Разработка проекта технологической линии производства мороженого

Площадь цеха с размещением технологического оборудования рассчитана в зависимости от габаритов технологического оборудования, площадок обслуживания машин и аппаратов, размеров проходов, проездов, расстояний от стен и колонн здания до оборудования. Все технологические процессы производства мороженого осуществляются в одном производственном помещении.

Площадь цеха определим по формуле :

                                             

                                        (6.8.1)

где f  = 30 м² – занятая оборудованием площадь;

n = 4,0 – коэффициент запаса.

Учитывая  расстояние между сетками колонн, принимаем площадь основного производственного помещения равной 264 м² .

В цехе производства мороженого имеется  три склада:

• склад сырья;
• склад упаковочных и вспомогательных материалов;
• склад готовой продукции.

 Площади складов рассчитаны с учетом нормы загрузки на 1 м², коэффициента использования площади и длительности хранения сырья по формуле:

                                       

                                                          (6.8.2) 

где С – запас сырья на расчетный  период, кг;

q – норма загрузки, кг/м²;

К – коэффициент использования  площади.

Расчетные и принимаемые значения площадей занесены в таблицу В.4.

Площадь склада упаковочных и вспомогательных материалов принимаем равной 36 м².

Площадь компрессорной принимаем равной 6 м².

 Площадь холодильной камеры для хранения готового мороженого определена с учетом объема его производства по формуле:

                                           

                    (6.8.3)

где q = 120 кг/м² – удельная нагрузка продукта на 1 м² камеры хранения;

С = 3 сут. – срок хранения продукта;

G = 2500 кг – количество продукта, подлежащего хранению.

Учитывая  расстояние между сетками колонн, принимаем площадь холодильной камеры равной 72 м².

 

9. Расчет энергетической ценности

 

Для определения энергетической ценности мороженого необходимо знать его химический состав, который можно определить расчетным методом, исходя из состава ингредиентов, по справочнику «Химический состав российских пищевых продуктов» [15, 16].

. Энергетическую ценность (ЭЦ) 100 г пищевого продукта рассчитывают по формуле:

,                               (6.9.1)

где Б – содержание белков, г/100г;

  Ж – жиров, г/100г;

  У- усвояемых углеводов, г/100г;

  ОК- органических кислот, г/100г.

Расчеты представлены в приложении, табл. В.5.

Учитывая рецептуру мороженого (табл. 6.1), рассчитаем энергетическую ценность 100г мороженого (табл. В.6).

Округляя значение до целых, получим энергетическую ценность для мороженого пломбир в сливочно-кремовой глазури ЭЦ=283 кКал на 100г продукта.

Для получения результатов в кДж воспользуемся переводным коэффициентом 4,184. Получим

ЭЦ=283∙4,184=1184 кДж.

Высокая энергетическая ценность объясняется наличием большого количества жиров в мороженом пломбир в сливочно-кремовой глазури. Наибольшую энергетическую ценность дает сливочно-кремовая глазурь и сливочное масло несоленое как компонент мороженого пломбир.

 

10. Расчет пищевой ценности

 

Пищевую ценность определим исходя из формулы  сбалансированного питания, как  процент удовлетворения суточной потребности  человека в основных пищевых веществах. Данные расчета сведем в таблицу В.7 [15].

Степень удовлетворения суточной потребности в витаминах, минеральных веществах и нутриентах довольно мала. Наибольший процент удовлетворенности наблюдается лишь по  витамину А.

 

11. Расчет биологической ценности

 

Биологическая ценность – показатель качества пищевого белка, отражающая степень соответствия его аминокислотного состава потребностям организма в аминокислотах для синтеза белка.

Биологическая ценность любого белка сравнивается с эталоном – эталонным белком, аминокислотный состав которого сбалансирован  и идеально соответствует потребностям организма человека в каждой незаменимой аминокислоте. Аминокислота, скор которой меньше 1 и имеет наименьшее значение называется первой лимитирующей аминокислотой.

Биологическая ценность, а, следовательно, и степень  усвоения белка определяется по первой лимитирующей аминокислоте.

Расчет  биологической ценности и аминокислотного  скора сведем в таблицу В.8 [16].

Для пересчета величин на 100г белка  пользуемся уже известным значением содержания белка (табл. В.7).

В результате расчетов получили аминокислотный скор всех аминокислот меньше 1, что показывает не соответствие аминокислотному составу идеального белка. Лимитирующей аминокислотой является валин и расход всех остальных аминокислот будет ограничен валином.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. ИНЖЕНЕРНЫЕ РАСЧЕТЫ

 

 

Для успешного внедрения технологической  линии, необходимо знать параметры  отдельных узлов и машин, режим  работы оборудования и различные  нагрузки, действующие на оборудование. Для определения необходимых параметров будут произведены инженерные расчеты.

 

 

1. Гидравлические расчеты

 

Для передвижения пломбирной массы от одного технологического оборудования к другому в линии предусматривается наличие центробежных насосов. Насосы в свою очередь отличаются очень большим разнообразием как по способу работы, так и по производительности. Поэтому целью гидравлических расчетов является подбор насоса и определение параметров трубопровода для перекачки пломбирной массы.

