Разработка проекта зерноочистительного отделения мукомольного завода сортового помола пшеницы производительностью 200 т/сут. 3

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

на тему:

Разработка проекта зерноочистительного отделения мукомольного завода сортового помола пшеницы производительностью 200 т/сут

Факультет: Технологический

Отделение: Очное

Специальность: Технология перерабатывающих производств

Выполнил(а):

Руководитель:

звание, ф. и. о

Введение

Переработка больших масс зерна обуславливает необходимость увеличения зерноперерабатывающих мощностей. Эффективность развития технической базы и решение проблем переработки зернового сырья во многом будут определяться уровнем проектирования и строительства зерноперерабатывающих предприятий.

Проектирование новых  и реконструкция действующих  комбинатов необходима, с учетом прогрессивных  технологических процессов, новейшей техники и автоматизации производственных процессов, а также передового опыта  действующих предприятий.

В основу проектирования зерноперерабатывающих  предприятий закладываются технологические  решения, которые в свою очередь  тесно связаны с конструктивными  решениями всего комплекса зданий, сооружений и установленного оборудования.

Современные предприятия  строят и реконструируют в соответствии с планом развития данной отрасли. Для  этого составляют технико-экономическое  обоснование, согласно которому устанавливают  экономическую целесообразность и  техническую безопасность строительства  предприятия в намеченном районе. Территорию застройки увязывают  с санитарными нормами проектирования промышленных предприятий, наличием транспортных путей, с возможностью снабжения  сырьем, топливом, водой, электрической  энергией, а также учитывается  возможности сбыта готовой продукции, как на внутреннем рынке, так и  за пределы государства.

В настоящей пояснительной  записке к дипломному проекту  изложена методика проектирования мукомольного завода с применением новейших достижений науки и техники, а также приведена  графическая часть проекта поясняющая технологическую сущность проектируемого предприятия.

Мукомольная и крупяная промышленность нашей страны добилась значительных успехов в своем развитии и  совершенствовании. При содержании в пшенице около 77...83 % наиболее ценной ее части - эндосперма на передовых  мукомольных заводах получают 65...75 % муки по качеству, близкой к качеству эндосперма.

Эффективность технологических  процессов производства и муки и  крупы определяется уровнем использования  зерна и электроэнергии, а так  же качеством вырабатываемой муки и  крупы на эффективность переработки  зерна в муку и крупу оказывают  влияние технологические свойства перерабатываемого зерна, структура  и режимы технологического процесса на мукомольном крупяном заводах, состав технологического и транспортного  оборудования.

Технологические процессы переработки  зерна в муку сопровождаются сложными структурно-механическими, физико-химическими  и биохимическими изменениями в  зерне и готовой продукции. Поэтому  знание закономерностей указанных  изменений не только составляет сущность изучения технологии мукомольного и  крупяного производства, но и служит основой дальнейшего совершенствования  технологических процессов переработки  зерна в муку и крупу.

1. Технико-экономическое  обоснование

1.1 Анализ отрасли  и обоснование размещения предприятия

Мукомольное предприятие  производительностью 200 т/сут по производству хлебопекарной муки с общим выходом 75% проектируется построить в зернопроизводящем регионе РК. Строительство завода подтверждается экономическими расчетами и технико-экономическими изысканиями.

Зона предполагаемого  строительства связана с другими  районами и областями хорошо развитой сетью шоссейных и железнодорожных  дорог, обладающие высокой пропускной способностью, отвечающие современным  требованиям, предъявляемым к транспортным путям. В зоне строительства имеется сеть малых предприятий по производству кондитерских и хлебобулочных изделий, которые могут обеспечить потребление 20,5 % вырабатываемой готовой продукции мукомольного завода, животноводческий комплекс, принимающий отходы производства (отруби, мучка, зерновые отходы).

Потребность завода в электроэнергии будет полностью удовлетворена  путем подключения к действующим  электрическим сетям или высоковольтным линиям. В районе строительства находятся  завод железобетонных конструкций, деревообрабатывающие предприятия  которые могут обеспечить проектируемое  предприятие строительными материалами. Район постройки мукомольного завода может полностью удовлетворить  потребность строительства в  рабочей силе.

