Федеральное агентство по образованию  РФ

ГОУ ВПО Московский государственный  университет

технологий  и управления 

ФАКУЛЬТЕТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ  МЕНЕДЖМЕНТ

КАФЕДРА ТЕХНОЛОГИИ БРОДИЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ

И ВИНОДЕЛИЯ 

Допущен к защите:

     Зав. кафедрой

                                                           д.т.н., проф. ___________ Панасюк А.Л.

«___» _____________ 2011 г. 

ДИПЛОМНЫЙ  ПРОЕКТ

     Тема: «Проект завода безалкогольных напитков мощностью 1000000 дал в год в г. Лениногорске»

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ  ЗАПИСКА 

Руководитель                         ___________________ Жуковская С.В.

Консультанты:

по технологической  части    ___________________ Жуковская С.В.

по охране труда                      ___________________ Кудряшова Н.Ю.

по строительной части       ___________________ Корнилова В.А,

по экономической  части        ___________________ Пятова О.Ф.

Н.контроль                              ____________________ Жарова В.В. 

Дипломник                             ___________________ Бурайкин И.В.

 
Дата  защиты: «___» ______ 2011г. 

Протокол  ГЭК  _______________________

Оценка  ГЭК  _______________________

Секретарь ГЭК  _______________________

Москва  2011

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

МОСКОВСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ

Факультет      Технологический Менеджмент______________________

Кафедра__ «Технология бродильных производств и виноделия»________

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 2705 «Технология бродильных производств и виноделия»

СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ 2705.01 «Технология пива и безалкогольных напитков»

Утверждаю________/Панасюк А.Л./

            «___» ____________ 2011 г. 

ЗАДАНИЕ

По  дипломному проектированию студенту ___________________________

__________________________________________________________________

1.   Задание ________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

      Утверждено  приказом по институту от _____________________________

2.   Срок сдачи студентом законченного  проекта ________________________

3.   Специальное указание по проекту  _________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Содержание  расчетно-пояснительной записки  (перечень подлежащих разработке вопросов) Введение, ТЭО, Технологическая схема и ее обоснование, Расчет продуктов, тары и вспомогательных материалов, Расчет и подбор оборудования, Расчет складских помещений, Расчет расхода тепла, пара, энергии, воды, холода, сжатых газов, Механизация ПРТС работ, Учет и контроль производства, Охрана труда и техника безопасности, Охрана окружающей среды, Архитектурно-строительная и санитарно - техническая часть, Экономическая часть, Спецификация оборудования, Спец. тема, Заключение

5.  Перечень  графического материала (с указанием  обязательных чертежей) Ген. план, Технологическая схема, Планы и разрезы производственных корпусов с расстановкой оборудования, Таблица ТЭО

6.  Консультанты: фамилия, имя, отчество. По какому  разделу. колич. час

    Руководитель ______________________________________

Дата  выдачи задания________________________________

Задание принял к исполнению________________________

Подпись студента _________________

ПРОЕКТ СОДЕРЖИТ 
 

Дипломную работу на 116 листах.

Графическую часть на 6 листах. 
 

ВЕДОМОСТЬ ЧЕРТЕЖЕЙ 

Оглавление

Введение

     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.

     Натуральный объем продаж безалкогольных напитков в России в 2005-2009 гг. вырос на 2,1 млрд. л, достигнув 9,4 млрд. л. Кризис привел лишь к стагнации рынка, но не к сокращению продаж. Люди, которые уже потребляли чистую покупную воду не смогли в условиях кризиса переключиться обратно на водопроводную. Кроме того, расходы на воду и напитки в кризис увеличились не значительно, так как большая часть продукции рынка относится к эконом сегменту. В итоге в 2010 г рынок продолжил расти, приблизившись к 9,6 млрд. л.

     Рынок условно делится на три подкласса: питьевые, минеральные воды и прохладительные напитки. Доминирующее положение занимают прохладительные напитки. Если минеральных и питьевых вод суммарно в 2010 г продано 4,2 млрд. л, то продажи прохладительных напитков приближались к 5,4 млрд. л

     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.

     Цель  работы проект строительства завода безалкогольных напитков мощностью 1 млн. дал. в год в г. Лениногорске.

