Курсовойпроект
По дисциплине«Технология отрасли»
На тему«Разработка технологической линии получения водки производительностью 2000л/сутки»
2009
Содержание
Введение. Влияние микропримесей на органолептическую оценкуводок
1. Характеристикасоставных частей сырья
2. Внесение всортировку ингредиентов. Обработка водно-спиртовой смеси активированным углем
2.1. Внесение всортировку ингредиентов
2.2. Обработкаводно-спиртовой смеси активированным углем
2.3. Регенерацияотработавшего активного угля
3. Описаниетехнологической схемы производства водки «Золотой родник»
4. Расчетматериального баланса водки «Золотой родник»
4.1. Расчет основногосырья
4.1.1. Расчет спирта
4.1.2. Расходисправленной воды
4.1.3. Расчет количествасортировки
4.1.4. Расход сахара
4.1.5. Расход экстракта
4.1.6. Расход виннойкислоты
4.1.7. Расход пищевойдобавки «GS»
4.2. Расчет необходимогоколичества тары и вспомогательных материалов
4.2.1. Потребность вбутылках
4.2.2. Потребность вящиках
4.2.3. Расход пробки дляукупорки бутылок
4.2.4. Расход этикеток иклея
5. Описание и расчетсортировочного чана
Заключение
Список литературы
Введение.Влияние микропримесей на органолептическую оценку водок [1]
Одной из основных стадийпри производстве водок является процесс обработки водно-спиртовых растворовактивным углем. Только после этого сортировка приобретает характерные вкус иаромат, присущие водке.
При обработке активнымуглем из водно-спиртовой смеси адсорбируются и окисляются примеси, такие какальдегиды, сивушные масла, непредельные соединения, влияющие на дегустационнуюоценку водок. К примеру, метиловый спирт по запаху напоминает этиловый спирт, иего присутствие не отражается на результатах дегустации, а вот спирты сивушногомасла имеют острый запах, напоминающий запах серного эфира (пропиловый иизобутиловый спирты) или сивушный (бутиловый и изоамиловые спирты). Уксусный альдегиди ацетон обладают очень жгучим вкусом и острым неприятным запахом. Ещезначительнее отрицательное влияние непредельных альдегидов, существенноснижающих органолептическую оценку спиртов и водок. Это акролеин и кротоновыйальдегид, обладающие жгучим вкусом и резким запахом.
Эфиры же, содержащиеся вспирте и образующиеся в водке в процессе обработки активным углем, наоборот,характеризуются тонким фруктовым ароматом и положительно влияют надегустационную оценку, «маскируя» отрицательное влияние альдегидов и сивушныхмасел. Опыты, проведенные во ВНИИПБТ, показали, что наличие пропилового спиртав количестве 4 мг/дм3 уже отрицательно сказывается наорганолептических показателях водки, в то время как наличие изоамилового спиртав таком же количестве оценено положительно. Авторами установлено, чтобольшинство эфиров в небольших концентрациях улучшают вкус, придавая некоторуюсладость, смягчающую жгучий вкус. С увеличением концентрации эфиров напиткиприобретают специфические, но в большей части неприятные оттенки вкуса, гаммакоторых широка: горькоминдальные, прело- и маслянисто-горькие,гнилостно-сладкие, перечно-горькие и пр. Эфиры по влиянию на органолептическуюоценку водно-спиртовых примесей можно условно разделить на три группы:
1. улучшающие запахи вкус: метилацетат, метилпропионат, этилацетат и пропилизобутират,изобутилбутират;
2. влияющие наорганолептические показатели нейтрально. При этом смягчается резкость ароматакак самого этилового спирта, так и других примесей: пропилпропионат,этиллактат, этилизобутират;
3. ухудшающиеорганолептические показатели: этилпропионат, пропилацетат, изобутилацетат,изобутилпропионат, метилизобутират, изобутилбутират, изоамилбутират,этилизовалериат, изоамилизовалериат и диэтиловый эфир.
