Оптимизация процесса частичной замены сахара морковной стружкой в плиточном шоколаде

 

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ

 

 

                                                          

Кафедра: «Технология переработки

 растительного  сырья»

                                                                             

                                                      

 

Курсовой проект

по дисциплине

«Оптимизация и моделирование технологических

процессов в кондитерском производстве»

 

 

 

«Оптимизация процесса частичной замены сахара морковной стружкой в плиточном шоколаде»

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

Киселев А.В.

Группа:

10-ТПМ-2

Проверил:

Туманова  А.Е.

 

 

 

 

 

 

 

                                                                           Москва 2013

                                                     

                                                   Содержание

 

 

Введение

1. Основные положения технологического потока

2. Описание технологической схемы производства  плиточного шоколада

3. Операторная модель производства плиточного шоколада

          3.1 Описание операторной модели производства

4. Проведение диагностики технологического потока производства плиточного шоколада

          4.1 Определение показателей качества на выходе из каждой подсистемы

         4.2 Органолептическая оценка показателей изделия

          4.3 Диагностика технологического потока производства

          4.4 Анализ уровней целостностей технологических потоков (традиционный)

5. Проведение планирования эксперимента

1. Формулировка целей исследования
2. Выбор параметра оптимизации
3. Выбор факторов. Уровни факторов и шаг варьирования
4. Число опытов
5. Построение матрицы планирования эксперимента

6. Операторная модель производства плиточного шоколада после модернизации

7. Проведение повторной диагностики технологического потока производства плиточного шоколада

               7.1 Анализ уровня целостностей технологического потока после модернизации

8. Обработка результатов эксперимента

1. Вычисление уравнения регрессии
2. Проверка уровней моделей

          8.3 Проверка моделей по критерию Стьюдента и построение  доверительного интервала

9. Вывод

10. Список использованной литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

             

Введение

 

Основным компонентом шоколада и шоколадных изделий  является наличие в их рецептурном составе большого количества продуктов переработки какао бобов, а именно какао масла, какао тертого, какао порошка и какое-то количество специально обработанной какаовеллы.

Шоколад и шоколадные изделия пользуются большим спросом, особенно в экономически развитых странах. Шоколадное производство основано на выращивании и переработке какао бобов.

Для производства плиточного шоколада необходимо: помещение, отвечающее всем требованиям санитарии и противопожарной безопасности; сырье, оборудование и рынок сбыта.

С развитием технологий автоматизированного формования шоколада и приготовления глазури становится еще более важным строгий контроль текучести (вязкости). Кроме того, появилась необходимость экономии такого дорогого ингредиента, как какао-масло.

Так как производство шоколада достигло высокого уровня качества продукции и улучшить технологию производства плиточного шоколада крайне сложно, целью данного курсового проекта мы выбрали влияние на вязкость замены части сахара на морковную стружку.

Добавление морковной стружки способствует уменьшению использования какао масла для производства плиточного шоколада и, вследствие, экономия производства, за счет уменьшения потребления дорого ингредиента.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Основные положения технологического потока.

 

Технологический поток состоит из различных технологических операций, преобразования исходного сырья и процессов его транспортирования, а также промежуточных процессов между операциями. Собственно технологические  операции  выполняют две функции: 1)обработку объекта; 2) подачу объекта обработки в рабочую зону.

 

Строение технологического потока.

Технологический поток как система состоит из автономных образований или подсистем, в которых операции являются элементами. Технологический поток представляет собой совокупность технологических операций, он обладает новым системным качеством, которым не располагает ни один из составляющих его элементов. Системное качество состоит в гораздо более эффективном функционировании комплекса машин и аппаратов. Нежели работа необъединенных в линию орудий труда.

Целостность технологической системы отражает способность составляющих ее элементов вступать во взаимодействие, обуславливающее новые качества системы, несвойственные образующих её частям. Части целостной системы – это те, структурные единицы взаимодействие которых порождает присутствие в данной системе качественные особенности, поэтому за элемент технологической системы принята технологическая операция, а не физико-химический процесс.

