Материал: Удосконалення технології виробництва кальвадосів з яблучної сировини

Удосконалення технології виробництва кальвадосів з яблучної сировини

РЕФЕРАТ

Пояснювальна записка до ДП: 109 с., 16 рис., 26 табл., 52 джерела, 1 додаток.

Ключові слова: КАЛЬВАДОС, АЛКОГОЛЬНИЙ НАПІЙ, БРОДІННЯ, ДИСТИЛЯЦІЯ, ВИТРИМКА, КУПАЖ, ПІСЛЯКУПАЖНЕ ДОЗРІВАННЯ, АСКОРБІНОВА КИСЛОТА.

Метою даного дипломного проекту є удосконалення технології виробництва кальвадосів з яблучної сировини.

Завданнями даного дипломного проекту є наступні:

-        охарактеризувати сировину, яка використовується для отримання кальвадосів; описати класичну схему виробництва;

-        навести біологічну схему виробництва, які відбуваються при проведенні технологічного процесу;

-         дослідити технологічний процес з визначенням контрольних точок та матеріального балансу виробництва;

          розрахувати ректифікаційну установу, в якій відбувається очищення і дистиляція етанолу;

          навести перелік заходів щодо охорони праці та навколишнього середовища;

          провести економічні розрахунки проекту для визначення його окупності підприємства.

На основі проведеного патентного пошуку було запропоновано до спиртовмісного матеріалу перед початком етапу або під час етапу витримки у присутності деревини дуба додавати аскорбінову кислоту в кількості від 50 до 150 мг на 1 дм³ спиртовмісного матеріалу.

У дипломному проекті представлено матеріальні та економічні розрахунки. Розглянуті питання охорони праці і навколишнього середовища.

ЗМІСТ

Вступ

. Техніко-економічне обґрунтування та вибір технологічної схеми

. Технологічна частина

2.1 Характеристика кінцевої продукції виробництва

.2 Характеристика сировини, матеріалів та напівпродуктів

2.3 Характеристика біологічного об'єкту та біохімічна схема виробництва

.3.1 Характеристика біологічного об’єкту

.3.2 Біохімічна схема виробництва

2.4 Блок-схема та опис технологічного процесу

.5 Гідропневматична принципова схема технологічного процесу

.6 Опис запропонованої зміни в технології

.7 Матеріальний баланс та продуктовий розрахунок

.8 Розрахунок та вибір технологічного обладнання

.9 Розрахунок ректифікаційного апарату та його зображення для проведення технологічного процесу

2.9.1 Принцип роботи ректифікаційної колони

2.9.2 Класифікація ректифікаційних установок

.9.3 Вибір ректифікаційної колони

.9.4 Колони зі сітчастими тарілками для розділення суміші «етиловий спирт-вода»

.9.5 Вибір допоміжного обладнання і конструкційного матеріалу

.9.6 Конструктивний та тепловий розрахунок ректифікаційної колони

2.9.6.1 Матеріальний розрахунок колони

.9.6.2 Розрахунок оптимального флегмового числа та числа теоретичних тарілок

2.9.6.3 Розрахунок діаметра ректифікаційної колони

.9.6.4 Розрахунок числа тарілок

.9.6.5 Розрахунок висоти колони

.9.6.6 Тепловий розрахунок колони

2.10 Контроль виробництва, стандартизація та сертифікація продукції

.11 Енергозабезпечення та енергозбереження

.12 Водозабезпечення

.13 Відходи виробництва

3. Охорона праці та навколишнього середовища

3.1 Загальні питання охорони праці

.2 Організація управління охороною праці на підприємстві

.3 Промислова санітарія

3.3.1 Шкідливі речовини

.3.2 Метеорологічні умови

.3.3 Вентиляція

.3.4 Освітлення

.3.5 Шум

3.4 Електробезпека

.5 Пожежна безпека

.6 Охорона навколишнього середовища

4. Економічна ефективність проекту

4.1 Розрахунок виробничої потужності проектованого виробництва

.2 Розрахунок поточних витрат

.3 Визначення ціни і обсягу реалізації продукції

.4 Розрахунок інвестиційних (капітальних) витрат

.5 Показники ефективності проектованого виробництва

Висновки

Список джерел інформації

Додаток А

ВСТУП

Питання виробництва міцних алкогольних напоїв в Україні останнім часом привертає все більшу і більшу увагу. У зв’язку з ростом ціни на імпортні товари цієї категорії є висока необхідність в організації виробництва на теренах держави. Завдяки наявності достатньої кількості сировини (яблук) для виробництва одного з типів бренді - кальвадосів та минулого досвіду організації подібного роду виробництв, існує гостра потреба та комерційно-приваблива пропозиція щодо облаштування підприємства по виготовленню саме даного типу алкогольного напою. Кальвадоси або яблучні бренді можуть стати конкурентом на ринці напоїв завдяки своїм смаковим характеристикам, використанню у виробництві вітчизняних виноматеріалів та привабливою ціною поміж інших видів бренді як українського, так і іноземного походження.