Из эфиров первой группыинтересны метилацетат, метилпропионат и этилацетат. Они придают спиртусладость, а его аромату – фруктовые оттенки. При этом запах спирта улучшаетсяпри концентрации эфира до 10 мг/дм3. За этим пределом оттенок негармонирует со спиртом и «слышна» его индивидуальность. В концентрациях до 5мг/дм3 этилацетат сообщает спирту приятный вино-фруктовый аромат.Запах метилацетата и метилпропионата – фруктовый с «кислинкой», приятный и приконцентрации примеси 20 мг/дм3.
Пропилизобутират иизобутилбутират в концентрациях до 5 мг/дм3 сообщают спиртусвоеобразные оттенки: первый – вишнево-винный, а второй – молочно-кислый.
Из второй группыхарактерной добавкой может быть этиллактат, который улучшает вкус спирта и вконцентрациях до 2 мг/дм3 придает исходному спирту слабый фруктовыйоттенок. Запах примеси не закрывает, а лишь смягчает данные исходного спирта,аромат и вкус которого становятся гармоничными.
Примечательны свойстваэтилизобутирата. В концентрации 30-90 мг/дм3 он имеет запахпрогорклого масла. В концентрации 15 мг/дм3 в аромате спирта«слышен» оттенок квашеных яблок, в концентрации до 5мг/дм3 спиртупридается приятный винный запах.
Пропилпропионат вконцентрации до 2.5 мг/дм3 придает исходному спирту фруктовыйаромат, в больших концентрациях – резкий запах фруктовой эссенции, затемпрогорклого масла, а при содержании 30 мг/дм3 и более – гнилостныйзапах.
Наиболее многочисленнагруппа эфиров, ухудшающих запах исходного спирта. Пропилацетат и этилпропионатв малых концентрациях придают оттенок прогорклости и затхлости, изобутилацетат– резкий фруктовый аромат, изобутилпропионат и бутилпропионат – запах лежалойзелени, прелого зерна. Изобутираты изобутилового и изоамилового спирта «слышны»в спирте цветочными оттенками. Этилизовалериат придает характерные оттенки валерианы– приятные, но не свойственные спирту. Наиболее неприятен диэтиловый эфир,который «слышен» даже в малых количествах в виде постороннего запаха.
Качественный иколичественный составы микропримесей, содержащихся в водках, зависят откачества сырья, из которого получен спирт, идущий для приготовления водок, атакже от технологических режимов в производстве спирта и водок.
Цель исследований –определение влияния микропримесей на органолептическую оценку водок. Согласногазохроматографическому разделению в водках Белебеевского спиртоводочногокомбината содержится уксусный альдегид, 2-пропанол, этилацетат и метанол, но,учитывая, что метилового спирта в водке содержится небольшое количество (неболее 0.0018%), а также, что у него характерные запах и вкус, сходный сэтанолом, пришли к выводу, что значительного влияния на органолептическиепоказатели водки данная микропримесь не оказывает.
Для определения влияниямикропримесей на органолептическую оценку водок нами были обработаныводно-спиртовые смеси различными марками активного угля (БАУ-А, АГ-ОВ, СКД-515)и получено 33 образца водок с разным содержанием примесей. Так, например,количество уксусного альдегида варьировалось в пределах 0.7-7.4 мг/дм3,сложных эфиров – 5-20, 2-пропанола – 1.9-3.5 мг/дм3. Количественноесодержание примесей определяли параллельно на газовых хроматографах НР 5890 и«Кристалл 2000М», после чего была проведена рабочая дегустацияэкспериментальных образцов водок.
Полученные данныеподвергли математической обработке с помощью прикладной программы Statgrafics 5.1. За фактор варьирования былопринято содержание альдегидов, эфиров и сивушных масел, откликом послужилаорганолептическая оценка водок.
При увеличении содержанияальдегидов органолептическая оценка водок снижается, при этом водки приобретаютжгучесть и резкий запах. Присутствие в водках сложных эфиров положительновлияет на их органолептическую оценку, которая имеет максимальное значение приминимальных концентрациях альдегидов и содержании сложных эфиров 10-12.5 мг/дм3.При дальнейшем увеличении концентрации сложных эфиров дегустационная оценкаснижается и водка приобретает эфирный тон.