Сельскохозяйственные формирования района имеют растениеводческую  направленность по выращиванию зерновых культур: пшеница, рожь, овес, ячмень и  д. р. Потребность мукомольного предприятия  в сырье будет удовлетворяться  на 100% в результате местных фермерских крестьянских заготовок пшеницы.

1.2 Производственная  мощность предприятия

В районе проектируемого строительства  мукомольного завода численность населения  составляет до 800 тыс. человек. С учетом прироста населения 5% в весенне-летний период плотность населения составит 840 тыс. человек.

Потребность этой зоны при  норме потребления сортовой муки 30 кг в год на 1 человека.

Потребность зоны в муке П (т/год) определим по формуле:

П=Чр *Нп, (1)

где Чр - численность населения рассматриваемого района, тыс. чел; Нп - норма потребления муки на 1 человека, кг/год;

П=840000*0,03=25200 т/год.

Вывоз муки за пределы государства  РК составит до 10% в год. Отсюда количество муки, подлежащей экспорту, составит:

С=(Мгод*10%) /100, (2)

где Мгод -годовой объем производства сортовой муки выходом 75% при производительности 200 т/сут (период работы предприятия 305 сут/год); 10% - объем экспорта муки.

С=(67100*10%) /100=6710 т/год.

Далее определим количество потребляемой муки предприятиями по производству макаронных изделий:

С=(Мгод*30%) /100, (3)

где Мгод -годовой объем производства сортовой муки выходом 75% при производительности 200 т/сут; 30% - объем потребления муки предприя-тиями по производству хлебобулочных и кондитерских изделий.

С=(67100*30%) /100=20130 т/год

По полученным данным определим  производительность Q(т/сут) проектируемого предприятия:

Q=100(К1+К2 +К3) /bz, (4)

где К1 -годовая потребность зоны строительства в муке (т/год); К2 - количество потребляемой муки хлебопекарными и кондитерскими предприятиями (т/год); К3 - количество муки, подлежащей экспорту (т/год); b - выход муки, %; z-количество рабочих дней.

Q=100(25200+6710+20130) /75*305≈200 т/сут 

1.3 Маркетинговый  анализ. Исследования и анализ  рынка сбыта

В настоящее время продукты переработки растениеводческой  продукции являются основой пищевого рациона человека. Зерно и продукты его переработки содержат все  необходимые для организма человека вещества: углеводы, белки, жиры и т.д. Кроме того, высокие темпы роста  плотности населения позволяют  увеличить производство мучной продукции  до максимальных значений. Это имеет  особое значение для улучшения качества питания населения, поскольку продукты переработки зернового сырья  служат наиболее доступным источником белка.

Улучшение структуры питания  за счет наиболее ценных продуктов  и устойчивое снабжение населения  всеми видами продовольствия являются центральной проблемой развития экономики. Ее решение наряду с увеличением  продукции сельскохозяйственного  производства зависит от ускорения  научно-технического прогресса, высокоэффективного использования производственного  потенциала, укрепления материально-технической  базы, а также высокого уровня проектирования предприятий мукомольной отрасли, что в конечном счете приведет повышению технического уровня отрасли, обеспечит рост производительности труда и способствует увеличению выпуска продукции широкого ассортимента.

В настоящем дипломном  проекте предложено подготовительное отделение мукомольного завода производительностью 200 т/сут, на базе внедрения прогрессивного высокопроизводительного оборудования, что обеспечивает высокоэффективное использование зерна и снижение электроэнергии, что, в конечном счете, скажется на увеличении производительности труда по сравнению с аналогичными предприятиями. В результате чистый годовой доход проектируемого предприятия с применением высокопроизводительного оборудования будет выше, чем у имеющихся аналогов.

Также преимуществом предлагаемого  проекта может послужить низкая цена продукции, которая достигается  путем снижения издержек производства и большой объем готовой продукции  высокого качества. Преимущество перед  конкурентами может быть достигнуто путем своевременной доставки как  сырья для функционирования предприятия, так и продукции к потребителю, а также гарантий качества готовой  продукции проектируемого предприятия.

