Проектирование предприятий отрасли

Проектирование начинают с обоснования строительства предприятия, определения его мощности, выбора ассортимента хлебобулочных изделий, технологической схемы, способов приготовления хлеба, степени механизации и автоматизации производства.

На основании данных о численности населения в городе, где предусматривается строительство, нормы потребления хлебобулочных изделий на душу населения, роста численности населения на ближайшие 5-10 лет, рассчитывают производственную мощность хлебозавода. Мощность предприятия рассчитывают с учетом резерва производственной мощности на период остановок оборудования на капитальный и профилактический ремонт, либо на случай временного увеличения спроса на хлебобулочные изделия в разные дни недели и годы. В связи с этим коэффициент использования мощности принимают равный 0,7…0,8.

Исходные данные:

Численность населения в населенном пункте в настоящее время N0=400000 чел;

Норма потребления хлеба на душу населения q=0,43 кг/(сутчел);

Мощность хлебозавода в настоящее время Р0=200000 кг/сут;

Среднегодовой прирост населения f=3,8%;

Ассортимент: хлеб из пшеничной муки 1-го сорта - 60%

хлеб ржаной московский - 40%

Определяем коэффициент прироста населения в городе:

Численность населения через 10 лет

где N0 - имеющаяся численность населения, чел; f - ежегодный прирост населения,%.

Потребность в хлебе через 10 лет:

Q10=qN10=0,43580000=249400 кг/сут,

где q - норма потребления хлебобулочных изделий, кг/(сутчел).

Мощность проектируемого хлебозавода с учетом коэффициента мощности 0,8:

где Р0 - имеющаяся мощность хлебозавода, кг/сут; 0,8 - коэффициент использования мощности завода.

Принимаем ассортимент хлеба:

- хлеб из пшеничной муки 1-го сорта

Qб=Рхассорт.д.оля/100=6175060/100=37050 кг/сут;

- хлеб ржаной московский

Qр=Рхассорт.д.оля/100=6175040/100=24700 кг/сут.

1.1. Характеристика выпускаемой продукции

Физико-химические показатели качества изделий

Таблица 1.

Нормативная рецептура на 100 кг муки для хлеба ржаного московского

Таблица 2.

Нормативная рецептура на 100 кг муки для хлеба из пшеничной муки 1-го сорта.

Таблица 3.

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Тесто для приготовления хлеба из пшеничной муки может готовиться несколькими способами (рис.2).

Так, тесто для приготовления массовых сортов хлеба из муки пшеничной высшего, 1-го или 2-го сортов может готовиться на больших густых опарах, традиционных опарах, а также безопарным и ускоренным способами.

Рисунок 2. Способы приготовления пшеничного теста.

На жидких опарах с использованием непрерывных или комбинированных (непрерывно-периодических) аппаратурных схем рекомендуется готовить тесто для массовых сортов хлеба из муки пшеничной 1-го и 2-го сорта и обойной. Для хлебобулочных изделий из муки высшего и первого сортов используют прессованные дрожжи или дрожжевое молоко. Для изделий из муки первого, второго сортов и обойной используют либо жидкие дрожжи, либо комбинацию жидких и прессованных дрожжей. Соотношение муки и воды в полуфабрикате на отдельных стадиях процесса можно изменять в зависимости от качества муки и условий производства.

Приготовление теста непрерывным способом, например, в агрегатах И8-ХТА-12 или И8-ХТА-6, рекомендуется при выработке сравнительно небольшого ассортимента изделий (не более 5) из муки одного сорта. При проектировании предприятий для южных климатических районов следует предусмотреть применение жидких опар, ускоренных способов приготовления теста на жидких опарах, с использованием молочной сыворотки, концентрированной молочнокислой закваски. Готовить тесто на густых опарах рекомендуется для северных районов и средней полосы России.

Наиболее рациональным является способ приготовления теста на жидкой опаре пониженной влажности. При влажности 58…62% такая опара содержит 40 - 50% муки от общего количества муки, предусмотренного рецептурой. Оптимальная температура брожения составляет 28…32 оС, продолжительность брожения опары составляет 3…4 часа.

