности днища и крышки:

=0,10 м3

где hk – высота колонки насыщения, м.

Толщина стенки обечайки колонки насыщения:

, м (2.5.1)

= 0,0025 м

где p – рабочее давление в колонке, МПа; [σ] – допускаемое напряжение материала обечайки и днища, МПа; φ – коэффициент прочности сварного шва; C0 – прибавка на коррозию; C0 = 0,001 м; C1 – прибавка к толщине по конструктивным соображениям; C1 =0,0014 м.

Допускаемое давление в обечайке:

Рдоп = =

Наибольший допустимый диаметр неукрепленного отверстия в обечайке:

dодоп = , м (2.5.2)

dодоп = = 0,041 м

где δ′ст – номинальная толщина стенки, м.

Толщина стенки днища колонки насыщения:

, м (2.5.3)

= 0,0024 м

где hдн – высота днища, м.

Наибольший допустимый диаметр неукрепленного отверстия в днище колонки:

Dдн.доп = , м (2.5.4.)

Dдн.доп = = 0,0341 м

Средний диаметр прокладки:

= 0,357 м

где dвн.п – внутренний диаметр прокладки уплотнения, м; dнар.п – наружный диаметр прокладки уплотнения, м.

Гидравлическое испытательное давление:

= 0,07 + 0,3 МПа

Расчетная сила внутреннего давления среды:

рс = 0,84· · рu = 0,84· 0,3572 · 0,37 = 0,04 МПа

Удельное давление, максимально герметизирующее колонку насыщения:

Сила осевого сжатия прокладки уплотнения:

рп = π · dср.п · dэ · руд = 3,14 · 0,357 · 0,02 · 1,619 = 0,035 МПа

где bэ – эффективная ширина уплотнения, м.

Растягивающее усилие в болтах фланцев:

рб = рс + рп = 0,04 + 0,035 = 0,075 МПа

Внутренний диаметр болтов:

dб = 0,25 · , м (2.5.5)

dб = 0,25 · = 0,00075 м

где [σ]б – допускаемое напряжение материала болтов, МПа.

Принимая во внимание условия сборки, эксплуатации и конструктивные соображения, выбираем болт М8 (т.е. dδ =0,008 м.).

Плечо момента для плоских прокладок:

м

где dб.о – диаметр болтовой окружности, м;

d′б – принятый диаметр болтов, м.

Коэффициент приведения для плоских фланцев:

= 0,77

где dн.ф – наружный диаметр фланца, м.

Толщина фланца:

hф = Кд = 0,02 м

где φф – коэффициент ослабления фланца отверстиями; [σ]ф – допускаемое напряжение материала фланцев, МПа.

Плечо момента для неметаллических прокладок:

м

Предельное усилие болта:

где Е – модуль упругости материала фланцев, МПа.

Минимальное число болтов фланцевого соединения:

Zmin = (2.5.6)

Zmin = = 1,3

где [Ψ] – допускаемый угол искривления фланца в кольцевом направлении.

Принимаем число болтов Z=2.

Толщина прокладки hn =0,25 м, hф =0,25ּ0,02=0,005 м.

Исходя из расчетов к установке принимаем синхронно-смесительную установку типа РЗ-ВНС-2 с данными техническими характеристиками указанные в таблице 2.15:

Таблица 2.15

Техническая характеристика синхронно-смесительной установки типа РЗ-ВНС-2

Производительность, л/ч

6000

Содержание диоксида углерода в напитке, масс. %

0,8

Рабочее давление в колонке, МПа:

- деаэрации

- насыщения

- накопительной

0,08

0,6

0,6

Температура поступающей воды, 0 С, не более

6

Давление поступающего диоксида углерода, МПа

0,6 - 0,8

Температура купажного сиропа, 0 С

8

Число струйных насадок

2

Мощность электродвигателей, кВт

11

Габаритные размеры, мм

2200/1600/2500

Масса, кг

1600


3. СТРОИТЕЛЬНО-АРХИТЕКТУРНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Описание генерального плана завода

ООО СК «Родник» расположен в Советском районе г. Самара, ул. 22 партсъезда, 1е.

Территория, на которой расположены здания ООО СК "Родник", граничит:

- с северо-западной стороны – с ул. Кабельная и железной дорогой ОАО "Волго-Уральская" Транспортная Компания", за которой расположен пустырь и база ОАО "Волгостальмонтаж" (на расстоянии 500 м от объекта);

- с северо-восточной стороны – со свободной территорией шириной около 150 м и забором ЗАО "Самарская кабельная компания";

- с юго-западной стороны – с ул.22 Партсъезда, за которой на расстоянии 100 м расположена база Управления производственно-технологической комплектации ОАО "Метрострой".

Территория находится в водоохраной зоне р. Самарка.

На территории завода (Приложение 1) расположены следующие корпуса:

- административный корпус;

- подсобный корпус;

- гараж;

- склад готовой продукции;

- производственный корпус;

- спиртохранилище;

- механическая мастерская;

- котельная;

- вспомогательно-инженерный корпус.

Перед административным корпусом расположена автомобильная стоянка для сотрудников предприятия. Въезд грузовых автомобилей на территорию ООО СК «Родник» производится через ворота, расположенные слева и справа от административного корпуса. Вся территория ограждена забором.

Согласно СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 санитарно-защитная зона для данного производства составляет 100 м [9].

3.2 Компоновка купажного цеха

Размещение производственного оборудования должно обеспечивать безопасность, удобство обслуживания и ремонта, соответствовать требованиям последовательности технологического процесса и утвержденным нормам технологического проектирования.

При размещении и установке оборудования предусматривается:

основные проходы в местах пребывания работающих, а также по фронту обслуживания оборудования шириной 2,0 м;

проходы межу оборудованием 1,9 м, а также между оборудованием и стенами помещений шириной 1,65 м;

Проходы в цехе прямолинейны и свободны от оборудования. Минимальные расстояния для проходов установлены между наиболее выступающими частями оборудования с учетом фундаментов, изоляции, ограждения и тому подобных дополнительных устройств.

В купажном отделении (Приложение 4) купажный сироп производят в вертикальных аппаратах 15 с мешалкой, в которые поступают все компоненты купажа (лимонная кислота, ароматизатор,(яблочный сок), бензоат натрия) из сборников 7, 8, 9,10,11 установленных на предкупажной площадке. Все компоненты в купаж вносятся в определенной последовательности. Сначала вносят сахарный сироп, затем при перемешивании – раствор лимонной кислоты, бензоат натрия, и в последнюю очередь, добавляют ароматизатор, смесь тщательно перемешивают до полной прозрачности и фильтруют. Готовый купажный сироп насосом 16 для тонкой очистки купажного сиропа подают на фильтр-пресс 17, в которых фильтрационным материалом служит фильтр-картон марки Т. Размер листов картона на 35-55 мм больше размера плит. Картон устанавливают так, чтобы вода проходила от гладкой поверхности к шершавой.

Затем купажный сироп охлаждают в пластинчатом теплообменнике 19, до 20С, откуда он направляется в напорные сборники 20. Из напорных сборников 20 купажный сироп поступает на синхронно-смесительную установку 37, где он смешивается с охлажденной водой, насыщенной диоксидом углерода.


4. СИСТЕМА КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВОМ

Автоматизация, являясь одним из главнейших направлений научно-технического прогресса, позволяет уменьшить численность персонала, занятого непосредственно в производстве и повысить производительность труда, снизить себестоимость и улучшить качество получаемой продукции, повысить эффективность ведения технологических процессов. Для автоматизации, управления и регулирования технологических процессов используются различные приборы и системы приборов, которые позволяют обеспечить непрерывное наблюдение за состоянием технологического процесса, регулируют его ход, сигнализируют об отклонениях от режима без участия человека, поддерживают нормальное течение процесса при колебаниях различных параметров. В соответствии с этим имеются сигнализирующие, регулирующие приборы.

4.1 Технологические средства системы контроля автоматизации

Водопроводная вода из трубопровода поступает на фильтры грубой очистки дисковой и сетчатый. Степень загрязнения фильтрующего слоя взвешенными частицами определяется по перепаду давления между входом и выходом из фильтра. Для измерения давления на входе и выходе аппаратов устанавливают манометры Метран 100-ДИ-1161 со следующими техническими характеристиками: диапазон измерения – 0,06-16 МПа, погрешность измерения 0,25-0,5%. Датчик состоит из преобразователя давления (сенсорный блок) и электронного преобразователя. Датчики имеют унифицированный электронный преобразователь. Измеряемая входная величина подается в камеру сенсорного блока и преобразуется в деформацию чувствительного элемента (тензопреобразователя), вызывая при этом изменение электрического сопротивления его тензорезисторов. Электронный преобразователь датчика преобразует его изменение сопротивления в токовый выходной сигнал. Чувствительным элементом тензопреобразователя является пластина из монокристаллического сапфира с кремниевыми пленочными тензорезисторами (структура КНС), прочно соединенная с металлической мембраной тензопреобразователя. Далее вода поступает на установку ультрафильтрации, в которой также происходит контроль перепада давления на входе и выходе аппарата. Контроль также осуществляется манометрами типа Метран 100-ДИ-1161. Освобожденная от грубых примесей вода поступает на угольные фильтры, где также установлены манометры.

Далее отфильтрованная вода с помощью насоса поступает на Na-катионитовые фильтры. Пред каждым фильтром осуществляется контроль за расходом воды. После прохождения определенного количества воды фильтры поочередно переключаются на регенерацию. Регенерирующий раствор поваренной соли готовят в емкости, оснащенной уровнемером.

На трубопроводах перед Na-катионитовыми фильтрами контроль за расходом воды осуществляется с помощью датчика корреляционного ДРК-3, который имеет следующие технические характеристики: температура 1-150°С, давление 2,5 МПа, диапазон расходов 2,5-60 м3 /ч. Принцип действия датчика ДРК-3 основан на корреляционной дискриминации времени прохождения потока расстояния между двумя парами ультразвуковых акустических преобразователей АП1-АП4, АП2-АП3. Это время транспортного запаздывания и является мерой расхода воды, движущейся по трубопроводу. Датчик ДРК-3 состоит из комплекта первичных преобразователей ДРК-3ПП, электронного преобразователя ДРК-3ЭП-В1 и оконечного преобразователя ДРК-3ОП.

Умягченная вода направляется далее на обратноосмотическую установку. Для контроля давления на установке предусмотрен преобразователь давления VEGABAR 20.25. Это компактный прибор, где чувствительным элементом является сухой керамический пьезорезисторный чувствительный элемент со встроенным электронным блоком. Технические характеристики: диапазон измерения 0-600 бар, выходной сигнал 4-20 мА.