 

 

1. Расчет трубопровода

 

Трубопровод для перекачки смеси мороженого и компонентов для его приготовления должен быть спроектирован таким образом, чтобы продукт перекачивался по нему с наименьшими затратами времени. Для перекачки 1894 килограмм пломбирной массы (согласно рецептуре см. п. 6.2) расход составит 0,005 м³/c. Для скорости перекачки смеси мороженого ν=5м/с определим диаметр трубопровода.

,                                                   (7.1.1)

где Q- расход продукта, м³/с;

d –диаметр трубопровода.

Из 7.1.1. получим 

.                                                  (7.1.2)

м.

Округляя, принимаем внутренний диаметр трубопровода 50 мм.

Уточняем  скорость течения пломбирной массы.

м/с.

Определим число Рейнольдса.

,                                                  (7.1.3)

где - кинематическая вязкость смеси мороженого, м²/с.

,                                                  (7.1.4)

где - эффективная вязкость смеси мороженого, Па∙с.

Для мороженого пломбир при температуре  40ºC =0,075 Па∙с. [21]

 м²/с.

.

Т.к. Re<2300, то течение жидкости в трубопроводе ламинарное.

Таким образом необходимо использовать трубопровод диаметром 50 мм для обеспечения движения пломбирной массы в ламинарном режиме.

 

 

2. Подбор насоса

 

 

Из  уравнения Бернулли для самого длинного трубопровода на участке между пластинчатой пастеризационно-охладительной установкой и резервуаром получим напор

,                                                  (7.1.5)

где Н_ст  - максимальная высота подъема перекачиваемой смеси;

- сумма потерь напора в трубопроводе;

,                                                           (7.1.6)

где - потери на трение;

- потери в местах местных сопротивлений.

,                                                           (7.1.6)

где - коэффициент сопротивления трения;

l- длинна трубопровода.

Для рассматриваемого участка трубопровода (см. приложение Б) l=3,6 м.

Для ламинарного режима течения коэффициент  сопротивления трения [22].

                                                       (7.1.7)

м.

По  формуле Вейсбаха-Дарси

,                                                 (7.1.8)

где - сумма коэффициентов местных сопротивлений.

Тогда для данного участка с двумя  коленами ( =1) получим

м.

м.

Для рассматриваемого участка трубопровода (см. приложение Б) Н_ст=2,6 м. Тогда

м.

По  рассчитанной подаче и напору подбираем центробежный насос А9-КНА производства ОАО Машиностроительное объединение «Восток» с расходом 20 м³/ч и напором 10м. Частота вращения n=1450 об/мин [24].

 

2. Расчет холодильной камеры

 

Для расчета камеры используем следующие  данные. Температура внутри производственного помещения t = 18˚С. Высота проектируемого помещения Н = 4,8 м. Наружные стены – кирпичные, толщина δ₁ = 40 см, внутренние стены кирпичные, толщина δ₂ = 26 см. Перекрытие сверху – бетонная плита, δ₃ = 20 см. Поступление продукта 2500 кг в сутки. Температура хранения мороженого t_в = -18˚С, относительная влажность в камере φ = 80%.

 

1. Расчет площади пола холодильной камеры

 

Площадь пола камеры определяется

,                                                  (7.2.1)

где n-срок хранения продукта в камете, сут;

G_пр - суточное поступление продуктов в охлаждаемую камеру, определяется в зависимости от сроков хранения данного продукта;

G_уд- норма нагрузки продукта при температуре хранения.

Для мороженого G_уд=120кг/м².

 м².

Учитывая  расстояние между сетками колонн, принимаем площадь холодильной  камеры равной 72 м².

 

2. Определение габаритных размеров холодильной камеры

 

Учитывая то, что южная и восточная стороны холодильной камеры являются внутренними стенами здания (см. приложение Д), то принимаем толщину кирпичной кладки в них по δ₂ = 26 см (0,26 м), а в северной и западной – по δ₁ = 40 см (0,40 м) соответственно.

Размеры холодильной камеры принимаем: а х в х Н = 12х 6 х 4,8 м.

 

3. Проектирование изоляции

 

Материалы изоляции приведены в таблице 7.1.

Таблица 7.1.

Расчетный коэффициент теплопроводности основных строительных и теплоизоляционных  материалов

Материал	Коэффициент теплопроводности λ,, Вт/м∙град
Строительный
Кладка  кирпичная	0,85
Бетон	1,1-1,4
Теплоизоляционный
Пенополистирол  ПСБ-С	0,04-0,045
Пенопласт ПХВ	0,05-0,058

 

Согласно  географическому положению предприятия  и камеры в нем, найдем параметры  ограждений (табл. 7.2.).

В расчетах используются следующие обозначения:

- толщина несущих ограждений, м;

t_изб – избыточная разность температур, которая учитывает как географическое положение холодильника, так и свойства его поверхности ,°С;

α₁ – коэффициент теплоотдачи от стенки к камере, Вт/м²·°С;

α₂ – коэффициент теплоотдачи от окружающей среды к наружной поверхности стенки, Вт/м²·°С;