Основним завданням при організації виробництва кальвадосів є забезпечення їх конкурентоспроможності та економічності ефективності підприємства при забезпеченні найвищої якості продукту та безпеки на виробництві. Значне виробництво кальвадосів потребує стабільного ринку для підтримання постійної потреби та наявності та забезпечення сировиною. Найбільш перспективними сортами яблук для виробництва кальвадосів в Україні слід вважати яблука, хімічний склад яких та інші біологічні властивості найбільш близькі до характеристик яблук, описаних у класичних французьких технологіях. Але при цьому виникає проблема зменшення площі земель для засіву споживчих сортів, а також проблема утилізації відходів виробництва.

Великі масштаби виробництва кальвадосів висувають певні вимоги до економіки виробництва, в першу чергу у вирішенні проблеми вибору високоякісної сировини та раціонального оформлення технологічного процесу. Крім того, ці вимоги направлені на зменшення числа стадій виробництва або їх оптимізацію; підвищення повноти використання сировини на етапах екстракції; створення маловідходних технологічних процесів тощо.

У зв’язку з цим розробка нових економічно вигідних методів виробництва кальвадосів є досить актуальною.

1. ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ ТА ВИБІР ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИ

Кальвадос (яблучний бренді) - міцний алкогольний напій, що готується шляхом витримки яблучного (кальвадосного) спирту в дубових бочках або емальованих резервуарах із зануреною в них дубовою клепкою. Батьківщиною кальвадосу є Франція, де для його виготовлення використовують яблука місцевих сортів.

В останні 8-10 років у світі зростає інтерес до споживання та виробництва кальвадосу. З року в рік збільшуються площі насаджень плодових культур і, особливо, яблуні, з метою її подальшого використання для промислової переробки, у тому числі для виробництва кальвадосу. У зв'язку з цим вдосконалення технології виробництва кальвадосу (яблучного бренді) з місцевої сировини - яблук і деревини дуба - є актуальним завданням галузі.

На сьогодні існує декілька варіантів виготовлення кальвадосу. Всі вони відрізняються унікальними технологічними прийомами, які використовуються на різних стадіях виробництва з чітко визначеною метою: для покращення органолептичних властивостей, для збільшення виходу речовини, для зменшення енерговитратності виробництва тощо [1].

Спосіб виготовлення кальвадосу включає такий етап як витримка спиртовмісного матеріалу у присутності деревини дуба. Як спиртовмісний матеріал використовують спирти, що отримують шляхом перегонки різних видів яблучних сидрів.

Під час витримки спиртовмісного матеріалу у присутності деревини дуба (наприклад, можна спирт заливати у бочки, які виготовлені з дуба, або можна витримувати у металевій ємності, в яку насипано тирсу з деревини дуба) відбувається екстрагування речовин, що містяться у деревині дуба, в об'єм спиртовмісного матеріалу. Одночасно із екстрагуванням у спиртовмісному матеріалі відбуваються окисно-відновлювальні процеси за участю екстрагованих речовин, в результаті чого утворюються інші речовини. Сукупність цих екстрагованих та новоутворених речовин у алкогольному напої надає йому певного смаку та аромату, за якими оцінюється якість алкогольного напою. Окисно-відновлювальні процеси за участю екстрагованих речовин відбуваються ще певний час і на наступних етапах виготовлення алкогольного напою. Тому для того, щоб гарантувати якість готового алкогольного напою, що не буде змінюватись в залежності від часу, готовий алкогольний напій витримують ще певний час в ємностях до припинення окисно-відновлювальних процесів у напої та стабілізації смаку і аромату готового напою. Так як готовий алкогольний напій звичайно отримують шляхом купажування спиртовмісного матеріалу, що був витриманий у присутності деревини дуба певний час, з іншими компонентами алкогольного напою, то такий етап витримки готового алкогольного напою у ємностях називають післякупажним відпочинком. У практиці виготовлення алкогольних напоїв такі процеси, які відбуваються під час витримки спиртовмісного матеріалу у присутності деревини дуба, називають дозріванням спиртовмісного матеріалу, а процес витримування готового алкогольного напою на етапі післякупажного відпочинку називають дозріванням готового напою.

Відомі способи дозрівання яблучного спирту та інших алкогольних напоїв за рахунок інтенсифікації окисно-відновних процесів [2].

Ці способи передбачають обробку напоїв ультрафіолетовими або інфрачервоними променями, гамма-опроміненням, електричним струменем високої частоти, або додавання до напоїв на стадії витримки у присутності деревини дуба таких хімічних речовин, як озон, перекис водню, пероксидаза, і розчинів металів: платини, свинцю, молібдену, нікелю, титану тощо. Недоліком цих способів є короткочасний характер поліпшення органолептичних показників, швидке погіршення смаку і аромату напоїв при зберіганні, токсичність і висока вартість речовин добавок.

Відомий спосіб прискорення дозрівання спиртів, який передбачає витримку напоїв у присутності деревини дуба у вигляді спеціально оброблених гранул та введення добавки етилацетату в кількості від 0,005 г/дм³ до 0,3 г/дм³ в коньячний спирт [3]. Недоліком способу-аналогу є те, що етилацетат не внесений до переліку харчових добавок, дозволених для використання у харчових продуктах та переліку матеріалів, які можуть використовуватись у виноробній промисловості. Застосування у цьому способі картриджів із спеціально обробленою деревиною у вигляді гранул призводить до додаткових витрат на виробництво алкогольною напою.

Відомий також інший спосіб дозрівання яблучного спирту, який полягає у тому, що при витримці з деревиною дуба до нього додають оброблене насіння винограду для прискорення процесів окислення [4]. Недоліком цього способу є складність та енерговитратність способу, так як обробка виноградного насіння є багатоступеневою операцією: необхідно екстрагувати з виноградного насіння фенольні речовини ректифікованим етиловим спиртом упродовж 10 діб, що призводить до витрат спирту, потім насіння промивають водою з температурою 20-50 °С, висушують при температурі 70-80 °С до залишкової вологості 10-15 мас.

Найближчим способом виготовлення кальвадосу до обраного є метод дозрівання спирту, який передбачає витримку спирту у присутності деревини дуба та інтенсифікацію окисно-відновних процесів у спирті шляхом додавання електрохімічно-окисленого таніну та спеціально оброблених подрібнених частин штамбу винограду [5].

Спільними ознаками цього та запропонованого методу є витримка спиртовмісних матеріалів у присутності деревини дуба та використання речовини, яка прискорює окисно-відновні процеси при дозріванні спиртовмісного матеріалу. Проте, недоліком такого способу є складність виготовлення речовини, що додається, та висока вартість цієї речовини - для отримання речовини-добавки потрібне електрохімічне окислення таніну шляхом розміщення платиново-титанових електродів у спиртовому розчині 70 об. % з концентрацією таніну 100 - 200 г/дм³.

Запропонований метод дозволяє використати більш простий та менш енерговитратний спосіб виготовлення алкогольного напою шляхом зміни речовини, що додається при виготовленні алкогольного напою, для зменшення часу витримки кальвадосу в дубових бочках та покращення його органолептичних та фізико-хімічних властивостей, що забезпечить за більш короткий час отримати алкогольний напій високої якості [6].

2. ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА

.1 Характеристика кінцевої продукції виробництва

Кальвадос України (calvados (фр.)) - міцний алкогольний напій з характерним букетом і смаком, який виробляють із витриманих кальвадосних спиртів шляхом доведення їх до кондицій готового напою пом'якшеною водою з додаванням цукрового сиропу і колеру.

Документом, що регулює якість кальвадосів, які виробляються на території України, є Технічні умови «Кальвадоси України», який знаходиться в стані затвердження. Цей стандарт розроблено в Інституті агроекології Української академії аграрних наук на основі російського нормативного документу ГОСТ Р 51300-99 [7].

Кальвадос є одним з багатьом міцних алкогольних напоїв, який виготовляють шляхом дистиляції продуктів бродіння та подальшої витримки в дубових бочках. Кальвадос вживають безпосередньо як алкогольний напій, а в місцях виробництва - під час прийомів їжі як засіб для поліпшення травлення. Кальвадос також використовують в якості додаткового інгредієнта при виготовленні різноманітних кулінарних виробів (соусів, м'ясних і рибних страв, кондитерських виробів).

Кальвадоси України виробляють відповідно до вимог Національного стандарту згідно з технологічними інструкціями, затвердженими у встановленому порядку. За органолептичними показниками кальвадоси України повинні відповідати вимогам, наведеним у табл. 2.1.

Таблиця 2.1 - Органолептична характеристика кальвадосів України

За хімічними показниками кальвадоси України повинні відповідати вимогам, наведеним у таблиці 2.2.

Таблиця 2.2 - Показники хімічного складу України

Смак добре виготовленого кальвадосу повинен нагадувати смак яблук і груш, збалансованих з ароматами старіння. Кальвадос з меншим строком витримки відрізняється свіжими ароматами яблук та груші. Чим довше кальвадос витримується, тим більше він нагадує за смаком будь-який інший бренді. Під час витримки кальвадос набуває золотого або темно-коричневого кольору з елементами помаранчевого та кольору червоного дерева. Аромат кальвадосу збалансований, з присутністю витриманого яблука і кураги, а також ірису, горіхів та шоколаду.