1 Технико-экономическое  обоснование

     Лениногорск – город на юго-востоке Республики Татарстан, в верхнем течении р. Степной Зай. Центр Лениногорского района (с 1930 года). Вся история города тесно связана с возникновением, становлением и развитием нефтедобычи в Татарстане. Население 65,5 тыс. жителей. На территории города и района проживает более 25 национальностей, большинство составляют русские, татары, чуваши и мордва.

     В Лениногорском районе расположено 66 населенных пунктов, в том числе 36 сел, 21 деревня, 9 поселков.

     В 2010 г объем продаж прохладительных напитков в Лениногорске составил 1,2 млн. л. Наибольшую долю в объеме продаж занимают обычные лимонады, однако их доля постоянно снижается. В период с 2005 по 2010 г доля лимонадов в общем объеме продаж прохладительных напитков упала с 86% до 81%. Доли холодных чаев, сокосодержащих, напитков специального назначения и квасов, напротив, растут.

     В среднем частота потребления  минеральной/питьевой воды составляет 3 раза в неделю, а частота потребления  лимонадов - 4 раза в неделю.

     В городе Лениногорске постоянно проживает 65 тыс. чел. В среднем частота потребления прохладительных напитков – 4 раза в неделю.

     В связи с этим в данном городе проектируется  завод безалкогольных напитков мощностью 1 млн. дал в год.

     Районы  сбыта готовой продукции в  торговую сеть – г. Лениногорск и близлежащие районы.

     Для стабильной работы предприятия применяются  к установке купажные емкости с моющими головками и мешалками 6×6300 л, что позволяет говорить об экономической эффективности от внедрения, а также приводит к сокращению длительности процессов и улучшает качество.

     Водоснабжение завода осуществляется от городской  сети водопровода, электроснабжение – от сетей города Лениногорск. Пароснабжение – от собственной котельной. Сбор сточных вод осуществляется в городскую канализационную сеть и далее на очистные сооружения.

     Жидкий  диоксид углерода транспортируют и  хранят на предприятии в стальных баллонах.

     Вспомогательные материалы: этикетки, пробки и бутылки  приобретаются в других городах или совершается бартер на выпускаемую продукцию.

     Рабочей силой предприятия обеспечивается за счет трудовых ресурсов города Лениногорск. Комплектование ИТР завода осуществляется в основном выпускниками Московского Государственного Университета Технологии и Управления.

Таблица 1

Режим работы безалкогольного завода

     Составим  таблицу 1.2 объема выпуска безалкогольных напитков в сутки и в год, исходя из принятого ассортимента и режима работы производства.

     Таблица 2

     Ассортимент и объем выпускаемой продукции

     Окончание таблицы 2

2 Обоснование технологической схемы и ее описание

     Организация производства газированных безалкогольных напитков осуществляется в соответствии с принципиальной технологической схемой.

     При использовании на заводе жидкого  сахара последний специализированным автотранспортом 1 доставляют на завод. С помощью гибкого шланга цистерну с сахаром подсоединяют к насосу 2, и жидкий сахар через теплообменник 3 и мерник 4 перекачивают в сборник 6 для хранения. Сборник желательно оборудовать бактерицидными лампами 5. При использовании сахара-песка мешки с сахаром 7 на поддонах 8 доставляют автотранспортом на завод. Пакеты мешков автопогрузчиком 9 снимают с автомашин и доставляют к месту складирования. По мере надобности мешки с сахаром доставляют на поддонах в производственный склад сироповарочного отделения, где после взвешивания на весах 10 сахар ссыпают в приемный бункер ковшового подъемника 11. Далее сахар поступает в промежуточный бункер 12 для хранения, а из него в сироповарочный котел 13, куда одновременно задают расчетное количество воды. Готовый сахарный сироп направляют на фильтр-ловушку 14, а затем в случае проведения инверсии шестеренным насосом 15 через теплообменник 16 перекачивают в сборник 17 для инверсии сахарозы. В указанный сборник вносят расчетное количество кислоты. Готовый сахарный сироп насосом 15 подают на теплообменник 16, откуда инвертированный сахарный сироп поступает в сборник 18 для хранения [7].

     Бочки 19, 20, 21, 22, 27 соответственно с настоями, экстрактами, концентратами напитков, соками, композициями напитков, ящики 28 с кислотами и другими составляющими напитков поступают на склад для хранения. Соки, как правило, хранят в стеклоэмалевых или изготовленных из нержавеющей стали сборниках 24, куда их перекачивают насосом 23 из бочек.

