Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение Высшего образования
«Московский Государственный Университет Пищевых Производств»
Кафедра: «Прикладная механика и инжиниринг технических систем»
Курсовой проект
по дисциплине «Аппаратурное оформление технологий сахаристых и кондитерских продуктов»
на тему: «Модернизация оборудования для приготовления шоколадных масс»
Автор проекта Устюгова В.Р.
Москва 2021 г.
Содержание
Введение
1. Состояние вопроса производства шоколадныз масс
1.1 Технология производства шоколадных масс
1.2 Средства механизации при производстве шоколадных масс
2. Описание разработки
3. Расчёты
4. Мероприятия по технике безопасности
Заключение
Введение
Шоколадная масса представляет собой мелкозернистую смесь сахарной пудры, какао тертого, какао - масла и добавок.
Процесс приготовления шоколадных масс очень важен, так как от качества масс зависит качество получаемого шоколада. При приготовлении и обработке шоколадных масс складываются вкусовые и ароматические свойства шоколада.
Схема приготовления шоколадных масс состоит из следующих операций: взвешивания рецептурных компонентов, смешивания их, измельчения, разводки маслом, гомогенизации и конширования.
Для увеличения производительности и улучшения условий труда используют автоматизацию технологических процессов. Это является необходимым условием существования современного предприятия. С помощью устройств и датчиков можно управлять участком производств, уменьшив долю ручного труда и упростив наблюдение и управление технологическим процессом.
Цель курсового проекта - модернизация оборудования для приготовления шоколадной массы, а именно на примере Коншмашины. Для достижения заданной цели необходимо выполнить следующие задачи:
1. Состоние вопроса производства шоколадных масс
Российский рынок шоколада и шоколадных изделий в последние годы характеризуется ростом производства отечественной продукции, особенно в категории сахаристых кондитерских изделий, содержащих какао, и сокращением доли импорта.
В 2019 году объем отечественного производства шоколада и шоколадных изделий (включая белый шоколад) увеличился на 2,7% и достиг 1,3 млн тонн произведенной продукции.
Как показано на рис. 1.1."Объемы производства шоколада и шоколадных изделий в России в 2017-2020 годах"в 2020 году общий спад экономики, вызванный коронавирусной инфекцией, оказал свое негативное влияние и на производство шоколадных изделий. В целом производство шоколада за 1 пол. 2020 года сократилось на 8%. За 2020 год по оценкам аналитиков Центра экономики рынков объем отечественного производства шоколада и шоколадных изделий сократится на 7,7% и составит 1,2 млн тонн продукции.
Рис.1.1. Объемы производства шоколада и шоколадних изделий в России в 2017-2020 годах, в тоннах
Исходя из рисунка 1.2. "Объемы производства шоколада и шоколадных изделий в России в разрезе категорий продукции" наибольший спад производства на рынке шоколада наблюдался в сегменте шоколадных изделий в упакованном виде - за 1 полугодие 2020 года объемы производства шоколадок и шоколадных конфет сократились на 17,1% и по прогнозам в 2020 году составят 616,5 тыс. тонн продукции (в 2019 году российскими производителями было выпущено 743,3 тыс. тонн шоколадных изделий).
В связи с ростом мировых цен на какао-бобы и снижением платежеспособности населения - отечественные производители нарастили выпуск шоколада с меньшим содержанием какао-продуктов. За 1 полугодие 2020 года выпуск сахаристых изделий, содержащих какао, увеличился на 30% относительно аналогичного периода 2019 года. Производители начали использовать более дешевые заменители какао-сырья. По прогнозам объемы производства сахаристых изделий, содержащих какао, составят по итогам 2020 года 132,8 тыс. тонн продукции.
Отечественное производство шоколада и шоколадных изделий включает, в основном, производство шоколадных изделий (конфет и шоколадных батончиков), шоколада в упакованном виде и прочих сахаристых изделий, содержащих какао. Доля шоколадных конфет и батончиков в структуре производства занимает больше половины от объема всей шоколадной продукции - 53% в 2020 году. Почти четверть (24%) приходится на шоколад в упакованном виде и 11% на прочие сахаристые изделия, содержащие какао.
