Проект отделения производства шоколадных масс с разработкой смесителя и мельницы

СОДЕРЖАНИЕ

Аннотация………………………………………………………………………...…5

Введение. ……………………………………………………………………………6

Технико- экономическое обоснование проекта. ……………………………..10

Обоснование выбора оборудования…………………………………………....11

1. Технологическая часть……………………………………………………16
1. Характеристика сырья и продукции……………………………………16
1. Сахар-песок………………………………………………………………16
2. Молоко цельное сухое…………………………………………………...17
3. Лецитин…………………………………………………………………...18
4. Ванилин…………………………………………………………………...19
5. Какао масса……………………………………………………………….20
6. Какао масло……………………………………………………………….21
7. Жиры……………………………………………………………………...22
2. Физико-химические показатели………………………………………...24
3. Описание технологической схемы……………………………………...25
4. Материальный баланс оборудования…………………………………..26
5. Расчет вместительности смесителя за цикл……………………………29
6. Расчет производительности мельницы…………………………………29
2. Проектно-конструкторская часть……………………………………….30
1. Расчёт смесителя…………..……………………………………………..30
1. Конструктивный расчет смесителя…….……………………………….30
2. Определение размеров мешалки……………………………………….....30
3. Расчет мощности привода….……………………………………………31
4. Расчет обечайки работающей под наливом…………………………….32
5. Расчет конического днища работающего под наливом………………..33
6. Расчет толщины стенки эллиптической крышки с учетом ослабления отверстиями………………………………………………………………34
7. Расчет вала на динамическую прочность………………………………35
8. Расчет мешалки на прочность…………………………………………...39
9. Выбор стандартных опор………………………………………………..40
2. Расчет двухвалковой мельницы………………………………………...41
1. Конструктивный расчет………………………………………………….41
2. Расчет клиноременной передачи………………………………………..43
3. Прочностной расчет мельницы………………………………………….44
1. Расчет вала на жесткость……………………………………………..46
4. Расчет и подбор пружин………………………………………………....46
5. Определение размеров и потребляемой мощности шнекового питателя…………………………………………………………………...49
6. Расчет заготовок витка……………………..............................................50
3. Техническое обслуживание и ремонт……………………………………51
1. Ремонт оборудования……………………………………………………51
2. Ремонт мельниц………………………………………………………….57
3. Ремонт емкостных аппаратов…………………………………………...58
4. Строительно-монтажная часть…….…………………………………….58
1. Описание строительной конструкции………………………………….58
5. Автоматизация технологического процесса……………………………60
1. Задание на проектирование системы автоматизации …………………61
2. Спецификация на приборы и средства автоматизации………………..62
3. Описание функциональной схемы……………………………………...62

Список литературы…………………………………………………...………….84

Приложение…………………………………………………………………...…...86

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аннотация

          Проект отделения производства шоколадных масс с разработкой смесителя и мельницы. Расчетно-пояснительная записка к дипломному проекту. Иваново: ИГХТУ, 2013. 65с.

В данной выпускной квалификационной работе приведён технологический и  конструктивный расчёт следующего оборудования:

• смеситель;
• двухвалковая мельница;

В отличии от действующего производства в проект внесен ряд изменений, касающихся вопросов аппаратурно-технологического оформления производства шоколадных масс, а так же автоматизации отдельных стадий производства.

Расчетно-пояснительная записка содержит следующие разделы: технологическая часть, проектно-конструкторская часть, техническое обслуживание и ремонт, строительно-монтажная часть, автоматизация технологического процесса.

Содержание графической части:

1. лист - Технологическая схема
2. лист - Валок
3. лист - Мельница
4. лист - Смеситель

 

 

 

 

 

Введение

История шоколада начинается в Мексике  в 15 веке. Именно в тот период, когда  Христофор Колумб высадился на американскую землю, ему в знак гостеприимства предложили чашку шоколада. Да, именно чашку, так как первоначально, и еще долгое время, шоколад употребляли исключительно в жидком виде. Привычная плиточная форма появилась лишь в середине 19 века. Шоколад в форме плитки, завоевал популярность у представителей всех слоев населения из-за отличных вкусовых качеств.