     После соответствующей подработки (детерпенизации настоев, предварительного растворения концентратов в горячей воде, фильтрования соков на фильтре 26 и д. т.) насосом 25 (или непосредственно из тары) составляющие купажного сиропа задают в сборники-мерники 29-34, установленные на предкупажной площадке (рис. 1) [10]. По мере надобности расчетное количество сырья и сахарный сироп из сборника 18 задают в купажный чан 36, откуда после тщательного перемешивания готовый купажный сироп, пройдя фильтр 38 и теплообменник 39, поступает в сборник-мерник 40 купажного сиропа, откуда затем он поступает на синхронно-смесительную установку 41.

Рис.1 –  Технологическая схема производства в купажном отделении 

     Пустую  стеклотару 42 на завод доставляют автотранспортом 43. С помощью автопогрузчика 9 штабеля ящиков с бутылками, установленные на поддоне 8, снимают с автомашин и доставляют их в склад посуды. По мере надобности ящики подают на ленточный транспортер 44, который доставляет их к автоматам 45 для выемки бутылок из ящиков. Пустые ящики ленточным транспортером перемещают к автомату для укладки бутылок в ящики 58, а порожние бутылки пластинчатым транспортером 46 перемещают к бутылкомоечной машине 47. Рабочий раствор щелочи в ванны машины поступает из напорного сборника 48.

     Чистые  бутылки, вышедшие из бутылкомоечной машины, пластинчатым транспортером последовательно перемещают к световому экрану 49, разливочному автомату 51, укупорочному автомату 52, бракеражному автомату 55, этикетировочному автомату 56 и автомату 58 для укладки бутылок. Отбраковку нечисто вымытых бутылок и некачественных напитков производят визуально перед смотровым экраном.

     Брак  напитков сливают в воронки 54, откуда он, пройдя промежуточный сборник 55, насосом 57 перекачивается в сборник 59 для рекомендуемой обработки брака напитков активным углем.

     Готовую продукцию, упакованную в ящики, сформированные в пакеты, установленные на поддонах, автопогрузчиком 9 доставляют в склад готовой продукции или грузят в автомобили [12].

     Брак  напитков целесообразно после удаления аромата насосом 60 передать в колонки 61, заполненные костяной крупкой, для снятия цветности, откуда осветленный брак напитков насосом 62 после фильтрования на фильтр-прессе 63 передают в вакуум-аппарат 64 для уваривания. Затем уваренный брак насосом 65 перекачивают в сироповарочные котлы для окончательного уваривания и кипячения. Отработанную щелочь из бутылкомоечных машин на ряде заводов в целях экономии сливают в сборник 50 для отстоя. Затем отстоявшийся отработанный раствор щелочи насосом 50а передают на фильтр 73, а из него насосом 72 осветленный раствор щелочи перекачивают в сборник 71 для приготовления рабочего раствора щелочи.

     Концентрированную щелочь на завод доставляют в специализированных цистернах 66, откуда ее насосом 67 перекачивают в сборник 68 для хранения. Из этого сборника по мере надобности концентрированную щелочь насосом 67 перекачивают в напорный сборник-мерник 69, из которого она поступает в сборник 71 для приготовления рабочего раствора щелочи. Готовый рабочий раствор щелочи насосом 70 передают в напорный сборник 68 рабочего раствора щелочи.

     Диоксид углерода доставляют на завод в жидком виде в специализированных автоцистернах 74, из которых его сливают в стационарные цистерны 75, предназначенные для хранения. По мере надобности диоксид углерода передают на станцию газификации 76, из которой газообразный диоксид углерода через гребенку 77 поступает на синхронно-смесительную установку 41, а из нее газированный напиток направляют на разливочный автомат 51.

     Вода, используемая для приготовления  напитков, из напорного сборника 78 поступает на фильтр-песочник 79, а из него через промежуточный сборник 80 насосом 81 ее передают на свечной керамический фильтр 82. Затем осветленная вода, пройдя сборник 83 и теплообменник 84, поступает на синхронно-смесительную установку 41.