При этом в 2017 году производство сахаристых изделий, содержащих какао, составляло треть от всей произведенной на территории России шоколадной продукции, но к 2019 году объемы производства недорогих какао содержащих кондитерских изделий сократились до 8% в общем объеме производимой шоколадной продукции. Кризисный 2020 год вернул популярность кондитерских изделий, содержащих какао, увеличив долю данного вида продукции в общем объеме производимого шоколада и шоколадных изделий до 11%.
Рис.1.2. Объемы производства шоколада и шоколадных изделий в России в разрезе категорий продукции (в тоннах произведенной продукции).
Доля классического шоколада отечественного производства в упакованном виде, наоборот, увеличивается. Из рисунка 1.3. "Структура рынка переработки плодоовощной продукции в 2017 году" в 2017 году российские производители выпускали 123,5 тыс. тонн шоколада в упакованном виде, что составляло 10% в общем объеме отечественной шоколадной продукции, то в 2019 году производство упакованного шоколада выросло до 269,9 тыс. тонн, а в 2020 году, как показано на рисунке 1.4. "Структура рынка переработки плодоовощной продукции в 2020 году"по прогнозам достигнет 275,2 тыс. тонн или 24% от общего объема произведенной шоколадно продукции в России.
Рис.1.3. Структура рынка переработки плодоовощной продукции в 2017 году
Рис.1.4. Структура рынка переработки плодоовощной продукции в 2020 году (1 полугодие)
Производство шоколадных масс состоит из следующих этапов:
Смешивание рецептурных компонентов, измельчение, конширование, темперирование, формирование, охлаждение, упаковывание, и на каждой стадии используют определенное оборудование.
1.1 Технология производства шоколадной массы
Шоколадная масса - это полуфабрикат, полученный смешиванием сахарной пудры с какао-маслом, какао тертым и добавками.
Рис.1.5. Классификация шоколадных масс по видам
Из рисунка 1.5. "Классификация шоколадных масс по видам" можно сказать, что из шоколадной массы без добавок (т. е. натуральной) готовят натуральный шоколад, а с наполнителями - шоколад с добавками. Шоколад обоих видов может быть обыкновенным и десертным; в десертном дисперсность частиц большая.
Шоколадная масса в зависимости от температуры находится в твердом и жидком состоянии.
Добавки могут быть двух типов:
содержащие свободный жир, который с какао-маслом дает жировую смесь. По реологическим характеристикам такая смесь отличается от какао-масла. Добавки этого типа можно вводить в небольших количествах;
не содержащие свободного жира, их можно вводить в значительных количествах, например ореховую крупку. Это крупные добавки. За счет них значительно снижается расход какао-бобов в производстве шоколада.
Разновидностью шоколадной массы является шоколадная глазурь. Большая текучесть шоколадной глазури обусловлена повышенной жирностью.
Шоколадные массы по классификации П.А. Ребиндера являются структурированными системами. Их структурообразование происходит за счет молекулярных сил сцепления между частицами твердой фазы через тонкие прослойки дисперсионной среды - какао-масла.
Наиболее значительным фактором, обусловливающим структурообразование дисперсных систем, является размер частиц твердой фазы. Количество твердых частиц, или дисперсность (D), выражают в процентах. Например, обыкновенная шоколадная масса содержит 92 % частиц размером до 35 мкм, т. е. ее дисперсность 92 %. Дисперсность десертной шоколадной массы без добавок не менее 97 %, а с добавками 96 %. Определение дисперсности производится по методу Реутова.
Процесс приготовления шоколадных масс является весьма важным, так как их качество обусловливает качество получаемого шоколада.
При приготовлении и обработке шоколадных масс складываются вкусовые и ароматические свойства шоколада.
По принципу действия рецептурно-смесительные станции можно разделить на два вида: непрерывного действия с дозированием рецептурных компонентов в потоке и периодического действия со взвешиванием и смешиванием рецептурных компонентов и непрерывной подачей массы на дальнейшую обработку.
Процессы приготовления шоколадных масс с использованием периодически действующих машин требуют больших затрат физического труда. При перемещении масс от аппарата к аппарату возникают потери, получаемые партии смесей не вполне однородны, велики затраты времени на каждый цикл, а оборудование и инвентарь занимают значительную производственную площадь.
