Разработка технологической схемы производства безалкогольных напитков на базе предприятия ООО Самарского комбината "Родник"

СО₂ + Н₂О - Н₂СО₃.

Продукт этой реакции при атмосферном давлении нестабилен и немедленно вновь распадается на свои исходные вещества, а именно СО₂ и воду. Растворимость СО₂ в воде, как и всех растворяемых в жидкостях газов, зависит от температуры и давления газа.

Физиологические свойства. Углекислота обладает свойством под действием собственной тяжести накапливаться в нижней части непроветриваемых помещений, вытесняя при этом воздух. Содержание углекислоты в воздухе, превышающее 1 %, при достаточно длительном воздействии может стать причиной жалоб на состояние здоровья, однако эти проявления очень быстро исчезают при обеспечении доступа свежего воздуха. Поэтому следует быть очень осторожным при осмотре шахт колодцев и бродильных цехов, обеспечивая наличие достаточного количества воздуха, или же при помощи горящей свечи проверять, не слишком ли высоко содержание углекислоты внутри помещения. Пламя горящей свечи гаснет при недостатке кислорода, вызываемом скоплением углекислоты.

В отличие от углекислоты, которая выдыхается из организма через легкие, углекислота, попадающая в желудок человека в результате потребления напитка, оказывает на него совершенно иное воздействие. Результатом попадания такой кислоты в организм становится лучшая усвояемость растворенных в воде или лимонаде веществ, например, сахара и соли. Кроме того, она поддерживает продвижение пищевой кашицы (химуса), способствуя, таким образом, процессу пищеварения. Введение в организм углекислоты улучшает выделение желудочного сока, а значит и подачу жидкости, результатом чего становится быстрое утоление жажды. Предпосылкой для этого является тщательное перемешивание СО₂ с напитком, что обеспечивает попадание углекислоты в пищеварительный тракт и ее медленное высвобождение, препятствующее неприятному вздутию желудка. «Холодок» на чувствительных участках неба и языка объясняется тем, что незначительное расширение пузырьков СО₂ забирает окружающее тепло.

Наряду с прочими положительными качествами следует отметить и асептические свойства углекислоты, позволяющие под высоким давлением внутри бутылки в течение нескольких дней уничтожать патогенные микроорганизмы, попадающие в напиток (например, из воды). При еще более высоком давлении (примерно 7 бар) в значительной степени приостанавливается и процесс роста и размножения сбраживающих микроорганизмов, что в промышленности используется, например, при хранении подслащенных плодово-ягодных соков. Однако приостановление роста не означает уничтожения микроорганизмов. Известны случаи, когда содержащая микроорганизмы углекислота стала причиной производственных инфекций или заражения напитков.

Как показали опыты, проводившиеся с насыщенной углекислым газом водой, она оказывает значительное воздействие на кислый вкус напитка

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1. Описание технологической линии производства безалкогольных газированных напитков «Яблоко» и «Апельсин»

В аппаратурно - технологической схеме производства безалкогольных газированных напитков (Приложение 2) можно выделить несколько этапов:

- подготовка воды;

- приготовление сахарного сиропа;

- приготовление купажного сиропа;

- насыщение купажного сиропа диоксидом углерода;

- розлив готового напитка.

2.1.1 Подготовка воды

Для производства используют водопроводную воду. Ее подвергают очистке. Вода из трубопровода проходит через дисковой фильтр 21 для предварительной очистки. Затем через фильтр сетчатый для грубой очистки 22, заполненный кварцевым песком. Степень загрязнения фильтрующего слоя взвешенными частицами определяется по перепаду давления между входом и выходом из фильтра.

Очищенная от грубых примесей вода с помощью насосной станции 23 поступает на установку ультрафильтрации 24, которая предназначена для снижения мутности и содержания взвешенных частиц. Размер отверстий (пор) ультрафильтрационных мембран лежит в пределах от 5 нм до 0,05-0,1 мкм. Главное отличие мембранной фильтрации от обычного объемного фильтрования в том, что подавляющее большинство всех задерживаемых веществ накапливается на поверхности мембраны, образуя дополнительный фильтрующий слой осадка, который обладает своим сопротивлением. Как все мембранные технологии, процесс ультрафильтрации состоит в пропускании исходной воды через мембрану под давлением. Однако давление, необходимое для ультрафильтрации, значительно ниже давления, необходимого для обратного осмоса. Ультрафильтрационная мембрана задерживает коллоидные частицы, бактерии, вирусы и высокомолекулярные органические соединения, но но пропускает молекулы растворенных солей.

Мембранный ультрафильтрационный модуль состоит из тонких капилляров, стенками которых являются ультрафильтрационные мембраны. Исходная вода поступает внутрь капилляра, аболее крупные частицы остаются внутри капилляра.

В процессе фильтрации поры мембраны загрязняются отложениями сконцентрированных примесей. Поэтому проводится регулярная промывка мембран обратным потоком очищенной воды. При обратной промывке обычно требуется давление, превышающее рабочее давление.

Процесс фильтрования длится 20-60 ми, после чего следует обратная промывка мембраны. Для этого часть очищенной воды под давлением подается в фильтратный тракт в течение 20-60 секунд.

Из установки ультрафильтрации 24 вода поступает в буферную емкость 25. Освобожденная от грубых примесей вода с помощью насосной станции 26 поступает на угольный фильтр 27, для удаления хлора, очистки воды от запаха. Далее на Na-катионитовые фильтры 29. Он состоит из двух фильтров. Это обусловлено экономическими соображениями: один из Na-катионитовых фильтров находится на регенерации, а другой - в рабочем состоянии. Это обеспечивает непрерывность производственного процесса. После прохождения определенного количества воды фильтр переключается на регенерацию. Регенерирующий раствор поваренной соли готовят в емкости 28. Из Na-катионитового фильтра 29 вода поступает в сборник 30, отсюда воду направляют в УФ - лампу 31, для обеззараживания воды УФ - лучами. Основным фактором, влияющим на процесс обеззараживания воды УФ - лучами, являются мощность потока, сопротивляемость бактерий бактерицидному действию лучей. УФ - лампа представляет собой установку закрытого типа с погружным источником облучения. Установка состоит из нескольких последовательно соединенных камер, в центре которых расположены цилиндрические чехлы, изготовленные из кварцевого стекла. В каждом чехле помещена бактерицидная лампа. Вода вводится в камеру через патрубок, расположенный в верхней части, а выводится из нижней части камеры. Производительность установки составляет 20 м³/ч. Следует иметь в виду, что для эффективности работы установки необходимо, чтобы вода была хорошо отфильтрована, а кварцевые чехлы тщательно протерты.

