Цех по производству напитков

     Курсовой  проект выполнен по заданию кафедры Пищевой инженерии и высоких  технологий  в  соответствии с СТП КубГТУ  4.2.6. и указанием № 06. 06/162 от 19. 09. 2011 г.         
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       Содержание 

       Нормативные ссылки 

     В курсовом проекте использованы ссылки на следующие стандарты и нормативные  документы:

     ГОСТ  Р 1.5-2002 ГСС РФ. Стандарты. Общие требования к построению, изложению, содержанию и обозначению

     ГОСТ 2.104-68 ЕСКД. Основные надписи

     ГОСТ 2.106-96 ЕСКД. Текстовые документы

     ГОСТ 2.109-73 ЕСКД. Основные требования к чертежам

     ГОСТ 2.316-68 ЕСКД. Правила нанесения на чертежах надписей, технических требований и таблиц

     ГОСТ 2.302-68 ЕСКД. Масштабы

     ГОСТ 2.305-68 ЕСКД. Изображения – виды, разрезы, сечения

     ГОСТ 7.9-95 СИБИД. Реферат и аннотация. Общие  требования

     ГОСТ 8.417-2002 ГСИ. Единицы величин

     ГОСТ 21.110-95 СПДС. Правила выполнения спецификации оборудования, изделий и материалов

     ГОСТ 21.401-88 СПДС. Технологические производства. Основные требования к рабочим чертежам

     ГОСТ 21.204-93 СПДС. Условные графические обозначения  и изображения элементов генеральных планов и сооружений транспорта

     ГОСТ 21-94. Сахар-песок. Общие требования

     ГОСТ  908-2004 Кислота лимонная моногидрат пищевая.

     ГОСТ  28499-90 Сиропы. Общи технические требования.

     ГОСТ  Р 5123298-98 Вода. Общи технические требования.

     ГОСТ 6687.0-68 Продукция безалкогольной промышленности. Правила приемки и методы отбора проб.

     ГОСТ 6687.2-90 Продукция безалкогольной промышленности. Метод определения сухих веществ.

     ГОСТ 6687.4-86 Продукция безалкогольной промышленности. Метод определения кислотности.

     ОСТ 18-103-84. Эссенции ароматические пищевые. Общие технические условия

     СНиП 2.01.02-85. Противопожарные нормы

     СНиП 2.01.04-87. Административные и бытовые  здания

     СНиП 2.09.02-85. Производственные здания 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Введение 

     Российскими предприятиями выпускается большой ассортимент напитков и концентратов. Состав напитков определяется их рецептурой, к ней прилагаются данные о характеристике, физико-химических и органолептических показателях, пищевой и энергетической ценности напитка.

     В общесоюзном «Сборнике рецептур на напитки безалкогольные» по ГОСТ 28188-89 «Напитки безалкогольные. Общие  технические условия» насчитывается 115 рецептур на напитки безалкогольные газированные, 14 — на напитки безалкогольные негазированные, 16 — на квасы и напитки из хлебного сырья, 3 — на порошкообразные концентраты безалкогольных напитков. Кроме этого, существует сборник рецептур на национальные виды безалкогольных напитков, включающий 60 наименований газированных напитков и 5 — квасов и напитков из хлебного сырья.

     Постоянно разрабатываются технические условия  на новые наименования напитков предприятиями-производителями, институтами соответствующего профиля. Головной организацией, осуществляющей разработку и внедрение в производство рецептур и технологий безалкогольных напитков и концентратов в нашей стране, является Научно-производственное объединение пивобезалкогольной и винодельческой промышленности.

     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, Красноярске и других городах. Открыты крупные специализированные заводы по выпуску безалкогольных напитков в московском регионе: «Мастер» (производительностью около 7 млн дал в год), «КС». Последний в числе других производит напитки под торговой маркой «Royal Crown»: «RC Кола», «RC Драфт Кола» и др., ассортимент напитков включает 23 наименования общим объемом 26 млн. дал в год.

