Проектирование линии производства соков
Содержание
Введение………………………………………………………
1.ОПИСАНИЕ
ПЛАНМИРУЕМОГО ПРОИЗВОДСТВА…………
1.1 ОБЩИЕ
ПРОЦЕССЫ ПРОИЗВОДСТВА СОКОВ………
1.2. ПОСТРОЕНИЕ
ГРАФИКА ПРОИЗВОДСТВА…………………………
1.3. МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС ЛИНИИ………………………………………..8
1.4 СТРУКТУРА ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА……………………..10
- РАСЧЕТ ГРАФИКА ПОСТАВОК СЫРЬЯ……………………………………14.
2.1. АНАЛИЗ
СЫРЬЕВОЙ БАЗЫ……………………………………………
2.2. ВЫБОР РАЙОНА ПОСТАВЩИКА……………………………………………17
2.3.ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКА ПОСТАВОК СЫРЬЯ…………………………..19
3.ВЫБОР И РАССТАНОВКА ОБОРУДОВАНИЯ……………………………….20
4.РАСЧЕТ ПЛОЩАДЕЙ ЦЕХА……………………………………………………..22
5.РАСЧЕТ
ТЕПЛО И ЭНЕРГОЗАТРАТ…………………………
6.РЕКОНСТРУКЦИЯ
ЦЕХА РОЗЛИВА…………………………………………..
6.1
РАСЧЕТ КАПИТАЛОВЛОЖЕНИЙ…………………
ПРИЛОЖЕНИЕ……………………………………………………
СПИСИК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ………………………………….44
Плоды, ягоды и овощи имеют большое значение в питании человека , но в свежем виде они хранятся непродолжительное время, поэтому употреблять их можно лишь сравнительно короткое время.
Удлинить сроки использования фруктов и овощей можно, если их законсервировать или изготовить из них соки. Правильно приготовленные соки - высоко питательный продукт, который сохраняет все основные свойства свежего сырья. В них находятся: сахара, кислоты, минеральные соли, дубильные, красящие и пектиновые вещества, эфирные масла и др. Особенное значение соки имеют в связи с содержанием в них витаминов.
Сок является легко усвояемым лечебным и диетическим продуктом. Специально подобранный ассортимент соков можно рекомендовать детям, выздоравливающим больным. Соки могут служить для лечения болезней. Большинство соков обладают свойствами приостанавливать рост болезнетворных для человека микроорганизмов.
Ценность соков заключается и в том, что они как вкусовой продукт повышают усвояемость других пищевых продуктов.
Наиболее ценным среди соков является яблочный сок.
Для приготовления яблочного сока яблоки должны быть сочными, слегка кисловатыми, с хорошим ароматом. Лучше всего подходят осенне-зимние сорта: Славянка, Антоновка обыкновенная, Пармен зимний золотой. Ароматный сок получается из летнего сорта Грушовка московская.
Из яблок, созревших на дереве, соки получаются более ароматные, кроме того, если их перерабатывают сразу после съема, то из них гораздо легче извлекается сок. Поэтому яблокам, нуждающимся в дозревании, дают лежать непродолжительное время.
На заводах по переработке плодов, яблоки перерабатывают в период их созревания, т.е. от половины сентября до конца ноября. В этот период созревают осенние сорта яблок, которые наиболее пригодны для промышленной переработки. Ранние сорта на практике меньше используются, несмотря на их качество.
Однако, переработка осенних сортов яблок ограничена, так как только свежеубранные плоды обеспечивают максимальное качество и использование. Эти свойства частично зависят и от сорта перерабатываемых плодов.
С продолжением времени переработки к зиме, качество сырья уменьшается, а особенно возможность использования. Способ обработки, особенно прессование, также имеет значение.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТОВ.
Таблица 1
Основные характеристики поставщиков
Поставщик |
Помологические сорта яблок |
Расстояние, км |
Q1 |
Пепин шафранный, Орловское, полосатое, Грушовка, Ренет Черненко, |
5 |
Q2 |
Жигулевское, Мелба, Грушовка, Ренет Черненко, Мечта, Оранжевое, |
8 |
Q3 |
Антоновка обыкновенная, Грушовка, Ренет Черненко, Мечта, Оранжевое, Богатырь |
25 |
Q4 |
Антоновка обыкновенная, Северный синап, Жигулевское, Мелба, Папировка, |
15 |
Q5 |
Мечта, Оранжевое, Богатырь |
45 |
Мощность переработки 100 т/см. Конечный прадукт концентрированный сок в пакетах.