Далее с помощью насосной станции 32 для умягчения и обессоливания вода поступает в мембранно-осматическую установку 33. На ней осуществляется процесс фильтрования воды через полупроницаемые мембраны, которые пропускают воду (фильтрат) и задерживают частицы различного размера, содержащиеся в воде (концентрат). Таким образом, достигается не только умягчение воды, но и ее полное обессоливание и очистка. Обратный осмос снижает щелочность и общий растворимый сухой осадок больше 90 %. Концентрат сливается в канализацию. Из мембранно-осматической установки вода поступает в сборник 34 для подготовленной воды, а из него - в сироповарочный аппарат 2, сборники для подготовки компонентов купажа 7, 8, 10 и далее в синхронно-смесительную установку 37.

2.1.2 Приготовление купажного сиропа безалкогольного напитка «Яблоко»

Сахар по мере надобности доставляют на поддонах в производственный склад сироповарочного отделения, где после взвешивания на весах сахар ссыпают в промежуточный бункер 1 на хранение. Для получения сахарного сиропа в сироповарочный котел 2 одновременно подают расчетное количество умягченной воды из сборника 34 и 50% яблочного сока из сборника-мерника 11 и нагревают до температуры 50-52°С. При нагревании включают мешалку и в котел постепенно засыпают расчетное количество сахара, доводят до кипения. Затем при размешивании добавляют из сборника-мерника 10 все количество лимонной кислоты, предназначенной для купажа. Кипячение продолжается 30 мин, в течение которых дважды снимают пену. При кипячении не допускают бурного кипения смеси, чтобы не улетучились ароматические вещества яблочного сока.

Смесь в горячем виде пропускают через фильтр-ловушку 3 и насосом 4 подают для охлаждения до 20°С в теплообменник 5 и затем перекачивают в сборник 6 на хранение. В этом сборнике смесь хранят при температуре 10-20°С.

Колер и яблочный сок непосредственно из тары подают в сборники 7, 12 соответственно, установленные на предкупажной площадке. Колер с массовой долей сухих веществ 70% разбавляют водой в соотношении 1:5 в сборнике-мернике 7. При необходимости яблочный сок из сборника 12 насосом 13 направляют для фильтрования на фильтр-пресс 14 и далее в сборник-мерник 11, установленный на предкупажной площадке.

Растворение лимонной кислоты происходит в сборнике-мернике 10. Из лимонной кислоты готовят 50%-ный рабочий раствор путем растворения рассчитанного количества кислоты в воде температурой 20-25°С при тщательном перемешивании до полного растворения кристаллов.

Купажный сироп готовят полугорячим способом в вертикальных аппаратах 15 с мешалкой, в которые поступают все компоненты купажа из сборников, установленных на предкупажной площадке. Компоненты подают в следующей последовательности: сахарный сироп из сборника 6 температурой 20°С, оставшиеся 50% яблочного сока из сборника-мерника 11, колер из мерника 7. Смесь тщательно перемешивают. Готовый купажный сироп насосом 16 подают на фильтр-пресс 17, во время фильтрования проверяют прозрачность фильтрата и следят за тем, чтобы давление было постоянным (колебания его не должны превышать 0,25 МПа). Далее купаж поступает в сборники 18, а затем его охлаждают в теплообменнике 19 до температуры 8-10°С и направляют в напорные сборники 20. Сборники снабжены рубашками для поддержания необходимой температуры купажного сиропа.

Из напорных сборников 20 купажный сироп самотеком поступает на синхронно-смесительную установку 37, где он смешивается с охлажденной до температуры 4-6°С водой, насыщается диоксидом углерода.

2.1.3 Приготовление купажного сиропа безалкогольного напитка «Апельсин»

Умягченную воду насосной станцией 35 перекачивают в сироповарочный аппарат 2. Сахар взвешивают на весах и направляют в промежуточный бункер 1 и далее в сироповарочный аппарат 2, где она нагревается до 40-50С. В процессе засыпания сахара мешалка должна быть включена. Как только сахарный сироп закипит, мешалку следует выключить. Это создает предпосылки для всплывания примесей сахара.

По прошествии 20-30 минут сироп кипятят, для уничтожения бактерий. Коагулирующий при этом белок поглощает примеси, после чего он может быть снят с поверхности. Для 100-200 литров сиропа достаточно одной порции белка. Время кипячения сиропа, как правило, составляет от 6 до10 минут.

Затем в сироповарочный котел 2 для инверсии сахарозы вносят заданное количество лимонной кислоты. Инвертированный сахарный сироп готовят добавлением к белому сахарному сиропу кислоты и нагреванием. Процесс ведут следующим образом. В белый сахарный сироп, после его кипячения в течении 30 мин на каждые 100 кг сухих веществ сахара добавляют 663 г лимонной кислоты при этой температуре смесь выдерживают 2 ч при непрерывном перемешивании.

Готовый инвертированный сахарный сироп через фильтр-ловушку 3 насосом 4 подают для охлаждения в пластинчатый теплообменник 5, сироп охлаждают до 70С, и подают в сборник 6. Основным рабочим элементами теплообменника являются пластины из листовой нержавеющей стали и станина, на которой в определенной последовательности они устанавливаются. Уплотнение пластин создается резиновыми прикладками по периферии пластин и вокруг отверстий для прохода жидкостей.

Купажный сироп производят в вертикальных аппаратах 15 с мешалкой, в которые поступают все компоненты купажа (лимонная кислота, ароматизатор, бензоат натрия) из сборников 10, 9, 8, установленных на предкупажной площадке. Все компоненты в купаж вносятся в определенной последовательности. Сначала вносят сахарный сироп, затем при перемешивании - раствор лимонной кислоты, бензоат натрия, и в последнюю очередь, добавляют ароматизатор. Все компоненты купажногосиропа тщательно перемешивают в течение 15-20 мин. Готовый купажный сироп насосом 16 для тонкой очистки купажного сиропа подают на фильтр-пресс 17, в которых фильтрационным материалом служит фильтр-картон марки Т. Размер листов картона на 35-55 мм больше размера плит. Картон устанавливают так, чтобы вода проходила от гладкой поверхности к шершавой.

Затем купажный сироп охлаждают в пластинчатом теплообменнике 19, до 4-1 С, откуда он направляется в напорные сборники 20. Из напорных сборников 20 купажный сироп поступает на синхронно-смесительную установку 37, где он смешивается с охлажденной водой, насыщенной диоксидом углерода.

2.1.4 Насыщение купажного сиропа диоксидом углерода

Принцип работы синхронно-смесительной установки РЗ-ВНС-2 (приложение 4) заключается в следующем:

Колонка 2 деаэрации представляет собой цилиндрический сосуд, в днище которого вмонтирован трубопровод, проходящий внутри колонки. Внутри колонки установлены конусные тарелки. Здесь происходит частичное отделение воздуха от воды.