При дегустации водок ссодержанием 2-пропаноа более 2.3-2.5 мг/дм3 практически все членыдегустационной комиссии отмечали неприятный сивушный тон и низко оценивалипредставленные образцы, но образцы с наибольшим содержанием сложных эфиров приодинаковой концентрации 2-пропанола получили на 0.05-0.1 балла выше. Очевидно,сложные эфиры сглаживают негативное влияние сивушных масел на органолептическиепоказатели водок.
1. Характеристикасоставных частей сырья [2]
Эфиромасличноерастительное сырье имеет сложный химический состав. Все вещества, входящие всостав сырья, применяемого в ликероводочной промышленности, по их растворимостии водно-спиртовой жидкости можно разделить на растворимые и нерастворимые.
К первым относятся:ароматические, горькие, дубильные, красящие вещества, глюкозиды, растворимыеуглеводы, органические кислоты, жиры, ферменты и минеральные вещества, ковторым – целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин и др.
Эфирные масла относятся кароматическим вещества и являются наиболее ценной частью при переработкеэфиромасличного сырья. Все другие растворимые вещества: горькие, дубильные,красящие и прочие – сопровождающие вещества, оказывающие влияние на вкусовыесвойства полуфабрикатов.
Эфирные маслапредставляют собой летучие, маслянистые жидкости, обладающие более или менееприятным запахом. Эфирными они называются потому, что, улетучиваясь, подобносерному эфиру, не оставляют жирного пятна на бумаге; маслами – потому, чтожирны на ощупь.
Очень редко эфирное маслосостоит только из одного химического соединения, как это наблюдается приобразовании ванилина в стручках ванили. В большинстве случаев в состав эфирныхмасел входит несколько химических компонентов, причем в некоторых преобладаетодин, как, например, в миндальном масле бензальдегид, составляющий около 99%, ванисовом анетол (около 90%) и т.д. Но нередко явного преобладания одногоопределенного соединения не имеется и эфирное масло состоит из многихсоединений.
До начала XIX века эфирные масла рассматривалиськак однородные вещества, содержащее большее или меньшее количество примесей. В90-х годах прошлого столетия были освоены рациональные методы перегонки эфирныхмасел с целью выделения из них химически чистых ароматических веществ,являющихся основой для каждого данного эфирного масла.
Главной составной частьюэфирных масел являются углеводороды терпенового ряда и их кислотсодержащиепроизводные: спирты, альдегиды, кетоны, сложные эфиры и окиси.
Терпены относятся куглеводородам, т.е. соединениям, состоящим из углерода и водорода. Терпеныделятся по своему строению на: 1) моноциклические – с одним кольцом и двумядвойными связями; 2) бициклические – с двумя кольцами и без двойных связей; 3)трицикоические – с тремя кольцами и без двойных связей.
Наибольшее значение имеютциклические терпены с общей эмпирической формулой С15Н16.
Из моноциклическихтерпенов в сырье, применяемом в ликероводочном производстве, встречаютсялимонен, терпинен и фелландрен.
Лимонен представляетсобой жидкость с лимонным запахом; температура кипения его 175-176ºС принормальном давлении.
d-Лимонен является главной составнойчастью померанцевого (90%), лимонного, мандаринового, тминного и других масел.
Под общим названиемтерпинена существует три углеводорода, из которых α- и γ-терпиненынайдены в эфирных маслах кориандра, майорана, кардамона и лимона, аβ-терпинен получен только синтетическим путем; α-терпиненпредставляет собой бесцветную маслянистую жидкость, обладающую запахом лимона.Температура кипения его 65.4-66ºС (13.5 мм давления рт.ст.). В эфирныхмаслах он находится не в чистом виде, а в смеси с γ-терпиненом(температура кипения 183ºС при нормальном давлении).
/>
лимонен
/>
α-терпинен
/>
γ-терпинен
Фелландрены (α- иβ-фелландрены) содержатся в эфирных маслах: дягиля (как главная составнаячасть), полыни обыкновенной, кориандра, бадьяна, имбиря, кудрявой мяты, корицы,перечной мяты, лимона и черного перца. Оба углеводорода имеют вид бесцветногомасла с температурой кипения 171-172ºС и 175-176ºС при нормальномдавлении. С трудом получаются в чистом виде, так как при перегонке они склонныразлагаться.