Введем обозначения сортов яблок
Антоновка обыкновенная – PS1
Богатырь
Грушовка -PS3
Жигулевское
Мелба
Мечта
Оранжевое
Орловское полосатое -PS7
Папировка
Пепин
Ренет Черненко -PS10
Северный синап
таблица 2
Распределение сортов по поставщикам
PS1 |
PS2 |
PS3 |
PS4 |
PS5 |
PS6 |
PS7 |
PS8 |
PS9 |
PS 10 |
PS 11 |
PS 12 | |
Q1 |
+ |
+ |
+ |
+ |
||||||||
Q2 |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
||||||
Q3 |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
||||||
Q4 |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ | |||||||
Q5 |
+ |
+ |
+ |
1.ОПИСАНИЕ ПЛАНМИРУЕМОГО
1.1 ОБЩИЕ ПРОЦЕССЫ ПРОИЗВОДСТВА СОКОВ
Концентрированные соки получают из натуральных соков, выпариванием влаги. В зависимости от вида сырья, прозрачности исходного сока и метода концентрирования продукт содержит от 50% до 70% сухих веществ. Неосветленные соки при уваривании легко желируются и поэтому труднее поддаются концентрированию, чем осветленные.
Уваривание сока производят в вакуум-выпарной установке. Перед увариванием отделяют летучие ароматические вещества и сохраняют отдельно от концентрата сока, добавляя их в количестве 2% непосредственно перед розливом концентрата в мелкую тару для реализации.
Концентрированный сок в мелкой
таре стерилизуют при
Технологический процесс производства концентрированнго сока (рис.1.) мало, чем отличается от производства натурального сока. Для производства концентрированного сока применяются вакуум-выпарная установка, сепараторы, фильтры, прессы, экстракторы.
Операторная модель технологического процесса представлена в приложении.
Рис.1. Технологическая схема
1.2. ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКА ПРОИЗВОДСТВА.
Для того чтобы осуществить непрерывную работу в течении года переработку производят в течении четырех месяцев, из них два месяца перерабатывают сырье привозимое транспортом непосредственно с места их выращивания, а в остальные два месяца сырье поступает со складов хранения яблок. В течении четырех месяцев переработанная продукция отправляется на хранение. После чего линия розлива концентрированного сока работает семь месяцев. В связи с этим линия работает в течении 11 месяцев, а в последний месяц проводят техническое обслуживание линии. (рис 2)
Рисунок 2. График производства продукции.
1.3. МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС ЛИНИИ.
При проектировании линии в соответствии с массой поступающего продукта подбирают оборудование для каждого участка. Предварительно определяется производительность линии в час с учетом времени работы
П=А / (Nж *Nл*Nс*Т ),
где
П - количество сырья выпускаемое в час, т/ч;
А - количество выпускаемого сырья в год, т;
Nж - количесиво перерабатывающих месяцев в сезон;
Nл - количество рабочих дней в месяце ;
Nс - количество смен в один рабочий день;
Т - время работы одной смены, ч.
Тогда количество сырья выпускаемого в час составит
П = 3696/(7 * 22 * 1 * 8) = 3 т/ч
Масса сырья поступающего на линию больше массы готового продукта без учета других компонентов.
По этому
производительность оборудования на предыдущих
участках должна быть больше производительности
предыдущих участков. Также учитывается,
что переработка яблок
Различие в
массе сырья объясняется
Величину потерь и отходов на каждом участке определяется как разность
Мл = М1-М2
где М1 - масса сырья на входе в участок;
М2 - масса сырья на выходе с участка;
Расчет производится
на одну тонну сырья. Затем расчет
пересчитывается на заданную производительность
линии. Расчет начинают с последней
технологической операции.(табл
Таблица 1.1
Участок |
Производительность, кг/ч. |
Поступле-ние, кг/ч. |
Отходы, % |
Выход, кг/ч. |
1. Мойка и инспекция |
7000 |
7000 |
2 |
6860 |
2.Дробление и прессование |
7000 |
6860 |
17 |
5693,8 |
3.Обработка сока |
6000 |
5693,8 |
8,3 |
5221,215 |
4.Упаривание |
5000 |
5221,215 |
14,3 |
4474,6 |
5.Хранение |
4474,6 |
5 |
4250,9 | |
6.Станция подготовки сока |
4000 |
4250,9 |
15 |
3613,2 |
7.Розлива |
3500 |
3613,2 |
7 |
3360,3 |
1.4 СТРУКТУРА ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА.