На обратноосмотической установке устанавливают ротаметры РМ-04ЖУЗ. Принцип их действия основан на уравновешивании обтекаемого тела потоком воды. Форма обтекаемого тела может быть различной: поплавок, шар, диск и т.д. Диапазон измерения расхода жидкости 0,5-16 м3 /ч, приведенная погрешность составляет 0,5-1,0%. Для определения уровня рН пермеата и концентрата на установке предусмотрен pH-метры МК Луч-01. Прибор предназначен для автоматического измерения рН и температуры различных пищевых сред на различных технологических объектах (в резервуарах и трубопроводах) и выдачи унифицированного выходного токового сигнала рН и двух дискретных позиционных сигналов установок в системы управления технологическим процессом. Диапазоны измерения pH от 0 до 14, от 0 до 8; ЭДС от -2500 до +2500 мВ; температуры от 0 до 150°С. Погрешности ±0,02 ед. рН; ±0,5 мВ; ±0,2 °С [15].

В цехе водоподготовки установлены накопительные, промежуточные емкости. Для контроля за уровнем в емкостях применяют индикаторы сигнализаторы уровня ИСУ 100. Прибор состоит из двух емкостных чувствительных элементов, емкость которых изменяется пропорционально уровню погружения в контролируемую среду, измерительного преобразователя с цифровой индикацией (жидкокристаллический) и стрелочного показывающего прибора на базе миллиамперметра М 381 щитового монтажа. Класс точности 1,5.

На баке солерастворения устанавливается сигнализатор уровня СУ 100. Он состоит из чувствительного элемента, электронного преобразователя и выходного устройства, объединенных в одном блоке. Сигнализатор выпускается на основе современной элементной базы и обладает повышенной помехоустойчивостью измерительной линии связи. Прибор может эксплуатироваться при температуре контролируемой среды от -40°С до +200°С и рабочем избыточном давлении до 2,5МПа. Напряжение питания 24 В как постоянного, так и переменного тока.

В цехе приготовления сахарного сиропа для контроля за температурой сахарного сиропа при варке установлен преобразователь Метран 900 Т. Преобразователь используется для измерения температуры различных сред. Диапазон измерения 0-1200°С. Интеллектуальный датчик температур предназначен для преобразования температуры от первичного измерительного преобразователя на основе медного и платинового преобразователя в цифровой код.

Фильтрование сахарного сиропа происходит на сетчатом фильтре. Для измерения давления на входе и выходе аппаратов устанавливают манометры Метран 100-ДИ-1161. После фильтрования и освобождения от грубых примесей сахарный сироп поступает в пластинчатый теплообменник, где контролируется температура охлажденного сиропа на выходе из аппарата. Это осуществляет преобразователь Метран 900 Т.

В купажном цехе для контроля за уровнем жидкостей в емкостях, предназначенных для хранения компонентов напитка, предусмотрены сигнализаторы уровня ИСУ 100.

Для измерения плотностей растворов бензоата натрия, лимонной кислоты, аскорбиновой кислоты и ароматизатора применяются плотномеры Solartron 7826 – это погружной плотномер камертонного типа, который можно использовать для непрерывного измерения плотности жидкости на трубопроводах, в открытых или закрытых резервуарах. Технические характеристики плотномера: диапазон преобразования плотности от 0 до 3 г/см3 (0-3000 кг/м3 ); основная погрешность преобразования плотности ± 0.001 г/см3 (± 1.0 кг/м3 ); температурный диапазон: -50°C +200°C.

Фильтрование купажного сиропа происходит на фильтрах-прессах, в которых происходит контролирование перепада давления. Контроль также осуществляется манометром Метран 100-ДИ-1161.

Затем купажный сироп подается на пластинчатый теплообменник, где на выходе из аппарата контролируется температура напитка с помощью преобразователя Метран 900 Т. После чего купажный сироп подается в напорные сборники, где для контроля за уровнем жидкости в емкостях предусмотрены сигнализаторы уровня ИСУ 100.

Из напорных сборников купажный сироп самотеком поступает на синхронно-смесительную установку, где он смешивается с охлажденной водой, насыщенной диоксидом углерода. В данном аппарате контролируются такие параметры, как давление, температура и уровень жидкости. Для контроля за давлением используется преобразователь давления Метран 100-ДИ-1161. Для контроля за температурой установлен преобразователь Метран 900 Т.Для контроля уровня применяется буйковый уровнемер типа УБ-Э. Принцип действия основан на выталкивающей силе, действующей на частично погруженное в жидкость тело массивного буйка. Изменение уровня жидкости преобразуется буйком в усилие, которое автоматически уравновешивается устройством силовой конденсации. На цистернах для хранения СО2 , станции газификации, регулирующем узле установлен преобразователь Метран 900 Т и манометр Метран 100-ДИ-1161.

После насыщения напиток поступает на розлив. На линии розлива автоматизированы следующие процессы: объем подаваемого продукта регулируется встроенными расходомерами моноблока розлива; фотодатчики отсутствия колпачков и бутылок работают в системе с автоматом остановки линии; датчики отсутствия этикетки в этикетировочном автомате.

В моноблоке происходит контролирование верхнего и нижнего уровня, а также давление в аппарате. Контроль уровней осуществляется с помощью индикатора-сигнализатора ИСУ 100. Этот датчик предназначен для непрерывного измерения двух независимых значений уровня среды. Для измерения давления установлен манометр Метран 100-ДИ-1161.

Перед розливом осуществляется контроль за расходом напитка с помощью датчика корреляционного ДРК-3.

Блокировка или автоматическая остановка конвейера происходит при остановке какого-либо автомата и заполнении всей линии бутылками. Остановка автомата происходит при открытых дверцах обслуживания, при срабатывании программной системы управления автоматом, при срабатывании предохранительных устройств электрической сети, при ручной остановке автомата.

Кроме того на линии розлива установлены приборы (счетчики), которые измеряют, регистрируют, сигнализируют количество налитых, укупоренных и готовых бутылок (коробов) перед и после моноблока розлива, после этикетировочного автомата и укладчика бутылок в короба [16].

Перечень выбранных технических средств представлен в табл. 4.1:

Таблица 4.1

Спецификация к ФСА

поз.

Параметры среды,

измеряемые параметры

Наименование и техническая

характеристика

Марка

К-во

Приме-

чание

TE:

4-1, 7-1, 8-1, 27-1, 45-1, 46-1, 51-1, 53-1

Температура

(диапазон измерения 0 - 1200 °С)

Первичный преобразователь температуры

Метран

900 Т

8

по месту

TIR:

4-2, 7-2, 8-2, 27-2, 45-2, 46-2, 51-2, 53-2

Регулятор показывающий, регистрирующий на щите

Метран

900

8

на щите

PT:

2-1, 3-1, 5-1,

6-1, 23-1, 24-1, 30-1, 31-1, 32-1,

33-1, 35-1, 36-1, 39-1, 43-1, 47-1,

49-1, 50-1, 52-1, 54-1

Давление на входе/выходе из аппарата (диапазоны измеряемых давлений:

минимальный:

0 - 0,04 кПа;

максимальный:

0 - 100 МПа)

Первичный преобразователь давления

Метран

100 – ДИ - 1161

9

по месту

PIR:

2-2, 3-2, 5-2,

6-2, 23-2, 24-2, 30-2, 31-2, 32-2,

33-2, 35-2, 36-2, 39-2, 43-2, 47-2,

49-2, 50-2, 52-2, 54-2

Регулятор показывающий, регистрирующий на щите

Метран

900

9

на щите

LE:

1-1, 9-1, 11-1, 13-1, 15-1, 17-1,

19-1, 20-1, 21-1, 22-1, 25-1, 26-1,

28-1, 29-1, 34-1, 38-1, 44-1

Измерение уровня

Первичный измерительный преобразователь (индикатор сигнализатор уровня)

ИСУ 100

7

по месту

LIAH :

1-2, 9-2, 11-2, 13-2, 15-2, 17-2,

19-2, 20-2, 21-2, 22-2, 25-2, 26-2,

28-2, 29-2, 34-2, 38-2, 44-2

Вторичный показывающий прибор с сигнализацией верхнего уровня, регистрирующий на щите

КСП - 4

17

на щите

FE:

37-1, 41-1, 48-1

Расход

Первичный измерительный преобразователь (Ротаметр)

РМ – 04

ЖУЗ

3

по месту

FIR:

37-2, 41-2, 48-2

Регулятор показывающий, регистрирующий на щите

Метран

900

3

на щите

DT:

10-1, 12-1, 14-1, 16-1, 18-1

Плотность

Плотномер погружной, бесшкальный

Salartron 7826

5

по месту

QEpH :

40-1, 42-1

Кислотность

Первичный преобразователь для измерения качества продукта (pH – метр)

МК Луч - 01

2

по месту

QR:

40-2, 42-2

Регулятор показывающий, регистрирующий на щите

Метран

900

2

на щите

TYQ :

55-1, 56-1, 57-1, 68-1

Счетчик бутылок (палеток) цифровой с фотоэлементом

СЦФ - 12

4

по месту


5. ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

5.1 Опасные и вредные производственные факторы

Основными опасными и вредными производственными факторами (в соответствии с ГОСТ 12.0.003) в цехе по приготовлению безалкогольных напитков являются:

- повышенное значение напряжения в электрической цепи (технологическое оборудование на предприятии работает на напряжении 380 В);

- повышенная (t = 100˚С) или пониженная температура (t = 12˚С) поверхностей оборудования (сироповарочные аппараты, трубопроводы пара, склады тары);

- повышенная температура (t = 30-32˚С) воздуха рабочей зоны (варочные, купажные цеха);

- повышенное рабочее давление фильтр-пресса (0,4МПа);

- повышенное содержание диоксида углерода (более 20 мг/м3 ) в производственном помещении цеха сжиженного диоксида углерода (станция газификации);

- повышенный уровень шума и вибрации на рабочем месте (цех розлива, 90 дБ и 94 дБ соответственно);

передвигающиеся изделия, заготовки, материалы (розлив в бутылки).

5.2 Характеристика веществ по токсичности

По степени воздействия вредные вещества в безалкогольной промышленности относятся к следующим классам опасности, представленные в табл. 5.1:


Таблица 5.1

Определение класса опасности вредных веществ

Наименование вредных веществ

ПДК мг/м3

Класс опасности

Диоксид углерода

9000

4

Сахар

-

4

Щелочь

0,5

2

Диоксид углерода бесцветный, обладающий слегка кисловатым вкусом и запахом, газ. Диоксид углерода не горит и не поддерживает горение. Относительная масса по сравнению с воздухом – 1,529.

