Расчет расхода вспомогательных, упаковочных материалов и тары

Необходимое количество вспомогательных материалов С, кг рассчитывают по формуле 22:

(22)

где А_{в –} необходимое количество основного сырья по видам, кг;

Н – норма расхода вспомогательных материалов, кг.

Результаты расчетов представляют в виде таблицы 5.14.

Таблица 4.4 - Расчет расхода вспомогательных материалов

В практике производства цельномышечных изделий чаще других используется комбинированный метод посола с обработкой продуктов сухой посолочной смесью и посолочными ингредиентами в рассоле.

При такой технологической схеме необходимо рассчитать: массу посолочной смеси для натирания; объемы рассолов для шприцевания и заливки.

Расчет необходимого количества рассола (соли и специй )М, кг для производства цельномышечных изделий производят исходя из выбранного способа посола в соответствии с технологической инструкцией по формуле 23:

(23)

где Б – количество готовых изделий, вырабатываемых в смену,

кг / см;

П – процентное соотношение от массы сырья.

Пример:

Ассортимент и количество вырабатываемого продукта – окорок тамбовский, 430 кг/см; сырье – задние окорока; способ посола - смешанный.

Сырье шприцуют рассолом, количество вводимого рассола – 10 % от массы сырья, затем натирают посолочной смесью или солью – 3 % к массе сырья, укладывают в емкости, заливают рассолом – 40 – 50 % от массы сырья и выдерживают в течение нескольких суток.

Масса шприцовочного рассола составит:

М₁ = 430 · 10 / 100 = 43 кг/см

В состав рассола кроме соли входят сахар – 1 % и нитрит натрия – 0,005 %. Концентрация шприцовочного рассола составляет 13 %.

Количество соли, необходимое для приготовления рассола, составит М₂ = 43 · 13 / 100 = 5,6 кг. Количество сахара: М₃ = 43 · 1 / 100 = 0,43 кг. Количество нитрита натрия: М₄ = 43 · 0,005 / 100 = 0,002 кг.

Количество соли для натирания окороков: М₅ = 430 · 3 / 100 = 12,9 кг.

Количества заливочного рассола: М_з.р. = 430 · 50 / 100 = 215 кг.

Концентрация заливочного рассола составляет 11 %.

Количество соли, для заливочного рассола, составит: М₆ = 215 · 11/ 100 = 23,7 кг.

Количество нитрита натрия М₇ = 215 · 0,005 / 100 = 0,01 кг.

Результаты расчета сводят в таблицу 4.5.

Таблица 4.5 - Количество рассола, соли и специй

Следующим этапом технологических расчетов является определение потребности в формовочных, упаковочных и перевязочных материалах: оболочке, шпагате, скобах для клипсования колбасных батонов, пакетах или салфетках из полимерных пленок.

Колбасный фарш шприцуют в натуральную или искусственную оболочки. Вид оболочки, ее диаметр, длина батона указаны в нормативной документации на каждый вид продукции. По технологическим свойствам предпочтительнее использовать натуральную оболочку. Однако она нестандартна по длине и диаметру, подвержена микробиальной порче, отличается трудоемкой технологией обработки. Широкое распространение получили искусственные оболочки из синтетических полимерных материалов, например, на полиамидной основе (амитан), съедобные белковые (белкозин, кутизин, натурин), альгинатные, пектиновые и др. Искусственные колбасные оболочки имеют ряд преимуществ перед натуральными: постоянные размеры, что позволяет осуществить механизацию и автоматизацию процессов наполнения оболочек фаршем и термообработки колбасных батонов, возможность маркировки с нанесением товарного знака предприятия и информационных сведений о пищевой ценности продукта, реализации барьерных технологий производства и хранения продуктов с пролонгированными сроками годности и т.д.

Потребность в колбасной оболочке, упаковочных и перевязочных материалах рассчитывают по укрупненным нормам расхода на 1 т готовых изделий.