Вакуум в колонке поддерживают с помощью центробежно-вихревого насоса, который забирает воду из отдельного бака и подает в эжектор, отбирающий воздух, выделяющийся из воды.

Колонка 3 насыщения представляет собой цилиндрический сосуд, в днище которого вмонтирован сливной кран. В нижней части колонки имеется штуцер для подачи насыщенной диоксидом углерода воды из струйной насадки. В средней части расположено три датчика для поддержания уровня воды. Выше датчиков находится редукционный клапан с вентилем для подвода диоксида углерода. Регулировка насыщения воды диоксидом углерода в струйных насадках осуществляется с помощью игольчатого вентиля. Колонка насыщения соединена с накопительной колонкой 4. На этом же трубопроводе установлен предохранительный клапан и контрольный стакан для сброса газовоздушной смеси.

Плунжерный насос-дозатор подает в смеситель 8 воду, насыщенную диоксидом углерода, и сироп в заданном соотношении. Насос-дозатор состоит из гидравлической части редуктора и электродвигателя. Доза сиропа от насоса-дозатора поступает в смеситель 8 через штуцер, вмонтированный в днище. В средней части расположен штуцер для подачи дозы воды, а через штуцер, расположенный в верхней части, смешанный напиток подается в накопительную колонку.

Струйная насадка 10 состоит из корпуса, в который вмонтированы два сопла и два расширителя. Здесь происходит насыщение воды диоксидом углерода. Количество насадок в установке зависит от производительности линии розлива.

Бачок для сиропа снабжен поплавковым регулятором.

Отфильтрованная вода подается в деаэрационную колонку через электромагнитный вентиль и изливается на конусные тарелки. Благодаря вакууму в деаэраторе, создаваемому с помощью вакуум-насоса и водоструйного эжектора, из воды выделяется часть растворенного в ней воздуха. Верхние два датчика указывают рабочий уровень, нижний - остаток воды в деаэраторе.

Деаэрированная вода собирается в нижней части деаэратора, откуда насосом 9 подается в колонку насыщения через струйную насадку 10, где происходит частичное насыщение ее диоксидом углерода.

Отбор насыщенной воды происходит через штуцер, расположенный внизу колонки насыщения, насосом-дозатором, который подает насыщенную воду и сироп в заданном количестве в смеситель. Из смесителя готовый напиток подается в накопительную колонку, откуда поступает в разливочный автомат.

На завод диоксид углерода доставляют в жидком виде в специальных цистернах, из которых его сливают в стационарные цистерны 40, предназначенные для хранения, температура жидкого СО₂ в цистерне поддерживается в диапазоне -43,5-(-11,3)°С при давлении 0,8-2,5 МПа. По мере необходимости диоксид углерода передают на станцию газификации 39. Здесь он подогревается и переводится в газообразное состояние. Затем газообразный диоксид углерода через регулирующий узел 38, в котором высокое давление снижается до уровня рабочего 0,5-0,8 МПа, подают к синхронно-смесительной установке 37, а из нее газированный напиток направляют на разливочный автомат 45.

2.1.5 Розлив готового газированного напитка

Готовый газированный напиток разливается в ПЭТФ-бутылки вместимостью 1 л. Пустая тара доставляется в цех со склада. По мере надобности пакеты с пустыми бутылками подаются на пластинчатый транспортер 41, который доставляет их к автомату 42 для извлечения бутылок из пакетов, а затем к бутылкомоечному автомату 43. Чистые бутылки последовательно перемещают к световому экрану 44 для проверки их чистоты, а затем подают к разливочному автомату 45, в который поступает газированный напиток из синхронно-смесительной установки 37.

Бутылки с налитым напитком подают к укупорочному автомату 46, где их укупоривают завинчивающимися полиэтиленовыми пробками, и транспортером подают к инспекционному автомату 47 и этикетировочному автомату 49. Оформленные бутылки проходят через световой экран 50 и далее направляют к упаковочной машине 51, в которой происходит группирование бутылок и упаковывание группы бутылок термоусадочной пленкой. Далее упаковки бутылок с готовой продукцией поступают к термоусадочной камере 52, где они обдуваются горячим воздухом с целью усадки пленки и обтяжки бутылок. Готовую продукцию в пакетах подают в накопительный рольганг 53, с которого ее снимают автопогрузчиком и перевозят в цех готовой продукции. Бутылки с напитком хранят в вентилируемом затемненном помещении при температуре 2-25°С.

2.2 Расчет основных и вспомогательных материалов напитка «Яблоко»

2.2.1 Расчет количества основных продуктов напитка «Яблоко»

Расчет расхода сырья на 100 дал напитка «Яблоко» на спиртованном соке произведен для предприятия, на котором фактические потери сухих веществ при производстве напитка составляют 4,2%, в том числе при варке сахарного сиропа 1%, а расход диоксида углерода составляет 16 кг. Купажный сироп напитка готовят полугорячим способом.

Рецептура на 100 дал напитка «Яблоко» представлена в таблице 2.1:

Таблица 2.1

Рецептура на 100 дал напитка «Яблоко»

Сырье	Содержание сухих веществ в готовом напитке	Содержание сухих веществ в сырье, % масс.
Сахар, кг	65,7	99,85
Кислота лимонная, кг	1,408	90,97
Сок яблочный, дм3	133,7	-
Колер, кг	0,48	70,0
Диоксид углерода, кг Бензоат натрия	4,0 0,177	- 99,46

Сахар. Норма расхода сахара (при содержании сухих веществ 99,85%, влажностью 0,15%) на приготовление 100 дал напитка «Яблоко» с учетом принятых потерь сухих веществ рассчитывается по формулам:

в пересчете на сухие вещества (кг)

, (2.1)

где С_р - содержание сухих веществ сахара в 100 дал готового напитка, кг;

П - фактические общие потери сухих веществ, %.

с учетом влажности (кг)

, (2.2)

где в - влажность сахара, %.

Яблочный сок. Расход сока на 100 дал напитка рассчитывают с учетом расхода той части сока, которая вносится в сироповарочный котел, в пересчете на сухие вещества производят по формуле:

(2.3)

где Н_Д1 - расход сока для внесения в сироповарочный котел в пересчете на сухие вещества, кг; Д₀ - содержание сока в 100 дал готового напитка, дм³, В₂ - содержание сухих веществ в 1 дм³ сока, кг; П - фактические общие потери сухих веществ, %.

Полученную величину расхода сока переводят в объемные единицы измерения по формуле:

(2.4)

где Н₀₁ - количество сока, вносимого в сироповарочный котел, дм³.

дм³

дм³

Расчет величины расхода для той части сока, которая вносится в купажный сироп, в пересчете на сухие вещества производят по формуле:

(2.5)

где Н_Д2 - расход сока, для внесения в купажный сироп в пересчете на сухие вещества, кг; П₁ - потери сухих веществ на стадии варки сахарного сиропа, %.