Диоксид углерода обладает наркотическим удушающим действием. Атмосферный воздух содержит 0,04 % диоксида углерода. При содержании диоксида углерода в воздухе в количестве свыше 4 % происходит раздражение дыхательных путей, шум в ушах, головокружение, головная боль.

По степени воздействия относится к четвертому классу опасности. Это малоопасные вредные вещества, концентрация вредных веществ в воздухе более 10 мг/м3 . Предельно-допустимая концентрация диоксида углерода составляет 20 мг/м3 .

Сахар легко растворяется в воде. При сушке и нагреве сахар, выделяя водяной пар, расплавляется. Превращаясь в стекловидную массу, которая при охлаждении затвердевает без образования кристаллов. При дальнейшем нагреве до 150 - 200˚С сахар, выделяя пар, окрашивается в цвет от желто-коричневого до черного. При его охлаждении образуется черно-коричневая масса, дальнейший нагрев которой приводит к воспламенению (tвосп = 230˚С). По степени воздействия относится к третьему классу опасности. Это умеренно-опасные вещества, концентрация вредных веществ составляет 1 - 10 мг/м3 . Предельно-допустимая концентрация 9 мг/м3 . При содержании пыли от сахара в воздухе в количестве свыше 2 % происходит раздражение дыхательных путей, органов зрения, а при воспламенение сахара, выделяющийся дым оказывает раздражающее воздействие на органы дыхания, зрения, головокружение.

Для мойки и дезинфекции оборудования используют щелочные растворы. Концентрация щелочных растворов (1,5 – 2 %) определяется автоматически с помощью электронного измерения электропроводности. Предельно-допустимая концентрация вредных веществ в щелочи составляет 0,5 мг/м3 . По степени воздействия относится ко второму классу опасности. Это опасные вещества, концентрация вредных веществ составляет 0,1 - 1 мг/м3 . Воздействие на организм человека: раздражение дыхательных путей, органов зрения, головокружение, головная боль.

5.3 Безопасное ведение технологического процесса

Воду, используемую, для производства безалкогольных напитков из цеха водоподготовки направляют в сироповарочный аппарат, куда предварительно подается сахар. При заполнении сироповарочного аппарата водой для исключения образования в системе воздушных мешков установлены дренажные штуцера для выхода воздуха, которые при появлении воды закрываются.

Смешение сахара с умягченной водой производиться при закрытой крышке в сироповарочном чане с паровым обогревом и оборудованного якорной мешалкой. Давление в сироповарочном аппарате поднимают медленно и равномерно, не допуская ударов и толчков, внимательно наблюдают за показаниями приборов. Сироповарочный аппарат снабжен датчиком, который предназначен для контроля за температурой при варке сахарного сиропа «Метран 900 Т» диапазон измерения 0-1200°С. Данный аппарат оборудован приточно-вытяжной вентиляцией, предотвращающую выделение паров в производственные помещения.

Загрузку, выгрузку сырья и готовой продукции производят только при выключенной мешалке.

Фильтрование сахарного сиропа происходит через фильтр-ловушку. Для измерения давления на входе и выходе из фильтра, устанавливают манометры «Метран 100-ДИ-1161». После фильтрования и освобождения от грубых примесей сахарный сироп поступает в пластинчатый теплообменник, где контролируется температура охлажденного сиропа на выходе из аппарата. Это осуществляет преобразователь «Метран 900 Т». Далее сахарный сироп направляют в сборник для хранения.

Наполнение сборника производят при закрытых люках. Во избежание перелива сахарного сиропа на сборнике установлен емкостной уровнемер, нормированный сигнал которого поступает на вход регулирующего канала «ИСУ 100». Количество сахарного сиропа не превышает суточной потребности. Для очистных работ на сборнике предусмотрены верхние и нижние люки.

Купажный сироп производят в вертикальных аппаратах (купажеры) с мешалками, в которые поступают все компоненты купажа (яблочный сок, лимонная кислота, ароматизатор, бензоат натрия) из сборников, установленных на предкупажной площадке. Для измерения плотностей растворов бензоата натрия, лимонной кислоты и ароматизатора применяются плотномеры «Solartron 7826» – это погружной плотномер камертонного типа, который можно использовать для непрерывного измерения плотности жидкости на трубопроводах, в открытых или закрытых резервуарах. Технические характеристики плотномера: диапазон преобразования плотности от 0 до 3 г/см3 (0-3000 кг/м3 ); основная погрешность преобразования плотности ± 0.001 г/см3 (± 1.0 кг/м3 ); температурный диапазон: -50°C - +200°C. Предкупажные площадки, переходы и лестницы имеют ограждение перилами высотой 1,0 м. Купажеры снабжены мерными стеклами, верхними и нижними люками для ведения очистных работ. Наполнение купажеров производят при закрытых люках. Во избежание перелива купажного сиропа на купажерах установлен емкостной уровнемер, нормированный сигнал которого поступает на вход регулирующего канала «ИСУ 100». Готовый купажный сироп насосом подают на фильтр-пресс.

Фильтрование купажного сиропа происходит на фильтрах-прессах, в которых происходит контролирование перепада давления. Контроль также осуществляется манометром «Метран 100-ДИ-1161». Фильтр-пресс работает под давлением 0,4 МПа, фильтрационным материалом служит фильтр-картон марки Т. Размер листов картона на 35-55 мм больше размера плит. Во время заполнения фильтр-пресса через воронку воздушные клапаны открывают. После заполнения фильтра купажным сиропом клапаны закрывают. Во время фильтрования проверяют прозрачность фильтрата и следят за тем, чтобы давление было постоянным (колебания его не должны превышать 0,25 МПа). Прозрачность фильтрата контролируют в момент прохождения его через стеклянный патрубок, вмонтированный в выходную трубу фильтр-пресса и освещаемый электролампой. В результате забивания фильтр-картона, происходит увеличение давления выше 0,25 МПа, после этого фильтрование прекращают. При остановке фильтрования выключают насос, прекращают поступление купажного сиропа. Удаляют фильтр – картон, тщательно прочищают отверстия в плитах, затем промывают фильтр-пресс горячей и холодной водой.

Затем купажный сироп подается на пластинчатый теплообменник, где его охлаждают до 20С, контроль за температурой напитка ведут с помощью преобразователя «Метран 900 Т». После чего купажный сироп подается в напорные сборники.

Заполнение напорных сборников производится при закрытых люках. Чтобы избежать перелив купажного сиропа на сборниках также установлен емкостной уровнемер «ИСУ 100».

Из напорных сборников купажный сироп с помощью насоса поступает на синхронно-смесительную установку, где он смешивается с охлажденной до температуры 4-6°С водой, насыщается диоксидом углерода. Воду в синхронно-смесительную установку подают под давлением 0,15-0,20 МПа. Вначале вода поступает в колонку деаэрации, где освобождается от растворенного в ней воздуха, затем – в смесительную колонку, где смешивается с купажным сиропом. Насыщение смешанного напитка диоксидом углерода происходит в колонке насыщения под избыточным давлением 0,3-0,6 МПа до содержания СО2 4,5-6 г/л. В данном аппарате контролируются такие параметры, как давление, температура и уровень жидкости. Для контроля за давлением используется преобразователь давления «Метран 100-ДИ-1161». Для контроля за температурой установлен преобразователь «Метран 900 Т». Затем полученный газированный напиток направляют на розлив.

На завод диоксид углерода доставляется в специальных автоцистернах, где углекислота находится под низким или среднем давлением. Эти автоцистерны хорошо изолированы и оборудованы холодильными агрегатами, которые позволяют удерживать температуру -18С для низкого давления и -5С – для среднего давления. Углекислый газ из автоцистерн сливают в стационарные цистерны на хранение и по мере необходимости через станцию газификации, и регулирующий узел подают в синхронно – смесительную установку, затем полученный газированный напиток направляется на розлив. На цистернах для хранения СО2 , станции газификации, регулирующем узле установлен преобразователь «Метран 900 Т» и манометр «Метран 100-ДИ-1161».

Розлив газированного напитка происходит в ПЭТ-бутылки на разливочной машине. На линии розлива автоматизированы следующие датчики: фотодатчики отсутствия колпачков и бутылок работают в системе с автоматом остановки линии; датчики отсутствия этикетки в этикетировочном автомате. Пустая тара доставляется в цех со склада. По мере надобности пакеты с пустыми бутылками подаются на пластинчатый транспортер, который доставляет их к автомату для извлечения бутылок из пакетов, а затем к бутылкомоечному автомату, в котором бутылки ополаскиваются озонированной водой, которая поступает из реактора, в ополаскиватель. Чтобы концентрация озона в воздухе не превысила ПДК, помещение, в котором производится розлив и ополаскивание тары озонированной водой, должно быть оборудовано приточно-вытяжной вентиляцией или локальным отсосом воздуха из зоны наибольшего скопления озона.

Затем бутылки наполняются газированным напитком и по ленточному транспортеру направляются к укупорочному автомату. После этого бутылки проходят бракераж на автомате. Бракераж осуществляется по уровню налитого напитка и на наличие крышки. Если эти условия не выполняются, то бутылка автоматически отбраковыва. Далее бутылки движутся по транспортеру и проходят этикетировочный автомат, где на них наклеивается этикетка. После бутылки проходят пакетоформирующий автомат, где обертываются полиэтиленовой пленкой. И, наконец, готовая продукция отправляется на склад.

Кроме того на линии розлива установлены приборы (счетчики) «СЦФ-12», которые измеряют, регистрируют, сигнализируют количество налитых, укупоренных и готовых бутылок, после этикетировочного автомата и укладчика бутылок в короба.

5.4 Применение систем защиты

Фильтры установки водоподготовки оборудованы манометрами и предохранительными клапанами. Для управления работой и обеспечения нормальных и безопасных условий эксплуатации, для контроля за давлением сироповарочный котел, купажные аппараты, емкости снабжены манометрами, предохранительными клапанами, спускными вентилями, термометрами, водомерными устройствами.

Сироповарочный котел имеет гладкую поверхность для удобства очистки, а также оборудован защитным экраном и водяной рубашкой с манометрами, якорной мешалкой и термометром, т.к. температура теплоносителя составляет 100°С. Экран располагается на расстоянии не менее 0,1 м от котла, изготовлен из стали. Высота защитного экрана 1,2 м.

Для изоляции купажных аппаратов используют съемные решетчатые ограждения, температура поверхности которых не превышает 35˚С. Высота ограждения 1,5 м. Для закрепления ограждения на корпусе машины предусмотрены болты, крючки, петли. Раздвижные и откидные ограждения имеют два фиксированных положения: "открыто", "закрыто".

