Проектирование учебной лаборатории по производству газированных безалкогольных напитков

 

 

 

 

 

 

6. Описание аппаратурно-технологической  схемы

Поступающий на завод автотранспортом сахар-песок через автоматические весы передают на хранение.

 По мере необходимости  в реактор(1) задают воду насосом (2)из сборника подготовленной воды (15) и осветленный сок из сборника-мерника (13) самотеком, нагревают до 50-60°С, включают мешалку и порциями засыпают расчетное количество сахара. После полного растворения сахара сироп доводят до температуры 103-105°С.  Приготовление сиропа продолжается не более 25-30 минут при обязательном удаление образующейся пены, так как длительное нагревание сахарного сиропа может вызвать появление желтой окраски. Готовый сахарный сироп через фильтр-ловушку (3) насосом подают на охлаждение в теплообменник (4) типа «труба в трубе» и далее на предкупажную площадку в сборник сахарного сиропа(14), в рубашку которого подают воду для поддержания температуры сиропа на уровне 23-25°С.

Лимонная кислота и колер вносятся в купажную емкость вручную в виде растворов с умягченной водой в соотношении 1:5.

Купажный сироп готовится в вертикальных стальных аппаратах с мешалкой(5). Все компоненты купажа поступают в аппарат самотеком в такой последовательности: сахарный сироп из сборника(14), сок вишневый из сборника(13), раствор лимонной кислоты, колер. Смешивание всех компонентов продолжается 60-110 минут при температуре 35-40°С. После проверки качества сироп охлаждают до температуры 8-10°С и насосом через тканевый фильтр(6) подают в сборник готового купажа(12). Из сборника купажный  сироп самотеком поступает на синхронно-смесительную установку(11).

Бутылки, просмотренные на наличие дефектов, передают на бутылкомоечный аппарат(7), после чего на полуавтомате розлива(8) дозируют готовый напиток по уровню. Заполненные бутылки укупоривают на укупорочном полуавтомате(9).

После укупорки приступают к оформлению внешнего вида бутылки. Этикетку наклеивают на полуавтомате(10) на цилиндрическую и коническую части бутылки.

 

Оформленные бутылки укладывают в ящики и сдают в склад готовой продукции.

Основные технологические операции, влияющие на качество напитка.

Приготовление белого сахарного сиропа. Белый сахарный сироп получают путем растворения сахара в воде, кипячения водного раствора сахара, фильтрования через фильтр-ловушку и охлаждения сиропа.

Варку сахарного сиропа осуществляют в сироповарочных котлах, представляющих собой закрытые стальные резервуары цилиндрической формы со сферическим днищем.

Приготовление купажного сиропа.  Перед проведением купажирования компоненты, составляющие будущую компоицию купажа, подвергают специальной обработке.

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

Перед купажированием соки и морсы отделют от осадков декантацией с последующим фильтрованием через различного рода фильтры; плодовые экстракты разбавляют водой  (1: 5) с последующими отстаиванием (2 – 3 ч) и фильтрованием; настои разбавляют водой в соотношении 1: 5 и после 12-часового отстаивания фильтруют.

Сборники-мерники с компонентами купажа устанавливают на специальной предкупажной площадке, расположенной выше верхней отметки купажных чанов не менее чем на 0,5 м в целях обеспечения самотека. На предкупажной площадке необходимо устанавливать не менее пяти мерников. Объем мерников рассчитывается в следующем размере: для сахарного сиропа и спиртованных соков  -  около 50%, для кислот, эссенций и красителей  -  около 8% объема купажного сиропа.

Составление купажа осуществляетя при энергичном перемешивании его компонентов.Фильтрование купажного сиропа  проводят на пластинчатом фильтр-прессе.

Сироп фильтруют в горячем состоянии, а красители и эссенции в сироп добавляют после его охлаждения. При варке сиропа потери сухих веществ составляют около 2%  к массе сухих веществ, вводимых с сырьем. Готовый сироп охлаждают до 8 – 10 °C  и напрвляют в сборник-мерник, оттуда на установку для приготовления напитка.

Насыщение воды или напитков диоксидом углерода, розлив напитков в бутылки, бракераж, наклейка этикеток и передача готовой продукции на склад. Концентрация купажного сиропа в зависимости от вида напитка находится в пределах 32 - 45° по сахарометру.

Для сохранения в напитке высокой концентрации  диоксида углерода используют принцип изобарического розлива. При розливе газированных напитков осуществляют следующие операции: введение в бутылки готового напитка по уровню , укупоривание заполненных напитком бутылок, , этикетирование  , укладка бутылок в ящики и передача продукции на склад.

 

 

 

 

7.Расчет  и подбор технологического оборудования

При проектировании производственных цехов важным этапом является выбор оборудования. При этом рекомендуется выбирать серийно-выпускаемое оборудование с учетом трех факторов:

1. Технического(производительность, надежность, габариты и др.)
2. Эргономического(экология, техника безопасности)
3. Экономического(затраты, период окупаемости)

При выборе оборудования оптимальным является тот вариант, который полнее отвечает всем требованиям и имеет минимальный срок внедрения.