При формовке колбасных батонов для плотного зажима свернутых в жгут концов маркированных искусственных оболочек, а также для фиксации пакетов и упаковок из полимерных пленок используют алюминиевые скобы (клипсы). Норма расхода – 0,9 кг на 1 т вареных колбас.

При использовании натуральных оболочек для придания формы и нанесения товарной отметки колбасные батоны вяжут шпагатом. Нормы расхода шпагата, кг на 1 т: вареных и полукопченых колбас – 0,25; сосисок и сарделек – 0,2; сырокопченых колбас – 0,3.

Консервное производство

Особенность при выборе и обосновании ассортимента продукции в консервном производстве состоит в использовании специфической единицы выражения производственной мощности – туб (тысячи условных банок) или муб (миллионы условных банок). При выполнении технологических сырьевых расчетов планируемое количество условных банок в смену – В, тыс. шт., переводят в количество банок физических - А, тыс. шт., по формуле 48:

(48)

где В – количество условных банок данного наименования в смену, тыс. шт.;

К – коэффициент перевода условных банок в физические (таблица 5.16).

Таблица 4.6 - Коэффициенты перевода условных банок в физические

Массу основного сырья по видам в смену М_осн., кг, для производства разных групп консервов определяют по формуле 24:

, (24)

где А – количество физических банок данного вида консервов, тыс. шт.;

Р – норма закладки основного сырья по рецептуре на 1000 физических банок.

Необходимую массу мяса на кости и необработанных субпродуктов М _к , кг, для натуральных, ветчинных, субпродуктовых консервов вычисляют по формуле 25:

(25)

где М_осн. – необходимая масса жилованного мяса и обработанных субпродуктов по рецептуре, кг;

Z – норма выхода жилованного мяса или субпродуктов, %.

Количество туш N, шт., определяют соотношением

(26)

где М – масса одной туши, кг; для крупного рогатого скота М = 165 кг, для мелкого рогатого скота М = 16 кг; для свиней без шкуры М = 62 кг, без крупона М = 65 кг; в шкуре М = 69 кг.

Массу обработанного сырья в бланшированном виде М_б, кг, определяют по формуле 27:

(27)

где М _осн – необходимая масса жилованного мяса, кг;

С – норма выхода бланшированного сырья, % к массе сырого.

Массу вспомогательных материалов, специй, рассчитывают с учетом рецептуры продукции и норм расхода по формуле 28:

(28)

где А – количество физических банок данного вида консервов, тыс. шт.;

Р – норма закладки вспомогательных материалов, специй по рецептуре на 1000 физических банок.

Расчетную массу сырья и вспомогательных материалов по группам консервов представляют в таблице4.7, в которой в качестве примера дан расчет сырья для производства консервов «Говядина тушеная».

Таблица 4.7 - Расчет сырья и вспомогательных материалов

Общую массу основного сырья в сырьевом отделении представляют в виде таблице 48.

Таблица 4.8 - Расчет основного сырья

В приведенном примере при расчете сырья учтены отходы и потери при расфасовке продукта в порционном отделении, %:

при резке и фасовке и жира-сырца 0,3 – 0,4

при фасовке жира топленого 0,5

при фасовке соли, перца, лука 1,0

отходы при чистке, мойке и резке свежего лука 22,0

потери при разборке лаврового листа 10.

Потребность во вспомогательных материалах определяют исходя из норм расхода на 1 тыс. условных банок (таблица 4.9).

Таблица 4.9 - Нормы расхода вспомогательных материалов при производстве консервов

Для обеспечения проектной мощности предприятия рассчитывают расход воды, пара, электроэнергии и холода

В качестве источников энергии используют пар и электроэнергию.

Пар и вода используются на технологические и санитарно-бытовые нужды, а электроэнергия – на технологические цели и освещение.