Муку предполагается реализовывать  по цене ниже имеющихся: в/с-70 тг/кг, I сорт - 65 тг/кг, II сорт - 45 тг/кг. Оптовым покупателям готовая продукция отпускается по ниже розничным ценам. При этом высокий объем продаж можно достичь путем расширения рынка сбыта, поставляя продукцию проектируемого предприятия в развитую сеть хлебопекарных, макаронных предприятий, а также налаживанием договоров на поставку готовой продукции в дальнее и ближнее зарубежье. При всем этом необходимо учитывать, чтобы предприятие отвечало современным требованиям организации производства.

2. Генеральный  план предприятия

2.1 Проектирование  генерального плана

После обоснования технико-экономической  целесообразности строительства мукомольного предприятия приступили к проектированию и размещению производственных и  подсобных зданий.

Генеральный план предприятия  проектировали по строительным нормам и правилам "Генеральные планы  промышленных предприятий. Нормы проектирования СНиП II-M.1-71", а также инструкции по разработке схем генеральных планов групп предприятий с общими объектами промышленных узлов (СН 387-72) и санитарными нормами проектирования промышленных предприятий (СН 245-71).

Проектируемое предприятие  расположено в близи населенных пунктов, но вне его застроенной территории. При этом облегчается укомплектование штата и расселение рабочих и служащих.

При проектировании генерального плана учитывали следующие требования: основные производственные здания расположили  в соответствии с размерами санитарно-защитных норм (до 100 м) и с учетом направления  господствующих ветров. В северных районах предусмотрено, чтобы господствующий ветер в зимний период дул вдоль  участка и очищал его от снежных  заносов. Это предотвратит попадание  дыма и пыли в производственные, административные и жилые здания, а также позволит максимально  использовать естественную освещенность и аэрацию цехов.

Производственную территорию разделили на отдельные зоны: предзаводскую, производственную, подсобную и складскую. В каждой из них расположили однородные по характеру производства, согласно пожарным и санитарно-гигиеническим условиям, по энергопотреблению, грузообороту и др. Взаимное расположение основных зданий соответствует требованиям технологического процесса и обеспечивает поточность производства.

Расстояния между зданиями и сооружениями соответствуют противопожарным  нормам СНиПа II-А.5-70 и санитарным нормам промышленных предприятий (СН 245-71); вспомогательные цеха, склады и энергетические сооружения расположены вблизи обслуживаемых основных цехов. Производственный поток сырья и готовой продукции поступательный и кратчайший, без встречных и возвратных направлений; железнодорожные пути и автомобильные дороги расположили на территории соответственно характеру движения грузовых потоков.

Для четкой архитектурной  композиции соблюдены правильные формы  производственных зданий, прямолинейность  магистралей и проездов, сохранены  параллельность и перпендикулярность осей зданий и сооружений, рационально  размещены отдельные элементы благоустройства.

Площадь застройки находится  вне заболоченной, не затапливаемой  в период весеннего паводка местности, и не имеет больших уклонов. Для  отвода дождевых и талых вод предусмотрен уклон площадки 0,001-0,003 м. Уровень  грунтовых вод ниже глубины подземных  устройств.

Инженерные сети, канализации, силовой кабель, линия теплотрассы  установили вне проезжей части дороги и не под зданиями, учитывая при  этом глубину промерзания земли. Расстояние от зданий и сооружений до водопроводной сети составляет не менее 5 м, для канализации не менее 3 м.

При проектировании генерального плана необходимо учитывать возможность  будущего расширения предприятия. С  этой целью предусматривают свободные  участки, которые следует располагать  таким образом, чтобы не нарушалась технологическая линия и не растягивались  инженерные и транспортные коммуникации проектируемого предприятия.