     Основные  особенности современной технологии безалкогольных напитков: применение концентратов высокой степени готовности, производство низкокалорийных напитков с использованием сахарозаменителей, повышение стойкости напитков путем внесения консерванта — бензоата натрия, розлив в необоротные ПЭТ-бутылки (из полиэтилентерефталата). В зависимости от наименования и используемого сырья массовая доля сухих веществ в напитках колеблется от 4,5 до 12,5 %, кислотность — от 1,25 до 4,8 см³ раствора щелочи концентрацией 1 моль/дм³ на 100 см³ напитка.

     В состав отечественных напитков входят натуральные виды сырья: продукты переработки плодов, ягод, настои, сахар, эфирные масла, эссенции. В последние годы ассортимент отечественной продукции заметно расширился за счет напитков на импортных концентратах различных фирм. Производители и поставщики традиционных отечественных напитков поначалу оказались не готовы к конкурентной борьбе. Наши напитки были менее технологичны, более дороги, с небольшим сроком хранения, менее привлекательны внешне. Например, за период с 1990 по 1994 годы в 7 раз сократилось производство кваса, он практически исчез из розничной торговли. В настоящее время ситуация с производством отечественных безалкогольных напитков меняется в лучшую сторону, увеличивается ассортимент и объем выпускаемой продукции. При этом важно отметить, что в регионах России основное внимание уделяют использованию местного растительного сырья для изготовления напитков массового потребления и лечебно-профилактического назначения. [1] 
 
 
 

                 1 Технологическая часть

     1.1 Обоснование и  выбор технологических  схем, их описание 

     С учетом задания на курсовое проектирование осуществляют выбор ассортимента напитков на пряноароматическом растительном сырье: «Мохито», «Тархун» и напиток «Тархуновый».  С учетом представленного выбирают прогрессивные схемы технологического процесса производства напитков. Сахарный сироп для напитков вырабатывают горячим способом, а приготовление купажных сиропов производят холодным способом. Для настоев проводят детерпенизацию.

     Для производства напитков на основе пряноароматических растительных  добавок используют следующее сырьё: сахар-песок, лимонная кислота, настой тархуновый, концентрат сока лимон-лайм, концентрат яблочного сока, ароматизаторы «лимон» и «мята», ванилин, индигокармин паста, тартразин «Ф», спирт 96,2%. 

     1.2 Краткая характеристика  сырья 

     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

     Сахар является самым дорогим сырьем, используемым в производстве сладких безалкогольных напитков.

     Сахара  представляют собой растворимые  в воде природные подсластители, а с  химической точки зрения — углеводы, то есть соединения, состоящие из углерода, водорода и кислорода. Соотношение водорода к кислороду, как и в молекуле воды, составляет 2:1. Количество атомов углерода весьма различно — для важнейших углеводов оно составляет шесть или кратное шести — например, С₆Н₂0₆ (моносахарид) глюкоза. С₁₂Н₂₂О₁₁ (дисахарид) сахароза. Кроме того, различают также полисахариды — например, крахмал, декстрин, целлюлоза (получаемая гидролизом древесины). Таким образом, моносахариды являются мономерами углеводов.

     Среди различных  видов Сахаров различают:

             - глюкозу — виноградный сахар, встречающийся, например, в винограде, который технически намучают расщеплением крахмала;

           - фруктозу — фруктовый сахар, встречающийся в соках многих фруктов;

                  - мальтозу — солодовый сахар; этот дисахарид встречается в солоде;

              - лактозу — молочный сахар, встречающийся в молоке.

     Лимонная  кислота (С₆Н₈0₇ • Н₂0) 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 — 8-10сут. 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.

     Спирт этиловый ректификованный получают брагоректификацией спиртовых бражек или ректификацией этилового спирта — сырца, вырабатываемого из зерна, картофеля, сахарной свеклы, мелассы. В зависимости от степени очистки его выпускают трех видов: экстра, высшего и 1-го сортов. Для спиртования соков и приготовления водно-спиртовых настоев пряно-ароматического сырья используют спирт ректификованный, который должен соответствовать требованиям ГОСТа 5962—67.

     Используют  настои, экстракты, эссенции, растворы душистых веществ, которые в зависимости от способа получения подразделяются на изготовляемые из растительного сырья, изготовляемые из синтетических душистых веществ, а также комбинированные, получаемые из смеси натуральных и синтетических душистых веществ.