В качестве теплоносителей, при обработке пищевых продуктов, кроме насыщенного пара и воды используют горячее растительное масло и воздух. Пищевые продукты также могут обрабатываться энергией инфракрасного излучения, токами промышленной и сверхвысокой частот.

Определяют расходные коэффициенты воды, пара, электроэнергии, холода необходимые для обеспечения проектной мощности предприятия.

Под расходными коэффициентами понимают расход воды, пара, электроэнергии, холода в целом по предприятию за определенный интервал времени, отнесенный к единице готовой продукции (м³/т, кВт·ч/туб и т.д.).

Эти данные нужны для определения мощности силовых установок, составления графиков расхода воды, пара, электроэнергии, холода расчета системы паро- и водоснабжения.

Расчет расхода воды

Воду на перерабатывающих предприятиях используют для производственных и хозяйственно-бытовых нужд.

Производственные нужды – это технологические и технические направления использования воды: в качестве растворителя, как один из компонентов рецептуры продукта, на охлаждение и дефростацию, мойку и т.д.;

Хозяйственно-бытовые нужды – это использование воды на душевые, устройства, полив территории и т.д.

При расчете расхода воды на технологические нужды, пользуются технологической схемой производства, по которой определяют технологические операции, связанные с расходом воды и результатами продуктовых расчетов.

Расчет расхода воды на технологические нужды осуществляется двояко, в зависимости от организации технологического процесса по технологическим параметрам производства, или по технической характеристике оборудования.

Для серийного оборудования расход воды приведен в технической характеристике оборудования. Для несерийного оборудования периодического действия расход воды определяют с учетом сменяемости по уравнению:

М = m n k, (29)

где М – массовый расход воды, кг/смену (кг/сут.);

m – единовременно зали­ваемое в аппарат количество воды, кг;

n – количество подобных аппаратов, шт.;

k – коэффициент сменяемости воды, по числу раз в смену (сутки);

m = V η ρ, (30)

где V – объем аппарата, м³;

ρ – плотность воды при средней температуре, кг/м³;

η – коэффициент заполнения емкости (η = 0,5÷0,95).

Выбор коэффициента заполнения емкости зависит от условий проведения технологического процесса. Если жидкость находится в емкости

в спокойном состоянии, то η = 0,92÷0,95;

при перемешивании η = 0,75÷0,85;

при кипении с образованием пены η = 0,5÷0,6.

Часовой расход воды (М_ч кг/ч) зависит от времени заполнения рабочей емкости аппарата водой:

(31)

где τ – время заполнения, мин.

Расход воды для охлаждения материала:

(32)

где М_о – расход охлаждающей воды, кг/ч;

G – масса охлаждаемого материала, кг/ч;

с₁ – удельная теплоемкость материала при средней температуре, кДж/кг·К;

t_н, t_к – начальная и конечная температура материала, °С;

θ_н, θ_к – начальная и конечная температура охлаждающей воды, °С;

с₂ – удельная теплоемкость воды при средней температуре t_ср, кДж/кг·К;

φ – коэффициент, учитывающий потери тепла в окружающую среду; φ принимают от 3 до 5 % (т.е. φ = 1,03÷1,05) – при нагревании среды и φ = 0,97÷0,95 – при охлаждении.

Вода на технические цели расходуется на мойку оборудования, полов и стен производственных помещений. Учет воды ведут либо по нормам расхода воды, ли­бо по фактическому расходу воды при истечении ее из поливочных шлангов. Нормы расхода воды для мойки полов и стен (м³ на 1 м² площади):

а) для производств, требующих особого санитарного режима (разделочный, консервный, маринадный, жироперерабатывающий цеха и т.д.) – 10·10³ м³/м² воды в смену;

б) для производства с небольшим загрязнением пола и стен – 5·10³ м³/м² воды в смену.