Опару густую (традиционную) готовят влажностью 45…50% из 45…55% муки от общего количества, дрожжей и воды. Тесто замешивают на опаре с добавлением остального количества муки, соли и воды, а также дополнительного сырья, предусмотренного рецептурой. Продолжительность брожения опары 3,5…4 часа, теста - 1…1,5 часа в зависимости от сорта применяемой муки и достижения необходимой кислотности полуфабрикатов. Особенности приготовления теста на большой густой опаре:

- опару готовят влажностью 41…45% из 60…70% от общего количества муки, расходуемой на приготовление теста, дрожжей и воды;

- тесто при замесе подвергают дополнительной механической обработке;

- продолжительность брожения теста сокрщают до 20…40 мин.

Сочетание интенсивного замеса с использованием большой густой опары позволяет вырабатывать изделия высокого качества - повышается объем, мякиш становится более эластичным, светлым, с мелкой тонкостенной пористостью.

Сбраживание большей части муки в опаре создает лучшие условия для ферментативных и коллоидных изменений крахмала и белков, в результате чего тесто быстрее приобретает свойства, необходимые для разделки и получения готовых изделий с хорошим ароматом и вкусом. Использование этого способа при приготовлении теста в бункерных агрегатах с одной бродильной емкостью для опары и интенсивным замесом позволяет легко переходить с выработки одного вида изделий на другой.

В рассматриваемом примере для производства хлеба пшеничного 1с выбираем приготовление теста на большой густой опаре (в две стадии), а для ржаного московского - в три стадии.

2.3. Расчет выхода готовых изделий

Нормативная рецептура хлеба белого из муки пшеничной первого сорта. Таблица 8.

Среднее содержание сухих веществ в сырье хлеба пшеничного:

Средневзвешенная влажность сырья:

Wср=100-85,09=14,91%

Нормативная рецептура хлеба ржаного московского.

Таблица 9.

- вносят при освежении закваски спонтанного брожения.

- расходуют в заварку и на посыпку тестовых заготовок.

Среднее содержание сухих веществ в сырье хлеба ржаного московского:

Средневзвешенная влажность:

Wср=100-85,88=14,12%

Норма расхода соли указанная в рецептуре считается, как расход растворенных веществ (NaCl), а не товарной соли, поэтому влажность соли принимается равной нулю.

Выход хлебобулочных изделий рассчитывается для каждого наименования по формуле, кг/100кг:

где Gc - общее количество сырья по рецептуре за исключением воды, кг; Wср - средневзвешенная влажность сырья,%; Wт - влажность теста,%;

Wт = Wх + х

х = 0 - 1,5

1,5 - для хлеба из ржаной муки

1,0 - для хлеба из пшеничной муки 1сорта

gбр - затраты при брожении,%;

gуп - затраты при выпечке, упек,%;

gус - затраты на усушку при охлаждении и хранении хлеба,%.

Средневзвешенная влажность рассчитывается по формуле,%:

где Gi - количество i-го компонента, кг; Wi - массовая доля влаги i-го компонента, %;

Хлеб пшеничный 1с.:

Хлеб ржаной московский:

Выход хлебобулочных изделий.

Таблица 10.

Полученная величина расчетного выхода сравнивается с нормативным выходом. Она должна быть равной или больше нормативной на 1…2%.

2.4. Расчет необходимого количества сырья

Суточная потребность сырья определяется исходя из производительности предприятия и выхода вырабатываемых изделий. Расчет суточного расхода ведется для определения запасов сырья на складе.

Суточная потребность муки для каждого наименования изделий определяется по формуле, кг/сут:

Необходимое количество отдельных видов сырья, идущих на приготовление изделия, кг:

где gi - дозировка сырья в % к массе муки по унифицированной рецептуре.

Расход муки и сырья ведется для каждого вида изделий отдельно.

Суточная потребность растительного масла для смазки технологического оборудования, а также листов, форм и сетчатых подов печей при производстве для каждого наименования изделий определяется по формуле, кг/сут:

где - норма расхода растительного масла для смазки технологического оборудования, а также листов, форм и сетчатых подов печей при производстве для каждого наименования изделий.

Хлеб пшеничный.

где 1,1 - норма расхода растительного масла (кг/т) на смазку форм при производстве формового хлеба из пшеничной муки массой 0,8-1,1 кг при условии, что одна из операций (смазка или выгрузка) производится вручную.

Хлеб ржаной московский.

Отсюда масса ржаной обойной муки:

Масса ржаного солода:

где 1,15 - норма расхода растительного масла (кг/т) на смазку форм при производстве формового хлеба из ржаной муки массой 0,8-1,1 кг при условии, что одна из операций (смазка или выгрузка) производится вручную.

Суточная потребность сырья, суточная выработка и выход изделий. Таблица 11.

Запас сырья. Таблица 12.

2.5. Обоснование и расчет оборудования для хранения и подготовки сырья

Нормами технологического проектирования предприятий хлебопекарной промышленности рекомендуется хранить муку бестарно в силосах и бункерах. Хранить муку в мешках допускается в отдельных случаях при соответствующем обосновании. Запас муки должен быть на 6…7 суток работы предприятия. При окончательном решении следует учитывать, что минимальное количество силосов должно быть не менее двух для каждого сорта. Это связано с требованиями ее учета, так как при производстве муку необходимо брать из одного силоса, а прием муки из автомуковоза должен осуществляться в полностью освободившийся другой бункер. Внутрипроизводственный транспорт муки может быть аэрозольным, механическим или смешанным. Количество и вместимость силосов рассчитывают в зависимости от ее потребления по сортам, с учетом нормативов запаса массы, единовременного поступления муки с автомуковоза и системы учета. Выбор марки и емкости силосов для хранения муки зависит от общей вместимости силосов и распределения муки по сортам, габаритных размеров склада, типа склада (открытый, закрытый), эксплуатационных свойств бункеров и силосов, эффективности разгрузки, очистки, асперации и т.д.

Общий объем емкости для хранения муки рассчитывается по формуле:

где - семисуточный запас муки, кг; ?i - объемная масса муки, кг/м3.

Объемная масса муки зависит от сорта и высоты засыпки (см. ВНТП 02-92) и составляет

По полученному объёму выбираем силоса.

Выбираем силос марки ХЕ-233 объемом 110 м3, тогда число силосов при коэффициенте использования 0,9 рассчитываем по формуле:

Количество силосов для пшеничной муки первого сорта

Количество силосов для муки ржаной обойной

Для каждого сорта муки должен быть один дополнительный силос. Тогда общее количество силосов:

Nобщ = 4 + 3 + 1 + 1 =9 шт.

Подача муки в силоса осуществляется аэрозольным транспортом по трубам диаметром 75 мм. Для транспортировки муки из машин предусматривается приемный щиток ХЩП-2, имеющий четыре патрубка. Диаметр мукопровода 100 мм. Для исключения смешивания муки различных сортов предусматриваем две системы аэрозольного транспорта. Для очистки воздуха от мучной пыли устанавливается на каждом силосе фильтр марки М-102. Для обеспечения возможности подачи муки в любой силос на мукопроводе перед силосами установлены двухходовые переключатели марки М-125 с диаметром патрубка 75 мм. Для транспортировки муки на производство предусматривается аэрозольный транспорт. Под каждым силосом установлен шлюзовый роторный питатель марки М-122, для подачи воздуха в шлюзовые питатели и в нижнюю часть силосов для аэрирования муки используется компрессорная станция ВУ-6/4. Для подсоединения шлюзовых питателей к мукопроводу предусматриваются двухходовые переключатели.

Мука доставляется на хлебозаводы атомуковозами марки К4-АМГ. При въезде на предприятие автомуковозы взвешиваются. Весы совмещены с проходной предприятия. При использовании муки в мешках технологическая схема предусматривает их прием и расстаривание через приемники с пневмонагнетанием ХМП-М и подачей муки аэротранспортом через просеиватели (просеивательная линия с фильтрами) и автоматические весы в подвесные бункеры.

В складе бестарного хранения муки (БХМ) принимаем проходы между силосами и стеной не менее 0,7 м, между двумя смежными в ряду силосами не менее 0,25 м. Высота помещения над силосами не менее 1 м. Расстояние от площадки обслуживания до строительных конструкций не менее 2 м. БХМ открытого типа в условиях со средней температурой наиболее холодного периода года до - 30 оС. БХМ располагают как можно ближе к местам потребления муки, учитывая пожаро - и взрывоопасность. Расстояние от стен завода до отдельно стоящего здания склада БХМ открытого типа не менее 18 м.

При бестарном хранении муки на заводе необходимо предусмотреть помещение для суточного запаса муки в мешках (по 50 кг - для пшеничной и по 45 кг - для ржаной), которые укладываются на поддоны размером 800х1200 мм по 12 шт. на каждый. Поддоны укладывают по три штуки в штабеля. Муку необходимо хранить отдельно от других видов сырья. Хранение в таре остального сырья, кроме скоропортящегося, допускается в одном (общем) помещении. Ароматическое сырье (пряности, углеаммонийная соль и т.д.) хранят отдельно.

Количество мешков с мукой на складе Nмеш, шт. определяется следующим образом

жгде mмешка - масса мешка, кг; Nподдонов - количество поддонов с мешками, шт.; Nштаб - количество штабелей с поддонами, шт.; а - количество мешков на поддоне, шт., а =34=12 шт.; b - количество поддонов в штабеле, шт., b = 3 шт.

Для суточного запаса муки пшеничной 1 сорт (24517,62 кг) количество мешков, поддонов и штабелей составляет:

Для суточного запаса муки ржаной обойной (15241,19 кг) количество мешков, поддонов и штабелей составляет:

Солод ржаной ферментированный хранится в мешках по 50 кг. Тогда для 15-суточного запаса солода (17207,85 кг) количество мешков, поддонов и штабелей составляет:

Соль поваренная пищевая хранится в мешках по 50 кг. Тогда для 15-суточного запаса соли поваренной пищевой (8468,4 кг) количество мешков, поддонов и штабелей составляет:

Тмин хранится в ящиках из гофрированного картона по 10 кг. Число ящиков на поддоне составляет 24 шт. Тогда для 15-суточного запаса тмина (491,7 кг) количество ящиков, поддонов и штабелей составляет:

Тарные склады располагаются как можно ближе к местам потребления сырья. Для разгрузки муки в мешках предусмотрена рампа. Предусмотрены минимальные проходы (0,8 м) и проезды между штабелями (2 м для тележки и 3м для электропогрузчика). Расстояние от штабеля до стены 0,5 м. Дверь склада принимаем шириной 1,95м и высотой 2,4м. Рядом со складом сырья и муки располагается помещение для хранения ароматического сырья. Оно отделено от склада перегородкой высотой не менее 2 м.

Ширина: 0,5 + 0,83 + 2 + 0,83 + 0,5 = 7,8 9 м (т. к. шаг колон 6х6, 6х9, 6х12)

Длина 1: 0,5+1,28+0,5+0,5+1,25 + 0,5 = 17,6 м 18 м.

Площадь склада = 918 = 162 м2.

Схема расположения сырья на тарном складе показана на следующей странице (рис.3).

Рисунок 4. Схема расположения сырья на складе ароматических веществ.

Патока хранится в деревянных бочках емкостью 200 л в один ярус. Тогда количество бочек, необходимых для запаса патоки:

Рисунок 3. Схема расположения сырья на тарном складе.

36

Масло растительное хранится в стальных бочках емкостью 200 л в один ярус. Тогда количество бочек, необходимых для запаса масла:

Для хранения растительного масла и патоки подбирается подходящее по площади помещение.

Рассчитаем площадь склада ароматического сырья. Ширина склада ароматического сырья

Длина склада ароматического сырья

Тогда площадь склада ароматического сырья

Для хранения скоропортящегося сырья предусмотрены холодильные камеры или шкафы с температурой, указанной в соответствующем приложении «Норм технологического проектирования предприятий хлебопекарной промышленности». Площадь холодильной камеры рассчитывается по формуле

где G -запас сырья, кг; q - удельная нагрузка (=300), кг/м2.

Для хранения 3-суточного запаса дрожжей необходима холодильная камера площадью

Подготовка муки к производству.

Все сырье, поступающее в таре и из емкостей для бестарного его хранения, должно быть подготовлено к использованию на производстве - освобождено от тары, зачищено от посторонних включений и ферропримесей, профильтровано, доведено до требуемых концентраций, взвешено и учтено.

Мука должна быть просеяна, очищена, взвешена перед подачей на производство. Число просеивательных линий зависит от расхода муки количества ее сортов, производительности и режима работы. На предприятиях средней и большой мощности следует предусмотреть резервную линию. Для каждого вида муки должна быть отдельная просеивательная линия. Подготовку муки желательно проводить в одну смену.

На производстве используются просеиватели марок Ш2-ХМВ, ПБ-1,5, ПБ-2,85, Р3-ХМП, А2-ХПГ и другие. Для муки хранящейся тарно, применяют мешкоопрокидыватель БЭТА, просеиватель П2-П и мешковыколачиватель Г4-БОК-200.

2.6. Расчет производительности просеивательной линии

Для транспортирования на производство, взвешивания, просеивания, очищения от металлических примесей и хранения на предприятии проектируют мучные линии, производительность которых определяется производительностью просеивателя (т/ч) по формуле:

где F - рабочая поверхность сита, м2; q - производительность 1 м2 сита, т/ч (для ржаной муки q = 1,5…2,0 т/ч; для пшеничной муки q = 2,0…3,0 т/ч).

Производительность просеивателя с пирамидальным барабаном ПБ - 1,5 (F = 1,5 м2) для ржаной муки Q = 1,51,5 = 2,25 т/ч, для пшеничной муки Q = 1,52,0 = 3 т/ч.

Время работы просеивателей , часов:

Количество просеивателей рассчитывается по формуле

N=Mч /Qч

где Mч. - потребность в муке, т/ч (); Qч -производительность мучной линии, т/ч (проверяют по просеивателю).

Nпш=1065,98/3000=0,4 или 1 шт.

Nрж=662,66/2250=0,3 или 1 шт.

В проекте хлебозавода принимаем не менее двух мучных линий: для муки ржаной N1= 1 шт.,

для муки пшеничной первого сорта N2= 1 шт.

Для солода рассчитывается аналогично. При отсутствии в технических характеристиках просеивателя параметра “ рабочая поверхность сита (F) ”, расчет ведется исходя из имеющегося параметра “производительность”.

Для просеивания солода выбираем малогабаритную просеивающую машина ПВГ-600М, имеющую производительность 600 кг/ч.

Время просеивания суточной потребности солода:

Солод и тмин подвергаются измельчению на дробилке ДМ-300 (молотковая) производительностью 250…300 кг/ч.

Производственные бункера для муки должны иметь вместимость, обеспечивающую бесперебойную работу тестоприготовительного оборудования в течение 1…2 смен при коэффициенте использования бункера

Вместимость производственного бункера:

В качестве производственных бункеров используют нестандартные конструкции круглого сечения вместимостью от 1 до 1,5 т муки, а также бункера М - 111 без дополнительных секций.

Принимаем производственные бункера ХЕ-63В-2,9 (объем 2,9 м3).

При двухфазном тестоприготовлении, производственный бункер должен быть предусмотрен на каждую тестомесильную машину с учетом муки в каждой фазе. Высота помещения для бункера должна быть достаточной для обслуживания верхних крышек с установленными на них лазами и др. (при механическом транспорте). Количество производственных бункеров составляет:

nпш=52,44/2,9=19 шт.

nрж=42,7/2,9=15 шт.

Количество бункеров должно быть не менее количества фаз и количества линий, т.е.

ржаная обойная мука - фазы: - заварка;

- закваска;

- тесто.

- 1 печь (1линия).

Следовательно, количество бункеров должно быть не менее 3 штук (3 фазы1 линия)

пшеничная высший сорт - фазы: - опара;

- тесто.

-2 печи (2 линии).

Следовательно, количество бункеров должно быть не менее 4 штук (2 фазы2 линии), что соответствует рассчитанному количеству бункеров.

Бункера могут быть разные по вместимости. Под каждым бункером необходимо предусмотреть распределительный шнек диаметром 250 мм и длиной 1200 мм.

2.7. Подготовка дополнительного сырья к производству

Соль, дрожжи на производстве используют в растворенном виде. Плотность солевого раствора 1,2 г/см3. Дрожжи прессованные разводят с водой в соотношении 1: 3, 1: 4. Дрожжевой и солевой раствор фильтруют дрожжевую суспензию хранят в резервуарах марок: Я1-ОСВ, ХЕ и др. с охлаждающей рубашкой.

Патока, перед подачей на производство подогревается до 40… 42 ^оС для снижения вязкости. Предпочтительно бестарное хранение и доставка патоки. В качестве резервуаров для хранения растительного масла можно использовать любые емкости (разрешенные для хранения пищевых продуктов) без рубашки и мешалки.

Для подготовки сырья к производству и размещения расходных емкостей растворов, эмульсий, суспензий следует предусматривать отдельное помещение. При бестарном хранении сырья емкости могут быть использованы как расходные. Для санитарной обработки расходных емкостей предусматривается подвод моющих растворов, горячей и холодной воды и отвод в канализацию для смывных вод.

Вместимость резервуара для хранения патоки , дм3, составит:

где Мс - суточная потребность в сырье, кг/сут;

К - коэффициент запаса объема вместилища (К = 1,25);

хр - срок хранения раствора, сут (=15 сут);

- относительная плотность сырья, кг/м3.

Выбираем 8 емкостей ХЕ-48 для патоки вместимостью 0,3 м3.

Рабочая вместимость (дм3) солерастворителя

где - срок хранения (для соли =2), сут; - суточный расход сырья, кг; - плотность раствора (для соли =1, 20), кг/дм3; - количество сырья в 100 кг раствора (для соли =26 кг).

Вместимость емкости на двухсуточную потребность

Выбираем одну установку Т1-ХСГ-10 для бестарного хранения соли и приготовления солевого раствора емкостью 10 м3.

Общий объём емкости (дм3) для солевого раствора в смену:

Выбираем 4 емкости (на производство ржаного и пшеничного хлеба раздельно) Р3-ХЧД-5,5 вместимостью 550 дм3.

Для приготовления дрожжевой суспензии предусматривают емкость с пропеллерной мешалкой, например Х-14 вместимостью 340 л. Общий объём емкости (дм3) для разведения дрожжей в смену:

где - сменный расход прессованных дрожжей (), кг; K - коэффициент запаса объема вместилища (K=1,2); ?др - содержание дрожжей в 1 дм3 суспензии(если разведение 1: 3 ?др =0,26; если 1: 4 ?др = 0,21), кг.

Число разведений в смену:

где Vем - объем выбранной емкости, дм3.

Общий объём емкости (дм3) для разведения дрожжей в смену:

Число разведений в смену:

N=402,42/340=1,18 раз/см.

Вместимость резервуара для 15-ти суточного хранения растительного масла определяется по формуле (66) и составляет:

Выбираем три емкости Р3-ХЧД-5,5 вместимостью 0,55 м3. Растительное масло доставляется бестарным способом либо в стальных бочках емкостью 200 л.

Рисунок 5. Схемы подготовки сырья к производству.

Окончание рисунка 5.

2.8. Расчет рецептур по фазам технологического процесса