Фелландрен имеет приятныйзапах и жгучий вкус.
Из группы бициклическихтерпенов в растениях, применяемых в ликероводочном производстве, встречаются:сабинен – в можжевелевом и кардамоновом эфирных маслах, α-пинен – влимонном, зверобойном, кориандровом, майорановом и неролиевом маслах,β-пинен – в иссопном, петигреновом и лимонном маслах и камфен – влимонном, апельсиновом, петигреновом, перолиевом и иссопном.
/>
α-фелландрен
/>
β-фелландрен
Сабинен – жидкость стемпературой кипения 162-166ºС, камфен – твердое парафинообразноевещество, плавящееся при 48-53ºС и кипящее при 158-168ºС.
α-Пинен – бесцветнаяжидкость, легко осмоляющаяся на воздухе, с температурой кипения 155-156ºС.
/>
β-Пинен, илипопинен, — жидкость, кипящая при 163-164ºС.
Кроме терпенов С10Н16в эфирных маслах часто встречаются углеводороды, которые по составупредставляют собой уплотненные (полимерные) терпены. Таков, например,сексвитерпены (то есть полуторные терпены С15Н24),дитерпены (удвоенные терпены С20Н42) и пр. Это густыежидкости или твердые вещества, которые в эфирных маслах содержатся в малыхколичествах.
/>
Спирты образуются изуглеводородов путем замещения одного из водородов гидроксилом. По числугидроксильных групп спирты делятся на одноатомные, двухатомные, трехатомные ит.д. В зависимости от положения, занимаемого гидроксильной группой вструктурной формуле молекулы, они могут быть первичными, вторичными итретичными.
К алифатическимтерпеновым спиртам относятся спирты, являющиеся производными простейшихациклических или алифатических терпенов, т.е. терпенов с открытой цепьюуглеродных атомов.
Гераниол С10Н16Оявляется главной составной частью (54-80%) розового масла. Кроме того, гераниолвходит в свободном состоянии или в виде сложных эфиров в состав неролиевогомасла, кориандрового, можжевелового, лаванды. Очищенный гераниол представляетсобой бесцветную жидкость с приятным запахом розы и температурой кипения 230ºС.При открытом хранении у гераниола меняются цвет и запах в худшую сторону.
Линалоол С10Н18О– третичный ненаыщенный спирт, встречающийся во многих эфирных маслах в видедвух изомеров: d-линалоолявляется главной составной частью эфирного масла кориандра (60-70%); l-линалоол содержится в масле русскойкудрявой мяты (50-60%). Кроме того, линалоол входит в состав лаванды, имбиря,корицы, базилика, тимьяна и неролиевого масла.
/>
Линалоол – жидкость сзапахом ландыша; температура кипения 197-199ºС.
К моноциклическимтерпеновым спиртам относится ментол С10Н29О, главнымдействующим началом перечной мяты (l-ментол).
Ментол кристаллизуется вчетырех формах, имеющих различные температуры плавления (от 31 до 43ºС). Вчистом виде образует твердые игольчатые кристаллы. Имеет приятный характерныйзапах и холодящий жгучий вкус. Плохо растворим в воде, но в спирте растворяетсяхорошо. Температура кипения 212-215ºС.
/>
Кроме ментола, кмоноциклическим терпеновым спиртам относятся терпинеол С10Н18О– твердое вещество, встречающееся в померанцевом, неролиевом, бадьяновом ипетигреновом маслах, — а также перилловый спирт С10Н16О –жидкость, содержащаяся в маслах кудрявой мяты и можжевельника.
К бициклическимтерпеновым спиртам относится барнеол, найденный в эфирных маслах кориандра,кардамона, тимьяна и лаванды.
Борнеол представляетсобой кристаллическое вещество, обладающее запахом камфары. Плавится притемпературе 203-204ºС. Кипит при 212ºС.