Структура технологического потока определяется не только последовательностью технологических операций и взаимным расположением машин  и аппаратов в линии, но и временной согласованностью технологических процессов, т.о. структура технологической системы всегда пространственно временная.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Технологическая  схема производства плиточного шоколада

 

Подготовка сырья к производству

                           ↓

Образование шоколадной массы

                                                  ↓       

Темперирование шоколадной массы

                                                 ↓ 

Формование шоколадной массы

                                                  ↓   

Охлаждение плиток шоколада

                                                   ↓

Расфасовка и упаковка

                               

 

 

 

 

 

2. Операторная модель производства плиточного молочного шоколада

 

 

 

Рис.1 Операторная модель технологической системы производства шоколадных плиток.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Проведение диагностики технологического  потока производства плиточного шоколада.

 

4.1 Определение  показателей качества на выходе  из каждой подсистемы.

Требования к качеству элементов каждой подсистемы. Нормируемые оценки качества сырья, полуфабрикатов и готовых изделий на выходе из подсистем для плиточного шоколада (ГОСТ Р 52821 - 2007).

Таблица 1

№	Подсистема	Название подсистемы	Наименование основных качеств на выходе из подсистемы	Величина показателей качества
1.	А	Подсистема образования изделий с показателями качества, соответствующими стандарту	Массовая доля золы, нерастворимой в растворе с массовой долей соляной кислоты 10%,% не более   Вязкость,%   Степень измельчения,% не менее	0,1           12-16   92
2.	В	Подсистема образования шоколада в виде отдельных предметов с заданными показателями качества	Массовая доля масла-какао, %,не менее Массовая доля общего сухого остатка какао, % ,не менее Массовая доля сухих обезжиренных остатков какао, % ,не менее	18     36       14
3.	С1	Подсистема образования продукта с заданными технологическими показателями качества	Оператор образования шоколадной массы 1 Процессор отделения от шоколадной  массы части влаги и летучих  кислот 2 Процессор нагревания шоколадной  массы 3 Процессор измельчения шоколадной  массы 4 Процессор смешивания рецептурных  компонентов 5 Процессор дозирования измельченной  рецептурной смеси Процессор дозирования какао масла Процессор дозирования соевого фосфатидного концентрата   Оператор образования измельченной рецептурной смеси 1 Процессор измельчения (вальцевания) рецептурной смеси   Оператор образования рецептурной смеси 1 Процессор смешивания рецептурных  компонентов 2 Процессор дозирования какао  тертого 3 Процессор дозирования какао  масла 4 Процессор дозирования сахарной  пудры
4.	С2	Подсистема образования продукта с заданными технологическими показателями качества	Оператор образования темперированного какао тертого 1 Процессор темперирования какао тертого Оператор образования какао тертого 1 Процессор измельчения какао-крупки 2 Процессор измельчения (дробления) обжаренных какао-бобов 3 Процессор дозирования обжаренных  какао-бобов Оператор образования обжаренных какао-бобов 1 Процессор охлаждения обжаренных какао-бобов 2 Процессор отделения от какао-бобов  части влаги и летучих кислот 3 Процессор нагревания какао-бобов 4 Процессор дозирования какао-бобов
5.	С3	Подсистема образования продукта с заданными показателями качества	Оператор образования сахарной пудры 1 Процессор измельчения сахара-песка 2 Процессор дозирования сахара-песка Оператор подготовки сахара-песка 1 Процессор очистки сахара-песка

 

 

4.2 Органолептическая оценка  показателей качества готовых  изделий

Таблица 2

Наименование показателей	Характеристика изделия
Вкус и запах	Свойственные для конкретного типа шоколада, без постороннего привкуса и запаха
Внешний вид	Лицевая поверхность ровная или волнистая, с рисунком или без него, блестящая. Не допускается поседение и зараженность вредителями.
Форма	Соответствующая рецептуре, используемому оборудованию, без деформации для всех видов шоколада, кроме весового
Консистенция	Твердая
Структура	Однородная. В шоколаде с крупными добавлениями целые или дробленные орехи, цукаты, изюм, воздушные крупы и другие равномерно распределены в массе шоколада.