На запорной арматуре трубопроводов вывешены таблички с указанием стрелки направления движения пара, горячей воды, продуктов производства.

На электродвигателях насосного оборудования наносятся указательные стрелки, указывающие направление вращения. Трубопроводы окрашиваются по утвержденным правилам Госгортехнадзора, на них наносятся стрелки с указанием направления движения пара, горячей воды, продуктов производства, что в значительной степени, облегчает обслуживание и предостерегает от возможности несчастных случаев.

Для фланцевых соединений, работающих под давлением до 2,5 Мпа (синхронно-смесительная установка) применяются фланцы с ризками для предотвращения выдавливания прокладок. Герметичность также обеспечивается механическими усилиями режима (люки). Жесткость корпусных фланцев (люков) обеспечивается увеличенной толщиной.

Линии розлива напитков имеют центральные пульты управления для работы в автоматическом режиме и, кроме того, каждая машина, входящая в состав поточной линии оборудована пусковыми устройствами, расположенными непосредственно на машине.

Большую опасность представляет внезапный пуск машины или механизма во время его ремонта, чистки или смазки. Конструкции пусковых устройств исключают возможность случайного пуска. С этой целью кнопки «Пуск» утоплены на 4—5 мм, чтобы они не включались от случайного нажатия. Кнопки «Стоп» окрашены в красный цвет. «Пуск» – в черный. Переводные вилки для переводки ремня с рабочего на холостой шкив надежно фиксируются и имеют проушины для замыкания в этом положении на замок. Ключ от замка хранится у ответственного лица. Электрические рубильники следует выключить, снять предохранители и на щит повесить плакат: «Не включать—работают люди!»

Для остановки оборудования в случае опасности применяют аварийные выключатели, принцип действия которых основан на размыкании электрической схемы привода. Аварийные выключатели имеются практически на всем оборудовании: насосах, емкостях и другом оборудовании. Аварийная остановка оборудования происходит автоматически. Поскольку вращающиеся части после остановки продолжают двигаться по инерции, аварийные выключатели блокируют с системой автоматического торможения.

Блокировка или автоматическая остановка конвейера происходит при остановке какого-либо автомата и заполнении всей линии бутылками. Остановка автомата происходит при открытых дверцах обслуживания, при срабатывании программной системы управления автоматом, при срабатывании предохранительных устройств электрической сети, при ручной остановке автомата.

Конвейерная лента, по которой движутся бутылки, ограждена по всей длине бортиками-ограждениями во избежание падения бутылок с линии. Бортики исполняются в виде горизонтально расположенных трубок из нержавеющей стали, установленных на высоте 0,10 – 0,12 м от ленточного транспортёра линии.

Некоторые виды производственного оборудования (моноблок, этикетировочный автомат на линии розлива) имеют опасные зоны – места с вращающимися и движущимися частями (шестерни, валы, шарниры). Эти опасные зоны (моноблок, этикетировочный автомат) тщательно ограждены кожухом из ударостойкого стекла со специальными дверцами для облегчения осмотра, ремонта и чистки машин.


5.5 Герметизация оборудования, проверка на герметичность

Предупреждение несчастных случаев в значительной степени зависит от правильного пуска установки, поэтому пуску установки должно уделяться большое внимание. Перед пуском тщательно проверяют контрольно-измерительные приборы, герметичность баков, соединений трубопроводов, правильность установки и надежность креплений газовых магистралей.

Используют сварные емкости и трубопроводы. Трубопроводы подсоединяются к емкостям с помощью резьбового соединения.

Безопасность оборудования емкостей может быть достигнута выбором оптимального количества фланцевых соединений, равномерным распределением потока продукта, выбором конструкций, позволяющих удобнее и быстрее освобождать аппарат от продуктов, предотвращением коррозии аппаратов и трубопроводов и т.п. Выбор оптимального числа фланцевых соединений связан с тем, что эти участки в емкостях являются источниками выделения в атмосферу различных газов и поэтому, с точки зрения техники безопасности и условий ремонта, рекомендуется всегда с учетом требований производства иметь этих фланцев как можно меньше.

Для уплотнения вращающихся соединений (вращающихся валов) наибольшее распространение получили сальниковые устройства с уплотнительной набивкой, работающие на принципе осевого напряжения. На производстве применены данные уплотнения на всех насосах.

Для уплотнения вращающихся валов применяют манжетные уплотнения, обеспечивающие герметичность узлов машин при различных температурах, давлениях, скоростях. Основное преимущество простота в изготовлении и монтаже.

Наиболее широкое распространение получили торцовые уплотнения. Их преимущества: высокая степень герметизации, большая степень износоустойчивости и долговечность, способность работать при высоких давлениях.

Для безопасной эксплуатации на производстве важное значение имеют гидравлические и пневматические испытания емкостей и трубопроводов. Вспомогательное оборудование, предназначенное для гидравлических испытаний, осматривается и испытывается на пробное давление, причем пресс должен держать пробное давление без подкачки в течение 5 минут без отпотин и капель.

При заполнении сборника воды в прекаптажном сооружении, танка водой принимаются меры, исключающие возможность образования в системе воздушных мешков. С этой целью в верхних точках системы устанавливаются дренажные штуцера для выхода воздуха, которые при появлении воды закрываются. Давление в емкости поднимают медленно и равномерно, не допуская при этом ударов и толчков, внимательно наблюдая за показанием приборов и испытываемым оборудованием.

После испытания оборудования в течение времени, предусмотренного программой, давление медленно снижают, и испытываемое оборудование подвергают тщательному осмотру по всем узлам, частям и соединениям.

При проведении пневматических испытаний (сборник воды в прекаптажном сооружении, танк хлорированной воды, трубопроводы) значительно увеличивается опасность разрушения емкостей, поэтому запрещено их производить в действующих цехах. Оборудование перевозят на специальную площадку, для испытаний используют воздух от передвижных компрессоров.

5.6 Компоновка цеха безалкогольных напитков

При размещении и установке оборудования должно предусматриваться: основные проходы в местах пребывания работающих, а также по фронту обслуживания оборудования шириной не менее 2,0 м; проходы между автоматическими линиями розлива безалкогольных напитков не менее 2,0 м; проходы у оконных проемов, доступных с пола или площадки, шириной не менее 1,0 м. Размеры любой площадки должны быть достаточными для разборки и чистки аппаратов и их частей без загромождения рабочих проходов, основных и запасных выходов и площадок лестниц, т.е. не менее 0,8 м; продольные и поперечные проходы для обслуживания машин и механизмов на площадках, галереях шириной не менее 0,8 м. Ширину к одиночным рабочим местам следует принимать не менее 0,7 м.

Площадки, расположенные на высоте 0,5 м от пола, переходные мостики, лестницы к ним, имеют ограждение перилами высотой не менее 1,0 м, сплошную зашивку снизу бортом высотой не менее 0,15 м. Высота от пола площадки обслуживания до низа выступающих конструкций перекрытия должна быть не менее 1,8 м.

Лестницы выполняются шириной не менее 0,7 м, при переносе тяжестей – не менее 1 м. Уклон лестниц не более 45˚. Для подступа к редко обслуживаемому оборудованию допускаются лестницы с уклоном 60˚ или стремянки.

Поверхность металлических площадок и ступеней лестниц должна выполняться из просечно-вытяжной или рифленой листовой стали.

Для удобства обслуживания оборудования, соблюдения требований пожарной безопасности и санитарных норм в процессе эксплуатации, а также производства строительно-монтажных работ принимаются следующие нормы его размещения согласно СНиП 2.08 02.,представленных в таблице 5.2:

Таблица 5.2

Компоновка цеха безалкогольных напитков

Наименование цеха

Расстояние (м, не менее)

От стены до напорных баков, чанов, фильтров

Между баками, чанами, фильтрами

Центральный проход

Цех производства безалкогольных напитков

0,5-0,8

0,25

2,0-2,5


5.7 Пожарная безопасность

5.7.1 Определение категорий помещений по пожарной безопасности

Для предприятия безалкогольной промышленности определение класса опасной зоны по взрывам и пожаробезопасности производится согласно НПБ 105 – 03 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной безопасности», представлены в таблице 5.3:

Таблица 5.3

Определение категорий помещений по взрывопожарной и пожарной безопасности

Наименование помещения

Класс опасной зоны по ПЭУ

Класс пожаробезопасности

Категория зданий по НПБ 105-03

Склад сахара: хранение в мешках

П - I I а

повышенной опасности

Д

Купажное отделение

не пожароопасное

особо опасное

Д

Сироповарочное отделение

В – I b

особо опасное

Б

Отделение водоочистки

не пожароопасное

особо опасное

Д

Розливочный цех

не пожароопасное

особо опасное

Д

Посудный цех

П - I I а

повышенной опасности

В

Цех готовой продукции

П - I I а

повышенной опасности

В

По классу опасной зоны склад сахара, посудный цех, цех готовой продукции относятся к категории П - I I а. Это помещения, где находятся твердые горючие материалы, не образующие пыль при переработке. Сироповарочное отделение относится к категории В – I b, т.к. на этом участке происходит образование взрывоопасных концентраций смесей.

Посудный цех и цех готовой продукции относятся к пожароопасной категории В, согласно НПБ 105-03, т.к. используются вещества способные гореть при взаимодействии с кислородом воздуха, но не создавать взрывоопасную концентрацию. Склад сахара, купажное отделение, отделение водоочистки, разливочный цех относятся к пожароопасной категории Д, согласно НПБ 105-03, т.к. используются негорючие вещества и материалы в холодном состоянии. Сироповарочное отделение относятся к пожароопасной категории Б, это взрывопожароопасное помещение, где находится жидкости с tвосп больше 28˚С, в таком количестве при воспламенении которых возникает избыточное давление не больше 5 кПа.

В пожароопасных цехах и на оборудовании, представляющем опасность взрыва или воспламенения, должны быть вывешены знаки, запрещающие пользование открытым огнем, а также знаки, предупреждающие об осторожности при наличии воспламеняющихся веществ. Руководитель предприятия, цеха обязан ознакомить всех работающих со знанием таких знаков.

В каждом подразделении должна быть разработана руководителем соответствующего подразделения конкретная инструкция о мерах пожарной безопасности, согласованна с местной пожарной охраной, утверждена руководителем предприятия, изучена в системе производственного обучения и вывешена на видном месте.