     Настои  спиртовые тархунный и мятный (из свежих листьев эстрагона и мяты перечной). По внешнему виду - прозрачная жидкость без осадка и взвешенных частиц. Вкус и аромат - свойственные сырью, из которого настои приготовлены. Объемная доля спирта - 60,6 %.

     Процесс насыщения напитков двуокисью углерода основан на ее способности образовывать при взаимодействии с водой водный раствор. Растворение газа в воде — абсорбционный процесс, в котором вода является абсорбентом, а газ — адсорбентом.

     Отличительной особенностью газированных безалкогольных напитков является насыщенность их газообразной двуокисью углерода до концентрации не менее 0,4% мас. Двуокись углерода — важнейший компонент в составе газированных напитков. Она участвует в создании вкуса напитков, сообщает им игристость, освежающее и жаждоутоляющее действие, повышает их биологическую стойкость.

     Насыщение (сатурацию) напитков двуокисью углерода производят с учетом ее физических и химических свойств.

     Красители  применяются для подкрашивания безалкогольных напитков. Подразделяются на натуральные и синтетические. К натуральным пищевым красителям относят колер, энокраситель, сафлоровый желтый, красители из ягод бузины, выжимок черники, кизила, вишни и других плодов и ягод, а также корнеплодов. К синтетическим красителям относятся тартразин Ф и индигокармин.

     Тартразин представляет собой тринатриевую соль З-карбокси-5-окси-1-р-сульфоненил-4-р-сульфенилазопиразола. Это оранжево-желтый мелкокристаллический порошок, содержащий   не   менее  85%   красителя.   Он   кристаллизуется с 3; 6; 10 и 14 молекулами воды, хорошо растворяется в воде и водно-спиртовых растворах. Для подкраски напитков применяют в виде водного раствора   3 : 100. Водные растворы тартразина устойчивы к свету и не меняют своей окраски при нагревании до 105° С. В этиловом спирте тартразин растворяется слабо. Подкрашивает напитки в желтый цвет разных оттенков. Поставляется по импорту.

     Красители хранят при температуре 0—20° С и относительной влажности воздуха не выше 75%. Их добавляют в сироп после его охлаждения, так как высокая температура действует на них отрицательно — протекают нежелательные реакции, приводящие к обесцвечиванию красителей

     Индигокармин — натриевая соль дисульфоиндиговой кислоты, представляющая собой темно-синий   мелко -  кристаллический порошок, содержащий 98% чистого красителя. Мало растворим в воде. Применяется как водный раствор в сочетании с тартразином при различном соотношении. Подкрашивает напитки в зеленый цвет разных оттенков. Изготовляется также в виде пасты с содержание 35% сухих веществ и 24,5% чистого красителя. Порошок растворяют в горячей воде в соотношении 1 : 40, пасту 1: 10.

     Индигокармин  должен соответствовать требованиям  СТУ 30—9192—64. 

     1.3 Производство безалкогольных напитков на основе пряноароматического сырья 

     1.3.1 Подготовка воды

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

     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. Для первичной очистки применяется фильтр JDL-6, а для очистки активированным углем – CHT-6, затем вода подается на фильтр тонкой очистки JML-6.

     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. Для ультрафиолетовой обработки воды используется облучатель ZM-100. 

     1.3.2 Производство сахарного сиропа 

     Производство  сахарного сиропа осуществляется горячим  способом.

     Сахар-песок  в мешках «Биг-Бэг» массой 1000кг на поддонах автопогрузчиком снимают с автомашин и доставляют к месту складирования. С помощью шнекового транспортера RAL 1007 (7) сахар ссыпается в сироповарочный котёл СКП-4000 (8) при постоянно работающей мешалке и куда одновременно задают расчетное количество подогретой воды.

     Сироп нагревается до температуры 90 ºС  ± 4 ºС и выдерживается при этой температуре и течение 30-40 минут  для полного уничтожения слизеобразующих бактерий. Все время варки сахарного сиропа включена мешалка. Сахарный сироп в горячем состоянии при помощи насоса подают на фильтрацию.