Сегодня шоколад – это самая популярная группа кондитерских изделий. Шоколадом принято называть продукт, в котором содержатся какао продукты. К какао продуктам относятся какао тертое и какао масло, которые в свою очередь изготовляют из какао-бобов. Кроме основных компонентов шоколад, в зависимости от вида, может содержать молочные продукты, орехи, ароматизаторы и другие компоненты. Шоколад классифицируют по нескольким признакам.

По форме и консистенции:

• шоколад в плитках, шоколадки,
• фигурный шоколад,
• в виде шоколадной глазури.

По форме и консистенции шоколад  изготавливают в плитках, фигурный и в виде шоколадной глазури. Последнее  применяют для изготовления глазированных  конфет, печенья и других сладостей  с использованием шоколада. Согласитесь, глазированные шоколадом кондитерские изделия приобретают особый вкус и внешне более привлекательны.

 

По содержанию какао-продуктов

Шоколад с содержанием какао-продуктов  в диапазоне от 25% до 99%. Выделяют обыкновенный, горький и белый  виды шоколадов. Обыкновенный или классический шоколад – это шоколад с содержанием какао-продуктов от 35 до 55-60%. А вот в горьком шоколаде содержание какао продуктов превышает 55%. Горький шоколад считается самым полезным, так как именно в нем содержится максимум какао продуктов. Другими словами, изменяя соотношение между какао продуктами и остальными составляющими, можно изменять вкусовые особенности получаемого шоколада — от горького до сладкого. Чем больше в шоколаде какао тёртого и/или какао масла, тем более горьким вкусом и более ярким ароматом обладает шоколад и тем более он ценится.

Что касается белого шоколада, то это  полноценный представитель шоколадной империи, а белый он только потому, что в нем отсутствует какао  порошок и/или какао тертое, а  какао масла в нем не меньше чем в обычном темном шоколаде.

В зависимости от содержания добавок: 

• шоколад без добавлений,
• шоколад с добавлениями,
• шоколад с начинками.

Шоколад без добавлений – шоколад  в классическом его понимании, изготовляют  из какао тёртого, сахарной пудры  и масла какао. Такой шоколад обладает специфическими свойствами, присущими какао-бобам.

А вот шоколад с добавлениями, отличается, прежде всего, содержанием  добавок, определяющие вкус и «изюминку» конечного продукта. В качестве добавок  чаще всего выступают молоко, сливки, орехи, изюм, кусочки фруктов, какао-крупка, крошка вафель и их сочетание. Шоколад, содержащий молочные продукты принято называть молочным. Какао продуктов в молочном шоколаде, часто не превышает 35%.

Шоколад с начинкой – обычный  шоколад с начинкой внутри. Начинка в таком шоколаде составляет не более 50% продукта. Наиболее популярна помадная начинка, однако широкое распространение получили также ореховая, шоколадная, сливочная или молочная, кремовая, желейная начинки или их сочетание.

По способу обработки  шоколад классифицируют:

• десертный,
• обыкновенный,
• пористый.

Десертный шоколад, в силу особенностей технологии производства, имеет более  тонкую дисперсность (какао-продукты при  производстве подвергались более тщательной и длительной обработке). Именно поэтому десертный шоколад имеет более высокие ароматические и вкусовые достоинства по сравнению с обычным. Обыкновенная шоколадная масса обладает более низкими вкусовыми и ароматическими достоинствами и менее тонкой дисперсностью.

Пористый шоколад получают в  основном из десертной шоколадной массы. Пористый шоколад отличается от традиционного пористой структурой, что придает ему особый вкус. Для создания пористого шоколада шоколадную массу помещают в камеры с газом CO2. После насыщения продукта газом в шоколадной массе образуются расширяющиеся пузырьки, увеличивающие объем шоколадной массы. Далее, процесс создания шоколадной плитки ничем не отличается от производства обычного шоколада. Как правило, при равном весе плитка пористого шоколада больше обычной по объему.

Обращайте внимание на состав продукта – в настоящем шоколаде присутствие  какао тертого и/или какао-масло  обязательно, т.к. именно в них содержаться  все полезные и вкусовые свойства, присущие шоколаду. Существует категория  недобросовестных производителей, которые под названием «шоколад» выпускают сладкую плитку, какао масло в которых заменено на более дешевый аналог, а удельная стоимость шоколада приходится именно на какао масло.