5.7.2 Применение средств пожаротушения

Средствами пожаротушения в сироповарочном отделении цехе является: огнетушители ОУ-5, ОП-5. Они расположены на стеллажах и стойках в помещениях. Также производственные помещения обеспечены первичными средствами пожаротушения: пожарными кранами (пожарный рукав, ствол). Количество огнетушителей определяется согласно ППБ-01-93 в зависимости от категорий помещений.Огнетушители располагаются на видных местах вблизи от выходов из помещений на высоте не более 1,5 м.

На предприятии необходимо предусматривать подачу звукового и светового сигналов, предупреждающих о превышении в воздушной среде помещений концентраций взрывоопасных веществ, превышающих установленные нормативы. Газоанализаторы должны автоматически блокироваться с аварийной сигнализацией.


5.8 Расчет вертикальных валов перемешивающих устройств

При вращении валов может иметь место неустойчивый (резонансный) рост амплитуды вибрации, если собственная частота колебаний вала совпадает с частотой вращения. Поэтому в качестве условия работоспособности вала принимают его виброустойчивость. При выполнении этого условия прочность и жесткость вала обычно бывают обеспечены. В аппаратах с перемешивающими устройствами угловая скорость вращения вала должна удовлетворять условиям:

для сред с и (5.1)

Первая критическая скорость вала (в рад/с) определяется по формуле:

(5.2)

где L =8,4 - длина вала, м;

Е=2- 1011 - модуль упругости материала вала, Н/м2 ;

I - момент инерции поперечного сечения вала, м ;

т - масса единицы длины вала, кг/м;

- корень частотного уравнения, который определяется в зависимости от расчетной схемы вала. Для вала, свободно (шарнирно) закрепленного на обоих концах = 3,142.

При выборе расчетной схемы вала руководствуются следующими допущениями:

- одиночный радиальный шарикоподшипник считается шарнирной опорой;

- закрепления вала в подшипниках корпуса редуктора считается жесткой опорой;

- нижний концевой подшипник скольжения считается жесткой опорой, если длина его больше двух диаметров вала, в противном случае он не считается шарнирной опорой.

Расчет вала с одним или двумя перемешивающими устройствами проводится в определенной последовательности. За исходные данные для расчета принимают мощность N =0,4 кВт, расходуемую на перемешивание, и угловую скорость вращения (рад/с). Крутящий момент Мкр на валу (Н- м) определяют по формуле:

(5.3)

Минимальный диаметр вала (м) предварительно рассчитываем по формуле:

(5.4)

где - допускаемое напряжение на кручения для материала вала ,Н/м2 (для стали

Н/м2 )

мм.

Для полученного диаметра определяем массу единицы длины вала. Для вала сплошного круглого сечения из материала плотностью (кг/м3 ):

(5.5)

кг/м.

Момент инерции вала:

(5.6)

м4 .

Критическая скорость:

рад/c.

Критическая частота вращения:

(5.7)

об/с.

Условие виброустойчивости выполняется:

.


6. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

6.1 Маркетинговые исследования рынка безалкогольных напитков

По прогнозам специалистов исследовательской компании Euromonitor International, в 2008 году стоимость российского рынка безалкогольных напитков достигнет примерно $6,4 млрд. Наибольшей популярностью у потребителей пользуются газированные напитки, при этом по сравнению с предыдущим годом их доли в общем объеме рынка безалкогольных напитков остались почти неизменными, а сами сегменты практически достигли насыщения. Постоянно разрабатываются технические условия на новые наименования напитков предприятиями-производителями, институтами соответствующего профиля.

Как правило, крупнейшие производители пива одновременно вырабатывают в больших объемах и безалкогольные напитки. Имеются и специализированные крупные предприятия, в частности, Останкинский завод фруктовых вод в Москве, ряд предприятий по розливу безалкогольных напитков на концентратах фирм «ПепсиКо», «Кока-кола» в Новосибирске, Сочи, Самаре, Красноярске и других городах. Открыты крупные специализированные

Компания Euromonitor International на постоянной основе проводит анализ российского рынка безалкогольной продукции. Прогнозируется, что, по итогам 2008 года, стоимость этого сегмента вырастет на 7,3% и составит $2,5 млрд. Развитие сегмента по-прежнему обеспечивается стремлением россиян вести здоровый образ жизни, а также растущими доходами потребителей, что позволяет им приобретать более дорогие безалкогольные напитки.

Тем не менее, по сравнению со странами Западной Европы, потребление газированных безалкогольных напитков в России остается низким. Согласно статистике каждый второй житель России в возрасте старше 16 лет потребляет безалкогольные газированные напитки хотя бы 1 раз в месяц и чаще. Примерно одна треть россиян выпивают в месяц от 1 до 3 л безалкогольных газированных напитков. При этом в среднем ежемесячно на каждого потребителя старше 16 лет приходится 4,5 л напитков.

Согласно опросу, 39 % потребителей ежемесячно расходуют на покупку безалкогольных газированных напитков от 50 до 150 руб. Чуть меньшее число горожан (30 %) покупают напитки на сумму менее 50 руб. и всего лишь у 9 % потребителей ежемесячные затраты на безалкогольные газированные напитки составляют свыше 300 руб. в месяц. В среднем каждый россиянин тратит на покупку этой продукции порядка 150 руб. в месяц.

Таким образом, спрос на данную продукцию есть, и существенный. Однако необходимо учитывать и неохваченные 50 % населения. Один из основных барьеров на пути увеличения спроса на безалкогольную газированную продукцию — мнение определенной группы населения, о том, что данный вид продукции либо полностью неблагоприятен для здоровья при его употреблении, либо неблагоприятен при постоянном употреблении. Такова позиция растущей группы потребителей, предпочитающих здоровый образ жизни. Производители стараются привлечь внимание потребителей, позиционируя свою продукцию как очень полезную, хотя эффект от специальных «здоровых» ингредиентов в действительности может быть ничтожным.

С данной проблемой уже достаточно давно столкнулись иностранные производители подобных продуктов. Например, в западных странах спрос на популярные напитки снизился. Виной всему — все увеличивающееся желание людей соблюдать здоровый образ жизни, в который газированная вода с содержанием сахара не вписывается.

Практически единственный выход из сложившейся ситуации — придание продукту лечебно-профилактических свойств. Ведущие производители уже работают в данном направлении. Так, основные телевизионные каналы страны показывают новую продукцию компании «Coca-Сolа» — безалкогольный газированный напиток «BonAqua» с содержанием витаминов.

Следует отметить, что стратегическая инициатива на данном направлении утеряна отечественными производителями, однако в этом есть и свои плюсы. Например, далеко не все производители могут позволить себе такие широкомасштабные рекламные кампании. Однако, в результате подобных акций у потребителя формируется мнение о данном виде продукта. Это значительно упрощает последующие действия российских производителей данного сегмента рынка по продвижению витаминизированных напитков.

Для перехода на качественно новый уровень развития предприятия, для освоения новых рынков сбыта и укрепления уже имеющихся, необходимо расширить ассортимент продукции за счет выпуска нового продукта, позиционированного на людей, заботящихся о своем здоровье. Настоящее время настойчиво показывает, что число таких людей год от года увеличивается.

Высокий спрос на безалкогольные газированные напитки обусловлен: потребностью населения в напитках,; увеличением потребительского спроса на продукты, укрепляющие здоровье и иммунитет; широкой пропагандой СМИ здорового образа жизни и популяризацией оздоровительных продуктов питания, в том числе напитков, среди подростков, молодежи и людей старшего поколения; лечебно-профилактической функцией напитков, актуальных в любое время года; формированием новых пристрастий у населения, нацеленных на потребление качественных и функциональных продуктов.

Преимущественные аспекты производства витаминизированных напитков: внедрение новой технологии происходит в кратчайшие сроки, без дополнительных затрат. Запуск осуществляется на базе имеющихся мощностей без переоборудования и изменения технологического цикла предприятия; выпуск витаминизированных напитков расширяет товарную линейку и увеличивает аудиторию потребителей; функциональность и востребованность напитка решает проблему сезонности выпуска продукции; распространение новой продукции происходит по налаженным каналам сбыта.

Для потребителей безалкогольных газированных напитков упаковка является одним из основных критериев выбора продукции. При регулярной покупке потребители чаще всего приобретают воду в бутылках 0,33 – 0,5 литра. Причем такой объем пользуется большим спросом – его предпочитают 77,9% опрошенных. Питьевую же воду в бутылках 1–2 литра выбирают 42,6% респондентов.

Если сопоставить эту информацию с данными о причинах покупки безалкогольного напитка, можно увидеть, что безалкогольные напитки россияне чаще всего приобретают для спонтанного желания утолить жажду – 71,7% ответов, что объясняет популярность 0,33 – 0,5 литровой упаковки. На втором по популярности месте находится потребление дома, при этом предпочтение отдается бутылкам объемом 1,2 литра.

При покупке газированных безалкогольных напитков главным критерием выбора является качество и вкус продукции – так ответили около 45% опрошенных. На втором месте с большим отрывом располагается такой критерий, как цена, – его отметили 16,1% опрошенных.. Интересно, что рекламные акции и скидки на продукцию привлекают лишь 1,4 и 1,8% потребителей соответственно.

Как уже отмечалось, среди главных критериев выбора большинством потребителей были отмечены вкус и качество продукции, что свидетельствует о направленности россиян на здоровый образ жизни. Поэтому экологически чистые природные добавки, например соки, обогащающие воду полезными веществами, будут положительно восприняты потребителем.


6.2 Исходные данные для экономического обоснования цеха

Целью экономического расчета является выявление экономической целесообразности получения безалкогольных напитков, расчет его себестоимости и экономического эффекта, получаемого от внедрения проекта.

Заводская мощность технологической установки составляет 500000 дал в год, срока окупаемости капитальных вложений.