2.2 Размещение  и увязка всех зданий и сооружений  на генеральном плане

Все здания и сооружения, входящие в состав промышленного  предприятия, разделили на три группы:

1) основные производственные  здания - элеватор с емкостями  для зерна, мукомольный завод  и склады готовой продукции;

2) здания подсобно-производственного  и обслуживающего назначения - цех  отходов, приемные устройства  зерна с железнодорожного пути  и автотранспорта, зерносушилка, мастерские (слесарно-токарно-механическая, электросварочная, столярная, жестяницкая и др.), материальный склад, топливная площадка, склад ГСМ, депо, надземные и подземные транспортерные галереи, вагонные и автомобильные весы, насосная станция и водоем, зерновая и мукомольная лаборатории, бюро пропусков;

3) административные и культурно-бытовые  здания - административный корпус, здание  обслуживающего персонала (душевые,  раздевалки, медицинский пункт, столовая), зеленые насаждения.

На территории расположены  железнодорожные пути, автомобильные  дороги, сети водоснабжения, канализация, отопительные линии, силовая и воздушная  линии электропередач, линии освещения  территории, дворовые санузлы.

Для наиболее рационального  использования территории, количество отдельно стоящих здания минимально, и достигнуто путем блокирования нескольких подсобных зданий. Например, в подсобном корпусе размещены  все мастерские, котельная; в административном корпусе - все административные и  общественные службы; помещение обслуживающего персонала - все бытовые удобства.

Проектирование начали с  наиболее рационального расположения производственных зданий с привязкой  к ним железнодорожных и автомобильных  коммуникаций.

Разработанный вариант расположения производственных зданий приведен на плакате 1.

Мукомольный завод расположен по одной оси зданий, а элеватор параллельно их оси. Это вызвано  необходимостью приема зерна с железнодорожного и автомобильного транспорта. Железнодорожные  пути находятся между основными  производственными цехами и линией складов.

Большой грузооборот на зерноперерабатывающем  предприятии связан с поступлением сырья и отгрузкой готовой  продукции главным образом по железной дороге и требовал выбора наиболее целесообразной транспортной схемы движения сырья и готовой  продукции. При проектировании путей  учитывали требования СНиП II-Д.2-62 "Железнодорожные дороги колеи 1524 мм промышленных предприятий. Нормы проектирования. ". В проектируемом предприятии применили тупиковую транспортную схему, обладающая максимальной маневренной способностью.

Линия складов расположена  в близи с железнодорожными путями. Другие здания расположены по длине территории проектируемого комбината.

Благоустройство территории включает: озеленение, устройство дорог, оград, рациональную планировку и размещение зданий и сооружений. При составлении  генерального плана озеленение рассматривали  как наиболее важный составной элемент  композиции, и составляет не менее 15%, а плотность застройки не менее 10%.

Для создания необходимых  санитарных условий производственная территория покрыта асфальтом, за исключением  участков, где расположены железнодорожные  коммуникации и зеленые насаждения.

3. Технологическая  часть

3.1 Исходные данные  для проектирования и качественная  характеристика зерна

Согласно заданию необходимо спроектировать подготовительное отделение  мукомольного завода производительностью 200 т/сут по производству трехсортной 75 % хлебопекарной муки.

Мукомольный завод проектируется  построить в г. Кустанай.

Основным сырьем для производства муки служит зерно пшеницы. Эта культура обладает высокой пищевой ценностью. Важным фактором, влияющим на качество производимой муки и хлеба, является качество перерабатываемого зерна, определяемое его анатомическим строением, химическим составом и технологическим свойствами.

Под технологическими свойствами зерна следует понимать совокупность признаков и показателей его  качества, определяющих поведение зерна  в технологическом процессе его  переработки, выход и качество муки (таблица 1).

Показатели, применяемые  для оценки технологических свойств  зерна пшеницы, условно распределяют на три группы: показывающие общее  состояние зерновой массы, определяющие мукомольные и характеризующие  хлебопекарные свойства зерна.

Общее состояние зерновой массы оценивают следующими показателями: вкусом, запахом, цветом, влажностью, зараженностью, засоренностью, количеством мелкой фракции зерна. Мукомольные свойства зерна представлены такими показателями, как стекловидность, крупность, выравненность, натура, масса 1000 зерен, плотность, зольность  размолоспособность.