Полученную величину расхода сока переводят в объемные единицы измерения, используя формулу:

(2.6)

где Н₀₂ - количество сока, вносимого в купажный сироп, дм³.

дм³

дм³

Норма расхода сока на приготовление 100 дал напитка, получаемого полугорячим способом, определяется из выражений:

- в пересчете на сухие вещества

(2.7)

- в пересчете на объемные единицы измерения

(2.8)

дм³

дм³

Лимонная кислота. Норма расхода лимонной кислоты на 100 дал готового напитка зависит от содержания сухих веществ лимонной кислоты, вносимой в напиток с соком, и определяется как разность между содержанием сухих веществ кислоты в 100 дал готового напитка сучетом потерь сухих веществ и содержанием сухих веществ лимонной кислоты, вносимой с соком.

Для расчета содержания сухих веществ кислоты в 100 дал готового напитка с учетом потерь сухих веществ используют формулу:

, (2.9)

где К_н - содержание лимонной кислоты в 100 дал готового напитка по рецептуре, кг;

В - доля сухих веществ в лимонной кислоте, масс.%; П - фактические общие потери сухих веществ, масс.%; П₁ - потери сухих веществ на стадии варки сиропа, масс.%.

Содержание сухих веществ лимонной кислоты, вносимой с соком, равно

, (2.10)

где а - содержание сухих веществ лимонной кислоты,вносимой с соком, кг; К - содержание сухих веществ лимонной кислоты в 100 см³ сока по действующему стандарту, г; Н₀ - норма расхода сока на приготовление 100дал напитка, дм³.

кг

Рассчитав содержание сухих веществ в 100 дал готового напитка с учетом потерь сухих веществ и содержание сухих веществ лимонной кислоты, вносимой с соком, определяют норму расхода лимонной кислоты на 100 дал готового напитка:

- в пересчете на сухие вещества

(2.11)

- в натуральной массе

(2.12)

кг

кг

Колер. Норму расхода колера на приготовление 100 дал напитка с учетом потерь сухих веществ определяют по следующим формулам:

- в пересчете на сухие вещества

, (2.13)

- в натуральной массе

, (2.14)

где Э_п - норма расхода колера на приготовление 100 дал напитка в пересчете на сухие вещества, кг; Э - количество сухих веществ колера в 100 дал готового напитка по рецептуре, кг; Э_м - норма расхода колера на приготовление 100 дал напитка, кг;

В₁ - массовая доля сухих веществ в колере, % [5].

кг.

100 кг сухих веществ сахара при 30%-ной инверсии сахарозы дают прирост сухих веществ в количестве 1,58 кг. Исходя из этого, рассчитывают количество сухих веществ, образующихся от 68,47 кг сухих веществ сахара

Учитывая потери сухих веществ в размере 4,2% образовавшегося прироста сухих веществ, которые составляют 0,045 кг СВ, рассчитывают общее количество сухих веществ, содержащихся в 100 дал напитка.

Расход бензоата натрия на приготовление напитка (содержание сухих веществ 99,46%, влажность 0,54%):

а) в пересчете на сухие вещества

(2.15)

кг

где С_к - содержание сухих веществ бензоата натрия в 100 дал готового напитка, кг; П - фактические общие потери сухих веществ, %.

б) с учетом влажности

, (2.16)

кг.

Диоксид углерода. В соответствии с действующими нормативами максимально допустимый расход диоксида углерода на 100 дал напитка составляет 19 кг.

Учитывая, что в напитках содержание диоксида углерода составляет 0,4%, т.е. 4 кг в 100 дал напитка, потери диоксида углерода достигают 70-80%.

Примем потери диоксида углерода равные 75%, тогда расход его на 100 дал напитка составит:

(2.18)

,

где Н_д - норма расхода диоксида углерода на приготовление 100 дал напитка, кг;

С_д - содержание диоксида углерода в 100 дал готового напитка по рецептуре, кг;

П₂ - потери диоксида углерода, % [8]

Полученные при расчете данные о расходе сырья на производство 100 дал напитка «Яблоко», купажный сироп которого готовят холодным способом, приведены в табл. 2.2.

Таблица 2.2

Расход сырья на производство 100 дал напитка «Яблоко»

Сырье	Расход сырья	Содержание сухих веществ в сырье	Потери сухих веществ
		%	кг	%	кг
Сахар, кг	68,57	99,85	68,47	4,2	2,87
Кислота лимонная, кг:
для инверсии сахарозы	71,1	-	6,97	3,2	0,223
для приготовления купажного сиропа	0,331	90,97	0,21	3,2	0,007
Сок яблочный, дм3	69,77	9,8г/100 см3	6,838	4,2	0,287
Колер, кг	0,49	70,0	0,34	3,2	0,011
Диоксид углерода, кг	16,0	-	-	-	-
Прирост сухих веществ за счет инверсии сахарозы, кг	-	100,0	1,08	4,2	0,045
Итого	-	83,9	-	-	3,443

Всего сухих веществ в 100 дал готового напитка за вычетом потерь сухих веществ содержится:

.

Расход сырья на производство напитка «Яблоко» представлен в таблице 2.3:

Таблица 2.3

Сводная таблица расхода сырья на производство напитка «Яблоко»

Сырье	100 дал	В сутки	В год
		1000 дал	250000 дал
Сахар, кг	68,57	685,7	171425
Кислота лимонная, кг:	1,241	12,41	3102,5
Сок яблочный, дм3	69,77	697,7	174425
Колер, кг	0,49	4,9	1225
Диоксид углерода, кг	16,0	160	40000
Бензоат натрия, кг	0,1857	1,857	468,75

2.2.2 Расчет количества промежуточных продуктов и воды на производство 1000 дал напитка «Яблоко»

Сахарный сироп. Согласно продуктовому расчету (табл. 2.3), в сиропе сухих веществ содержится

В процессе варки и транспортирования сиропа теряется 1% сухих веществ, что составляет

т.е. в сиропе сухих веществ останется

Сахарного сиропа с содержанием 65% сухих веществ будет:

или

,

где 1,3190 - плотность сахарного сиропа с содержанием 65% сухих веществ [9].

Для варки сиропа необходимо будет воды (с учетом 10% на испарение)

Раствор лимонной кислоты. Из лимонной кислоты готовят 50%-й рабочий раствор. В расчетном количестве лимонной кислоты 12,41 кг сухих веществ содержится

Масса рабочего раствора:

а объем

,

где 1,2204 - плотность 50%-го раствора кислоты [9].