6.3 Оценка единовременных и текущих затрат на реализацию проекта

6.3.1 Расчет единовременных затрат

Для определения амортизационных отчислений и затрат на текущий ремонт необходимо знать стоимость оборудования, она представлена в табл. 6.1:

Таблица 6.1

Расчет технологического оборудования

Наименование оборудования

Мощность, кВт

Оптовая цена, руб

Количество

Сумма,

руб

Потребляемая мощность, кВт

Фильтр тонкой очистки

10 000

1

10 000

0

фильтр сетчатый

10 500

1

10 500

0

установка ультрафильтрации

40 000

1

40 000

0

насосная станция

15 000

4

60 000

0

обратноосмотическая установка

0,6

400 000

1

400 000

0,6

Na-катионитовая установка

100 000

2

200 000

0

сборники для воды 5 м3

46 000

3

138 000

0

сборники для воды 10 м3

95 000

2

190 000

0

угольный фильтр

50 000

1

50 000

0

УФ-лампа

0,045

16 800

1

16 800

0,045

сироповарочный котел на 500 л

0,6

260 000

1

260 000

0,6

фильтр-ловушка

19 500

1

19 500

0

теплообменник

51 000

3

153 000

0

насос

0,03

10 000

4

40 000

0,12

сборник сахарного сиропа 2,5 м3

38 000

1

38 000

0

сборник 0,1 м3

12 000

1

12 000

0

сборник 0,02 м3

5 000

2

10 000

0

сборник 0,05 м3

10 000

1

10 000

0

фильтр-пресс

13 000

2

26 000

0

купажная емкость 0,5м3

0,5

65 000

3

195 000

1,5

буферная емкость 0,5 м3

25 000

1

25 000

0

смеситель

150 000

1

150 000

0

дозатор

200 000

1

200 000

0

пастеризатор

0,03

65 000

1

65 000

0,03

угольный фильтр

50 000

1

50 000

0

напорная емкость 1 м3

30 000

2

60 000

0

сатуратор

9,2

220 000

1

220000

9,2

деполлетайзер

4

155 000

1

155000

4

конвейер

1,8

98 300

1

98 300

1,8

инспекционный автомат

63 400

1

63 400

0

моноблок розлива

1,5

160 000

1

160 000

1,5

этикетировочный автомат

18.6

240 000

1

240 000

18.6

автомат укладки в короба.

2.3

83 700

1

83 700

2.3

автомат формовки коробов

256 000

1

256 000

0

паллетайзер

160000

1

160 000

ИТОГО

3775200

40,295

затраты на монтаж

377 520

затраты на доставку

188 760

затраты на ремонт

566 280

ИТОГО

4907760


Итоговую сумму стоимости оборудования получаем в результате суммирования затрат:

Сст об = 3 775 200 + 1 132 560 = 4 907 760 руб.

Годовые амортизационные отчисления находим по формуле:

А = , (6.1)

где Nа – норма амортизации, для технологического оборудования принимаем 12 %; Ст – стоимость оборудования, руб.

А = = 588 931,2 руб.

Тогда общая стоимость оборудования:

6.3.2 Расчет текущих затрат

Под текущими затратами (издержками производства) понимается сумма затрат на сырье, основные и вспомогательные материалы, полуфабрикаты, топливо и все виды энергетических затрат, заработная плата с начислениями (годовой фонд заработной платы рассчитывается исходя из планового количества рабочего времени на год на одного рабочего и штатного расписания цеха или установки), амортизация, затраты на ремонт оборудования, общезаводские и цеховые расходы.

Расчет затрат по сырью, материалам приведен в табл. 6.2:

Таблица 6.2

Расчет затрат на сырье и основные материал

Наименование материала

Единица измерения

Норма расхода на 500000 дал

Цена за единицу изделия, руб

Сумма, руб

сахар

кг

420075

14,4

6 049 080

ароматизатор

дм3

1807,8

308

556 802,4

кислота лимонная

кг

8352,5

36

300 690

Сок яблочный

дм3

174425

50

8 721 250

бензоат натрия

кг

928,5

55

51 067,5

диоксид углерода

кг

72 250

6

433 500

Итого

16 112 389

Транспортно-заготовительные расходы

805 619,45

ИТОГО

16 918 008

Расчет затрат на упаковочный материал представлен в табл. 6.3:

Таблица 6.3

Расчет затрат на упаковочный материал

Наименование комплектующих изделий

Количество на 1 изделие

Цена за единицу, руб

Сумма затрат на 500 000 дал, руб

ПЭТ - бутылка.1 л

1

0,32

1 656 320

колпачок

1

0,25

1 375 000

этикетка

1

0,08

440 000

короб

0,0033

6

198 000

термоусадочная пленка

0,8

387 320

Итого

4 056 640

Транспортно-заготовительные расходы

202 832

Итого

4 259 472

6.4 Расчет энергоресурсов

Расчет энергоресурсов представлен в табл. 6.5:


Таблица 6.5

Расчет энергоресурсов

Наименование силового оборудования

Количество

Потребляемая мощность, кВт/ч

Мощность, кВт/ч

Годовой фонд времени раб. оборудования

обратноосмотическая установка

1

0,6

0,6

4000

дозирующий насос

4

0,021

0,084

4000

УФ-лампа

1

0,045

0,045

4000

насос

4

0,03

0,12

4000

сироповарочный котел на 500л

1

0,6

0,6

4000

купажная емкость

3

0,5

0,5

4000

конвейер

1

1,8

1,8

4000

водоохладитель

1

1,5

1,5

4000

компрессор

1

2,3

2,3

4000

Фильтрационный модуль очистки сжатого воздуха

1

2,7

2,7

4000

сатуратор

1

9,2

9,2

4000

полуавтомат розлива

1

0,75

0,75

4000

укупорочный автомат

1

1,14

1,14

4000

этикетировочный автомат

1

2,1

2,1

4000

датировщик

1

0,3

0,3

4000

упаковщик с термотоннелем

1

21,2

21,2

4000

автоматический ополаскиватель

1

0,8

0,8

4000

Итого

45,6

46,7

Нормальный годовой расход энергии:

Lнорм = 46,7 · 4000 = 186 800 кВт/ч

Фактический расход:

Lфакт = = 0,33 кВт/ч

Затраты э/энергии на технологические нужды на 1 л продукции:

Зэ/э = 0,33 · 1,6 = 0,52 руб

Затраты э/энергии на 500 000 дал продукции:

Зэ/э = 500 000 · 0,27 = 260 000 руб

Затраты энергии на освещение рассчитывают по формуле:

Зосв = Еосв · Ц, (6.2)

где Зосв – затраты электроэнергии на освещение, руб;

Еосв - расход электроэнергии на освещение, кВт/ч; Ц – цена 1 кВт/ч электроэнергии, руб.

Затраты денежных средств на освещение:

Еосв = , (6.3)

где У – норма расхода освещения на 1 м2 площади, кВт/ч (16 кВт/ч), S – площадь пола освещаемого помещения, м2 , Т – продолжительность осветительного периода в год, час.

Еосв = = 252 535,5,

Зосв = 252 535,5 · 1,6 = 404 056,8 руб.

Расход пара на отопление и вентиляцию вычисляют по формуле:

Dпара =, (6.4)

Dпара = = 4032 Дж.

где Qвн – внутренний объем помещения, м2 ; Р – удельный расход пара, Дж·ч/м2 ; Тот – продолжительность отопительного сезона в году, дней; Вгод – годовая производительность цеха.

Затраты пара на отопление и вентиляцию вычисляют по формуле:

Зот = D · Ц, (6.5)

Зот = 4032 · 48 = 193 536 руб

где Зот – затраты пара на отопление и вентиляцию, руб.

Затраты воды на технологические цели:

Зв.т. = , (6.6)

Зв.т. = = 125 000 руб.

где Вгод – годовая производительность цеха, дал, м3 ; 50 - расход воды на 1000 дал напитка, м3 ; 5 – средняя стоимость 1 м3 воды.

Затраты воды на санитарно – гигиенические нужды в год:

Зв = , (6.7)

Зв = = 62 500 руб.

где Зв.т. – затраты воды на технологические цели, руб.

6.5 Расчет фонда заработной платы

Годовой фонд заработной платы рассчитывается исходя из планового количества рабочего времени на год на одного рабочего и штатного расписания цеха или установки. Штатное расписание основных производственных рабочих приведено в табл. 6.5:

Таблица 6.5

Штатное расписание основных рабочих

Должность

Количество

Заработная плата

Итого

Генеральный директор

1

50 000

50 000

Главный инженер

1

25 000

25 000

Главный бухгалтер

1

22 000

22 000

Экономист (маркетолог)

2

19 000

38 000

Начальник отдела развития и планирования

1

20 000

20 000

Менеджер по сбыту

2

16 000

32 000

Инженер по снабжению

1

18 000

18 000

Юрист

2

17 000

34 000

Инженер по охране труда

1

15 000

15 000

Инженер по пожаробез-ти

1

12 000

12 000

Начальник цеха

3

17 000

51 000

Мастер

6

15 000

90 000

Кладовщик

2

6 000

12 000

Оператор

12

8 000

96 000

Контролер

6

8 000

48 000

Укладчик

6

8 500

51 000

Купажист

6

8 500

51 000

Наладчик

8

10 000

80 000

Слесарь

6

8 000

48 000

Электрик

6

8 000

48 000

Уборщица

6

4 000

24 000

Начальник службы безопасности

1

14 000

14 000

Охрана

18

8 000

144 000

Водитель

5

10 000

50 000

Грузчик

5

6 000

30 000

Оформитель готовой продукции

4

7 000

28 000

Сдатчик - приемщик

3

7 000

21 000

Начальник отдела кадров

1

18 000

18 000

Сотрудник отдела кадров

2

9 000

18 000

Сотрудники лаборатории

3

8 000

24 000

Заведующий лабораторией

1

16 000

16 000

Итого

123

1 235 000

Месячная зарплата основных рабочих (ФОТ) составляет 1 337 000 руб.

За год зарплата составит:

ФЗП = 12 · 1 235 000 =14 820 000 руб.

Расходы на социальные нужды определяем по формуле:

З = , (6.8)

где Нс.н. – отчисления на социальные нужды (26,2 %).

З = = 3 882 840 руб.

Итоговые годовые затраты на зарплату составляют:

14 820 000 + 3 882 840 = 18 702 840 руб.

Все производственные затраты на весь объем производства представлены в табл. 6.6:

Таблица 6.6

Производственные затраты на весь объем производства

Наименование

Единица измерения

Затраты

1. Материальные затраты

1.1. Затраты на сырье

руб.

16 918 008

1.2. Затраты на упаковку

руб.

4 259 472

1.3. Затраты на оборудование

руб.

4 907 760

2. Энергетические затраты

2.1. Затраты на электроэнергию:

технологические цели

руб.

260 000,00

на освещение 8017м2

руб.

404 056,8

2.2. Затраты пара

на технологические цели

руб.

645 120,00

на отопление/вентиляцию (30%)

руб.

193 536,00

2.3. Затраты на воду:

на технологические цели

руб.

125 000

на санитарно-гигиенические цели (50%)

руб.

62 500

3. Затраты на зарплату

основных рабочих

руб.

14 820 000

Отчисления на социальные нужды

руб.

3 882 840

8. Производственная себестоимость 1бут.

руб.

7,45

ИТОГО

руб.

46 885 259

Себестоимость 1 бутылки продукции

руб.

9,37

6.6 Расчет основных технико-экономических показателей работы цеха

Расчет себестоимости одной бутылки производится по формуле:

С = , (6.9)

где З – производственные затраты на весь объем производства, руб; Vp – годовой выпуск целевой продукции, л.