Технологический процесс
переработки свежеубранных ябло
Если перерабатывать плоды, хранившиеся при правильном режиме , то возникает вопрос, переработки яблок, поврежденных еще в саду при ранних заморозках, когда переработка должна осуществляться в очень холодных условиях на границе замерзания, или яблоки поступают на переработку замерзшими.
В настоящее время такие вопросы решаются применением современной технологии, обеспечивающей использование плодов (по отношению к соку свыше 80%) при применении современных технологических процессов и препаратов для дополнительной обработки выжимок.
ПРИЕМКА ЯБЛОК.
Яблоки на переработку доставляют грузовиками или тракторами с прицепом . Общая характеристика состоит в том , что яблоки поступают врассыпную . Для приема используются приемные резервуары с наклонными стенками , вкопаны частично из-под уровня земли ( в которые всыпают яблоки ). Такие резервуары предназначены для кратковременного хранения на 1-2 дня .
Для разгрузки яблок в резервуары обычно употребляются гидравлические устройства на самих грузовиках.
ТРАНСПОРТИРОВАННИЕ
Из приемных резервуаров яблоки по подземным каналам с помощью воды подаются на переработку.
Здесь их на выходе из канала принимает шнековый транспортер и дозирует в приемный ковш элеватора . Необходимо отметить что из-за попадания механических примесей , то есть деревяшек , металлической проволки можно повредить шнек , так что следует постоянно контролировать подачу яблок . Подача должна быть умеренной иначе шнек забьется. Подача регулируется с помощью задвижки.
Вода , употребляющаяся в качестве транспортного средства, выливается через решетчатое дно транспортера и относит грубые частицы нечистот (листья , веточки, камешки ).Загрязненная вода падает в бетонный бассейн где грубые нечистоты откладываются на дно, а вода нагнетается насосом и через сетку для отделения плавающих нечистот и возвращается в резервуар с яблоками на вторичное употребление .
Периодическая чистка резервуара через отводной канал обеспечивает качественную работу с максимальной экономией воды.
МОЙКА И ИНСПЕКЦИЯ
В процессе транспортирования , нечистоты на яблоках хорошо намокнут и почти вымываются , но так как это недостаточно, мойка продолжается еще на нескольких устройствах .
Сначала она выполняется уже на вертикальном шнековом транспортере , где монтированы сопла для душа .На вращающейся моечной машине струей воды и трением друг о друга и о стенки машины происходит вторая фаза мойки яблок .
На следующей машине для мойки и перебирания яблоки , проходящие по ленте непрерывно переворачиваются и таким образом со всех сторон находятся под струящейся водой (под давлением) и тщательно моются .
Одновременно , на части машины для инспекции , плоды видны со всех сторон , так что испорченный плод или оставшееся загрязнение можно устранить .
Затем душевая система еще раз промывает яблоки , а тщательно вымытые яблоки по элеватору подаются в сборник . Нельзя допускать полное заполнение сборника так как это приводит к забиванию вертикального шнека .
ДРОБЛЕНИЕ И ПРЕССОВАНИЕ
Следующей фазой переработки яблок является дробление и прессование , т.е. получение сока.
Из приемного резервуара при открывании заслонки яблоки поступают в мельницу-дробилку . Молотые яблоки поступают в насос и по трубопроводу направляются в станцию прессование и экстракции . При работе с двумя прессами используется и промежуточная экстракция выжимок между первым и вторым прессованием .
После первого прессования
, выжимки в смесителе
Смешанные с водой выжимки подаются насосом в резервуар , где взмешиванием в течение 20-30 минут заканчивается процесс экстракции .
Таким способом обработанная смесь снова прессуется на другом прессе , а полученный сок смешивается с соком полученным на первом прессе . Оба сока представляют вместе исходный продукт для получения прозрачного сока .
После прессования полученный сок поступает затем в сборный резервуар, а по пути до резервуара прочищается на ротосепараторе и тем самым устраняются крупные частицы плодов или возможные отходы или нечистоты.