Расход воды для приготовления рабочего раствора кислоты составит

Раствор колера готовят пятикратным разведением его водой. Масса рабочего раствора из 4,9 кг колера будет равна

При плотности раствора данной концентрации 1,047 объем его составит

Воды для приготовления колера необходимо

Раствор бензоата натрия. Из бензоата натрия готовят 9% раствор. В рассчитанном количестве бензоата натрия содержится 1,857 .

Масса рабочего раствора составляет:

кг

Расход воды для приготовления рабочего раствора 20,53 - 1,847 = 18,68 кг. Купажный сироп. Количество продуктов, поступающих на приготовление купажного сиропа, представлено в табл. 2.4:

Таблица 2.4

Продукты для купажного сиропа напитка

Продукт	Количество продукта, л	Количество сухих веществ, кг
Сахарный сироп	794,262	680,961
Сок яблочный	697,7	-
Раствор лимонной кислоты	18,500	11,289
Раствор колера	28,08	4,9
Раствор бензоат натрия	20,53	1,847
Всего	1559,072	698,997

Потери сухих веществ при купажировании и фильтровании принимаем равными 1,1%, что составляет

В сиропе остается сухих веществ

что соответствует

Газированная вода. Количество ее определяют как разницу между объемом напитка и купажного сиропа

Учитывая 10% потерь при сатурации и розливе, газированной воды будет требоваться:

2.2.3 Определение количества тары и вспомогательных материалов для производства напитка «Яблоко» производительностью 1000 дал

Бутылки. Примем условно, что напиток разливается в бутылки емкостью 1 л. В таком случае для выработки 10000 л напитка бутылок потребуется

Деформацию бутылок при хранении, розливе и внутризаводских транспортировках примем в следующих размерах, %: на тарном складе - 0,8; в производстве - 2,5; в складе готовой продукции - 0,1. Всего он составит 3,4%. С учетом деформации бутылок потребуется

Для покрытия деформации потребуется бутылок

Пробка и этикетки. На 1 дал напитка по нормам требуется 11 пробок и 11 этикеток. На годовую мощность (1000 дал) требуется:

Пробок

Этикеток

Термоусадочная пленка. Для упаковки бутылок используется полотно термоусадочной пленки шириной 400 мм, толщиной 30 мкм. В стандартную упаковку помещается 12 бутылок (4 ряда). Для одной упаковки требуется 0,66 м² термоусадочной пленки. Число упаковок для всей продукции составляет

Для всей продукции потребуется пленки (с учетом потерь 2%)

С учетом коэффициента усадки К_ус=40%, необходимая площадь термоусадочной пленки будет равна

Полученные данные по расходу сырья, промежуточных продуктов и вспомогательных материалов напитка «Яблоко» производительностью 1000 дал сводятся в табл. 2.5:

Таблица 2.5

Сводная таблица расхода основных и вспомогательных веществ напитка «Яблоко» производительностью 1000 дал

Продукты	Количество	Продукты	Количество
Сырье	Промежуточные продукты
	Сахарный сироп, дм3	794,3
Сахар, кг	685,7	Раствор лимонной кислоты, дм3	18,5
Кислота лимонная, кг	12,41	Раствор колера, дм3	28,08
Сок яблочный, дм3	697,7	Раствор бензоата натрия, дм3	20,53
		Купажный сироп, дм3	1541,9
		Газированная вода, дм3	9397
Колер, кг	4,9	Вспомогательные вещества
Диоксид углерода, кг	160	Бутылки новые, шт.	10352
		Пробка, шт.	11000
Бензоат натрия, кг	1,857	Этикетки, шт.	11000
Вода, м3	10	Термоусадочная пленка, м2	968,3

Расход сырья, промежуточных продуктов и вспомогательных материалов напитка «Яблоко» производительностью 250000 дал в год сводится в табл. 2.6:

Таблица 2.6

Сводная таблица расхода основных и вспомогательных веществ напитка «Яблоко» производительностью 250000 дал в год

Продукты	Количество	Продукты	Количество
Сырье	Промежуточные продукты
	Сахарный сироп, дм3	198575
Сахар, кг	171425	Раствор лимонной кислоты, дм3	4625
Кислота лимонная, кг	3102,5	Раствор колера, дм3	7020
		Раствор бензоата натрия, дм3	5132,5
Сок яблочный, дм3	174425	Купажный сироп, дм3	385475
		Газированная вода, дм3	2349250
Колер, кг	1225	Вспомогательные вещества
Диоксид углерода, кг	40000	Бутылки новые, шт.	2588000
		Пробка, шт.	2750000
Бензоат натрия, кг	464,25	Этикетки, шт.	2750000
Вода, м3	2500	Термоусадочная пленка, м2	242075

2.3 Расчет основных и вспомогательных материалов напитка «Апельсин»

2.3.1 Расчет количества основных продуктов напитка «Апельсин»

Расчет расхода сырья на 100 дал напитка «Апельсин» произведен для предприятия, на котором фактические потери сухих веществ при производстве напитка составляют 4,2%, в том числе при варке сахарного сиропа 1%, а расход диоксида углерода составляет 16 кг. Купажный сироп напитка готовят холодным способом.

Рецептура на 100 дал напитка «Апельсин» представлена в таблице 2.7:

Таблица 2.7

Рецептура на 100 дал напитка «Апельсин»

Сырье	Содержание сухих веществ в готовом напитке	Содержание сухих веществ в сырье, % масс.
Сахар, кг	95,14	99,85
Кислота лимонная, кг	1,87	90,97
Ароматизатор «Апельсин», дм3	0,70	-
Диоксид углерода, кг Бензоат натрия	3,22 0,177	- 99,46

Сахар. Норма расхода сахара (при содержании сухих веществ 99,85%, влажностью 0,15%) на приготовление 100 дал напитка «Апельсин» с учетом принятых потерь сухих веществ рассчитывается по формулам:

в пересчете на сухие вещества (кг)

, (2.19)

где - норма расхода сахара с учетом на производстве в пересчете на сухие вещества, кг; С_р - содержание сухих веществ сахара в 100 дал готового напитка, кг;

П - фактические общие потери сухих веществ, %.

с учетом влажности сахара (кг)

, (2.20)

где в - влажность сахара, %.

Лимонная кислота. Норма расхода лимонной кислоты на 100 дал готового напитка состоит из количества кислоты, используемой для инверсии сахарозы, и количества кислоты, расходуемой для внесения в купажный сироп. Расход кислоты для инверсии сахарозы с учетом потерь сухих веществ определяют по формулам:

- в натуральной массе

, (2.21)

где Р_к - расход кислоты для инверсии сахарозы с учетом потерь сухих веществ, кг; С - норма расхода сахарозы с учетом влажности на производство 100 дал напитка, кг; К -количество кислоты, расходуемое на инверсию 100 кг сахара, кг; - в пересчете на сухое вещество

, (2.22)

где Р_с - расход кислоты для инверсии сахарозы в пересчете на сухое вещество, кг; В -массовая доля сухих веществ в лимонной кислоте, %,

.