Рассчитаем себестоимость одной бутылки продукции:

С = = 9,37 руб.

Товарную продукцию определим по формуле:

ТП = Ц · Q, (6.10)

ТП = 11 · 5 000 000= 55 000 000 руб.

где Ц – цена продукта, руб (11 руб/л); Q – количество выработанной продукции, л/год.

Прибыль рассчитывается по формуле:

Пр = ТП – З, (6.11)

Пр =55 000 000 – 46 885 259 = 8 114 741 руб.

где ТП - товарная продукция, руб/год; З – производственные затраты на весь объем производства, руб/год.

Рентабельность продукции находим по формуле:

R = , (6.12)

R = = 17,4 %.

где Ц – цена 1 л продукции, руб/л; С – себестоимость продукции.

6.7 Оценка эффективности инвестиций в производственное оборудование

Для оценки эффективности инвестиций в производственное оборудование необходимо определить, будут ли данные программы давать удовлетворительный доход. Типичная программа капиталовложений предусматривает оплату основных средств в начале программы и последующее получение прибыли в течении ряда лет.

Оценку эффективности инвестиционного проекта будем проводить с использованием следующих критериев:

1). Чистая дисконтированная стоимость (NPV);

2). Внутренняя норма окупаемости (IRR);

3). Коэффициент рентабельности (BCR);

4). Период возврата инвестиций (PBP).

Эти показатели учитывают факт неравномерности одинаковых сумм поступлений, относящихся к разным периодам времени.

Чистая дисконтированная стоимость (NPV) – это алгебраическая сумма дисконтированных доходов и инвестиций, т.е. разница между инвестиционными затратами и будущими поступлениями, приведенные к начальному моменту времени.

NPV характеризует общий экономический эффект от инвестиционного проекта, но без увязки с длительностью получения этого эффекта.

NPV = , (6.13)

где Dt – общий суммарный доход от инвестиций в год t; Кt – суммарные инвестиции; t – год расчетного периода; Т – расчетный период; α – коэффициент дисконтирования.

, (6.14)

где g – норма дисконта, характеризующая минимально приемлемый для инвестора уровень доходности.

Условие эффективности инвестиций по показанию NPV: NPV > 0.

Очевидно, что если: NPV > 0, то проект следует принять;

NPV < 0, то проект следует отвергнуть;

NPV = 0, то проект ни прибыльный, ни убыточный.

Данный показатель определяет величину отдачи от инвестиций.

Существенную роль при оценке NPV, определении его экономического смысла играет ставка расчетного процента (процентная ставка дисконтирования), на основе которой формулируются коэффициенты дисконтирования. В качестве расчетного процента используются средневременная стоимость капитала (СВСК).

СВСК = Wd · Rd · (1 – N) + Wp · Rp + Ws · Rs , (6.15)

где W – доля источников средств в общей оценке инвестиций; Rd – процентная ставка по кредиту; Rp – ставка дивидендов по привилегированным акциям; Rs - ставка дивидендов по обыкновенным акциям; N – ставка налога на прибыль при отнесении процентов по кредиту на себестоимость продукции.

Экономический смысл этого показателя заключается в следующем: предприятие может принимать любые решения инвестиционного характера, уровень рентабельности которых не ниже текущего значения показателей СВСК.

Коэффициент рентабельности инвестиций (BCR) – это отношение суммарных дисконтированных доходов к суммарным инвестициям, т.е. отношение отдачи капитала к вложенному капиталу:

BCR = , (6.16)

где - сумма дисконтированных доходов; - сумма дисконтированных расходов (инвестиций).

Условие эффективности инвестиций по показанию BCR: BCR > 1.

Очевидно, что если: BCR > 1, то проект следует принять;

BCR < 1, то проект следует отвергнуть;

BCR = 1, то проект ни прибыльный, ни убыточный.

Период окупаемости (возмещения) инвестиций (PBP) – это такой промежуток времени, за который происходит полное возмещение инвестиций, т. е. это минимальный временной интервал (от начала осуществления проекта), за пределами которого интегральный эффект становится и в дальнейшем остается не отрицательным.

, (6.17)

Значение PBP определяется суммированием нарастающих итогов денежных потоков до того момента, когда NPV=0.

Условие эффективности инвестиций по показателю PBP : PBP < Т, где Т – срок жизни инвестиционного проекта.

6.7.1 Расчет средневзвешенной стоимости капитала (СВСК)

Ставка дисконтирования q берется увеличением ставки рефинансирования на 3 – 4,5 %. В настоящее время ставка рефинансирования равна 10,5 %.

q = 10,5 + 4,5 = 15 %.

Общая потребность в инвестициях, определена, и составляет 7 774 260 рублей, которые предоставляются в кредит сроком на 8 лет по ставке 15 % годовых с ежегодной выплатой процентов (в конце каждого года) и возвратом основной суммы долга разными долями в течении 7 лет.

Составим инвестиционный план.

Расчет амортизации:

А = , (6.18)

где К – инвестиции; t – срок кредита ( t = 8 лет).

А = = 613 470 руб.

Банковский кредит погашается равными частями в течении 8 лет. График финансирования проекта, выплаты процентов и возврата кредита приведены в таблице 6.7:

Таблица 6.7

Расчет процентов по кредиту (тыс. руб.)

Год

Долг по кредиту

Выплата процентов (15 %)

1

4 907 760

736 164

2

4 294 290

644 143,5

3

3 680 820

552 123

4

3 067 350

460 102,5

5

2 453 880

368 082

6

1 840 410

276 061,5

7

1 226 940

184 041

8

613 470

92 020,5

Расчет потока чистых средств, образованных в результате инвестиционной деятельности, произведен по годам расчетного периода нарастающим итогом, начиная с первого года инвестирования.


6.7.2 Расчет коэффициента рентабельности инвестиций ( BCR )

Рассчитываем коэффициент рентабельности по формуле:

= 5 256 305,2 + 4 872 981,2 + 4 442 193,9 + + 4 096 347,2 + 3 781 952,2 + 3 478 556,8 + 2 778 052,8 + 2 556 889,3 = 31 263 278,6 руб

= 4 907 760

BCR = = 6,37

BCR > 1 – условие эффективности инвестиций выполняется, инвестиции эффективны.

6.7.3 Расчет NPV

NPV = -4 907 760 + 5 256 305,2 + 4 872 981,2 + 4 442 193,9 + 4 096 347,2 + 3 781 952,2 + 3 478 556,8 + 2 778 052,8 + 2 556 889,3= + 26 355 518,6

NPV > 0 – условие эффективности инвестиций выполняется, инвестиции в данном проекте эффективны.

Результаты расчета потока чистых доходов по инвестиционному проекту развития безалкогольного предприятия приведены в табл. 6.8:


Таблица 6.8

Инвестиционный план

2008

2009

2010

2011

2012

2013

2014

2015

2016

Капиталовложения

4 907 760

Объем продукции

5 000 000

5 000 000

5 000 000

5 000 000

5 000 000

5 000 000

5 000 000

5 000 000

Оптовая цена

11

11,55

12,1

12,7

13,33

13,99

14,69

27

Выручка

55 000 000

57 500 000

60 500 000

63 500 000

66 675 000

69 982 500

73 447 500

77 119 875

Затраты

46 885 259

49 229 521,95

51 690 998,04

54 275 547,9

56 989 325,3

59 838 791,5

62 830 731,1

65 972 267,6

Валовая прибыль

8 114 741

8 520 478,05

8 809 001,9

9 224 452,1

9 685 674,7

10 143 708,4

10 616 768,9

11 147 607,4

Налог на прибыль (24%)

1 947 537,8

2 044 914,732

2 114 160,4

2 213 868,5

2 324 561,9

2 434 490,02

2 548 024,5

2 675 425,7

Чистая прибыль

6 167 203,2

6 475 563,3

6 694 841,5

7 010 583,6

7 361 112,8

7 709 218,38

8 068 744,4

8 472 181,7

Проценты по банковскому кредиту (15%)

736 164

644 143,5

552 123

460 102,5

368 082

276 061,5

184 041

92 020,5

Прибыль в распоряжении

5 431 039,2

5 831 419,8

6 142 718,5

6 550 481,1

6 993 030,8

7 433 156,8

7 884 703,4

8 380 161,2

Амортизация

613 470

613 470

613 470

613 470

613 470

613 470

613 470

613 470

Чистый доход

6 044 509,2

6 444 889,8

6 756 188,5

7 163 951,1

7 606 500,8

8 046 626,8

8 498 173,4

8 993 631,2

0,8696

0,7561

0,6575

0,5718

0,4972

0,4323

0,3269

0,2843

Чистая дисконтированная стоимость

- 4 907 760

5 256 305,2

4 872 981,2

4 442 193,9

4 096 347,2

3 781 952,2

3 478 556,8

2 778 052,8

2 556 889,3

с нарастающим итогом

- 4 907 760

348 545,2

5 221 526,4

9 663 720,3

13 760 067,5

17 542 019,7

21 020 576,5

23 798 629,3

26 355 518,6

NPV

+ 26 355 518,6


6.7.4 Расчет периода возмещения инвестиций (РВР)

Расчет представлен в табл. 6.9:

Таблица 6.9

Расчет срока окупаемости инвестиций

Год

Текущая дисконтированная стоимость

Нарастающим итогом

0

- 4 907 760

- 4 907 760

1

5 256 305,2

348 545,2

2

4 872 981,2

5 221 526,4

3

4 442 193,9

9 663 720,3

4

4 096 347,2

13 760 067,5

5

3 781 952,2

17 542 019,7

6

3 478 556,8

21 020 576,5

7

2 778 052,8

23 798 629,3

8

2 556 889,3

26 355 518,6

Сумма

+ 26 355 518,6

Проект окупается в первый год эксплуатации.

РВР = 1 год.

РВР < Т – условие эффективности выполняется, инвестиции эффективны.

Оценка эффективности инвестиций показывает следующие результаты:

- чистая дисконтированная стоимость имеет положительное значение NPV = + 26 355 518,6;

- коэффициент рентабельности инвестиций больше единицы BCR = 6,37;

- срок возмещения инвестиций меньше расчетного периода РВР =1 лет.

Основные условия эффективности инвестиций выполняются, следовательно данный инвестиционный проект признается эффективным, инвестиции в него целесообразны.