Расход воды для мойки емкостных аппаратов определяют исходя из их объема по уравнению:

М = k V ρ n , (33)

где М – количество воды, израсходованное на мойку одного аппарата, кг/смену;

k – коэффициент заполнения емкости водой;

V – объем аппарата, м³;

ρ – плотность воды, кг/м³;

п – число однотипных аппаратов, шт.

Для аппаратов малой емкости k = 0,5÷0,75, для аппаратов большой емкости k = 0,25÷0,5.

Мойку полов и стен производственных цехов проводят водой из шлангов. Расход воды в этом случае определяют по формуле 34:

(34)

где М – объемный часовой расход воды, м³/ч;

d – внутренний диаметр трубы (шланга), м;

ω – скорость истечения воды из шланга, м/с (ω = 1÷2 м/с);

п – число водопроводных точек.

Внутренний диаметр трубы определяют по формуле 66:

d = d_н - 2δ , (35)

где δ – толщина трубы, м.

Обычно принимают n = 1 на 100 м² площади пола (S, м²), которую опреде­ляют по формуле 36:

S = a b, (36)

где a, b – ширина и длина цеха, м.

Продолжительность одной мойки составляет 10÷20 мин (2÷3 раза в смену), что необходимо учесть при определении расхода воды в смену.

Перевод объемного расхода воды в массовый и наоборот выполняют по формулам 37,38:

(37-38)

где G – массовый расход воды, кг/ч (кг/с);

V – объемный расход воды, м³/час (м³/с);

ρ – плотность воды при средней температуре, кг/м³.

Расход воды на хозяйственно-бытовые нужды рассчитывают по приведенной ниже методике. В эту статью расхода входит вода, используемая в умывальниках, душах и туалетах, на мойку полов в служебных помещениях и кон­торах, на полив территории и т.д. по нормам расхода (таблица 4.10).

Таблица 4.10 - Нормы расхода воды

Время расходования воды:

- на хозяйственно-бытовые нужды – равномерно на всю смену;

- на душ – 40÷60 мин до и после смены;

- на стирку белья – на время работы прачечной.

Расход горячей воды можно принять приближенно в количестве 40 % от расхода холодной воды для соответствующей статьи расхода.

Расход энергии на нагрев горячей воды:

Q = Gc (t_к – t_н), (39)

где Q – расход энергии, кДж/с (кВт);

G – массовый расход нагреваемой воды, кг/с;

с – удельная теплоемкость воды при t_cp, кДж/кг·К;

t_н, t_к– началь­ная и конечная температура воды, °С,

для умывальников t_к = 35 °С (загрязненные производства);

t_к= 25 °С (чистые производства);

для мытья полов и оборудования t_к = 35÷50 °С.

Все статьи расхода воды сводят в таблице 4.11.

Таблица 4.11 - Расход воды, м³

По данным таблицы 4.11 определяют удельный расход воды на единицу го­товой продукции:

(40-41)

где g – массовый удельный расход воды на единицу готовой продукции, кг/т (кг/туб, кг/кг и т.д.);

G – массовый расход воды, кг/ч (кг/смену, кг/сут, кг/год);

М – мощность предприятия по готовой продукции, кг/ч (туб/смену и т.д.);

V_уд – удельный объемный расход воды, м³/кг, (м³/туб…).

Расчет расхода пара

На предприятиях водяной пар расходуют на технологические и бытовые и силовые цели.

Для технологических целей глухой и острый пар используют как тепло­носитель. Острый пар используют, например, для разваривания сырья в варильниках или нагрева и перемешивания жидкостей барботированием, для создания избыточного давления в автоклавах, а также на изменение агрегатного состояния вещества (испарение или выпаривание жидкости, сушка материалов и т.д.). Глухой пар используют в поверхностных теплообменниках с паровым обогревом. Давление пара, используемого на мясообрабатывающих предприятиях, колеблется от 0,15 до 1,2 МПа (1,5÷12 кг/см²).