1. Оборудование для варки сахарного сиропа

Для приготовления сахарного сиропа периодическим способом применяют стальные эмалированные реакторы с рубашкой типа РР, котлы стальные эмалированные открытые с мешалкой типа КМ.

Вместимость сироповарочного отделения рассчитывается на суточный расход сахарного сиропа:

Vс.=Qc/(Мс.сир*0,6)=34,86/(0,8386*0,6)=69,3 л.

где Vс.сут- требуемый объем сахарного сиропа в сутки,л; Qc-расход товарного сахара в сутки, кг; Мс.сир.-количество сахара в сахарном сиропе, кг/л..

Исходя из расчетных данных выбираем сироповарочный котел вместимостью 160 литров типа КМ(диаметр 600 мм, высота 1890 мм, мощность электродвигателя 1,0 кВт с частотой вращения 28-30 об/мин)

2. Теплообменник для сахарного сиропа:

Сахарный сироп, приготавливаемый горячим способом имеет температуру порядка 103-105°С. Для передачи его на хранение в емкость для хранения необходимо снизить температуру до 25°С.

Принимаем время охлаждения одной варки сиропа 1 час.

Тепло, которое нужно отвести при охлаждении сахарного сиропа, с учетом притока 5 % тепла из окружающей среды:

Q =Vc*2,93 (T1 —T2)*1,05* ρc/1=42*2,93*(105-25)*1,05*1,31028/1=

13544,4 кДж/ч

где 2,93 — удельная теплоемкость сахарного сиропа,кДж/(кг-К);  ρc — плотность сахарного сиропа, кг/л; Т1— на-чальная температура сахарного сиропа, °С; Т2— конечная температура са-харного сиропа, °С; 1—продолжительность охлаждения, ч.

Количество воды, идущее на охлаждение, принимаем двукратное к массе сахарного сиропа:

42*2=84 л (84 кг)

Охлаждающая вода нагревается до температуры:

Тв= Q/(4,1868*Vв)+20=13544,4: (4,1868* 84) + 20 = 58,5 °С,

где Q – количество тепло, которое нужно отвести при охлаждении, кДж/ч; Vв-объем воды, идущий на охлаждение; 4,1868 — удельная теплоемкость воды, кДж/(кг-К).

Средняя разность температур:

105               25

58,5              20

Δt1=46,5°C    Δt2=5°C           Δtcr=(46,5-5)/(2,3*Ιg[46,5/5])=18,6°C

Потребная площадь поверхности охлаждения:

S= Q /(290,8* Δtcr *3,6)= 13544,4/(290,8*18,6*3,6) = 0,696м2,

где 290,8 — коэффициент теплопередачи, Вт/(м2*К); 3,6 — переводной коэффициент кДж в Вт-ч (1 Вт*ч = 3,6 кДж).

Принимаем к установке  один противоточный теплообменник типа «труба в трубе»  ТТОН 57/89-10,0/6,3  с пятью трубами длинной 4,5 м и общей площадью теплообмена 0,787 м2.

3. Сборник для сахарного сиропа

Цилиндрические емкости для хранения сахарного сиропа рассчитываются на суточный запас. Их изготавливают герметичными, стальными эмалированными, горизонтальными или вертикальными.

Количество сахарного сиропа, необходимого для производства с сутки,-42 л. Вместимость сборника-42*1,1=46,2 л (1,1-коэффициент запаса вместимости сборника)

Принимаем к установке сборник эмалированный типа СЗ вместимостью 63 л ( Д=500 мм, Н=1207 мм)

4. Сборник  для сока

Расход сока в сутки 50,07 л. Принимаем к установке сборник эмалированный типа СЗ вместимостью 63 л ( Д=500 мм, Н=1207 мм)

5. Сборник для колера

Расход колера в сутки 0,04 кг. При учете его разбавления 1:5 водой, требуемый объем емкости-0,24 л

Примем внесение колера в купажную емкость вручную.

6. Сборник для лимонной кислоты

Расход лимонной кислоты в сутки 0,073 л. Примем внесение лимонной кислоты в купажную емкость вручную.

7. Купажная емкость

Доза купажа 0,2 л на 1 л напитка. Количество напитка, выпускаемое в сутки, 504 л. Отсюда количество купажа в сутки 504*0,2=100,8 л С учетом потерь в производстве 1% и запаса вместимости 15% требуемая вместимость купажного резервуара составит 100,8*1,01*1,15=118 л.

Время приготовления купажа 160 мин.

Принимаем к установке стальной эмалированный реактор типа Р вместимостью 160 л (Д=600 мм, Н=2070 мм)

8. Фильтр для купажа

Для фильтрации купажного сиропа применяют тканевые фильтры. Принимаем к установке тканевый фильтр.

9.  Напорные сборники для купажа

Количество купажа перед розливом составит с учетом 2,5% потерь в производстве: 100,8*1,025=104 л

Выдержка перед розливом 4 часа.

Принимаем к установке сборник типа СЗ вместимостью 160 литров (Н=1465 мм, Д=600 мм).