 

№ п/п	Наименование  подсиситем	Общий период диагностики	Общее количество образцов n	Количество годных образцов n1	Количество негодных образцов n2	Вероятность появления годных образцов Р1	Вероятность появления негодных образцов Р2=1-Р2	-Р logP1	-Р logP2	H	η
1 2 3 4	А        В1 В2  В3	Мин Мин Мин Мин	10 10 10 10	80%8 85%9 90%9 95%9	20%2 15%1 10%1 5%1	0,8 0,85 0,9 0,95	0,2 0,15 0,1 0,05	0,275 0,1993 0,3168 0,0703	0,4644 0,4105 0,3322 0,2161	0,7219 0,6898 0,469 0,2864	0,2781 0,3102 0,531 0,7136

4.3 Диагностика технологического  потока производства сахарного печенья

(до модернизации)

                                                                                                     Таблица 3

 

 4.4 Анализ уровней целостностей технологических потоков (традиционный)

Целостность системы определяется как взаимодействие элементов системы, обуславливающее новые качества системы, не свойственные образующим ее частям.

Величина уровня целостности технологического потока во многом зависит от отрезка времени, за который производится диагностика, и поля допуска на выход подсистем. Чем меньше отрезок времени и шире поле допуска, тем выше, при прочих равных условиях, значение уровня целостности системы.

Выбор направления развития технологического потока. Не всякую линию, работающую сегодня в промышленности, целесообразно оснащать средствами автоматического регулирования и управления. Сначала надо установить величину уровня целостности линии и в соответствии с результатами исследования разработать программу ее развития.

Величина уровня целостности может служить показателем готовности линии к приему средств автоматизации. В процессе прогрессивного развития технологической системы повышается ее целостность, а сама она может перейти в подсистему более сложной системы. В конечном итоге повышение целостности может привести к трансформации системы в элемент, сохраняющий функциональные свойства системы.

 Повышение уровня целостности  системы приводит к снижению удельных затрат, необходимых для реализации единичной функции. Отметим также, что развитие всех систем происходит в направлении сокращения удельных габаритов и массы. Плохо организованная система вследствие огромного количества системоразрушающих факторов очень затрудняет работу по ее усовершенствованию. Но и чрезмерно организованная система с высоким уровнем целостности снижает возможности по ее усовершенствованию.

Целостность – важнейшая характеристика технологического потока, отражающая меру организованности, системности технологии. Целостность оценивается в результате диагностики (эксперимента на линии). Численное значение уровня целостности позволяет сделать достоверный вывод о целесообразном направлении развития линии, в результате чего уровень целостности должен возрасти. Эти направления связаны с совершенствованием самой технологии, оборудования и средств автоматизации.

В нашем случае примем стабильности выхода подсистем В, С1, С2, С3 равными единице. Тогда целостность Q технологической системы до модернизации линии производства сахарного печенья определяется  как:

Q= G(С3С2С1ИA) + G(С2С1ВA) + G(С1ВA) + G(ВA) + G(A)– 4=1+1+1+1+0,3102-4=0,3102

 

 

5. Проведение планирования эксперимента

       

                5.1 Формулировка цели исследования

Целью исследования является: получение печения с сниженной калорийностью.

          

                  5.2 Выбор параметра оптимизации

Прежде всего, определим параметр оптимизации и установим  его размерность, точность и область определения. За параметр оптимизации примем  показатель намокаемости сахарного печенья.

Таблица 4

 

№	Название параметра	Размерность	Область определения	Точность
1	Вязкость	Па*с	12-16	±0,2