Очищенный сок поступает затем на ароматоуловитель, на котором 10-12% сока выпаривается и на колонне осуществляется выделение и концентрирование ароматов. Полученные ароматы охлаждают до 5°С и направляют на резервуар для ароматов.
На установке для улавливания ароматов, сок нагревают до +85° С(причем имеет место и недлительная пастеризация) с последующим охлаждением его до 50°С и подачей при такой температуре в сборник, а потом в резервуар для непрерывной депектинизации. На пути к резервуару в провод добавляют препарат для депектинизации.
Резервуар для депектинизации предусмотрен для депектинизации сока в течение 1,0 до 1,5 ч., после чего сок охлаждают до температуры 20°С и подают в резервуары для осветления.
Осветление производят желатином или каким-то другим препаратом (бетонит и т.п.). Процесс осветления продолжается 2 часа. Для лучшего осветления предусмотрена установка трех резервуаров, чтобы продолжить время осветления.
Определенное количество осветленного сока выходит через боковой патрубок и направляется на сборник, сок с осадками выпускают через дно, и подают на вакуум-фильтр, после чего добавляют его к соку, поступающему прямо на внешний фильтр для совместной фильтрации. По другому варианту сок полностью спускают через дно резервуара для осветления и направляют на центробежный сепаратор и фильтрацию на рамном фильтре.
УПАРИВАНИЕ.
Осветленный сок из обоих фильтров поступает в сборник, откуда направляется на выпарную установку для упаривания. Для сгущения осветленного яблочного сока применяется четырехступенчатая выпарная установка.
Характерная особенность этих установок, кроме экономии энергии, также заключается в кратковременном соприкосновении сока с поверхностью нагрева, причем сок уваривается до содержания 70% сухих веществ в одном проходе, длительность которого не превышает 2,5 – 3 минут. Такая система сгущения обеспечивает получение высококачественного и стабильного готового продукта при максимальном сохранении органолептических свойств.
Готовый концентрат выходит из установки с температурой 50°С, между тем как во время упаривания некоторое время подогревался до 90°С. Практически, концентрат пастеризован и поскольку он защищен от поражения микроорганизмами благодаря содержанию сухих веществ, то не требует повторной пастеризации перед хранением, а только подвергается охлаждению до 10°С и поступает в цистерны для хранения.
Концентрат, который не предусмотрен для хранения в цистернах, а в пластмассовых канистрах может вторично подвергаться пастеризации при выдержке при температуре пастеризации (92°С) в течение 2 минут, после чего охлаждается до 10°С. Рекомендуется произвести стерилизацию паром трубопровода, подающего сок из пастеризатора на устройство для розлива.
Машинно-аппаратурная
схема переработки яблок в
сок представлена в приложении.
2.РАСЧЕТ ГРАФИКА ПОСТАВОК СЫРЬЯ.
2.1. АНАЛИЗ СЫРЬЕВОЙ БАЗЫ.
Сырье разных сортов хранится разное время, а переработка дает различное количество готовой продукции. Динамика созревания яблок указанна в таблице 2.1.
Таблица 2.1
Динамика созревания сортов яблок
Помологические сорта |
|||||||||||||||||
Август |
Сентябрь |
||||||||||||||||
1 |
5 |
9 |
13 |
17 |
21 |
25 |
29 |
3 |
7 |
11 |
15 |
19 |
23 |
27 |
1 |
5 | |
PS8 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
8 |
8 |
8 |
8 |
8 |
8 |
8 |
8 |
8 |
PS3 |
1 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
8 |
8 |
8 |
8 |
8 |
8 |
8 |
8 |
PS5 |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
8 |
8 |
8 |
8 |
8 |
8 |
8 |
8 |
PS9 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
2 |
3 |
3,5 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
8 |
8 |
8 |
8 |
PS1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
8 |
8 |
PS4 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
8 |
8 |
PS2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
8 |
PS7 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
PS10 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
2 |
3 |
5 |
7 |
8 |
PS211 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
8 |
8 |
8 |
PS6 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
PS12 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Выбор сырья осуществляется по критерию Iр, включающий в себя: показатель качества сырья при хранении, показатель длительности хранения и показатель выхода готовой продукции.