Для каждой технологической операции с использованием водяного пара определяют его расход по данным теплового баланса каждого теплового процесса. При этом используют данные материальных балансов продуктовых расчетов. Для периодических процессов учитывают время термообработки по каждому циклу.

В каждом конкретном случае тепловая нагрузка аппарата (затраченное тепло) может быть определена из теплового баланса процесса. Например, тепло, затраченное на нагрев продукта от начальной (t_н) до конечной (t_к) тем­пературы для аппарата непрерывного действия, определяют по формуле 2:

Q = Gc (t_к – t_н)φ, (42)

где Q – тепло, затраченное на нагрев, Дж/с (Вт), т.е. тепловая нагрузка аппарата;

G – массовый расход продукта, кг/с;

с – удельная теплоемкость продукта при его средней температуре, Дж/кг·К;

t_к, t_н – начальная и конечная температура, °С;

φ – коэффициент, учитывающий потери тепла в окружающуюсреду (φ = 1,03÷1,05).

Теплоемкость продукта выбирают либо по известным справочникам, либо рассчитывают по принципу аддитивности для многокомпонентных систем.

На изменение агрегатного состояния вещества (затвердение, плавление, испарение, конденсация) расходуется тепловая энергия, количество которой определяют по формуле 43:

Q = G r, (43)

где Q – количество тепла, Дж/с (Вт);

G – массовый расход продукта, кг/с;

r – теплота фазового перехода, Дж/кг.

Значение r определяют по справочным данным в зависимости от вида продукта и вида фазового перехода вещества. Например, теплота плавления льда принимается равной r₀ = 335,2·10³ Дж/кг, жира

r_ж = 134·10³ Дж/кг. Теплота парообразования зависит от давления в рабочем объеме аппарата: r = f (P_a). При атмосферном давлении r = 2259·10³ Дж/кг.

Для аппаратов непрерывного действия рассчитывают расход тепла за единицу времени (Дж/с (Вт) – тепловой поток), а для аппаратов периодическо­го действия – за цикл работы (Дж). Чтобы определить расход тепла за смену (сутки), необходимо умножить тепловой поток на время работы аппарата в смену, сутки или на число циклов работы аппарата периодического действия и количество подобных аппаратов.

Расход насыщенного водяного пара как теплоносителя при условии его полной конденсации определяют по уравнению:

(44)

где D – количество греющего водяного пара, кг (или расход, кг/с);

Q_общ – общий расход тепла или тепловая нагрузка теплового аппарата (кДж, кДж/с), определяют из уравнения теплового баланса аппарата;

– энтальпия сухого насыщен­ного пара и конденсата, Дж/кг;

r – скрытая теплота парообразования, кДж/кг.

Расход острого пара на перемешивание жидких продуктов (барботирование) принимают по норме 0,25 кг/мин на 1 м² поперечного сечения аппарата.

Расход пара на хозяйственные и бытовые нужды по этой статье пар расходуется для нагрева воды для душей, прачечной, мытья полов и оборудования, прошпарки оборудования.

Расход пара на прошпарку оборудования и инвентаря определяют по истечению его из трубы по уравнению расхода:

(45)

где D_ш – расход пара на прошпарку, кг/смену;

d – внутренний диаметр шланга (0,02÷0,03 м);

ω – скорость истечения пара из трубы (25÷30 м/с);

ρ – плотность пара, кг/м³ (по таблицам Вукаловича ρ = f(ρ));

τ – время прошпарки, ч (0,3÷0,5 ч).

Если в уравнении принять τ = 1 ч, то расход пара определяется в кг/ч.

Расчет расхода пара по всем статьям сводят в таблицу 4.12.

Таблица 4.12 - Расход пара, кг

Удельный расход пара вычисляют по формуле 46:

(46)

где d – удельный расход пара, кг/т (кг/туб и т.д.);

D – расход пара, кг/ч (кг/смену, кг/сут, кг/год);

М – мощность предприятия, кг (т, туб).