10. Емкость для умягченной воды

Количество умягченной воды в сутки при расходе 0,8 л воды на 1 л напитка составит: 504*0,8=403,2 л или 0,5 м3. С учетом потерь 20% потребуется воды: 0,5*1,2=0,6 м3.

11.  Синхронно-смесительная установка

Процесс приготовления газированных безалкогольных напитков с помощью синхронно-смесительных установок является наиболее перспективным и современным. Этот метод позволяет сократить расход диоксида углерода, снизить потери купажного сиропа и готового напитка. Так как производство имеет малую мощность принимаем к установке синхронно-смесительную станцию производительностью до 3000 л/час( с учетом периодического действия станции),марки ЮВЕСТ-3Н-02(Габаритные размеры 1680:1150:1800) мощностью 8 кВт, масса 600 кг. Производитель ООО ПКЦ «Орелпищемаш» г. Орел.

 

 

 

12. Бутылкомоечная машина

Для обеспечения производительности оснастим линию полуавтоматической переносной установкой  McBrady Model 10W-SP производительностью 750 бут/час, мощностью 1 кВт, габаритные размеры: 720*720*1420 мм. производства McBrady Engeneering Co, США.

13. Установка для розлива напитка

Устанавливаем полуавтоматический аппарат розлива марки ХRB-16 производительностью до 1000бут/час, мощностью 0,33 кВт,с устройством дозирования купажного сиропа. Габаритные размеры: 1000*1000*2000 мм. Компания «Принципы» г.Москва.

14. Укупорочный аппарат

Принимаем к установке полуавтоматический укупорочный аппарат ПУ-800 производительностью до 800 бут/час. Габаритные размеры: 600*600*1800 мм. Потребляемая мощность 1 кВт. Производство «Гольфстрим-инжиниринг» г.Казань.

15. Этикетировочный аппарат

 Целесообразно установить  полуавтоматический аппарат типа  ЭТМЛ-208 производительностью до 1000 этикеток/час  с ручной подачей и съемом  бутылок. Мощность 1,5 кВт. Габаритные  размеры: 960*740*1400 мм. Завод-изготовитель  « Вектор» г.Казань.

16. Насосы

Для перекачивания высоковязких жидкостей широкое применение получили поршневые и плунжерные насосы. Соизмеряя качество работы и стоимость оборудования принимаем к установке плунжерные  насосы  серии DOXA 30 X 25 производительностью 0,116 м3/час, давление 100 бар, мощность электродвигателя 1,5 кВт. Производство ООО "Промекс" г. Москва.

 

 

8. Технико-химический  и микробиологический контроль.

8.1 Технохимический контроль

Технохимический контроль безалкогольных напитков проводится в соответствии с табелем необходимых анализов, составляемым на каждом предприятии.

Отбор проб сырья, вспомогательных материалов производится в соответствии с методиками, изложенными в действующих стандартах.

Контроль производства осуществляется в соответствии с требованиями технологической инструкции по производству безалкогольных напитков.

Технохимический контроль предусматривает определение органолептических и физико-химических показателей используемого сырья, полуфабрикатов и готовой продукции, химический контроль вспомогательных материалов, моющих и дезинфицирующих веществ, контроль укупорочных, этикетировочных, фильтрующих и осветляющих материалов.

Таблица № 16.-  Схема технико-химического  контроля сырья на предприятии по производству безалкогольных напитков.

Объект контроля	Контролируемые показатели	Периодичность, место отбора пробы	Метод определения
Вода питьевая	Запах, вкус, прозрачность	Один раз в квартал	ГОСТ 3351-74
	Качественный анализ на аммиак		По методикам
	Нитраты, нитриты,свободный хлор		ЦГСЭН
	Содержание радионуклидов		По методикам
	Жесткость	Один раз в месяц	ГОСТ 4151-89
	Щелочность общая		Титриметрический
	Сухой остаток		ГОСТ 18164-72
	Содержание остаточного активного хлора		ГОСТ18190-72
	ОМЧ и коли-титр		ГОСТ 18963-73
Сахар-песок	Внешний вид,запах, вкус, чистота водного раствора	В средней пробе от партии	ГОСТ 12576-89
Сахар-рафинад
	Влажность		ГОСТ 12570-86
	Содержание сахарозы		ГОСТ 12571-86
Сахарозаменители	Внешний вид, вкус, запах, чистота водного раствора, степень сладости, массовая доля основного вещества		По НД для каждого вида
Кислота лимонная	Внешний вид, вкус, запах,чистота водного раствора, массовая доля основного вещества		ГОСТ 908-79
Диоксид углерода	Запах, вкус, содержание СО2, наличие примесей		ГОСТ 8085-85
Соки натуральные, спиртованные экстракты и концентраты	Внешний вид, цвет, прозрачность, вкус, запах, содержание экстракта, кислотность		ГОСТ 656-79 ГОСТ 18192-72
Красители	Внешний вид, цвет, аромат, растворимость, титруемая кислотность	В средней пробе  от партии	ОСТ 18-405-83 ТУ 10-05031536-21-90
Настои, эссенции, экстракты	кус, запах, содержание спирта, содержание эфирных масел		ОСТ 18-103-84 ОСТ 18-115-79