Разновидностей шоколада огромное количество – это может быть шоколад  молочный с цельным фундуком или шоколад горький, шоколад обыкновенный с начинкой или пористый шоколад с ароматом кофе. Комбинаций предостаточно, для того, чтобы полки магазинов пестрили своим разнообразием.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Технико-экономическое  обоснование проекта

 

             ЗАО “KRAFT ” находится в выгодном расположении, из-за таких особенностей как:

-  предприятие находится в  черте города, что обеспечивает  близость от него источника  энергии, городского водоканала  и рабочей силы;

- непосредственная близость железнодорожных и автомобильных путей сообщения, что обеспечивает бесперебойный ввоз сырья и вывоз готовой продукции;

- на территории, где расположено предприятие, находятся источники подземных вод, что позволяет в дополнение  к городской воде использовать воду из скважин для нужд производства,

-   предприятие  имеет непосредственную  близость к квалифицированным  кадрам,

-   близость к Москве обеспечивает постоянно высокий спрос на продукцию.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обоснование выбора оборудования

 

Технологическое оборудование шоколадного производства весьма разнообразно. Однако многие группы машин и аппаратов имеют общие признаки. В основу классификации оборудования можно положить следующие классификационные признаки: характер воздействия на продукт, характер рабочего цикла, степень механизации и автоматизации и функциональное назначение оборудования.

Классификация оборудования по характеру воздействия на продукт. По этому признаку оборудование может быть разделено на машины и аппараты.

В машине осуществляется механическое воздействие на продукт. При этом свойства продукта или материала не меняются. Изменяются лишь форма, размеры и другие физические параметры. Особенностью машины является наличие движущихся рабочих органов, непосредственно механически воздействующих на продукт.

В аппаратах осуществляются тепловые, электрические, физико-химические, биохимические и другие воздействия, которые вызывают изменение физических, химических свойств либо агрегатного состояния обрабатываемого продукта. Характерным признаком аппарата является наличие пространства, или рабочей камеры.

Классификация оборудования по характеру рабочего цикла. Машины и аппараты делятся на машины и аппараты периодического и непрерывного действия.

В машинах и аппаратах периодического действия продукт подвергается обработке в течение определенного промежутка времени (цикла), а затем удаляется. После этого цикл процесса повторяется. Режим работы рабочих органов такого оборудования в течение цикла непостоянен, непрерывно меняется.

В машинах и аппаратах непрерывного действия процесс протекает непрерывно при установившемся режиме с одновременной непрерывной загрузкой исходного сырья и выходом готового продукта. Рабочие органы оборудования работают в установившемся, стабильном режиме.

Классификация оборудования по степени механизации в автоматизации. По этому признаку машины и аппараты делятся на машины и  аппараты неавтоматического, полуавтоматического и автоматического действия.

В оборудовании неавтоматического  действия загрузка, выгрузка, перемещение, контроль, а также отдельные технологические операции осуществляются рабочим непосредственным воздействием на обрабатываемый объект.

В полуавтоматическом оборудовании все  основные технологические операции выполняет машина. Ручными являются некоторые вспомогательные операции, например загрузка и выгрузка, а также операции контроля, наладки и наблюдения.

В автоматическом оборудовании все  технологические, вспомогательные и контрольные операции проводятся автоматически по заранее заданной программе. Ручными операциями в этом случае являются наладка и наблюдение за работой автомата.

Классификация оборудования по функциональному назначению. По стадиям технологического процесса и функциональному назначению технологическое оборудование шоколадного производства можно разделить на следующие группы:

1. Оборудование для приема, хранения и внутрифабричного

транспортирования сырья. К этой группе   относятся машины, аппараты, 
установки и устройства, с помощью которых сырье доставляется на 
предприятия, транспортируется и хранится в складах и цехах.

2. Оборудование для подготовки сырья к производству. В эту 
   группу входит оборудование для очистки какао бобов, сахара-песка, 
   орехов от примесей, термической обработки какао бобов и орехов с 
   дальнейшим их измельчением и отделением оболочки.
3. Оборудование для приготовления шоколадных масс. К этой 
   группе относится оборудование для тонкого измельчения какао 
   крупки и сахара-песка, темперирования и хранения какао тертого, 
   приготовления рецептурных смесей и шоколадных масс.
4. Оборудование для темперирования шоколадных масс и

формования шоколадных изделий. К  этой группе относятся темперирующие машины для шоколадных масс, шоколадоформующие агрегаты для получения простых и сложных шоколадных изделий.