     Для фильтрации сахарного сиропа применяется  рамный фильтр-пресс Ш4-ВПФ-12 (7) (фильтр-картон марки «Т»).

     Отфильтрованный сахарный сироп направляется на охлаждение. Охлаждение проводится водой в пластинчатом теплообменнике VT-40 (10), где охлаждается до температуры 15-20 ºС.

     После охлаждения сахарный сироп подается в емкости хранения сахарного сиропа (11).

     В емкостях хранения сахарный сироп перемешивается и сдается в лабораторию для определения плотности.

     Массовая  доля сухих веществ в белом сиропе должна составлять 60-65%. Исходя из концентрации приготовляемого сиропа, рассчитывают количество сахара и воды на одну варку. 

     1.3.3 Подготовка настоев

     Настои  из тары для хранения перекачивают в емкость для детерпенизации (12). Там настой смешивают с водой в соотношении 1:5. После чего раствору дают отстояться не менее 12 ч для осаждения выпавших в осадок терпенов, после чего фильтруют через мешочный фильтр TML-412 (13) и фильтр-прессе 4Ш-ВПФ-12 (9).

     1.3.4 Приготовление купажного сиропа 

     Купажный  сироп представляет собой концентрированный  раствор всех компонентов, составляющих вкусовую и ароматическую основу напитка. Его готовят периодическим  способом. Компоненты смешивают в закрытом купажной емкости (15), в который подают согласно рецептуре компоненты в такой последовательности: сахарный сироп из сборников, настои из мерников, раствор органических кислот из купажного бачка (14). Смесь тщательно перемешивают и в последнюю очередь вносят ароматические вещества и красители из купажного бачка (15). После перемешивания напиток разливается, предварительно охлаждаясь в теплообменнике (10), смешиваясь с водой в пропорции 1:5 и насыщаясь диоксидом углерода в миксер-сатураторе К-15 (16).

     Схемы технологического производства напитков на основе пряноароматического растительного сырья представлены на листе иллюстративной части 1.  

     1.4 Уточненный расчет производительности предприятия 

     Уточним производительность предприятия с  учетом потерь. По заданию производительность предприятия составляет 10 млн. дал/год. 4 млн. дал/год – напиток «Мохито», 3 млн. дал/год – напиток «Тархун» и 3 млн. дал/год – напиток «Тархуновый»

       Рассчитаем потери для напитка «Мохито»

       При внутрискладском  транспортировании и погрузке поддонов с напитками в автомашины норма потерь составляет 0,4%.

       На отгрузку поступит готовой продукции:

       4000000*100/(100-0,4)=4016064 дал;

       В количественном выражении  потери составят:

       4016064-4000000=16064 дал. 

       При хранении готового газированного напитка на складе готовой продукции норма потерь составляет 0,2%.

       На склад поступит готовой продукции:

       4016064*100/(100-0,2)=4024112 дал;

       В количественном выражении  потери составят:

       4024112-4016064=8048 дал.

       При формировании поддонов с готовыми упакованными напитками  норма потерь составляет 0,9%.

       На складирование  пакетов готовой продукции поступит:

       4024112*100/(100-0,9)=4060658 дал;

       В количественном выражении  потери составят:

       4060658-4024112=36548 дал.

       При розливе газированного  напитка в пластиковые бутылки, объемом 1,5 л, их укупорке, бракераже, оформлении и упаковке в полиэтиленовые пакеты по 6 бутылок в каждый, норма потерь составляет 0,75%.

       В розлив поступит готового продукта:

       4060658*100/(100-0,75)=4091343 дал;

       В количественном выражении  потери составят:

       4091343-4060658=30685 дал.

       При насыщении напитка  диоксидом углерода норма потерь составляет 0,4%.

       На сатурацию поступит разбавленного купажного сиропа:

       4091343*100/(100-0,4)=4107774 дал;

       В количественном выражении  потери составят:

       4107774-4091343=16431 дал.

       При охлаждении купажного  напитка до 4-10⁰ С норма потерь составляет 0,55%.

       На охлаждение поступит купажного напитка: