подбор оборудования производства короткорезанных макаронных изделий

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Нижегородский государственный технический университет

имени Р.Е. АЛЕКСЕЕВА»

Дзержинский политехнический институт (филиал)

Кафедра  «Процессы и аппараты химической и пищевой технологии»

                                                                                
                   Заведующий кафедрой

                                                                                              _________                    Пастухова Г.В.

(подпись)                        (фамилия и. о.)

                                                                                                        
 ___________________

                                                                                
                                                  (дата)

 

Разработка технологического процесса и подбор оборудования производства короткорезанных макаронных изделий производительностью 6 т/сут                                                                          

 (наименование темы проекта или работы)

Пояснительная записка

                                                   __к курсовому проекту                                                    __

                  (вид документа – ВКРБ, проект курсовой, исследовательская работа или часть и т.п.)

КОНСУЛЬТАНТЫ                                                     РУКОВОДИТЕЛЬ

1.По ____________________                                               ___________             Пастухова Г.В.

                                                                                                  (подпись)                   (фамилия, и., о)

________       ______________                                                                  
  ______________

(подпись)        (фамилия, и., о)                                                                                        (дата)

____________________                                                 СТУДЕНТ

(дата)

2.По____________________                                           ___________      Баширов М.С.

                                                                                
                        (подпись)         (фамилия, и.,о)

________       ______________                                          __________          13-ТМО-2    

(подпись)        (фамилия, и., о)                                                     (дата)              (группа или шифр)

____________________

(дата)

3.По____________________                                Работа защищена _____________________(дата)

                                                                                Протокол №_____________________________                                            

________       ______________                             С оценкой_______________________________                                     

(подпись)        (фамилия, и., о)

____________________

(дата)

РЕЦЕНЗЕНТ

________       ______________                                                                 

(подпись)        (фамилия, и., о)

      _______________(дата)

                                                                             2016 г.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Нижегородский государственный технический университет

имени Р.Е. АЛЕКСЕЕВА»

Дзержинский политехнический институт (филиал)

Кафедра  «Процессы и аппараты химических и пищевых производств»

УТВЕРЖДАЮ

Зав.кафедрой    Пастухова Г.В.

ЗАДАНИЕ

на курсовое проектирование

Студент______________________________________________________________________

Тема курсового проекта_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
___________________________________________________________

Исходные данные к проекту ________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
__________________________________________

        Содержание графического материала:

чертежи: 1.____________________________________________________________________________

2.____________________________________________________________________________

3.____________________________________________________________________________

4.____________________________________________________________________________

Содержание пояснительной записки:

________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________

Основная рекомендуемая литература ________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________

                                                                              Руководитель ________________________________

                                                                              Консультанты________________________________

                                                                              ______________________________________________

                                                                              ______________________________________________

                                                                              ______________________________________________

                                                                              ______________________________________________

                                                                              ______________________________________________

                              «____» _____________ г.    Студент_______________________________________

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Технологическая часть

1.1. Выбор и обоснование технологии производства

1.2. Физико-химические, биохимические и микробиологические основы производства

1.3. Организация работы производства

1.4. Характеристика сырья, материалов и готовой продукции

1.5. Описание технологической схемы

1.6. Рецептуры и продуктовые расчеты

1.7. Материальные балансы

1.8. Технохимический и микробиологический контроль.

2. Оборудование технологической линии

2.1. Характеристики основного оборудования

2.2. Технологический расчет основного аппарата

Заключение

Список использованной литературы

 

АННОТАЦИЯ

В данной курсовом проекте произведена разработка и описание технологической линии по производству короткорезанных макаронных изделий. Так же было подобрано оборудование в соответствие технологической схеме.

 

ВВЕДЕНИЕ

Производство макаронных изделий – древнейшая отрасль пищевой промышленности, вырабатывающая продукты питания повседневного спроса.

         Макаронные изделия относятся к наиболее популярным продуктам

питания. Это обусловлено высокими питательными свойствами макаронных

изделий, их относительной низкой стоимостью, простотой и быстротой приготовления.

         Развитие этой отрасли в «советский период» отличала высокая концентрация и специализация производства. Другая отличительная черта –распространение непрерывного трехсменного режима работы, что обеспечивало более высокую стабильность технологических параметров, однако тормозило расширение ассортимента изделий.

         В последние годы условия работы на макаронных предприятиях существенно изменились. Более половины всех предприятий относятся к малым и находятся в частной собственности. В рыночных условиях начинают действовать законы конкуренции.

         Для большинства этих предприятий в настоящее время характерны низкие темпы технического перевооружения производства. Использование морально и физически изношенного оборудования, помимо потерь сырья и готовой продукции, вызывает повышенный расход электроэнергии и топлива, увеличивает трудоемкость производства, влияет на экологию. Только разработка и внедрение конкурентоспособного оборудования позволит вывести производство макаронных изделий на необходимый уровень развития.

      Макаронные изделия относятся к наиболее популярным продуктам

питания. Это обусловлено высокими питательными свойствами макаронных

изделий, их относительной низкой стоимостью, простотой и быстротой приготовления.

     Технология изготовления макаронных изделий, как правило, предусматривает использование муки высокого качества из твердых сортов пшеницы. Вместе с тем макаронные изделия на многих предприятиях отечественной промышленности изготавливаются из низкосортной муки, применение которой приводит к изготовлению макаронных изделий с высокой степенью развариваемости.

1. Технологическая часть

1.1 Выбор и обоснование технологии производства

   На рисунке 1.1 изображена технологическая схема производства макарон.

 

Рисунок 1.1 – Технологическая схема производства макаронных изделий.

   Процесс производства макаронных изделий состоит из сле­дующих основных операций: подготовка сырья, приготовление макаронного теста,

прессование теста, разделка сырых изделий, сушка, охлаждение высушенных изделий, отбраковка и упа­ковка готовых изделий. Технологическая схема производства изображена на рисунке 1.1.

Подготовка сырья. Заключается в просеивании муки, отделе­нии от нее металломагнитной примеси, подогреве (температура муки должна быть не ниже 10 °С), смешивании разных партий муки в соответствии с указаниями лаборатории фабрики.

Вода, предназначенная для замеса теста, подогревается в теплообменных аппаратах, а затем смешивается с холодной водопроводной водой до температуры, указанной в рецептуре.

Подготовка добавок заключается в размешивании их в воде, предназначенной для замеса теста. При использовании куриных яиц их предварительно моют, а если применяют меланж, то его предварительно

размораживают.

Приготовление макаронного теста. Складывается из дозирования ингредиентов (муки, воды и добавок) и замеса теста.

Дозирование осуществляется при помощи дозаторов, кото­рые подают муку и воду с растворенными в ней добавками не­прерывным потоком в месильное корыто в соотношении при­мерно 3:1.

В месильном корыте происходит интенсивное перемешивание муки и воды, увлажнение и набухание частиц муки – происходит замес теста. Однако в отличие от хлебного или бисквитного теста макаронное тесто к

концу замеса представляет собой не сплош­ную связанную массу, а множество увлажненных разрозненных комков и крошек.

Прессование теста. Цель — уплотнить замешенное тесто, пре­вратить его в однородную связанную пластичную тестовую массу. а затем придать ей

определенную форму, отформовать ее. Фор­мование осуществляется продавливанием теста через отверс­тия, проделанные в металлической матрице. Форма отверстий матрицы определяет форму выпрессовываемых сырых изделий (полуфабриката). Например, отверстия круглого сечения будут давать вермишель, прямоугольного — лапшу и т. д.

Разделка сырых изделий. Состоит в разрезании выпрессовы­ваемых из матрицы сырых изделий на отрезки нужной длины и в подготовке их к сушке. Эта подготовка в зависимости от вида изготавливаемых изделий и

применяемого сушильного обору­дования заключается либо в раскладке сырых изделий на сет­чатые транспортеры, рамки или в лотковые кассеты, либо в раз­весе длинных прядей сырых изделий на специальные сушиль­ные жерди — бастуны.

Выпрессовываемые изделия перед резкой иди во время резки интенсивно обдувают воздухом для получения на их по­верхности подсушенной корочки. Это предотвращает прилипа­ние сырых изделий к сушильным поверхностям и слипание из­делий между собой во время сушки.

Сушка изделий. Цель — закрепить их форму и предотвратить возможность развития в них микроорганизмов. Это наиболее длительная и ответственная стадия технологического процесса, от правильности проведения которой зависит в первую очередь прочность изделий. Очень интенсивная сушка приводит к по­явлению в сухих изделиях трещин, а очень медленная сушка может привести к закисанию изделий.

На макаронных предприятиях  используют  конвективную сушку макаронных изделий—обдувание высушиваемого про­дукта нагретым воздухом.

Охлаждение высушенных изделий. Этот процесс необходим для того, чтобы выровнять высокую температуру изделий с тем­пературой воздуха упаковочного отделения. Если макаронные изделия упаковывать без охлаждения, то испарение влаги бу­дет продолжаться уже в упаковке, что приведет к уменьшению массы упакованных изделий.

Наиболее предпочтительно медленное охлаждение высушен­ных изделий в специальных бункерах и камерах, называемых стабилизаторами-

накопителями.

Охлажденные изделия подвергают отбраковке, во время которой удаляют изделия, не отвечающие требованиям к их качеству, после чего изделия упаковывают.

Упаковка. Производится либо в мелкую тару (коробочки, пакеты) вручную или фасовочными машинами, либо насыпью" в крупную тару (короба, ящики, бумажные мешки).

1.2 Физико-химические, биохимические  и микробиологические основы производства.

1.2.1 Приготовление теста

В зависимости от влажности замешиваемого теста различают три вида замеса:

твердый — при влажности теста от 28 до 29 %; средний — при влажности теста от 29,1 до 31 %; мягкий — при влажности теста от 31,1 до 32,5 %.

В данном курсовом проекте выбран средний замес теста. Чем выше влажность теста, т. е. чем больше воды добавляют при замесе, тем быстрее и равномернее увлажняются все частицы муки. Такое тесто легче поддается уплотнению и формованию.

          В зависимости от температуры воды, добавляемой при замесе макаронного теста, различают также три вида замеса: горячий — при температуре воды 75—85°С; теплый — при температуре воды 55—65 °С; холодный — при температуре воды ниже 30°С.

     Наиболее часто используют теплый замес, а горячий и холодный при современных способах производства макаронных изделий практически не применяют. Однако при замесе теста с яичными или молочными добавками необходимо использовать воду температурой не выше 40—45°С во избежание свертывания белков и образования хлопьевидного осадка.

1.2.2 Прессование теста

     Макаронные изделия получают путем формования спрессованного пластичного теста.

      Прессование теста — это уплотнение и формование, которое осуществляется продавливанием теста через отверстия матрицы. После замеса сыпучая масса макаронного теста через отверстие в дне месильного корыта поступает в шнековый цилиндр (шнековую камеру), где и происходит прессование.

Уплотнение теста

      В шнековом цилиндре масса увлажненных тестовых комков и крошек подхватывается лопастями вращающегося шпека и перемещается вперед вдоль цилиндра. Шнек в этой части выполняет работу транспортирующего механизма, перемещающего сыпучий продукт.

     Частицы теста, тесно соприкасаясь друг с другом, постепенно сжимаются. Происходит уплотнение массы, превращение се в крутое пластичное тесто. Воздух, заполняющий поры и промежутки между частицами теста, вытесняется и сторону загрузочного отверстия шнековой камеры. Давление от пуля повышается до максимальной величины, достигающей в современных прессах 10 МПа и более.

      Далее плотная связанная масса теста нагнетается в матричную камеру (прессовую головку) и, преодолевая сопротивление матрицы, продавливается через формующие отверстия.

      При уплотнении теста небольшая часть воздуха все же остается в тестовой массе в виде мельчайших пузырьков. С целью получения более плотного теста, из которого в конечном счете можно получить более прочные сухие изделия, пузырьки воздуха стремятся удалить, подвергая тесто вакуумной обработке. Однако удаление воздуха в шнековой камере из спрессованного уплотненного теста (как это делается в прессах ЛПЛ и ЛМБ) неэффективно, к тому же отверстие для отсоса воздуха быстро забивается тестом. Более выгодно и удобно удалять воздух из крошковатого теста еще на стадии замеса, причем длительность воздействия вакуума на тесто должна быть не менее 5 мин

      Упругость теста — это способность теста восстанавливать первоначальную форму после быстрого снятия нагрузки, - проявляется при малых и кратковременных нагрузках. Именно это свойство позволяет формовать из теста сырые макаронные изделия определенного вида.

 Пластичное тесто требует меньше энергии на формование, легче поддается формованию.     

     Физические (реологические) свойства уплотненного теста, т. е. соотношение его упругих, пластических и прочностных свойств, определяются рядом факторов. С увеличением влажности теста увеличивается его пластичность и уменьшаются прочность и упругость. С ростом температуры теста также наблюдается увеличение его пластичности и снижение прочности и упругости. Причем такая зависимость наблюдается и при температуре большей 62,5°С, т. е. превышающей температуру клейстеризации пшеничного крахмала. Это объясняется тем, что макаронное тесто имеет недостаточное количество влаги, необходимой для полной клейстеризации крахмала при указанной температуре.

     Наибольшей прочностью тесто обладает при содержании в муке около 25 % сырой клейковины. С увеличением содержания клейковины уменьшаются прочностные свойства теста и возрастает его пластичность. Однако при содержании сырой клейковины ниже 25 % с уменьшением пластических свойств теста уменьшается и его прочность. Что касается качества сырой клейковины, то липкая, сильно тянущаяся сырая клейковина увеличивает пластичность теста и значительно снижает его упругость и прочность.

     С уменьшением размера частиц муки увеличивается прочность и уменьшается пластичность замешенного из нее теста: тесто из хлебопекарной муки более прочное, чем из полу-крупки, а из полукрупки более прочное, чем из крупки. Оптимальное соотношение прочностных и пластических свойств характерно для частиц исходной муки размером от 250 до 350 мкм.

     С увеличением давления прессования увеличивается плотность и прочность теста и уменьшается его пластичность.

      Вид исходной пшеницы не влияет на физические свойства теста, например из крупки твердой и мягкой стекловидной пшеницы, с одинаковыми по размерам частицами п с одинаковым содержанием клейковины получается тесто с одинаковыми физическими свойствами.

Формование теста

     Формование макаронных изделий заключается в выпрессовывании уплотненного пластичного теста через отверстия матрицы. В зависимости от формы формующей щели отверстия получается тот или иной вид сырых макаронных изделий: круглые отверстия с вкладышами дают трубчатые изделия, без вкладышей — нитеобразные, прямоугольного сечения — лентообразные и т.д.
     От того, насколько умело и правильно осуществляется процесс формования из теста сырых макаронных изделий, во многом зависит производительность пресса, а также качество готовых изделий (цвет, степень шероховатости поверхности, плотность и прочность, варочные свойства).

     Скорость выпрессовывания макаронного теста через формующие отверстия матрицы, а следовательно, производительность пресса определяются пластичностью теста и величиной давления прессования. Пластичность теста зависит в первую очередь от его влажности и температуры. В связи с этим с увеличением влажности теста будет расти и скорость выпрессовыва-ния. Возрастание скорости при постоянной частоте вращения прессующего шнека будет наблюдаться примерно до влажности 33 %. Дальнейшее увеличение влажности приводит к получению после замеса крупнокомковатого теста, плохо проходящее через входное отверстие шнековой камеры. Кроме этого, тесто начинает прилипать к шнеку и стенкам камеры—уменьшается его подача к матрице, падает давление прессования. Все это приводит к падению скорости прессования (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Изменение скорости выпрессовывания макаронного теста в зависимости от влажности

Рис. 1.3 Изменение скорости выпрессовывания макаронного теста в зависимости от температуры

      Скорость выпрессовывания будет увеличиваться с ростом температуры теста примерно до 70—75°С. Дальнейшее увеличение температуры теста при постоянной частоте вращения шнека не приводит к увеличению скорости прессования (рис. 1.3): уменьшение сопротивления матрицы продавливапию очень пластичного теста приводит к падению давления прессования. Помимо этого, изделия, изготовленные из теста, нагретого до температуры выше 70°С, имеют плохие варочные свойства вследствие глубокого изменения свойств белковых веществ. Необходимо учитывать также, что выпрессовываппе горячих сырых изделий приводит к сильному испарению влаги с их поверхности. Этот факт можно считать положительным при производстве коротких изделий: сокращается продолжительность сушки, уменьшается слипаемость изделий в сушилке. Исходя из сказанного, оптимальными температурами теста перед матрицей следует считать: при производстве длинных изделий — 60°С, при производстве коротких — 70°С. Однако современные прессы при отсутствии специального подогрева теста редко могут обеспечить такие температуры.

       При перемещении спрессованного теста к матрице происходит трение теста о внутреннюю поверхность шнековой камеры и о лопасти шпека, а

также интенсивное перетирание слоев теста друг о друга. Это объясняется тем, что лишь около 20% теста, нагнетаемого шпеком к матрице, продавливается через ее отверстия. Остальная масса теста закручивается в матричной камере, стремясь возвратиться в межвитковое пространство шнека. В результате этого перетирания температура теста повышается па 10—15 °С. Учитывая, что температура теста после замеса обычно составляет около 40°С, температура его перед матрицей будет 50—55°С. Кроме того, до сих пор считается, что перегрев теста приводит к «завариванию» его и к получению изделий белесого цвета. Поэтому технологические инструкции предусматривают охлаждение теста путем подачи в водяную рубашку шнековой камеры холодной воды.

       Однако установлено, что выпрессовывание изделии белесого цвета имеет другую причину. При прессовании крутого макаронного теста возникает значительное противодавление, тесто стремится вернуться назад в шнековую камеру. В результате происходит интенсивное перетирание слоев теста, сопровождающееся насыщением их мельчайшими пузырьками воздуха, который остался в тесте, невакуумировапном па стадии замеса. Перетирание сопровождается разогревом теста, повышением его пластичности. Тесто начинает выпрессовываться через отверстия матрицы. Однако величина давления прессования 7—8 МПа, на которой работают прессы ЛПЛ-2М, недостаточна для выдавливания пузырьков воздуха из крутого теста. В результате происходит выпрессовывапие изделий белесого цвета.

       При прессовании пластичного теста, во-первых, снижается интенсивность перетирания, а значит, и степень насыщения его воздухом. Во-вторых, для пластичного теста требуется значительно меньшее давление для выдавливания из него пузырьков воздуха. Эти факторы и обеспечивают получение из пластичного теста изделий нормального, естественного цвета.

      Таким образом, появление белесости макаронных изделий следует считать чисто физическим процессом, не связанным с изменением каких-либо свойств основных химических компонентов муки и теста — крахмала, клейковины, каротипоидов. Для того чтобы исключить выработку макаронных изделий белесого цвета необходимо максимально повышать пластичность теста: работать на предельно допустимой влажности теста и па повышенных температурах. Температура в сырых изделиях на выходе из формующих каналов матрицы должна быть не ниже 60°С. В связи с этим нецелесообразно и даже нежелательно ввиду отрицательного воздействия охлаждение шнековой камеры пресса во время его работы: охлаждение теста приводит к снижению его пластичности, увеличению противодавления и интенсивности перетирания.

     Величина шероховатости изделий зависит от степенп прилипания теста к поверхности формующей щели и от пластичности: при более пластичном тесте происходит как бы затягивание заусенцев и поверхность получается более гладкой. Наиболее сильно тесто прилипает к нержавеющей стали, меньше — к латуни и еще слабее — к бронзе. Чем хуже обработана поверхность формующей щели, тем сильнее прилипает тесто, поэтому шлифовка является обязательной при изготовлении макаронных матриц без пластмассовых вставок.

     К фторопласту макаронное тесто практически не прилипает, поэтому при использовании матриц с фторопластовыми вставками всегда получаются изделия с гладкой поверхностью.

     Следует помнить, что шероховатая поверхность придает изделиям беловатый цвет вследствие рассеяния ею падающих па нее лучей света. Поэтому даже при использовании муки с высоким содержанием каротиноидиых пигментов такие изделия пе будут иметь янтарпо-желтый цвет. Кроме того, при варке изделия с шероховатой поверхностью будут терять большое количество сухих веществ, так как при варке заусенцы отмываются с поверхности и переходят в варочную воду.

1.2.3 Разделка сырых макаронных изделий

     Разделку сырых макаронных изделий осуществляют непосредственно после выпрессовывания; целыо ее является подготовка изделии к сушке.

       Разделка заключается в обдувке, резке и раскладке (или развешивании) отформованных сырых макаронных изделии. Качественно выполненные операции обдувки, резки и раскладки изделий будут способствовать процессу сушки. От качества выполнения этих операций зависят такие важные показатели, как производительность сушильного оборудования, расход сырья и качество готовых макаронных изделий.

Обдувка сырых изделий

       Выпрессовываемые сырые макаронные изделия являются пластичным материалом, довольно легко деформируемым. Поэтому для облегчения резки и предотвращения слипания сырые изделия при выходе из формующих отверстий матрицы интенсивно обдуваются воздухом. Это приводит к образованию на их поверхности подсушенной корочки, которая препятствует слипанию изделий при сушке их на транспортерах (короткорезаные изделия) или в лотковых кассетах (макароны), а также прилипанию их к бастунам (подвесная сушка длинных изделий) .

      Обдувку осуществляют воздухом формовочного отделения температурой около 25°С и относительной влажностью 60— 70%. При этом относительная влажность сырых изделий снижается на 1—2 %.

Резка

     Отформованные и подсушенные макаронные изделия разрезаются па необходимую длину с помощью режущего механизма и для высушивания раскладываются на сушильные поверхности, либо укладываются в лотковые кассеты (макароны при кассетном способе сушки).

       Резка короткорезапых изделий осуществляется двумя способами: скольжением ножа по плоскости матрицы или в подвесном состоянии — свисающая прядь режется на некотором расстоянии от матрицы. Резка фигурных изделий производится всегда первым способом, резка перьев — вторым. Короткорезаные вермишель и лапша могут разрезаться как тем, так и другим способом, причем во втором случае изделия получаются более прямыми, поэтому появляется возможность более интенсивной обдувки, например прососом воздуха вдоль пряди.

     В подавляющем большинстве случаев сушка коротких изделий производится в паровых конвейерных сушилках. Подача сырого продукта в сушилку осуществляется с помощью механического раскладчика (раструсчика). Труба или транспортер раскладчика совершает качательные движения над движущейся лентой верхнего транспортера сушилки, распределяя на ней продукт равномерным слоем. Толщина слоя продукта регулируется изменением скорости движения ленты. Толщина слоя составляет от 2 до 5 см в зависимости от ассортимента изделий. Для предотвращения образования слитков изделий необходимо поддерживать на верхних лентах сушилок (пока изделия еще пластичны и могут слипаться между собой) минимальную толщину слоя.

1.2.4  Сушка и охлаждение изделий.

      Сырые макаронные изделия являются удобной средой для протекания различных биохимических и микробиологических процессов. Для предотвращения развития этих процессов изделия подвергают консервированию обезвоживанием — сушке до влажности не более 13 %.

      Сушка макаронных изделий является наиболее длительной стадией процесса их производства. От правильности ее проведения во многом зависят такие показатели качества готовой продукции, как прочность, стекловидность в изломе, кислотность. Очень интенсивная сушка может привести к растрескиванию изделий; чрезмерно длительная сушка, особенно на первой стадии удаления влаги,— к закисанию изделий; при сушке в слое—к образованию слитков, деформированию продукции.

Высушивание закапчивают по достижении изделиями влажности 13,5—14%, чтобы после остывания, перед упаковкой, влажность их составляла не более 13 %.

Конвективный способ сушки

     Конвективный способ сушки основан на тепло- и влагообмене между высушиваемым материалом и нагретым сушильным воздухом, который обдувает изделия. Процесс сушки заключается в подводе влаги, находящейся внутри изделия, к его поверхности, превращении влаги в пар и удалении пара с поверхности изделия. При этом сушильный воздух выполняет следующие основные функции;

      а) отдает материалу энергию (теплоту), необходимую для превращения воды в пар;

      б) поглощает испаряющийся с поверхности изделий пар;

       В связи с этим чем выше температура сушильного воздуха, тем интенсивнее происходит испарение влаги с поверхности изделий; чем ниже относительная влажность воздуха, т. е. чем он «суше», тем интенсивнее он будет поглощать испаряющуюся влагу, и чем выше скорость движения воздуха над изделиями, тем быстрее будет отводиться от них испарившаяся влага. Таким образом, основными параметрами сушильного воздуха, определяющими скорость высушивания изделий, являются температура, относительная влажность и скорость движения. Относительная влажность воздуха, или просто влажность, представляет собой процентное отношение массы водяного пара, находящегося в 1 м3 влажного воздуха, к максимально возможной массе водяного пара, которая может быть в том же объеме при тех же температуре и давлении. Обозначают влажность воздуха греческой буквой ср.

        Перемещение влаги из внутренних слоев материала к наружным происходит под влиянием градиента влажности, т. е. разницы во влажностях слоев, возникающей в результате испарения влаги с поверхности материала и осушения наружных слоев. Градиент влажности направлен к центру высушиваемых изделий, т. е. в направлении, противоположном перемещению влаги. Величина его тем больше, чем интенсивнее происходит осушение наружных слоев. Явление перемещения влаги под влиянием градиента влажности называют влагопроводностью, или концентрационной диффузией.

     Для правильного выбора режима сушки очень важно знать величины равновесной влажности макаронных изделий, которые определяются по кривым равновесной влажности. При выборе режима сушки необходимо пользоваться соответствующей кривой. Так, если изделия высушивают воздухом, нагретым до температуры 48°С, то по кривой 3 можно определить, что для достижения изделиями влажности, например 13%, относительная влажность сушильного воздуха должна быть не выше 80%. Если же влажность воздуха при этой температуре будет, например, 85 %, то изделия высохнут только до влажности примерно 15%.

Рис. 1.4. Кривые равновесной влажности макаронных изделий: 1 — 20 °С; 2 — 32 °С; 3 — 48 °С; 4 —60 °С

Охлаждение изделий

     Выходящая из сушилки макаронная продукция имеет обычно повышенную температуру, равную температуре сушильного воздуха. Перед упаковкой ее необходимо охладить до температуры упаковочного отделения.

    В процессе медленного охлаждения происходит стабилизация изделий: окончательно выравнивается влажность по всей толщине изделий, рассасываются внутренние напряжения сдвига, которые могли остаться после сушки изделий, а также происходит некоторое снижение массы остывающих изделий за счет испарения 0,5—1 % влаги из них.

     Минимальная продолжительность стабилизации составляет 4 ч, при этом изделия омываются воздухом температурой 25—30 °С и относительной влажностью 60—65 %.

1.3 Организация работы производства

    Технологический процесс на предприятии должен осуществляться в

соответствии с разработанным технологическим планом, составленным с учетом производственного задания.

     Технологический план производства должен обеспечивать правильную

организацию процесса производства макаронных изделий в ассортименте и

количествах.

План составляется общий для предприятия и для линий производственного потока.

      Технологический план является документом, составленным на основе

утвержденной рецептуры, технологической инструкции, действующих

стандартов и норм расхода сырья на каждый вид изделия. Технологический план содержит результаты расчетов производительности оборудования на каждой

технологической линии по всем видам изделий, вырабатываемых на ней, а также

все технологические параметры от подготовки сырья до выхода готовой

продукции и аппаратурное обеспечение выполнения рецептуры и параметров

процесса.

      Технологический план ежегодно разрабатывается под руководством

главного механика, начальника планового отдела. Технологический план

производства утверждается директором. План включает в себя следующие

разделы:

1. Годовой план выработки макаронных изделий

-итого

-в том числе, в ассортименте

2. Перечень оборудования (наименование, количество)

3. График работы оборудования (прессов, сушилок, упаковочного

отделения, линий), обеспечивающий план производства.

4. Расчетная часть, состоящая из производительности основного

оборудования, расхода сырья и производственной рецептуры.

5. Производственная рецептура, разработанная на основании

действующих рецептур, технологических инструкций, стандартов с учетом

качества перерабатываемого сырья. Производственная рецептура и технологический режим вывешиваются в производственных цехах на отдельных рабочих местах по показателям, касающимся этих мест. В производственной рецептуре указывают наименование сырья, сорт муки, температуру воды на замес, давление прессования по ассортименту. В производственной рецептуре в растворном узле указывают: наименование обогатительных добавок, количество воды и обогатителя на одну закладку, температуру воды на приготовление обогатительной смеси, температуру готовой обогатительной смеси, подаваемой на замес. Производство макаронных изделий производственной мощностью 6 т/сут относится к малым предприятиям. Выбираем непрерывных ход производства в течение 5 рабочих дней с 2 выходными.

1.4 Характеристика сырья, материалов и готовой продукции

1.4.1 Основное и дополнительное сырье

Качество макаронных изделий, обусловливается двумя основными факторами: качеством сырья и режимами технологических операций его переработки.

Основным сырьём для производства макаронных изделий являются мука, получаемая размолом зерна пшеницы, и вода. Нормы качества пшеничной муки приведены в таблице 1.1

           При изготовлении макаронных изделий используют пшеничную муку

двух типов: макаронную и хлебопекарную. Макаронную муку получают при размоле зерна твердой пшеницы (дурум) и зерна мягкой стекловидной пшеницы. Макаронную муку вырабатывают следующих сортов: высший (крупка), первый (полукрупка), и второй. Допускается использование пшеничной хлебопекарной муки высшего и первого сортов. Мука,

применяемая в макаронном производстве, должна удовлетворять требованиям стандартов: высшего и первого сортов мука из твердой пшеницы (дурум) – ГОСТ Р 52668-2006; мука из мягкой стекловидной пшеницы высшего и первого сортов ГОСТ 31491-2012; мука второго сорта из твердой пшеницы (дурум) – ГОСТ 16439-70.

Качество муки оценивается по органолептическим (цвет, вкус, запах, содержание минеральных примесей) и физико-химическим (содержание сырой клейковины, содержание золы, крупнота помола, содержание металлопримесей, зараженность вредителями хлебных запасов) показателям.

Макаронная мука отличается от хлебопекарной большим содержанием сырой клейковины, золы, крупнотой помола и цветом.

В макаронном производстве используют только питьевую воду, удовлетворяющую требованиям ГОСТ Р 51232-98, СаНПиН 2.3.4. 559-96. Она должна быть прозрачной, бесцветной, без посторонних привкусов и запахов, не содержать органических примесей и взвешенных частиц.

Для замеса макаронного теста применяют обычно теплую воду температурой 40-60 °С, которую получают смешиванием холодной водопроводной и горячей воды в нужном соотношении.

К дополнительному сырью относят различные обогатительные и вкусовые добавки, витамины.

Обогатительные добавки повышают пищевую ценность изделий, часто изменяя также их цвет и вкус. В качестве обогатительных добавок используют яйца и яичные продукты (яичный порошок, меланж), а также молочные продукты (сухое молоко, нежирный творог) и некоторые витамины.

Вкусовые добавки изменяют пищевую ценность и придают изделиям специфические вкус и цвет. К этим добавкам относят разнообразные  овощные пасты, пюре, порошки, соки.

Витамины, применяемые в макаронном производстве, должны отвечать двум основным требованиям: быть термоустойчивыми, а также растворимыми в воде для удобства внесения их при замесе теста. При производстве макаронных изделий используют витамины В₁, В₂ и РР.

Для улучшения качества макаронных изделий используют добавки улучшители.

К нетрадиционному сырью макаронного производства относят продукты переработки (мука, крахмал, шрот и др.) зерновых (рис, кукуруза, ячмень, овес и др.), бобовых (горох, соя, люпин) и клубневых (картофель) культур. Не допускается использовать заменителей дополнительного сырья,

обладающих лишь некоторыми его свойствами (суррогаты) при выработки изделий по ГОСТ 51865-66. Сырье, используемое при изготовлении макаронных изделий, должно быть разрешено Минздравом России и соответствовать требованиям СанПиН 2.3.2.560.

Все сырье, поступающее на предприятие должно отвечать требованиям нормативной документации (ГОСТ, ТУ и др.).

Каждая партия сырья сопровождается удостоверением о качестве (сертификат соответствия), пищевые добавки – гигиеническим заключением.

Таблица 1.1 - Нормы качества пшеничной муки

1	2	3	4	5	6	7
Показатели	Нормы по типам помолов и сорта муки
Макаронная мука из твердой пшеницы по ГОСТ Р 52668-2006	Макаронная мука из мягкой стекловидной пшеницы по ГОСТ 31491-2012	Хлебопекарная мука по ГОСТ Р 52189-2003
Влажность, %, не более	15,5	15,5	15,5	15,5	15,5	15,5

Продолжение таблицы 1.1

1	2	3	4	5	6	7
Содержание клейковины сырой, %, не менее	30	32	28	30	28	30
Содержание золы в пересчете на абсолютно сухое вещество, %, не более	0,75	1,10	0,55	0,75	0,55	0,75
Крупнота помола: -   остаток на сите из шелковой ткани, %, не более -   проход через сито из шелковой ткани, %	№140/ 36 3 №260/ 70 не более 12	№190/ 50 3 №43 не более 40	№150/40 3 №27 не более 15	№190/ 50 3 №43 50	№43 3 -	№35 3 №43 не менее 75
Цвет	Кремовый с желтым оттенком	Светло кремовый	Белый с желтоватым оттенком	Белый с кремовым оттенком	Белый или белый с кремовым оттенком	Белый с желтоватым оттенком
Запах	Свойственный нормальной муке, без запаха плесени, затхлости и других посторонних запахов
Вкус	Свойственный нормальной муке, без кислого, горького и других посторонних привкусов
Содержание минеральной примеси	При разжевывании не должно ощущаться хруста
Содержание минеральной примеси	При разжевывании не должно ощущаться хруста

Продолжение таблицы 1.1

1	2	3	4	5	6	7
Содержание металлопримеси, мг/кг муки, не более	3	3	3	3	3	3
Зараженность вредителями хлебных запасов	не допускается

Яичный порошок. Яичный порошок, представляет из себя концентрированный пищевой продукт, приготовленный из куриных яиц высушиванием яичной массы (белка и желтка вместе).

В состав яичного порошка входят вода, белки, жиры и углеводы, причем, жиры составляют более 30%.

В целом, яичный порошок неплохо заменяет яйца. Его активно используют в производстве кондитерских изделий, мясных полуфабрикатов.

 Он не требует особых условий хранения, его вкусовые качества не уступают свежим яйцам. В бытовых целях яичный порошок купить можно практически в любом магазине – этот продукт пользуется достаточно высоким спросом.

Хранить яичный порошок можно только в сухом виде, в разведенном виде нельзя. По пищевой ценности 280 г яичного порошка заменяют 1 кг яиц.

Используемое в производстве яичный порошок соответствует ГОСТу Р 53155-2008

Сухое цельное молоко. Сухое цельное молоко – порошкообразный растворимый продукт, получаемый путем разнообразных технологий сушки коровьего молока.

В сухом молоке содержится до 35 % белка, при этом в нем присутствует полный набор заменимых и незаменимых для организма аминокислот, витамин А, группы В и D, около 50 % углеводов (преимущественно лактоза), жиры, микро- и макроэлементы, особенно кальций (до 1,5 %) и калий.

Сухое молоко по питательным качествам не уступает пастеризованному натуральному молоку, но содержит меньшее количество холестерина и аллергенов. В нем содержатся важнейшие микроэлементы, например, кальций, способствующий росту и укреплению костей, а также калий, необходимый для нормальной работы сердечно-сосудистой системы. Витамин А в большом количестве содержащийся в таком молоке способствует повышению остроты зрения и стимулирует регенеративные процессы в коже, а витамин D оказывает антирахитическое действие. Сухое молоко используемое в производстве соответствует ГОСТу Р 52791-2007 «Молоко цельное сухое».

1.4.2 Свойства компонентов муки

Химический состав муки отличается от химического состава зерна более низким содержанием клетчатки, минеральных веществ, жира и белка при большем содержании углеводов.м

Муку высшего сорта получают из центральной части эндосперма, поэтому в ее состав входит большее количество крахмала по сравнению с низкими сортами муки и меньшее количество белковых веществ, сахаров, жиров, витаминов, ферментов и минеральных веществ, которые сосредоточены в основном в периферийных частях эндосперма.

Крахмал. Составляет около 4/5 сухого вещества муки. Более высокие сорта пшеничной муки содержат несколько большую долю крахмала по сравнению с более низкими сортами.

В пшеничной муке крахмал находится в виде зерен размером от 3 до 50 мкм. При комнатных условиях зерна крахмала удерживают 9-10 % влаги. При смачивании холодной водой зерна крахмала частично набухают, сохраняя свою форму и не растворяясь. При нагревании водной суспензии пшеничного крахмала до 30 °С происходит увеличение крахмальных зерен до 50 % исходного объема; с увеличением температуры до 60 °С происходит

дальнейшее увеличение объема зерен с сохранением их индивидуальности, но с потерей кристалличности структуры; при температуре 62,5 °С начинается процесс клейстеризации пшеничного крахмала, сопровождающийся поглощением пятикратного количества воды, разрывом полисахаридных цепочек и превращением крахмальных зерен в единую гелеобразную, студнеобразную массу – клейстер. Клейстеризация крахмала – это процесс его гидротермической деструкции, т.е. необратимого разрушения природной нативной структуры в процессе нагревания при избытке воды.

Белки. В крупитчатой муке из твердой и высокостекловидной мягкой пшеницы белки находятся в прикрепленной форме в виде пленок толщиной 1-2 мкм, обволакивающих и склеивающих зерна крахмала в отдельные крупинки. В порошкообразной муке из мягкой мучнистой пшеницы белки находятся в промежуточной форме в виде отдельных частичек и комочков размерами 2-3 мкм.

Особую технологическую роль в макаронном производстве имеют водонерастворимые фракции белка – глиадин и глютенин, они формируют при замесе теста клейковину.

Жиры. Основная масса жиров (липидов), содержащихся в зерне пшеницы, сосредоточена в зародыше, который вместе с оболочками стремятся отделить от зерна при его размоле в муку. Содержание жиров в пшеничной муке не превышает 2 % и тем меньше, чем выше сорт муки.

В макаронном производстве жиры в муке выполняют важную функцию: в них растворены каротиноидные пигменты (каротиноиды).

1.4.3 Макаронные свойства муки

Макаронные свойства муки характеризуют возможность получения из нее макаронных изделий хорошего качества. К показателям макаронных свойств относятся: количество клейковины, содержание каротиноидных пигментов, содержание темных вкраплений, крупнота помола [5].

Количество клейковины. Клейковина в макаронном производстве является пластификатором, придающим крахмальным зернам текучесть, и связующим веществом, соединяющим крахмальные зерна в единую тестовую массу. Первое свойство клейковины позволяет формовать тесто, продавливая его через отверстия матрицы, второе – сохранять приданную тесту форму.

Клейковинный каркас сформированный при прессовании теста, удерживает массу крахмальных зерен в выпрессовываемых сырых изделиях и упрочняется при сушке изделий, а при варке – фиксируется при денатурации клейковины.

При содержании сырой клейковины от 28 до 40 % показатели варочных свойств изделий улучшаются (возрастает: время варки до готовности, коэффициенты увеличение массы, объема сваренных изделий, прочность сваренных изделий, уменьшаются потери сухих веществ изделий в процессе варки, их слипаемость). При уменьшении содержания сырой клейковины в муке ниже 28 % резко увеличиваются потери сухих веществ и слипаемость и снижается прочность сваренных из-за чрезмерного ослабления структуры изделий.

Содержание клейковины в муке определяет белковую ценность макаронных изделий и обусловливает вкус и аромат сваренных изделий. Наиболее  приемлемой для производства макаронных изделий является мука с содержанием клейковины 30 % и более. Для производства коротких макаронных изделий нормального качества пригодна мука с содержанием клейковины 26-28 % при соблюдении правильных технологических режимов.

Макаронные изделия должны удовлетворять требованиям ГОСТ 31743-2012 “Изделия макаронные “. Этот стандарт предусматривает оценку качества изделии по следующим показателям: цвет, поверхность, излом, форма, вкус и запах, состояние после варки, влажность, кислотность, прочность макарон, содержание лома и крошки, содержание металлопримесей, наличие амбарных вредителей.

Цвет должен быть однотонный с кремовым пли желтоватым оттенком, соответствующий сорту муки, без следов пепро-меса. Цвет изделий с добавками соответственно меняется. Предпочтительным считается золотисто-желтый, янтарный цвет макаронных изделий, который получается при производстве их из крупки твердой пшеницы.

Вкус и запах. Должны быть свойственными макаронным изделиям, без привкуса горечи, затхлости, запаха плесенп п других посторонних привкусов и запахов. Для макаронных изделий с добавками вкус соответственно меняется. Эти показатели зависят в первую очередь от качества исходной муки. Если мука не имеет посторонних привкусов п запахов, то чем больше в ней клейковины, тем более приятный вкус и аромат будут иметь сваренные макаронные изделия. Из муки с малым содержанием клейковины получаются изделия крахмалистого, мучнистого вкуса.

Влажность макаронных изделий является важным показателем товарного качества, который определяет способность изделий сохраняться длительное время, не подвергаясь порче (закисанию и плесневению). Она является также основным фактором, определяющим выход готовой продукции, т. е. расход муки на изготовление 1 т изделий.

          Кислотность. Для всех видов изделий, кроме томатных, кислотность должна быть не более 4°.

Содержание металлопримесей. В макаронных изделиях содержание металлопримесей не дожно превышать 3 мг на 1 кг продукта. Величина отдельных частиц металлопримесей должна быть не более 0,3 мм в наибольшем линейной измерении.

1.5 Описание технологической схемы

      Автомуковоз подключают к мукоприемному щитку Х106 и загружают муку в один из силосов Е105 для ее хранения. С помощью шнековых питателей ПТ104 муку выгружают из различных силосов Е105 в нужных пропорциях и смешивают винтовым конвейером ПТ103. После контрольного просеивания в центробежном просеивателе Х102 мука через роторный питатель подается воздуходувкой Х101 в тестомесильное отделение. Мука отделяется от транспортирующего воздуха в циклоне Х107. Часть воды и добавки-обогатители через дозаторы Х108 загружают в смеситель Х126 и приготовляют концентрированную эмульсию. Насосом Х119 ее вместе с оставшейся частью воды дозируют в расходный бак Е121, снабженный терморегулирующей рубашкой. Из этого бака готовая эмульсия подается насосом Н119 в тестомесильное отделение. Муку и эмульсию дозаторами Х108 непрерывно подают в тестосмеситель М117. Он имеет три отдельные камеры, через которые последовательно проходит обрабатываемая смесь, что позволяет увеличить продолжительность замеса до 20 мин. На завершающем этапе замеса в последней камере смесь подвергается вакуумированию при помощи вакуум-насоса. Благодаря этому получается более плотная структура макаронного теста без воздушных включений, а также в дальнейшем высушенные изделия с равнопрочной структурой без раковин. Затем смесь поступает в шнеки макаронного пресса Х109. В начальной части шнековой зоны смесь подвергается интенсивному перемешиванию, передвигаясь по шнековому каналу к формующим отверстиям матрицы, она превращается в плотную связанную пластифицированную массу — макаронное тесто. В предматричной камере пресса создается давление 6... 12 МПа, под действием которого через матрицу Х110 выпрессовываются сырые пряди теста. Ножи Х111, вращаясь в плоскости выходных отверстий матриц, отрезают от тестового потока необходимые по длине тестовые заготовки, которые обдуваются воздухом из кольцевого сопла Х112. Сырые заготовки макаронных изделий направляются в секции вибрационного подсушивателя Т113. В секции продукт проходит сверху вниз по пяти вибрирующим ситам Х114, обдувается воздухом от вентилятора В115 и подсушивается. Затем поток подсушенных тестовых заготовок объединяется в вибролотке ПТ116 и элеватором ПТ118 транспортируются к устройству ПТ120, которое распределяет их равномерным по толщине слоем по всей площади верхнего яруса сушилки Т122. Тестовые заготовки, проходя сверху вниз ленточные конвейеры, высушиваются. В зависимости от ассортимента и производительности линии в ее состав включают две или три ленточные конвейерные сушилки, установленные последовательно. В них тестовые заготовки проходят предварительную и окончательную сушку.

После сушки нагретые заготовки элеватором ПТ123 и подвижным ленточным конвейером ПТ124 направляются в бункера Е128 накопителя-стабилизатора. В них заготовки постепенно остывают до температуры помещения цеха, в них происходит выравнивание влагосодержания. Готовые изделия системой конвейеров ПТ129 подают в фасовочную машину М130 и упаковывают в коробки из картона или пакеты из полимерной пленки. В машине М131 пакеты упаковывают в торговую тару и отправляют на склад.

1.6 Рецептура

Расход муки на 1 т макаронных изделий.

Принимаем массовую долю влаги в муке – 14%, массовую долю влаги в макаронных изделиях – 13% [6].

Расход муки (, кг/т)

                                 ,                                                (1.1)

где З_т – затраты муки технологические, кг/т;

       П_б – безвозвратные потери муки, кг/т;

       П_у – учтенные потери муки, кг/т.

Принимаем в соответствии с [6]

П_б = 1,5 кг/т, П_у = 3,7 кг/т.

                                   ,                                                  (1.2)

где   - массовая доля влаги в макаронных изделиях;

         - массовая доля влаги в муке.

Тогда расход муки на 1 тонну изделий составит

                 .

Расход муки для изделий с добавками снижается на массу добавок, вносимых в количестве 30 кг/т – сухого молока и 38,1 кг/т – яичного порошка.

                            

Для нахождения массы теста влажностью 31 % (средний по влажности замес) находим средневзвешенную влажность по остальному сырью.

                                         

Для определения расхода воды на замес теста принимаем массовую долю влаги в тесте 31% (средний по влажности замес)

                                                                                (1.3)

                       .

 на замес теста составит

          

1.7. Материальные балансы

Величины потерь определяются опытным путём или путём анализа результата работы аналогичных производств. Эти потери приведены в таблице 2.

Таблица 2. - Технологические потери при производстве макаронных изделий.

Наименование технологической операции	Потери, %
Приемка, хранение и просеивание муки	0.75
Формование	0.86
Сушка	1.02
Упаковка, сортировка	0.74
Всего	3.37

Материальный баланс представлен в таблице 3.

Таблица 3 – Материальный баланс производства коротких макаронных изделий 6000 кг/сут

Приход	кг/т	кг/сут	Расход	кг/т	кг/сут
Мука пшеничная в/с Вода Яичный порошок Сухое молоко	1016,82 243,37 38,1 30	254,21 60,84 9,53 7,5	Готовые макаронные изделия Потери муки Вода, удаляемая при сушке	1000 5,12 346,18	250
Всего	1328,29	332,08	Всего	1351,3	250

1.8 Технологический контроль производства

Технологический контроль макаронного производства включает контроль сырья, контроль полуфабрикатов, контроль сухой вторичной  переработки, контроль тары и упаковочных материалов, поступающих на предприятие, контроль готовой продукции, контроль параметров технологического процесса, контроль за выполнением норм расхода сырья. Перечень объектов контроля  в макаронном  производстве приведен в табл. 7

Оценка качества макаронных изделий

Для осуществления контроля качества готовой продукции на макаронных предприятиях систематически производится отбор проб. Отбор проб осуществляется по стандарту (ГОСТ 14849-89 «Изделия макаронные. Методы испытания»).

Качество макаронных изделий устанавливают в каждой партии на основании лабораторного анализа средней пробы, отобранной от этой партии. Партией считают: на складе предприятия - не более 4т макаронных изделий одного класса, типа, вида и группы, выработанных на одной технологической линии, одной бригадой за одну смену; в торговой сети - любое количество макаронных изделий одного класса, типа, вида и группы, одной даты выработки, оформленное одним документом о качестве установленной формы.

Таблица 4. Объекты контроля при производстве макаронных изделий

Объекты контроля	Периодичность контроля	Определяемые показатели	Метод контроля
1	2	3	4
Мука	Каждая партия	Вкус, запах, цвет, посторонние включения, минеральные примеси, зараженность вредителями хлебных запасов Содержание  металлопримесей Кислотность Влажность Количество и качество клейковины	Органолептический Магнитный Титрование Высушивание Отмывание
Яичный порошок	Каждая партия	Внешний вид, вкус, запах, растворимость Влажность Кислотность	Органолептический Высушивание Титрование

 

Продолжение таблицы 4

1	2	3	4
Молоко  цельное сухое	-//-	то же	то же
Тесто в конце замеса	По мере необходимости	Внешний вид, комковатость Влажность Температура	Органолептический Высушивание (экспресс метод) Термометрирование
Полуфабрикаты (сырые изделия)	То же	Внешний вид, цвет, вкус, запах, состояние поверхности, излом, толщина  стенок, сохранение формы, наличие посторонних включений. Влажность Температура Кислотность	Органолептический Высушиванием Термометрирование Титрованием
Готовые изделия	Каждая партия	Цвет, поверхность, форма, вкус, запах, излом Состояние после варки Влажность Кислотность Зола, нерастворимая в 10 % HCl Сохранность формы изделий Сухое вещество, перешедшее в варочную воду Наличие деформированных изделий, крошки Металломагнитная примесь Наличие зараженности вредителями	Органолептический Варка Высушивание ускоренным методом Титрование Озоление Варка тоже Метод отбора Магнитный Органолептический
Тара и упаковочные материалы	Каждая партия	Внешний вид, запах, наличие посторонних включений, плесени, зараженность амбарными вредителями	Органолептический

2. Оборудование технологической линии.

2.1 Описание конструкции и принципа действия оборудования

2.1.1 Макаронный пресс

На основе материального баланса выбираем основное оборудование. Основным оборудованием в производстве макаронных изделий является макаронный пресс ЛПШ-500.

Рисунок 2.1 – Макаронный пресс ЛПШ-500.

Макаронный пресс предназначен для формования теста, и придания полуфабрикату формы, характерной для вырабатываемого вида изделий.

Пресс ЛПШ-500 оснащен трехкамерным тестосмесителем. Вакуумирование полуфабриката в нем происходит не в корпусе шнека, а в последней камере смесителя. Пресс состоит из следующих узлов: дозировочного устройства 1, тестосмесителя 2 с приводом 3, прессующего

шнека 4 с приводом 8, головки 5 для круглых матриц с механизмом их смены и обдувочного устройства 6. Все узлы смонтированы на станине 7.

Дозировочное устройство 1 состоит из шнекового дозатора муки и черпакового дозатора воды, совмещенных на одном полом валу. Дозирование муки осуществляется изменением частоты поворотов шнека-дозатора. Регулирование расхода воды осуществляется изменением уровня в емкости дозатора поворотом регулятора и частотой вращения вала посредством храпового механизма.

Три камеры тестосмесителя 2 расположены вдоль продольной оси прессующего шнека 4. В первой камере происходит интенсивный предварительный замес и подача теста с помощью лопаток через роторный вакуумный затвор во вторую и третью камеры, которые работают под разрежением. Вторая и третья камеры соединены между собой по направлению движения теста перегрузочным окном. Привод валов тестосмесителя осуществляется от электродвигателя через клиноременную передачу, редуктор и систему цепных передач. Привод дозаторов производится от вала первой камеры тестосмесителя с помощью цепной передачи.

Корпус прессующего шнека выполнен из стальной трубы, на концах которой установлены два фланца для крепления прессующей головки и редуктора шнека. В зоне наибольшего давления, ближе к головке, корпус имеет охлаждающую рубашку. В противоположной части корпуса расположено отверстие для поступления полуфабриката из третьей камеры смесителя. Тесто, поступающее в шнековую зону, в начальной ее части дополнительно перемешивается за счет интенсивного сдвига слоев. Проходя дальше, оно все больше уплотняется и становится равномерным по плотности. По всей длине корпуса на его внутренней поверхности выполнено 12 аксиально расположенных канавок сечением 0,8х1,0 мм.

Прессующий шнек 4 однозаходный с трехзаходным звеном на конце. По длине шнека имеется два участка с разрывом витка по 180 мм. Шнек приводится в движение от электродвигателя через клиноременную передачу и трехступенчатый двухскоростной редуктор.

Прессующая головка 5 куполообразной формы, литая, для одной круглой матрицы, снабжена механизмами смены матриц, резки и обдувочным устройством 6. В корпусе головки встроено устройство для ее обогрева в момент пуска.

Механизм смены матриц состоит из горизонтальной направляющей, электродвигателя, червячного редуктора и двух тяговых винтов, соединенных с траверсой. Величина хода траверсы и центровка устанавливаемой матрицы регулируются двумя конечными выключателями. Включение механизма сблокировано с положением режущих ножей относительно нижней плоскости матрицы: только при опущенных вниз на необходимое расстояние ножах можно включить электродвигатель механизма смены матриц.

Обдувочное устройство 6 состоит из центробежного вентилятора с электродвигателем и кольцевого сопла с круглыми отверстиями. Подаваемый вентилятором в кольцевое сопло воздух выходит через отверстия и обдувает прядь сырых макаронных изделий.

Система трубопроводов состоит из четырех магистралей: для воды холодной, горячей, слива воды и вакуумной установки. Холодная вода подается в дозатор на замес теста и в рубашку прессующего корпуса для охлаждения, горячая вода – в дозатор на замес теста. На линию слива поступают излишки неиспользованной воды от дозатора, а также вода из рубашки прессующего корпуса.

Электроаппаратура пресса располагается в отдельном шкафу, установленном на полу вблизи пресса. Пресс работает от пульта управления, расположенного на площадке обслуживания.

Принцип работы. К дозатору мучной системы подается мука, а из баков постоянного уровня — горячая и холодная вода. Температура воды, поступающей в тестосмеситель, 55-65^о С. Контроль темпе­ратуры воды, поступающей на замес, осуществляется на входе в тестосмеситель и регулируется двумя вентилями на дозаторе вручную, путем изменения соотношения холодной и горячей воды. Тесто  замешивается в трехкамерном смесителе.

В первой камере  смесителя происходит интенсивный предварительный замес теста в течение 6-8 мин и подача его через вакуумный затвор во второй и третий тестосмесители, которые работают под вакуумом. Общая продолжительность процесса замеса не менее 20 мин, за это время обеспечивается необходимый промес теста до получения рыхлой, однородного цвета, без следов муки мелкокомковатой массы с размером комка в поперечнике от 2 до 10 мм.

За счет вакуумирования теста в процессе его приготовления образуется более плотная структура макаронного теста с большей механической прочностью готовых изделий.

Из последней камеры тесто поступает в шнековую камеру, откуда шнеком подается в прессующую головку и затем формуется через матрицу.

Давление формования на прессах данной конструкции почти в 2 раза выше, чем в прессах ЛПЛ-2М, и составляет 9—12 МПа.

Установлено, что высокая скорость прессования по­зволяет улучшить качество готовых изделий, в частности один из ос­новных его показателей — прочность.

2.1.2 Конвейерная ленточная сушилка

Сушка отформованных нарезанных макаронных изделий – завершающий этап производства макарон, от которого зависит качество продукции. Осуществляется в специальных сушильных аппаратах, в которых применяется конвективный способ подвода тепла.

Конвейерная сушилка представляет собой конвейерную камеру, внутри которого расположен конвейер и снабжен вентиляционным оборудованием. Сушка макарон в них осуществляется чистым, нагретым в паровых калориферах воздухом.

Сушильная установка для макаронных изделий состоит из камеры, где происходит обезвоживание продукта; калорифера, где подогревается  сушильный воздух, приточно-вытяжной системы для подачи подогретого и отвода отработавшего воздуха.

Схема конвейерной сушилки СПК-4Г-45 представлена на рисунке 2.2. Система вентиляции и подогрева воздуха в сушилке состоит из четырех групп вентиляторов 4, калориферов 1 из ребристых труб, находящихся перед вентиляторами, и труб для обогрева пола. Каждая группа имеет четыре вентилятора, расположенных один над другим по вертикальной оси. Группы вентиляторов установлены симметрично по две с правой и с левой сторон сушилки между каркасом туннеля и наружной обшивкой. Вентиляторы подают воздух через калориферы двумя потоками, направленными навстречу друг другу по правой и левой сторонам сушилки. Подогретый воздух поступает под рабочие ленты всех конвейеров 3, проходит через сетчатую ленту каждого конвейера и слой изделий, затем проходит между слоем изделий и холостой ветвью соседнего верхнего конвейера к обеим торцевым стенкам сушилки, обдувая изделия сверху. Из торцевых частей сушилки воздух засасывается теми же вентиляторами на рециркуляцию.

Рис 2.2 Схема окончательной сушилки ленточного типа СПК-4Г-45 .

            Такая схема движения сушильного воздуха обеспечивается наличием боковых 5 и потолочных 6 щитков. Через боковые щитки сушильный воздух поступает только под рабочие ветви лент, а через потолочные – двигается вдоль торцевых сторон сушилки между полуфабрикатом и холостой ветвью ленты верхнего конвейера. Рабочие ветви конвейера отделены друг от друга, в результате чего сушильный воздух проходит через слой изделий, лежащих

на лентах.

Подсос свежего и выброс влажного воздуха из сушилки производится через отверстия в боковых стенках сушилки с помощью шиберов 2 и заслонок, которые автоматически открываются и закрываются, поддерживая температуру сушильного воздуха в пределах 40…45^оС, а относительную влажность – 70…80%.

2.1.3 Просеиватель

Просеиватель МП (рисунок 2.3) предназначен для просеивания и аэрации муки. Присоединяют просеиватель к универсальному приводу [3].

Рисунок 2.3—Просеиватель МП

Механизм состоит из корпуса 6, конического редуктора, легкосъемного просеивающего барабана-сита 4, загрузочного бункера 9 с прикрепленным к нему рассекателем 5 и разгрузочного патрубка 18. Корпус 6 имеет рабочую камеру и полость, внутри которой смонтирован конический редуктор, закрытый с двух сторон крышками 12 и 16. В состав последнего входят коническое зубчатое колесо 14, закрепленное на приводном валу 15, и коническое зубчатое колесо 17, установленное на вертикальном рабочем валу 1, вращающемся в подшипниках 13 с уплотнением 2. Просеивающий барабан-сито 4 насажен с помощью втулки на верхний конец рабочего вала, который имеет лыску.

Барабан-сито 4 выполнен из днища 3, втулки 11, цилиндрического барабана и скребков 7. Загрузочный бункер 9 с рассекателем 5 прикреплен к корпусу рабочей камеры с помощью шпилек 10 и гаек 8. В комплект механизма МП входят три сменных барабана-сита с различными размерами ячеек .

При включении электродвигателя привода вращение от приводного вала через конический редуктор передается вертикальному рабочему валу, а от него – просеивающему барабану-ситу. В загрузочный бункер засыпают продукт для просеивания, который под действием силы тяжести по рассекателю поступает внутрь вращающегося барабана-сита, увлекается им во вращение, под действием центробежной силы отбрасывается к поверхности просеивающего барабана и просеивается через него. Частицы продукта, размер которых меньше ячеек сита, проходят через них, удаляются в разгрузочный патрубок 18 и ссыпаются в подставленную тару. Крупные частицы и механические примеси остаются внутри барабана-сита и периодически удаляются из него после остановки электродвигателя привода.

При подаче обрабатываемого продукта необходимо следить за тем, чтобы оно постоянно находился в загрузочном устройстве просеивателя; в противном случае воздух будет затягиваться внутрь просеивателя и образовывать вихревые потоки внутри камеры. Через каждые 30 мин работы просеиватель останавливают, очищают сито и рабочую камеру от непросеянных частиц.

Техническая характеристика просеивателя МП

Производительность, кг/ч……….230

Частота вращения барабана-сита, с ̄ ¹……….12,6

Установленная мощность, кВт……….0,6..0,8

Габаритные размеры, мм……….450×330×550

Масса, кг, не более……….12,3

2.2 Технологический расчет основного аппарата

2.2.1 Технологические расчеты

Производительность тестосмесителя любого макаронного пресса должна быть сопоставима с производительностью самого пресса по сырой макаронной продукции. Методика расчета оборудования включает выбор по заданной производительности типа пресса, расчет вместимости  и   часовой

производительности смесителя и мощности привода на замес макаронного теста

Вместимость месильной камеры:

V = ПП t /r • K,                                                                              
              (2.1)

V =250•0,16/710•0,5=0,11 м³

где ПП - часовая производительность пресса по сырому продукту;

ПП = (1,2 - 1,3) ПС                                                                                 
     (2.2)

ПП =1,25•200=250 кг/ч

где t - продолжительность замеса теста, ч (0,16 - 0,18 ч);

r - плотность макаронного теста без утряски, кг/м³ (710 - 720 кг/м³);

K - коэффициент заполнения камеры (0,5).

Проверка:

Пм = ПП (100-WT) / (100 - Wn),                                                                 (2.3)

Пм=250 (100-13) / (100-14) =250 кг/ч

где WT Wn - соответственно влажность сырого и высушенного продукта 13 и 14%.

Полученный результат сравнивается с типовым оборудованием и

определяется количество месильных камер.

Потребляемую мощность (кВт) на замес теста можно ориентировочно

определить по формуле:

N = VrТ jRw,                                                                            
                   (2.4)

N =0,11•710•0,16•0,34•0,1•2,6=1,1кВт/ч

где w - угловая скорость вращения месильного органа, рад/с.

Зная частоту вращения вала смесителя, можно определить угловую скорость вращения по формуле:

w = πn/30,w=3,14•25/30=2,6 рад/с

где n - частота вращения месильного органа, мин-1

Оборудование для формования макаронных изделий. Производительность макаронного пресса характеризуется пропускной способностью теста в единицу времени.

Методика расчета типового макаронного пресса следующая. Определяется часовая производительность пресса:

П = 60πnmr (R22 - R12) [S - (в1 + в2) /2cos a] Kн Kп Kс,                         (2.5)

П=60•3.14•3•710•25 (0,252-0,172) • [0,07- (0,03+0,023) /2 cos 3°]•

•1•0,53•0,95=460кг/ч

где m - количество заходов шнека, (принимается 1-3);

n - частота вращения шнека, мин-1 (принимается 20-30);

R2 и R1 - наружный радиус шнека и вала шнека, м

в1 и в2 - ширина винтовой лопасти в нормальном сечении по наружному и

внутреннему радиусам шнека, м

S - шаг шнека, (0,009 - 0,1).

Кн Кп Кс - коэффициенты учитывающие соответственно: заполнения

тестом, уплотнения теста и подачу теста шнеком, Кн≈1;

Кп= (0,50-0,54); Кс= (0,9-1,0)                                                                     (2.6)

tg a = S/2π Dc,                                                                             
                 (2.7)

tg a=0,07/2*3,14*0,21=0,053

а=3°

где Dc - средний диаметр шнека, м.

Мощность привода (кВт) прессующего макаронного пресса определяется:

N = π P • n • tg a (R23 - R13),                                                                      (2.8)

N=3,14*10*25*0,053 (0,253-0,173) =1,4 кВт/ч

где Р - давление прессования, МПа (8-12).

Матрицы для формования макаронных изделий. В соответствии c заданным сортом выбирается произвольно тип макаронной матрицы, диаметр изделия и проводится ее расчет.

Определяется скорость прессования изделий (V м/с) и площадь живого

сечения в зависимости от заданного вида изделия:

П = 3600Vfr (100 - WT) / (100 - Wn),                                                         (2.9)

где П - часовая производительность пресса по сухим изделиям, кг/ч;

f - площадь живого сечения выбранной матрицы, м2;

r - плотность спрессованного теста, кг/м3, (1300 кг/м3).

Суммарная площадь живого сечения:

                                                                                
                                   (2.10)

для лапши

fn = n • в • а,                                                                              
                 (2.11)

fn=24*0,06*0,003=0,004м3

где n - количество отверстий в матрице, шт.

dн и dв - наружный и внутренние диаметры отверстия, мм

dв - толщина стенки макаронной трубки принимается 0,8 - 1,5 мм;

в, а - длина и ширина отверстия, мм.

Определяется площадь матрицы:

F = а f /0,01K,                                                                          
                  (2.12)

F=0,003*0,004/0,01*0,1=0,012м3

где К - коэффициент живого сечения матриц (0,035-0,140), это отношение суммарной площади живого сечения отверстий к площади самой матрицы.

Диаметр круглый или длина прямоугольной матриц определяется соответственно:

D = 4F /p или L = F/В                                                                                (2.13)

D=4*0,012/0,2=0,24м

В - ширина прямоугольной матрицы принимается 0,1-0,15 м.

Резка макаронных изделий. Методика расчета резательных устройств

включает: определение частоты вращения ножа или нескольких ножей механизма, в зависимости от заданной длины изделия; усилия сопротивления резанию продукта и мощность электродвигателя для резки макаронных изделий.

Мощность электродвигателя привода в подвесном состоянии, кВт

N = Рv/1000h,                                                                          
                  (2.14)

где h - КПД привода (0,5 - 0,6).

При резании изделий по матрице к сопротивлению резанию добавляется усилие (Н) трения ножа по матрице.

F = f S,

F=0,2*110=22Н

где f - коэффициент трения ножа по диску матрицы;

f = 0,2; S - усилие сжатия пружины (S = 100…120 Н).

Таким образом, мощность электродвигателя в этом случае

N=                                                                                
                   (2.15)

N=  кВт/ч

Принимаем 7,5кВт/ч

2.2.2 Кинематические расчеты

Расчет тестомесильной машины

Определяем общее передаточное число i_об от вала электродвигателя, имеющего частоту вращения n_эд, до вала, на котором крепится ведущее звено исполнительного механизма, и имеющего частоту вращения n_вд

i_об= n_эд/ n_вд;                                                                                            (2.16)

i_об =600/23,5=25

Определяем передаточное число зубчатой цилиндрической передачи

i_зп= n_вд/ n_вм;                                                                                           (2.17)

i_зп=23,5/3,2=7,3

Определяем передаточное число ременной передачи

i_рп= n_вд/ n_вм                                                                                                         
                                       (2.18)             

i_рп=600/200=5

2.2.3 Энергетический и кинематический расчет

Расчет привода

Определяем потребную мощность электродвигателя:

P’_эд = P/                                                                                 
                      (2.19)

где Р – мощность на выходном валу;

 – общий КПД привода [10]

 = _цп• ³_подш• ²_зп•_м ,                                                                             (2.20)

где _цп = 0,92...0,95 – КПД цепной открытой передачи;

    _подш = 0,99 – КПД, учитывающий потери в первой паре подшипников качения;

    _зп = 0,96...0,98 – КПД закрытой косозубой передачи; _м = 0,99 – КПД соединительной муфты.

Принимаем _цп = 0,95, _зп = 0,98

 = 0,95• 0,99³• 0,98²• 0,99 = 0,88

P’_эд =10/0.88 = 11,4 кВт

Определяем ориентировочную частоту вращения вала электродвигателя

n_эд = n_вых• u_общ,                                                                                   (2.21)

где n_вых – частота вращения на выходном валу;

u_общ – общее передаточное число привода.

u_общ = u_цп •  u_ред,                                                                                  (2.22)

где u_цп = (1,5...4,0) – передаточное число цепной передачи;

u_ред = (8...40) – передаточное число редуктора.

u_общ = (1,5...4,0)•(8...40) = (12 – 160)

n_эд = 6• (12...160) = 72...960

n_а = n_с• (1 – S),

где n_с = 750 – синхронная частота вращения; S = 25 % – скольжение.

n_а = 750• (1 – 0,025) = 731 мин^-1

По расчетной мощности электродвигателя и диапазона значений частоты вращения вала выбираем электродвигатель мощностью 11 кВт, и

сводим технические данные в сравнительную таблицу 2.1.

Таблица 2.1 – Технические данные

Тип электродвигателя	P’эд, кВт	nа, мин-1	Тпуск/Тном	Тмакс/Тном	, %	Диаметр вала, мм
4А160М8УЗ	11	730	1,4	2,2	87	48

Определяем кинематические и силовые параметры на каждом из валов привода:

Вал А (вал электродвигателя)

– мощность Р_а = Р’_эд = 11,4 кВт

– число оборотов n_а = n_эд = 730 мин^-1

– крутящий момент Т_а = 9550•  = 9550•  = 149,1 Н•м

Вал В (вал редуктора)

Р_в = Р_а• _м = 11,4• 0,99 = 11,3 кВт

n_в = n_а = 730 мин^-1

Т_в = Т_а = 149,1 Н•м

Вал С (тихоходный вал редуктора)

Р_с = Р_в• ³_подш• ²_зп = 11,3• 0,99³• 0,98² = 10,5 кВт

n_с= n_в / u_ред =  = 23,2 мин^-1

u_ред = 31,5

Т_с = 9550• (Р_с / n_с) = 9550•  = 4322,2 Н•м

Уточним u_цп:

u_общ = n_{а эд} / n_вых =  = 121,7

u_цп = u_общ / u_ред =  = 3,9

Вал D (выходной вал)

Р_д = Р_с• _цп = 10,5• 0,95 = 10,0 кВт

n_д = n_c / u_цп =  = 6,0 мин^-1

Т_д = 9550• (Р_д / n_д) = 9550•  = 15916,7 Н•м

Данные кинематического расчета сводим в таблицу.2.2

Таблица 2.2—Окончательные данные

Параметры Вал	Р, кВт	n, мин-1	Т, Н•м
А	11,4	730	149,1
В	11,3	730	149,1
С	10,5	23,2	4322,2
D	10,0	6,0	15916,7

Вывод: расчитаная нами тестомесительная машина полностью подходит для замеса теста из муки для непрерывного изготовления макаронных изделий.

Заключение

         В данном курсовом проекте разработана технология изготовления короткорезанных макаронных изделий. Проведен анализ современных технологий и техники для производства макарон и рассмотрены теоретические основы производства. В проекте приведены характеристики основного и дополнительного сырья, готового изделия и требования качества к ним.

         Подробно рассмотрена технологическая схема и выбрана технология, отвечающая современному уровню макаронного производства и гарантирующая выпуск высококачественной продукции. Это обеспечивается введением дополнительного количества специальных добавок на стадии производства.      

         Рассмотрены требования к сырью и материалам, методы анализа и определены точки технохимического контроля.

         Проведены расчеты материального баланса технологической линии мощностью 6 т/с. Осуществлен выбор оборудования для производства, на основе которых выбрано основное оборудование, соответствующее современным требованиям. 

Список использованной литературы

1. Медведев Г.М. Технология макаронных изделий: учеб. пособие /      Г. М. Медведев. - СПб.: Гиорд, 2006. – 308 с.

2. Машины и аппараты пищевых производств: в 2 кн. Кн. 2 /              С.Т.  Антипов [и др.]; под. ред. акад. РАСХН В.А. Понфилова.- М.:

Высш. шк., 2001.- 702 с.