     Используемый  для безалкогольных напитков колер  приготавливают в колероварочном котле 85, куда загружают сахар после  взвешивания его на весах 10. Готовый колер сливают в сборник 86, откуда его по мере необходимости насосом 87 перекачивают в сборник-мерник 35, установленный на предкупажной площадке.

     Приготовление белого сахарного  сиропа

     Белый сахарный сироп получают путем растворения  сахара в воде, кипячения водного раствора сахара, фильтрования через фильтр-ловушку 14 и охлаждения сиропа в теплообменнике 16.

     Варку сахарного сиропа осуществляют в  сироповарочных котлах 13, представляющих собой закрытые стальные резервуары цилиндрической формы со сферическим днищем. Продолжительность варки сахарного сиропа около 2 ч [12].

     Приготовление белого инвертного сиропа

     Белый инвертный сироп отличается от обычного белого сахарного сиропа тем, что часть сахарозы в процессе варки инвертируется из-за добавления в сахарный раствор органических кислот или ферментного препарата β-фруктофуранозидазы.

     Гидролиз  сахарозы заканчивается ее расщеплением на глюкозу и фруктозу. Инвертный сахар, полученный в результате гидролиза сахарозы, имеет более сладкий и мягкий приятный вкус. В результате присоединения молекулы воды молекулярная масса глюкозы и фруктозы увеличивается при полной инверсии сахарозы в 1,0526 раза (или на 5,26%), т. е. 360,312/342,296, где 360,312 – сумма молекулярных масс глюкозы и фруктозы; 342,296 – молекулярная масса сахарозы.

     Сироп хранят в алюминиевых или эмалированных  сборниках 18 различного типа, оборудованных измерительными трубками. Объем сборников рассчитывается на двухсуточную потребность завода в сиропе.

     Кроме кислотного гидролиза сахароза может подвергаться и ферментативному гидролизу. Инвертазу для получения глюкозно-фруктозного сиропа приготовляют из отмытых и обезгорченных пивных дрожжей в виде пасты влажностью 70-75%. Расход препарата на гидролиз составляет 0,6% к массе гидролизуемой сахарозы. Температура гидролиза 41°С. Гидролиз происходит после диспергирования субстрата в течение 20 мин с последующим ферментолизом в течение 30 мин.

     Приготовление сахарного колера

     Для окраски напитков в желтый или  светло-коричневый цвет используется сахарный колер, приготовляемый из сахара путем обработки сахарозы при температуре 180–200 ºС. При этом происходит плавление сахарозы, а продукты разложения сахарозы – карамели сообщают колеру требуемую окраску.

     При дальнейшей термической обработке  сахарозы от одной ее молекулы отнимаются три молекулы воды, и образуется оксиметилфурфурол, подвергающийся дальнейшим изменениям. При этом он образует либо гуминовые вещества, либо органические кислоты (левулиновую или муравьиную).

     При термическом разложении сахарозы может образовываться ацетон. Но наиболее ценными компонентами являются буроокрашенные водорастворимые ангидриды карамелан и карамелен [14].

     Приготовление колера осуществляют в колероварочных котлах 85, оборудованных электрическим  обогревом. Данный котел состоит из двух цилиндров разного диаметра, вставленных один в другой; во внутреннем размещена ванна-тигль, под которой смонтирован нагревательный элемент. Котел укреплен на стойках и поворачивается вокруг них. При приготовлении колера котел на 50-55% объема загружают сахаром, добавляют 1-2% воды и производят нагрев при непрерывном перемешивании. При 160°С сахар начинает плавиться и постепенно приобретает бурую окраску, а при 180-200°С происходит его карамелизадия. Процесс продолжается 6-8 ч.

     Приготовленный колер охлаждают до 60-65°С, затем прибавляют горячую воду с таким расчетом, чтобы получить 79-81%-ный раствор. Выход колера, содержащего 20% воды, составляет 108% массы сахара

     Приготовление купажного сиропа.

     Перед проведением купажирования компоненты, составляющие будущую композицию купажа, подвергают специальной обработке.

     Обработка компонентов купажа состоит в  следующем. Производятся детерпенизация настоев, хранящихся в бочках 19, предварительное  растворение концентратов в горячей воде и фильтрование соков на фильтре 26. Затем компоненты насосом 25 задаются в сборники-мерники 29 –35, откуда они по мере надобности направляются в купажный чан 36.