Норма расхода лимонной кислоты на стадии приготовления купажного сиропа с учетом потерь сухих веществ рассчитывается по формулам:

- в пересчете на сухие вещества

, (2.23)

где Н_к1 - расход лимонной кислоты на стадии приготовления купажного сиропа с учетом потерь сухих веществ, кг; Р_р - содержание сухих веществ лимонной кислоты в 100 дал готового напитка, кг, Р_с - расход лимонной кислоты для инверсии сахарозы без учета потерь сухих веществ в пересчете на сухие вещества, кг; П - общие потери сухих веществ, %; П₁ - потери сухих веществ на стадии варки белого сахарного сиропа, %;

- в натуральной массе

, (2.24)

где Н_к1 - расход лимонной кислоты на стадии приготовления купажного сиропа с учетом потерь сухих веществ, кг; Н_к2 - расход лимонной кислоты на стадии приготовления купажного сиропа с учетом потерь сухих веществ в пересчете на сухие вещества, кг.

,

.

Норма расхода кислоты на приготовление 100 дал напитка определяется из выражения:

- в пересчете на сухое вещество

; (2.25)

- в натуральной массе

. (2.26)

;

.

Ароматизатор. Расход ароматизатора на приготовление 100 дал напитка с учетом потерь сухих веществ (дм³):

, (2.27)

дм³

где А - содержание ароматизатора в 100 дал готового напитка, дм³.

Бензоат натрия. Расход бензоата натрия на приготовление напитка (содержание сухих веществ 99,46%, влажность 0,54%):

а) в пересчете на сухие вещества

, (2.28)

кг

где С_к - содержание сухих веществ бензоата натрия в 100 дал готового напитка, кг; П - фактические общие потери сухих веществ, %.

б) с учетом влажности

, (2.29)

кг.

Диоксид углерода. В соответствии с действующими нормативами максимально допустимый расход диоксида углерода на 100 дал напитка составляет 19 кг. Учитывая, что в напитках содержание диоксида углерода составляет 3,22 кг в 100 дал напитка, потери диоксида углерода достигают 70-80%. Примем потери диоксида углерода равные 75%, тогда расход его на 100 дал напитка составит:

(2.30)

,

где Н_д - норма расхода диоксида углерода на приготовление 100 дал напитка, кг;

С_д - содержание диоксида углерода в 100 дал готового напитка по рецептуре, кг;

П₂ - потери диоксида углерода, % .

100 кг сухих веществ сахара при 45%-ной инверсии сахарозы дают прирост сухих веществ в количестве 2,36. Исходя из этого, рассчитывают количество сухих веществ (в кг), образующихся от 99,31 кг СВ сахара:

Учитывая потери сухих веществ в размере 4,2%, образовавшиеся от прироста сухих веществ, которые составляют 0,098 кг СВ сахара (2,34*4,2/100), рассчитывают общее количество сухих веществ, содержащихся в 100 дал напитка. Полученные при расчете данные о расходе сырья на производство напитка «Апельсин», приведены в табл. 2.8.

Таблица 2.8

Расход сырья на производство 100 дал напитка «Апельсин»

Сырье	Расход сырья	Содержание сухих веществ в сырье	Потери сухих веществ
		%	кг	%	кг
Сахар, кг	99,46	99,85	99,31	4,2	4,17
Кислота лимонная, кг:
для инверсии сахарозы	0,745	90,97	0,678	4,2	0,028
для приготовления купажного сиропа	1,353	90,97	1,231	3,2	0,039
Ароматизатор «Апельсин», дм3	0,723	-	-	-	-
Диоксид углерода, кг	12,9	-	-	-	-
Прирост сухих веществ за счет инверсии сахарозы, кг	-	100,0	2,34	4,2	0,098
Итого	115,18	-	103,55	-	4,33

Всего сухих веществ в 100 дал готового напитка за вычетом потерь сухих веществ содержится:

Расход сырья на производство напитка «Апельсин» представлен в таблице 2.9:

Таблица 2.9

Сводная таблица расхода сырья на производство напитка «Апельсин»

Сырье	100 дал	В сутки	В год
		1000 дал	250000 дал
Сахар, кг	99,46	994,6	248650
Кислота лимонная, кг	2,1	21	5250
Ароматизатор «Апельсин», дм3	0,7231	7,231	1807,75
Диоксид углерода, кг	12,9	129	32250
Бензоат натрия, кг	0,185	1,857	464,25

2.3.2 Расчет количества промежуточных продуктов и воды на производство 1000 дал напитка «Апельсин»

Сахарный сироп. Согласно продуктовому расчету (табл. 2.2.2.3), в сиропе сухих веществ содержится

В процессе варки и транспортирования сиропа теряется 1% сухих веществ, что составляет

т.е. в сиропе сухих веществ останется

Сахарного сиропа с содержанием 65% сухих веществ будет:

или

,

где 1,3190 - плотность сахарного сиропа с содержанием 65% сухих веществ [9].

Для варки сиропа необходимо будет воды (с учетом 10% на испарение)

Раствор лимонной кислоты. Из лимонной кислоты готовят 50%-й рабочий раствор. В расчетном количестве лимонной кислоты 21 кг сухих веществ содержится

Масса рабочего раствора:

а объем

,

где 1,2204 - плотность 50%-го раствора кислоты [9].

Расход воды для приготовления рабочего раствора кислоты составит

Раствор бензоата натрия. Из бензоата натрия готовят 9% раствор. В рассчитанном количестве бензоата натрия содержится 1,857 .

Масса рабочего раствора составляет:

кг

Расход воды для приготовления рабочего раствора 20,53 - 1,847 = 18,68 кг

Купажный сироп. Количество продуктов, поступающих на приготовление купажного сиропа, представлено в табл. 2.10.

Таблица 2.10

Продукты для купажного сиропа

Продукт	Количество продукта, л	Количество сухих веществ, г
Сахарный сироп	1150,414	986,308
Ароматизатор «Апельсин»	7,231	-
Раствор лимонной кислоты	31,30	19,10
Раствор бензоата натрия	20,53	1,847
Всего	1209,47	1007,25

Потери сухих веществ при купажировании и фильтровании принимаем равными 1,1%, что составляет:

В сиропе остается сухих веществ

что соответствует

Газированная вода. Количество ее определяют как разницу между объемом напитка и купажного сиропа

Учитывая 10% потерь при сатурации и розливе, газированной воды будет требоваться:

2.3.3 Определение количества тары и вспомогательных материалов для производства напитка «Апельсин» производительностью 1000 дал

Бутылки. Примем условно, что напиток разливается в бутылки емкостью 1 л. В таком случае для выработки 10000 л напитка бутылок потребуется:

Деформацию бутылок при хранении, розливе и внутризаводских транспортировках примем в следующих размерах, %: на тарном складе - 0,8; в производстве - 2,5; в складе готовой продукции - 0,1. Всего он составит 3,4%.

С учетом деформации бутылок потребуется:

Для покрытия деформации потребуется бутылок:

Пробка и этикетки. На 1 дал напитка по нормам требуется 11 пробок и 11 этикеток. На годовую мощность (1000 дал) требуется:

Пробок

Этикеток

Термоусадочная пленка. Для упаковки бутылок используется полотно термоусадочной пленки шириной 400 мм, толщиной 30 мкм. В стандартную упаковку помещается 12 бутылок (4 ряда). Для одной упаковки требуется 0,66 м² термоусадочной пленки. Число упаковок для всей продукции составляет

Для всей продукции потребуется пленки (с учетом потерь 2%)

С учетом коэффициента усадки К_ус=40%, необходимая площадь термоусадочной пленки будет равна

Полученные данные по расходу сырья, промежуточных продуктов и вспомогательных материалов напитка «Апельсин» производительностью 1000 дал сводятся в табл. 2.11:

Таблица 2.11

Сводная таблица расхода основных и вспомогательных веществ напитка «Апельсин» производительностью 1000 дал

Продукты	Количество	Продукты	Количество
Сырье	Промежуточные продукты
	Сахарный сироп, дм3	1150,414
Сахар, кг	994,6	Раствор лимонной кислоты, дм3	31,30
		Раствор бензоата натрия, дм3	20,53
Кислота лимонная, кг	21	Купажный сироп, дм3	1196,16
Ароматизатор «Апельсин», дм3	7,231
		Газированная вода, дм3	9782,04
Диоксид углерода, кг	129	Вспомогательные вещества
		Бутылки новые, шт.	10352
Бензоат натрия, кг	1,857
		Пробка, шт.	11000
Вода, м3	10	Этикетки, шт.	11000
		Термоусадочная пленка, м2	968,3

Расход сырья, промежуточных продуктов и вспомогательных материалов напитка «Апельсин» производительностью 250000 дал в год сводится в табл. 2.12:

Таблица 2.12

Сводная таблица расхода основных и вспомогательных веществ напитка «Апельсин» производительностью 250000 дал в год

Продукты	Количество	Продукты	Количество
Сырье	Промежуточные продукты
	Сахарный сироп, дм3	287603,5
Сахар, кг	248650	Раствор лимонной кислоты, дм3	7825
		Раствор бензоата натрия, дм3	5132,5
Кислота лимонная, кг	5250	Купажный сироп, дм3	299040
Ароматизатор «Апельсин», дм3	1807,75
		Газированная вода, дм3	2445510
Диоксид углерода, кг	32250	Вспомогательные вещества
Бензоат натрия, кг	464,25	Бутылки новые, шт.	2588000
		Пробка, шт.	2750000
Вода, м3	2500	Этикетки, шт.	2750000
		Термоусадочная пленка, м2	242075

2.4 Расчет основного и вспомогательного оборудования

Согласно технологической схеме (приложение 2) для приготовления безалкогольных газированных напитков используются следующие виды основного оборудования: сироповарочный котел, купажная станция, купажный аппарат и сатуратор. Произведем расчет и подбор этого оборудования.

Расчет сироповарочного котла

Основной стадией производства безалкогольных напитков является приготовление сахарного сиропа, которое осуществляется в сироповарочном аппарате.

Согласно продуктовому расчету для приготовления 1000 дал одного безалкогольного напитка необходимо будет сварить сахарного сиропа с содержанием 65 % сухих веществ 1047,632 кг.

Для варки сиропа необходимо воды с учетом 10 % на испарение:

где 680,961 - содержание сухих веществ в сахарном сиропе с учетом потерь при варке и транспортировании при производстве одного безалкогольного напитка, кг.

Необходимо определить количество варок в сутки, исходя из норм занятости сироповарочного котла, представленных в табл. 2.13:

Таблица 2.13

Нормы занятости сироповарочного котла

Технологическая операция	Время, мин	Температура, ?С
Набор воды	10	20-25
Нагрев воды	15	до 60
Внесение сахара	10	60
Кипячение	30	105
Охлаждение	30	70
Внесение лимонной кислоты	10	70
Выдержка	90	70
Охлаждение	60	20-25
Освобождение котла	20	-
Мойка	10	-
Длительность цикла	285

Исходя, из длительности цикла 285 мин при 16-ти часовой работе предприятия можно произвести 3 варки, т.е. сахара на 1 варку нужно:

кг СВ,

где 680,961 - содержание сухих веществ сахара в сахарном сиропе инвертирования для приготовления 1000 дал напитка, кг. Сахарного сиропа с концентрацией 65 % до инвертирования необходимо:

кг или

л.

Для одной варки необходимое количество воды с учетом 10 % на испарение;

кг

Необходимую вместимость варочного котла V (в м³) определим по формуле:

где М_с - масса сахара, вносимого на одну варку, кг; М_в - масса воды на одну варку; с - плотность сахарного сиропа = 1316,3, кг/м³; ц - коэффициент заполнения аппарата (0,7 - 0,75).

,

где 226,657 - количество сахара на одну варку в натуральной массе, кг. (226,657/0,9985 = 226,997)

Полную вместимость сироповарочного аппарата, состоящего из цилиндрической и сферической частей, при радиусе сферы, равном радиусу цилиндрической части, можно представить как:

V = ,

где D - внутренний диаметр аппарата, м; h - высота цилиндрической части аппарата, м.

I При h= 0,5D формула примет вид:

V = , откуда:

D = ,

D = = 0, 54м..

Поверхность нагрева сферического днища (в м²) равна:

F = ,

F = = 0,457

Исходя из расчетов к установке принимаем реактор с рубашкой типа РР-550 с данными техническими характеристиками указанные в таблице 2.14:

Таблица 2.14

Технические характеристики

диаметр, мм	1000
объем, л	500
высота, мм	2860
масса, кг	1210

Необходимая мощность электродвигателя якорной мешалки. Мощность электродвигателя якорной мешалки (в кВт) можно рассчитать по формуле:

N_э = ,

где с - плотность перемешиваемой массы, кг/м³ (с = 1316,3 кг/м³); n - частота вращения мешалки, с^-1 (n = 0,33 - 1,33 с^-1, примем n = l c^-1); d_H - наружный диаметр лопасти мешалки, м (d_H = 0,70 м); d_B - внутренний диаметр мешалки, м (d_B = 0,56 м); з - КПД привода (з = 0,75):

N_э = .

Выбираем по каталогу электродвигатель 4А806УЗ (N_э = 1,1 кВт, n = 100 мин^-1).

Материальный баланс сироповарочного котла. Количество воды W выпариваемой при варке сиропа, обычно не превышает 10 % от первоначального количества. Составим уравнение материального баланса:

W = М - М_в - Мс,

где М, М_в, Мс - массы соответственно сахарного сиропа, залитой воды для засыпанного сахарного песка, кг.

Количество воды, выпаренной при варко сиропа, определяют из того, что количество сахара при варке сиропа, остается постоянным, изменяется только концентрация сиропа. Тогда:

,

где В_н и В_к - соответственно начальная и конечная концентрация сиропа. Откуда:

W = (М_с+ М_в)·(1- В_н/В_к),

W = (226,997+135,606)·(1- 60/65) = 27,9 кг.

Тепловой баланс сироповарочного аппарата

Составим тепловой баланс сироповарочного котла:

М_с·с_с·t_c + М_n·c_в·t_в + G_n·c_а·t₁ + D = (М_с +М_в -W)·с_сир·t_cир + W· i_в + G_в·c_в·t₂ + D ·c_в·t_к + Q_п,

где М_с, M_B, G_a - массы засыпанного сахарного песка, воды, заливаемый в аппарат, и аппарата, кг; D - расход греющего пара, кг; W- масса выпариваемой воды, кг; с_с, с_в, с_а, с_сир удельные теплоемкости соответственно caxарного песка, воды, аппарата, сиропа, кДж/(кгК); t_c, t_B, t₁, t₂, t_сир, t, - темпер сахарного песка, воды, стенок аппарата до начала варки и после окон варки, сиропа и конденсата пара, °С; i, i_B -- энтальпии греющего и вторичного пара, кДж/кг; Q_n - потери теплоты аппаратом, кДж (Q_n= 5 %). Удельную теплоемкость сахара кДж/(кгК) определим по формуле В. В. Яновского:

С_с = 1,1618 + 0,00356 · t_с,

где t_с - температура сахара перед закладкой, °С (t_c = 20 С),

С_с = 1,1618 + 0,00356 · 20 = 1,233.

Оборудование сироповарочного отделения

При непрерывном способе варки сахарного сиропа сахар-песок предварительно подрабатывают для освобождения его от металлических и других предметов. Крупные предметы отделяют на ситах. Обычное рамное сито устанавливается на загрузочном бункере.

Бункер для сахара стальной, прямоугольной формы с усеченной частью. Объем бункера (в м³ на полусменный расход сахара)

V = , м³,

V = = 1,15 м³.

где Q_см -- расход сахара на сменную производительность, т; 1,1 -- коэффициент, учитывающий 10%-ный запас вместимости; 0,8 -- объемная плотность сахара, т/м³.

Объем бункера следует принимать в размере не более 2,5--3 м³. При необходимости устанавливают два бункера и более.

Оборудование для варки сахарного сиропа.

Для приготовления сахарного сиропа периодическим способом применяются котлы стальные эмалированные закрытые с мешалкой типа КМ. Вместимость аппаратов от 63 до 1600 л, коэффициент заполнения 0,8. Сироповарочные котлы работают по следующему графику (в мин): набор воды (20-25?С) - 5-10, нагрев воды до 60?С - 10-15, внесение сахара (60?С) - 5-10, нагрев смеси до 105?С - 30, освобождение котла - 15-20, мойка котла - 10. итого продолжительность работы котла составляет до 115 мин.

Вместимость сироповарочного отделения рассчитывается на суточный расход сахарного сиропа. Количество сироповарочных котлов:

n = , шт,

n = = 1 шт.

где Q_сут -- расход сахара, кг/сут; 0,838 -- содержание сахара в 1 л сахарного сиропа, содержащего 65 % сухих веществ, кг; V_к - вместимость сироповарочного котла, л; z - оборачиваемость котла; 0,8 -- коэффициент заполнения реактора.

Оборачиваемость котла при работе сироповарочного отделения в одну смену (8 ч): z₁ = 480:90=5,3; z₂ = 480:115=4,1.

Готовый сахарный сироп подвергается инверсии при температуре 70°С. Таким образом, сахарный сироп, поступающий из котлов, надо охладить с t₂ = 105°С до t₂ = 70°С. После инверсии сахарного сиропа производится его охлаждение в теплообменнике с 70°С до 20 - 21°С.

Количество теплоты (в кДж), которое необходимо отвести при охлаждении от сахарного сиропа,

Q = cm?(t₂ -- t₁) ?1,05, кДж,

Q = 276195,8 кДж.

где с -- удельная теплоемкость сахарного сиропа [с=2,93 кДж/(кг-К)]; m -- масса сахарного сиропа, кг; t₁ и t₂--начальная и конечная температура сиропа, ?С; 1,05--коэффициент, учитывающий приток теплоты из окружающей среды.

При охлаждении сиропа до 70°С расход холодной воды по отношению к массе сиропа составляет 2:1. Температура, до которой нагревается вода (в °С),

,°С,

°С.

где t_в --температура нагрева воды, °С; с_в -- удельная теплоемкость воды [с_в=4,19 кДж/(кг?К)]; m_в -- масса воды, кг; 20 --начальная температура воды, °С.

Средняя разность температур:

для сиропа 125> 70;

для воды 66< 20.

,°С,

= 54,44°С.

Площадь поверхности охлаждения теплообменника (в м²)

F = , м²,

F = = 5 м².

где К -- коэффициент теплопередачи [К= 290,8 Вт/(м²К)]; 3,6 -- коэффициент перевода из кДж в Вт?ч.

Принимаем к установке пластинчатый теплообменник с поверхностью теплообмена

F = 5 м², число пластин N= 10 шт., поверхность одной пластины f = 0,5 м².

Оборудование отделения приготовления купажных сиропов

Охлажденный инвертированный сахарный сироп перекачивается для хранения в закрытые вертикальные сборники, эмалированные типа СЗ.

Общая вместимость сборников для хранения сахарного сиропа (в м³)

, м²,

= 2,2 м²

где Q_сут--расход сахара, кг/сут; 0,838--содержание сахара в 1 л сахарного сиропа, содержащего 64 г сахара в 100 г сахарного сиропа, кг.

Количество сборников

, шт,

= 1 шт.

где V₁ -- вместимость одного сборника, принятого к установке, м³.

Сборники другого сырья рассчитываются на суточный расход при коэффициенте заполнения 0,9. Сборник для лимонной кислоты рассчитывается на хранение 50% раствора при коэффициенте заполнения 0,8.

Суточный расход лимонной кислоты 33,41 кг. Кислота употребляется в виде 50%-ного раствора. Объемная плотность кислоты 0,8 т/м³. Объем сборника для лимонной кислоты