Iр=((Iso)² + (Ivo)² + (Iwo)²)½ где
Iр – индекс пригодности к переработке
Iso – индекс сохранности сырья
Iso = 1-Iе/Iеmax
Iе – индекс потерь сырья
Iеmax – максимальный
индекс потерь сырья при
Ivo = Iv/Ivmax – индекс выхода готового продукта
Iv – выход готового продукта из данного вида сырья
Ivmax – максимальный выход готового продукта
Iwo = W/ Wmax – индекс длительности хранения сорта
W – длительность хранения отдельного сорта
Wmax – максимальная
длительность хранения из
Индексы потерь Iе, выхода продукта Iv и потенциальное время хранения W берутся из справочников, отчетов, экспериментальных оценок специалистов. Остальные индексы рассчитываются. Расчеты сведены в таблице 2.2
Таблица 2.2
Расчет индексов для выбора сырья
Помологические сорта |
Индексы | ||||||||
Iе |
Iso |
Iv |
Ivo |
W |
Iwo |
Iр | |||
PS1 |
9 |
0 |
0,92 |
1 |
3 |
0,43 |
1,09 | ||
PS2 |
3,6 |
0,6 |
0,9 |
0,98 |
4 |
0,57 |
1,28 | ||
PS3 |
7 |
0,22 |
0,8 |
0,87 |
2 |
0,29 |
0,94 | ||
PS4 |
3,3 |
0,63 |
0,92 |
1 |
4 |
0,57 |
1,31 |
||
PS5 |
1,73 |
0,81 |
0,88 |
0,96 |
3 |
0,43 |
1,33 |
||
PS6 |
3,87 |
0,57 |
0,84 |
0,91 |
4 |
0,57 |
1,22 | ||
PS7 |
3,6 |
0,6 |
0,89 |
0,97 |
4 |
0,57 |
1,27 | ||
PS8 |
7 |
0,22 |
0,83 |
0,9 |
2 |
0,29 |
0,97 | ||
PS9 |
3 |
0,67 |
0,8 |
0,87 |
4 |
0,57 |
1,24 | ||
PS10 |
5 |
0,44 |
0,88 |
0,96 |
6 |
0,86 |
1,36 | ||
PS11 |
1,73 |
0,81 |
0,9 |
0,98 |
3 |
0,43 |
1,34 | ||
PS12 |
3,6 |
0,6 |
0,8 |
0,87 |
7 |
1 |
1,45 | ||
Мax |
9 |
0,92 |
7 |
||||||
После расчета индекса пригодности Iр для каждого сорта , строится диаграмма Парето. В диаграмме Парето ось абсцисс –помологические сорта в порядке убывания, ось ординат – суммарный индекс Ii который равен сумме индексов до текущего кода сорта .
Ii = ΣIр где
i – текущий код сорта
исходные данные для построения диаграммы Парето приводятся в таблице 2.3.
Таблица 2.3
Исходные данные для построения диаграммы Парето
Код сорта i |
Помологический сорт |
Индекс Iр |
Суммарный индекс Ii |
Важность К=100хIi/ ΣIр |
1 |
PS12 |
1,45 |
1,45 |
9,96 |
2 |
PS10 |
1,36 |
2,83 |
19,2 |
3 |
PS11 |
1,34 |
4,17 |
28,3 |
4 |
PS5 |
1,33 |
5,5 |
35,3 |
5 |
PS4 |
1,31 |
6,81 |
46,2 |
6 |
PS2 |
1,28 |
8,09 |
54,8 |
7 |
PS7 |
1,27 |
9,36 |
63,5 |
8 |
PS9 |
1,24 |
10,6 |
71,9 |
9 |
PS6 |
1,22 |
11,82 |
80,2 |
10 |
PS1 |
1,09 |
12,91 |
87,1 |
11 |
PS8 |
0,97 |
13,78 |
93,6 |
PS3 |
0,94 |
14,72 |
100 |
Рисунок 3. Диаграмма Парето.
По диаграмме Парето определяется помологические сорта необходимые для дальнейшего производства. Определились следующие сорта PS12 PS10 PS11 PS5 PS4 PS2 PS7 PS9. Используя данные, полученные ранее, рассчитываются поставки сырья. Поставка сырья определяется по динамике созревания продукции с учетом длительности его хранения. (Табл.2.4)