Альдегидами называютсяпродукты дальнейшего окисления углеводов, содержащие в своих молекулахкарбонильные группы, в которых углерод одной валентностью соединен с водородом,а другой – с радикалом. Если углерод соединен, с одной стороны, с кислородом, ас другой, — с двумя углеродными радикалами, то это будет кетон.
К ненасыщеннымалифатическим альдегидам относятся цитраль и цитронеллаль.
Цитраль С10Н16Овстречается в виде смеси двух изомеров (α и β), представляющих собойбесцветные подвижные жидкости с характерными, но различными запахами. Подвоздействием воздуха цитраль быстро окисляется и принимает желтый цвет.Температура кипения 228-229ºС. Цитраль является составной частью лимонногомасла.
/>
Цитронеллаль С10Н18Опредставляет собой неразделимую смесь двух изомеров. Входит в состав лимонногомандаринового масел. Жидкость кипит при температуре 205-208ºС.
Из ряда циклическихальдегидов в химическом составе растений, примняемых в ликеро-водочномпроизводстве, встречаются бензальдегид, анисовый альдегид и ванилин.
Анисовый альдегид С8Н8О2содержится в анисовом, бадьяновом и фенхелевом маслах, ванилин найден встручках ванили и в гвоздичном масле. Белок кристаллическое вещество с сильнымприятным запахом и жгучим вкусом. Температура плавления 81-82ºС, кипения263ºС.
Из алифатическихальдегидов нетерпенового происхождения уксусный СН3СНО содержится вирисовом, перечно-мятном и анисовом эфирных маслах, иониловый С8Н17СНО– в ирисовом, розовом, коричном, мандариновом и лимонном маслах и дециловый С9Н19СНО– в можжевеловом, померанцевом, неролиевом и каринадровом маслах.
Из числа терпеновыхмоноциклических кетонов в эфирных маслах, применяемых в ликеро-водочномпроизводсвте, встречается карвон, дигидрокарвон и ментон.
Карвон С10Н14Овходит в состав тминного (50-60%) эфирного масла и масла кудрявой мяты (70%).Представляет собой бесцветную, вязкую жидкость с зпахом тмина. Температуракипения 230ºС.
Дигидрокарвон С10Н16Отакже находится в тминном масле. Бесцветная, маслянистая жидкость, обладающаязапахом карвона и одновременно ментона. Температура кипения 221-222ºС.
Ментон С10Н18Онайден в масле перечной мяты. Жидкость с мятным запахом. Температура кипения207ºС. К бициклическим терпеновым кетонам относится ирон С13Н20О,содержащийся в эфирном масле корневищ ириса. Ирон – малоподвижная маслянистаяжидкость. В разведенном спиртовом растворе имеет приятный запах фиалки, кипитпри 144ºС (при давлении 10 мм.рт.ст.).
2. Технологическаясущность процесса [3]
2.1.Внесение в сортировку ингредиентов
В зависимости отнаименования водки для придания соответствующего аромата в сортировку вносятнебольшое количество ингредиентов – сахара, инвертированного сахара, меда,лимонной кислоты, гидрокарбоната натрия, уксуснокислого натрия, перманганатакалия и др. Например, в 1000 дал сортировки водки «Экстра» добавляют 25 кграфинированного сахара-песка и от 1 до 10 г КМnO4 (в зависимости от качества спирта); в 1000 дал «Водки» — 10кг рафинированного сахара-песка (инвертированного), 1 кг гидрокарбоната натрияи 0.3 кг лимонной кислоты.
Сахар (сахароза) иинвертированный сахар добавляют в виде водных концентрированных растворов — сиропов, мед – в виде раствора в водке. Сахарный сироп смешивают с сортировкойпри ее приготовлении, инвертированный сахарный сироп и раствор меда вводятпосле обработки сортировки активным углем. Последнее объясняется тем, чтомоносахариды и ароматические вещества меда частично адсорбируются активнымуглем, это приводит не только к перерасходу ингредиентов, но и кпреждевременному истощению активного угля. Кроме того, при растворении меда вводке выделяются коллоидные вещества, забивающие поры активированного угля.