В табл. 6.10 представлены показатели технико-экономического расчета:


Таблица 6.10

Показатели технико-экономического расчета

Наименование показателей

Единица измерения

Количество

Производительность

л

5 000 000

Товарная продукция

руб/год

55 000 000

Себестоимость 1 л продукции

руб/л

9,37

Цена за 1 л продукции

руб/л

11

Прибыль за год

руб/год

8 114 741

Рентабельность продукции

%

17,4 %

Срок окупаемости

год

1 год


7. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Сегодня Самарская область – самый развитый индустриальный район Поволжья. Здесь сосредоточено около четверти всех производственных фондов, производится более 20 % промышленной валовой продукции Поволжского региона. Поэтому и значительно оказываемое антропогенное воздействие на окружающую природную среду.

Производственные процессы должны быть организованы так, чтобы исключить загрязнение воздуха, почвы и водоемов вредными веществами

К основным воздействиям от работы очистного отделения на природную среду относят сбросы загрязняющих вод, образование производственных отходов.

7.1 Климатическая и эколого–географическая характеристика района размещения предприятия

Самарская область расположена в юго–восточной части восточноевропейской равнины в среднем течении реки Волги, в умеренном поясе, климат континентальный. Осадки выпадают неравномерно, их количество уменьшается с северо – запада на юго–восток.

Среднегодовая температура воздуха +4,6˚С. Средняя температура воздуха наиболее жаркого месяца (июль) равна 26,2о С, среднемесячная температура самого холодного месяца (январь) равна - 16,8о С, среднегодовая относительная влажность – 65%. Среднегодовая скорость ветра 3,6 м/сек. Согласно розе ветров наблюдается преобладание западного (18 %) и юго-западного (15 %) направления ветра.

Среднегодовая сумма осадков составляет 512 мм. Глубина промерзания грунта 1,5 м, толщина снежного покрова 1- 1,5 м. Волга пересекает область на протяжении 300 км, в нее впадают реки Самара, Сок и др. Основное их питание – снеговая вода (зимой – грунтовая). В области преобладает почвенный покров черноземного типа, который легко пропускает воду и воздух. Область имеет равнинный рельеф, что благоприятно для строительства промышленных предприятий.

В данном проекте рассматривается ООО Самарский комбинат «Родник».

Данное предприятие расположено в Советском районе г. Самара, ул. 22 партсъезда, 1 е.

Территория, на которой расположены здания ООО СК "Родник", граничит:

- с северо-западной стороны – с ул. Кабельная и железной дорогой ОАО "Волго-Уральская" Транспортная Компания", за которой расположен пустырь и база ОАО "Волгостальмонтаж" ( на расстоянии 500 м от объекта);

- с северо-восточной стороны – со свободной территорией шириной около 150 м и забором ЗАО "Самарская кабельная компания";

- с юго-западной стороны – с ул.22 Партсъезда, за которой на расстоянии 100 м расположена база Управления производственно-технологической комплектации ОАО "Метрострой".

Территория находится в водоохраной зоне р. Самарка.

Согласно СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 санитарно-защитная зона для данного производства составляет 100 м.

Жилые здания в санитарно-защитной зоне отсутствуют. Ближайшие жилые дома находятся на расстоянии более 1000 м в юго-западном направлении от предприятия.

Метеорологическая характеристика рассеивания загрязняющих веществ и коэффициенты, определяющие условия рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере, согласно материалам местной природоохранной службы характеризуется данными представленными в табл. 7.1 [31].


Таблица 7.1.

Метеорологическая характеристика рассеивания загрязняющих веществ

Наименование характеристик

Величина

Коэффициент, зависящий от стратификации атмосферы, А

160,0

Коэффициент рельефа местности в городе

1,0

Средняя максимальная температура наружного воздуха наиболее жаркого месяца года, о С

26,2

Средняя температура наиболее холодного месяца, о С

–16,8

Среднегодовая роза ветров, %:

С

5,0

СВ

9,0

В

16,0

ЮВ

13,0

Ю

12,0

ЮЗ

20,0

З

11,0

СЗ

14,0

Скорость ветра, повторяемость превышения которой по многолетним данным составляет 5%, м/сек

7,0

Указанные данные приняты в расчетах рассеивания загрязняющих веществ по проектируемому объекту.

Роза ветров и генеральный план предприятия представлены в приложении 5.

7.2 Характеристика образующихся отходов

Отработанный уголь марки БАУ–А получается в процессе очистки воды в результате снижения его активности за счет адсорбции органических соединений, не удаляемых в процессе регенерации угля. Отработанный уголь выгружается из угольной колонки, возврату в производство (на стадию очистки воды) не подлежит.

К производственно – загрязненным и хозяйственно – бытовым сточным водам (3 категории), относят воды, образующиеся от мойки технологического оборудования цеха, от мойки полов производственных помещений [20]. Объем сточных вод 3 категории составляет 12 – 15 м3 /1000 дал безалкогольных напитков. Сточные воды, сбрасываемые в канализацию характеризуются рядом показателей: биохимическая потребность в кислороде (БПК) – 5–7 мг/л, взвешенные вещества – 5 – 8 мг/л, минерализация – 800 мг/л .

Качество отводимых стоков от предприятия в систему коммунальной канализации МП «Самараводоканал» соответствует установленным нормативам: рН – 6,5 – 7,5 мг/л, БПК – 240 мг/л, взвешенные вещества – 120 мг/л, сахарный сироп – 502 мг/л, купажный сироп – 496 мг/л, азот – 0,20 мг/л, фосфаты – 1,8 мг/л, железо – 0,6 мг/л, цинк – 0,05 мг/л, медь – 0,07 мг/л, никель – 0,06 мг/л, свинец – 0,014 мг/л, хлориды – 118 мг/л, сухой остаток – 700 мг/л, сульфиды, сероводород – 0,30 мг/л [32].

7.3 Утилизация отходов производства

Для временного сбора и хранения твердых бытовых отходов установлены контейнеры. Площадка для контейнеров забетонирована.

В результате работы предприятия образовываются отходы основного производства:

- отработанный активированный уголь;

- отходы упаковочной бумаги и картона;

- отработанный фильтр-картон;

- полипропиленовая тара.

Вывоз отходов осуществляется согласно договорам с ОАО "СпецАвтоТранс" и ГУП "Экология"

Отработанны уголь после регенерации вывозится на сельскохозяйственные угодья и применяется для улучшения структуры почвы либо вывозится на полигон с. Преображенка (ГУП "Экология")

Воздействие объекта на атмосферный воздух является допустимым, приземные концентрации по выбрасываемым в атмосферу веществам не превышают ПДК населенных мест.

Сброс производственных сточных вод 3 категории в водоем общественного пользования не допускается. Бытовые, производственные и дождевые стоки перекачиваются на очистные сооружения МП "Водоканал" и МП "Инженерная служба", что исключает загрязнение водного бассейна.


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной выпускной квалификационной работе:

- разработана технологическая схема приготовления безалкогольных напитков на базе предприятия ООО Самарского комбината «Родник».

- проведен подбор и расчет основного и вспомогательного оборудования;

- произведен расчет основного и вспомогательного сырья;

- составлена схема автоматизации производства, приведена спецификация технических средств автоматизации;

- выявлены опасные факторы производства, проведен анализ опасности технологического процесса;

- приведена схема утилизации отходов, климатическая характеристика, районное размещение предприятия, характеристика и утилизация отходов;

- выполнен расчет технико-экономических показателей.

В целом проект показывает техническую осуществимость и экономическую целесообразность производства безалкогольных напитков «Яблоко» и «Апельсин», производительностью 500000 дал в год на базе предприятия ООО СК «Родник».


СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Колчева Р.А., Ермолаева Г.А. Производство пива и безалкогольных напитков. М.: Агропромиздат, 1985. 219-226 с.

2. Кайшев В.Г. Состояние и развитие продовольственного комплекса России: Пиво и напитки, 2006–№1, 6-8 с.

3. Помозова В.А. Производство кваса и безалкогольных напитков. СПб: ГИОРД, 2006. 192 с.

4. Королев Д.А., Чекан Л.И., Денщиков М.Т. Технология безалкогольных напитков. М.: Пищепромиздат, 1962. 514 с

5. Колесникова И.А., Зазирная М.В., Сергеева Н.М. Сырье для производства безалкогольных напитков: Справочник. Киев: Урожай, 1992. 238 с.

6. Тихомиров В.Г. Технология и организация пивоваренного и безалкогольного производств. М.: Колосс, 2007. 461 с.

7. Шуманн Г. Безалкогольные напитки: сырье, технологии, нормативы. СПб.: Профессия, 2004. 275 с.

8. Рудольф В.В., Орещенко А.В., Яшнова П.Я. Производство безалкогольных напитков: Справочник. СПб.: Профессия, 2000. 356 с.

9. Колотуша П.В., Домарецкий В.А., Емельянова Н.А. Технологическое проектирование солодовенных и пивобезалкогольных заводов. Киев.: Высшая школа, 1987. 254 с.

10. Урюпин Е.А. Современные тенденции развития рынка безалкогольных газированных напитков. Пиво и напитки. - 2006. - №2. - С.17.

11. Ермолаева Г.А., Колчева Р.А. Технология и оборудование производства пива и безалкогольных напитков. - М: Академия, 2000. - 414 с.

12. Колесникова И.Л., Сергеева Н.М. Сырье для производства безалкогольных напитков. – К: Технiка, 1988. – 165 с.

13. Справочник по производству безалкогольных напитков. – М: Пищевая промышленность, 1979. – 368 с.

14. Рудольф В.В., Балашев В.Е. Технология и оборудование производства безалкогольных напитков. – М: Пищевая промышленность, 1969. – 163 с.

15. Кретов И.Т., Антипов С.Т., Шолохов С.В. Инженерные расчеты технологического оборудования предприятий бродильной промышленности. – М: Колос, 2004. – 391 с.

16. Попов В.И. Оборудование предприятий пивоваренной и безалкогольной промышленности. – М: Пищевая промышленность. 1974. – 280 с.

17. Антипов С.Т., Кретов И.Т., Остриков А.Н., Панфилов В.А., Ураков О.А. Машины и аппараты пищевых производств. – М.: Высшая школа, кн.1, 2001. – 697 с.

18. Коробов М.М., Ройтер И.М., Мальцев П.М. Расчет продуктов бродильных производств, ликероводочных и безалкогольных напитков. – М.: Пищевая промышленность, 1973. – 591 с.

19. Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. – М.: Химия, 1991. – 493 с.

20. Соколов В.А. Автоматизация технологических процессов пищевой промышленности. – М.: Пищепроиздат, 1991. – 439 с.

ОТКРЫТЬ САМ ДОКУМЕНТ В НОВОМ ОКНЕ

ДОБАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ [можно без регистрации]

Ваше имя:

Комментарий