5. Оборудование для приготовления начинок. И в эту группу входят 
   аппараты и установки для приготовления помадных, пралиновых и 
   фруктово-ягодных масс, используемых в шоколадном производстве в 
   качестве начинок.
6. Оборудование для производства какао порошка. К этой группе 
   относится оборудование для подготовки (препарирования) какао 
   крупки или какао тертого к прессованию, гидропрессовые установки и 
   установки для измельчения какао жмыха.
7. Упаковывающее оборудование. В эту группу входят завертывающие, фасовочные, комплектующие, оклеивающие и другие машины и манипуляторы, которые применяются на конечных (финишных) 
   операциях производства шоколада и какао порошка.

ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К КОНСТРУКЦИИ  МАШИН И АППАРАТОВ ШОКОЛАДНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Машины и аппараты должны иметь  высокие технико-экономические показатели, под которыми подразумеваются отдельные параметры, отнесенные к производительности машины или аппарата. К таким параметрам относятся, например, масса машины или аппарата, размер занимаемой площади, расход электроэнергии, пара и воды и т. п., стоимость обслуживания и другие расходы, связанные с эксплуатацией оборудования, а также с текущим и капитальным ремонтом.

Конструкция машин и  аппаратов должна отвечать требованиям  современной прогрессивной технологии. Необходимо, чтобы форма, размеры, скорости и траектории движения рабочих органов, а также такие параметры, как температура теплоносителя и т. п., соответствовали физико-механическим и химическим свойствам продукта и выбранному технологическому режиму.

Особое значение имеет выбор  материалов для изготовления рабочих органов. Многие виды сырья и полуфабрикатов, применяемые в шоколадном производстве, содержат кислоты, поэтому некоторые рабочие органы машин и аппаратов должны выполняться из коррозионно-стойких материалов. Рабочие органы машин и аппаратов должны обладать высокой износоустойчивостью, так как попадание частиц материалов рабочих органов в пищевой продукт может сделать его непригодным к употреблению.

Конструкция деталей, рабочих  органов и других узлов машины должна быть технологичной, т. е. машина должна быть изготовлена при минимальных трудовых и материальных затратах.

Современные пищевые машины достаточно быстроходны. Даже незначительная неуравновешенность вращающихся деталей может привести к возникновению вредных динамических нагрузок, вызывающих вибрацию машин и перекрытий зданий, чрезмерный износ подшипников, излишний расход энергии и т. п., поэтому быстровращающиеся детали должны быть статически или динамически уравновешены. Большим достоинством любой машины или аппарата является простота конструкции, облегчающая как обслуживание, так и ремонт.

Машины, аппараты и транспортирующие устройства не должны иметь застойных зон, где мог бы скапливаться продукт. Станины должны быть обтекаемые, закрытые.

Конструкция машин и аппаратов должна удовлетворять требованиям охраны труда и техники безопасности.

Эффективная работа технологического оборудования шоколадного производства зависит от работы оборудования и установок общего назначения: энергетического оборудования (электродвигатели с аппаратурой управления и защиты, холодильные и паросиловые установки), систем вентиляции и кондиционирования воздуха, водоснабжения и канализации, грузоподъемного и транспортирующего оборудования.

 

Оборудование для измельчения

мельницы

Различают следующие виды мельниц:

• Дисковые
• Молотковые
• Шаровые
• Штифтовые
• Валковые
• Двухвалковые
• Трехвалковые
• Пятивалковые
• Восьмивалковые

В проектируемом отделении выбирается двухвалковая мельница, так как  она оптимально удовлетворяет требованиям технологического процесса.

 

Оборудование для перемешивания смеситель

Смесители предназначены для замеса различных жиросодержащих масс из разнородных, предварительно измельченных компонентов: сахара, какао, орехов, сухого молока, а также для разводки слишком густых масс.

Различают:

• Смесители непрерывного действия
• Смесители периодического действия.

В проектируемом отделении выбирается смеситель периодического действия.