Таблица 1 - Ограничительные  кондиции на зерно основных культур, поставляемое на мукомольные заводы

Хлебопекарные свойства зерна  пшеницы можно оценить следующими показателями: содержанием и качеством  клейковины, газообразующей способностью и дисперсным составом муки, физическими  свойствами теста и показателями пробной выпечки хлеба.

Показатели, характеризующие  общее состояние зерновой массы, регламентируют качество направляемого  в переработку зерна по общим  признакам его пригодности для  выработки муки. По этим показателям  введены ограничительные кондиции, т.е. такое предельное качество зерна, ниже которого его нельзя направлять на мукомольные заводы. Цвет, запах, и вкус должны быть нормальными, характерными для зерна. Зерно с посторонними запахом и вкусом в переработку  не допускается.

Показатели для оценки мукомольных свойств зерна характеризуют  поведение зерна в процессе переработки  в муку, оказывают основное влияние  на выход и качество муки, а также  удельный расход энергии на размол зерна. К ним относят: стекловидность, крупность и выравненность, массу 1000 зерен, плотность, зольность, размолоспособность и др.

Стекловидность. Консистенция эндосперма пшеницы оказывает основное влияние на структурно-механические свойства зерна, которые предопределяют условие его подготовки и переработки  в муку, т.е. мукомольные свойства. в зависимости от консистенции эндосперма зерно мягкой пшеницы подразделяют по стекловидности на три группы: 1-я группа - стекловидность свыше 60%; 2-я группа - стекловидность 40... .60%; 3-я группа - стекловидность менее 40%. Зерно 1-й группы стекловидности обладает наибольшей прочностью, требует наибольшего удельного расхода энергии на измельчение, из этой пшеницы получают высокий выход промежуточных продуктов лучшего качества. Зерно 3-ей группы стекловидности имеет в основном мучнистую консистенцию эндосперма, обладает пониженной прочностью, требует минимального удельного расхода энергии на измельчение, из зерна пшеницы этой группы стекловидности получают при измельчении максимальный выход муки при относительно небольшом выходе промежуточных продуктов. Зерно 2-й группы стекловидности занимает промежуточное положение. Консистенция эндосперма пшеницы оказывает также существенное влияние на увлажнение и отволаживание зерна в процессе его подготовки к помолу. По совокупности технологических достоинств лучшим считают зерно 2-й группы стекловидности. Поэтому подбирают несколько исходных партий зерна с различной стекловидностью, чтобы при их смешивании получить в общей партии стекловидность 50...60%.

Крупность и выравненность  по крупности. Крупность зерна характеризуется  совокупностью его размеров, а  выравненность - одинаковыми размерами  зерен. При переработке крупной  фракции получают больший выход  промежуточных продуктов и муки, а качество их лучше, чем при переработке  мелкой фракции. Поэтому мелкую фракцию  зерна стремятся выделить и направить  для производства комбикормов. Очистка  зерна от примесей, увлажнение и  отволаживание, измельчение протекают более эффективно при высокой выравненности зерна по крупности.

Натура. Зерно пшеницы  с большой натурой, как правило, хорошо выполнено, содержит больше эндосперма и обеспечивает высокий выход  муки при его переработке. Поэтому  этот показатель используют при расчете  выходов муки.

Масса 1000 зерен. Характеризует  непосредственно крупность зерна  и его выполненность. Поэтому показатель 1000 зерен косвенно характеризует мукомольные свойства зерна. Зерно с большей массой 1000 зерен позволяет получить больший выход муки лучшего качества.

Плотность. Этот показатель комплексно характеризует технологические  свойства зерна, так как зависит  от стекловидности, массы 1000 зерен, крупности, а также от химического состава  зерна, поскольку различные биополимеры  имеют разную плотность. Так, наибольшая относительная плотность у крахмала (1,46...1,63), несколько меньшая плотность  у белков (1,35), а наименьшая - у  жиров (0,84...0,98).

Относительная плотность  зерна пшеницы 1,33...1,53. С повышением плотности зерна выход промежуточных  продуктов первого качества возрастает. Мукомольные свойства зерна с  повышением плотности улучшаются. На плотность существенно влияют влажность  зерна, температура и другие факторы.

Зольность. Этот показатель характеризует количество содержания минеральных веществ, макро - и микроэлементов. Макроэлементы представлены солями и окислами калия, фосфора, натрия и  кальция, а микроэлементы - солями и  окислами магния, железа, меди, марганца, кобальта и элементов. Основу минеральных  веществ зерна составляют микроэлементы (около 95%). Минеральные вещества распределены по различным анатомическим частям зерна неравномерно. Наибольшее их количество находится в алейроновом  слое, оболочках и зародыше, т.е. в  периферических частях, а наименьшее - в мучнистом ядре эндосперма.

Зольность зерна изменяется в довольно широких пределах и  зависит как от сортовых особенностей, так и от почвенно-климатических  условий выращивания. Как относительный  показатель качества зольность используют при расчете выходов муки.

Размолоспособность. Определяется технологическими показателями, такими как выход и качество промежуточных продуктов, качество муки 75 %-ного выхода, вымалываемость зерна, удельный расход энергии на помол и др. Указанные показатели считают прямыми и поэтому они наиболее полно отражают мукомольные свойства зерна. Показатели размолоспособности зерна определяют, размалывая небольшое количество зерна (1,5...5,0 кг) на лабораторных мельницах по определенной схеме помола. Выход и качество промежуточных продуктов размола зерна в виде крупок, дунстов и муки характеризуют его крупообразующую способность. Чем больше крупок лучшего качества получается при размоле зерна, тем выше его крупообразующая способность и выше мукомольные свойства.

При оценке мукомольных свойств  зерна для сортовых помолов чаще всего используют муку 78%-ного выхода. В этом случае высокое качество муки по зольности, цвету и другим показателям  свидетельствует о хороших мукомольных  свойствах зерна.

Вымалываемость определяют по общему выходу и качеству муки, а также по наличию остатков мучнистого ядра эндосперма в отрубях. Удельный расход электроэнергии характеризует структурно-механические свойства зерна, его находят при лабораторных помолах образцов зерна либо в производственных условиях. Применяют два показателя удельного расхода электроэнергии: удельный расход электроэнергии на размол единицы массы зерна и удельный расход электроэнергии на получение единицы массы муки. Оба этих показателя взаимоувязаны, однако первый показатель больше характеризует структурно-механические свойства, а второй вымалываемость зерна.

Микротвердость зерна. Под твердостью тела понимается способность его поверхностных слоев сопротивляться местным деформациям. Микротвердость зерна оценивают по величине отпечатка алмазной пирамидки на поверхности среза зерна.

Микротвердость оболочек воздушно-сухого зерна пшеницы находится в пределах 50-70МПа, а эндосперма 70...170МПа. при повышении влажности до 16...17% микротвердость снижается: оболочек до 20...30МПа, эндосперма до 40...70МПа. при влажности около 25% микротвердость эндосперма зерна разных культур становится одинаковой.

При понижении температуры  микротвердость зерна возрастает, что соответствует повышению хрупкости зерна. в пределах 60...90% стекловидности микротвердость зерна пшеницы возрастает почти прямолинейно от 70 до 140МПа.

Твердозерность пшеницы. Твердозерность является условным показателем структурно-механических свойств зерна. Она отражает особенности измельчения зерна, связана со структурой и прочностью эндосперма.

Таким образом, твердозерность является в известной мере показателем мукомольных свойств зерна. Ценность показателя твердозерности состоит также в том, что это свойство является сортовым признаком. Зерно пшеницы, независимо от того, является оно стекловидным или мучнистым, проявляет свойство твердозерности или мягкозерности в зависимости от особенностей структуры эндосперма, генетически обусловленной принадлежностью к определенному сорту: важное значение имеет, в частности, связь крахмальных гранул с белковыми матрицами.

Показатели для оценки хлебопекарных свойств зерна  считают определяющими при оценке технологических свойств зерна. К этим показателям относят количество и качество клейковины, газообразующую, газоудерживающую способности, показатели качества по пробной выпечке хлеба.