В 1956 г. работники фабрики «Красный Октябрь» и ВНИИ кондитерской промышленности создали первую в нашей стране механизированную линию производства шоколадных масс.
Процесс приготовления шоколадной массы на поточных линиях состоит из следующих операций:
- составление рабочей рецептуры (расчет расхода компонентов в минуту),
- дозирование компонентов шоколадной массы,
- их смешивание,
- измельчение,
- разведение какао маслом,
- введение «разжижителя» и ароматизирующих веществ,
- гомогенизация шоколадной массы.
На линии (рис. 1.6) осуществляется весовое дозирование компонентов шоколадной массы. Сахар-песок из бункера 1 шнеком 2 подается в молотковую дробилку 12 и измельчается в сахарную пудру, которая поступает в приемник 13. В приемник 11 поступает сухое молоко (или сухие сливки), подаваемое шнеком 2 из емкости 5, снабженной перемешивающим лопастным валом 4. Он предназначен для предотвращения зависания сыпучего продукта. Из темперирующих сборников 6 и 7 насосами 8 в приемники 10 я 9 подаются жидкие компоненты: какао тертое и какао-масло. Шнеки 2,3 и насосы 8 снабжены системой автоматического управления, получающей импульс от взвешивающего устройства 15, на платформе 14 которого установлены приемники 9, 10, 11, 13.
Рис. 1.6. Схема поточной линии периодического действия производства шоколадных масс: 1 - загрузочная воронка с системой пневматической транспортировки сахара; 2,3 -шнек; 4 -перемешивающие лопастные валы; 5 - промежуточный бункер для сахара; 6,7 -темперирующий сборник; 8 - спаренный плунжерный насос-дозатор для какао масла и какао тертого; 9,10 -приемники; 11, 13 -приемник; 11 - пятивалковая мельница; 12 - молотковая дробилка; 14 - дозатор для «разжижителя», 15 - дозатор для эссенции; 16 - эмульсатор; 17 -смешивающие валы; 18 - сборник накопитель; 19 -закрывающиеся заслонки; 20 - коншмашины; 21 - система, состоящая из двух горизонтальных и одного вертикального шнеков; 22 - разгрузочные устройства; 23 - стальной ленточный конвейер; 24 - пятивалковые мельницы; 25 - дистанционный дозатор; 26 - ленточный транспортер; 27 - ротационные коншмашины; 28 - насосы.
Взвешенные порции компонентов выгружаются последовательно в смеситель 16 (сначала сыпучие, затем жидкие) вместимостью 500 л. Смешивание производится двумя валами 17,снабженными фигурными лопастями. Валы приводятся от индивидуальных электродвигателей мощностью 29,5 кВт. Емкость смесителя имеет продолговатую форму и снабжена водяной рубашкой (температура смешивания 40--45°С). Время смешивания составляет 10--30 мин и задается реле времени.
Масса разгружается в сборник-накопитель 18 через нижние отверстия, закрывающиеся заслонками 19. Вместимость сборника-накопителя 1000 л, и он служит для накапливания и непрерывной подачи рецептурной смеси на вальцевание.
Сборник-накопитель представляет собой ванну, снабженную водяной рубашкой, двумя мешалками 20 ленточного типа. Системой, состоящей из двух горизонтальных и одного вертикального шнеков 21, рецептурная смесь разгружается из сборника-накопителя 18 и подается на стальной ленточный конвейер 23, связанный с группой пятивалковых мельниц 24.
В полученной рецептурной смеси содержатся крупные частицы сахара, какао тертого и других компонентов. Для тонкого измельчения этих частиц (до размера менее 30 мкм) и придания шоколаду нежного и приятного вкуса рецептурную смесь один или несколько раз пропускают через многовалковые мельницы. Такая обработка называется вальцеванием. Вальцевание осуществляется исключительно на быстроходных пятивалковых мельницах (частота вращения последнего валка 300-500 об/мин).
Рецептурная смесь конвейера 23 направляется на пятивалковые мельницы 24 с помощью разгрузочных устройств 22. Параллельная установка валковых мельниц создает хорошие условия для маневрирования, особенно при использовании резервной мельницы.