 

 

 

 

 

1.Технологическая часть

1.1. Характеристика сырья и продукции

1.1.1.Сахар-песок

 

Сахар-песок вырабатывается с размерами кристаллов от 0,2 до 2,5 мм. Допускаются отклонения от нижнего и верхнего пределов указанных размеров до 5 % к массе сахара-песка.

По органолептическим  показателям сахар-песок должен соответствовать требованиям, указанным в таблице 1.1.

Таблица 1.1.

Органолептические показатели сахара-песка

Наименование показателя	Характеристика	Метод испытания
Вкус и запах	Сладкий, без посторонних привкуса и запаха, как в сухом сахаре, так и в его водном растворе	По ГОСТ 12576
Сыпучесть	Сыпучий	То же
Цвет	Белый	То же
Чистота раствора	Раствор сахара должен быть прозрачным или слабо опалесцируищим, без нерастворимого осадка или других   посторонних примесей	То же

 

По физико-химическим показателям  сахар-песок  должен соответствовать требованиям, указанным в таблице 1.2.

Таблица 1.2.

Физико-химические показатели сахара-песка

Наименование показателя	Норма	Метод испытаний
1	2	3
Массовая доля сахарозы (в пересчете  на сухое вещество), %, не менее	99,75	По ГОСТ 12571
Массовая доля редуцирующих веществ (в пересчете на сухое вещество), %, не более	0,050	По ГОСТ 12575
1	2	3
Массовая доля золы (в пересчете на сухое вещество), %, не более	0,04	По ГОСТ 12574
Цветность, не более, условные единицы	0,8	По ГОСТ 12572
Единиц оптической плотности	104	По ГОСТ 12572
Массовая доля влаги, %, не более	0,14	По ГОСТ 12570
Массовая доля ферропримесей, %, не более	0,0003	По ГОСТ 12573

 

1.1.2.Молоко цельное сухое

 

По органолептическим показателям  молоко цельное сухое должно соответствовать требованиям, указанным в таблице 1.3.

Таблица 1.3.

Органолептические показатели молока цельного сухого

Наименование показателей	Характеристика сухого цельного молока
Вкус и запах	Свойственный свежему пастеризованному молоку при распылительной сушке  и перепастеризованному (кипяченому) молоку при пленочной сушке, без посторонних привкусов и запахов
Консистенция	Мелкий сухой порошок или  порошок из агломерированных частиц сухого порошка
Цвет	Белый, с легким кремовым оттенком для распылительного молока; кремовый для пленочного молока

 

По физико-химическим показателям  молоко цельное сухое должно соответствовать требованиям, указанным в таблице

 

 

 

Таблица1.4.

Физико-химические показатели качества молока цельного сухого

Наименование показателя	Норма для сухого цельного молока
Массовая доля влаги, %, не более	4,0
Массовая доля жира, %, не менее	20,0
Индекс растворимости, см3 сырого осадка, не более:	0,3
Кислотность, град Т, не более	21
Чистота, группа, не ниже	II

 

По микробиологическим показателям  молоко цельное сухое должно соответствовать требованиям, указанным в таблице 1.5.

 

 

Таблица1.5.

Наименование показателей	Нормы для сухого цельного молока
	Высший сорт
Количество мезофильных аэробных и  факультативно анаэробных микроорганизмов  в 1,0г сухого молока, КОЕ, не более	50000
Бактерии группы кишечных палочек  в 0,1г сухого молока 20% жирности	Не допускается
Патогенные микроорганизмы, в том  числе сальмонеллы в 25 г сухого Молока	Не допускается

Микробиологические показатели качества молока цельного сухого

 

 

 

1.1.3.Лецитин

 

 Лецитины (смеси фосфатидов) являются  хорошими эмульгаторами и стабилизатором, содержатся в яичном желтке, растительном масле и других пищевых продуктах. Лецитины С322 получают в основном из растительных масел (соевого, реже подсолнечного) при их гидратации и применяют в производстве маргаринов, шоколада, хлебобулочных изделий, соусов, майонеза, жировых эмульсий, а также некоторых кондитерских изделий. Добавки составляют 1-5 г/кг.

Имеющийся в продаже лецитин  почти полностью получен из сои, что определяется его стоимостью. Его извлекают из бобов с помощью растворителей, но состав его различен и всегда включает заметную долю соевого масла. Лецитин, поступающий и продажу, - это пастообразная жидкость, которая при избыточном применении придает неприятный привкус.