Дл приготовления растворамеда его смешивают с водкой в соотношении 1:10. Полученный раствор фильтруют нарамном фильтре через асбестоцеллюлозные пластины с намывным кизельгуровым слоем(3 кг кизельгура на 1 м2 поверхности фильтрующих пластин) или толькочерез фильтрующий картон марки КТФ-2.
Марганцовокислый калийдобавляют к сортировке в виде водного раствора до введения сахарного сиропа.
Гидрокарбонат натрия(питьевая сода) добавляют на каждые 1000 дал сортировки, определяя егоколичество (в кг) по формуле:
/>, (2.1)
где 0.84 – количествохимически чистого гидрокарбоната натрия, необходимое для повышения щелочности1000 дал сортировки на величину, эквивалентную 1 мл 0.1 М раствора HCl на 100 мл, кг;
А1 – начальнаящелочность сортировки, мл 0.1 М раствора HCl на 100 мл;
А2 –требующаяся щелочность сортировки, мл 0.1 М раствора HCl на 100 мл.
Товарный гидрокарбонатнатрия содержит 98.5% основного вещества, поэтому его дозировку соответственноувеличивают. Гидрокарбонат предварительно размешивают в бачке, вылуженномчистым оловом, с небольшим количеством сортировки до получения однородной суспензии,которую сливают в сортировочный чан, тщательно размешивают с сортировкой втечение 10 мин и затем отстаивают 15 мин.
Раствор уксуснокислогонатрия приготовляют нейтрализацией уксусной кислоты гидрокарбонатом натрия вбачке, также вылуженном чистым оловом. Для этого 0.25 л 80%-ной уксуснойкислоты разводят умягченной водой до 2 л и в полученный раствор при постоянномперемешивании добавляют небольшими порциями гидрокарбонат натрия до нейтральнойреакции.
Вкусовые добавки повышаютплотность водно-спиртового раствора, поэтому показания спиртометра будут ниже(видимая крепость). Истинную крепость определяют после перегонки пробы иразбавления отгона дистиллированной водой до первоначального объема иливнесением поправки в видимую крепость, по Грацианову А.Н. (табл.1 ).
Таблица 1
Поправки в видимуюкрепостьСодержание сухого остатка, мг/л Положительная поправка к показанию спиртометра, %об. Содержание сухого остатка, мг/л Положительная поправка к показанию спиртометра, %об. 75 0.05 600 0.35 150 0.10 650 0.40 260 0.15 725 0.45 375 0.20 800 0.50 460 0.25 900 0.55 550 0.30 1000 0.60
2.2. Обработкаводно-спиртовой смеси активированным углем
Для удаления изсортировки примесей, придающих ей неприятный запах и вкус, производят обработкуее активным углем. В ликероводочном производстве применяют активный уголь маркиБАУ. Его получают на лесохимических заводах путем обугливания без доступавоздуха березовой или буковой древесины и последующей обработки перегретымводяным паром. При обработке паром уголь активируется, так как поры егоосвобождаются от продуктов сухой перегонки и частично от минеральных примесей,а поверхность угля насыщается кислородом воздуха.
Активный уголь БАУпредставляет собой зерна величиной от 1.0 до 3.5 мм. Предполагают, что активныйуголь адсорбирует некоторые примеси, которые придают спирту неприятный вкус иаромат. Кроме того он катализирует реакции окисления спирта и его примесей собразованием карбоновых кислот и их последующую этерификацию, т.е. образованиесложных эфиров (уксусноэтилового, уксусноизоамилового и др.), сообщающих водкеприятный аромат и улучшающих ее вкус.
Обработку сортировкиактивным углем проводят в колонках медных или из нержавеющей стали путемфильтрации через высокий слой угля внизу вверх. Такой метод обработки названдинамическим.
Скорость фильтрацииводно-спиртовых смесей через угольную колонку (слой угля высотой 4 м) зависитот вида колонки и активности угля. Так, для водок «Столичная» и «Экстра»скорость фильтрации при свежем угле не должна превышать 30 дал/ч, а прирегенерированном угле – 20 дал/ч. Для остальных видов водок при свежем угле до80 дал/ч, при регенерированном – до 60 дал/ч.
По условиям производствадопускается меньшая скорость фильтрации, минимальная скорость 2-3 дал/ч.
2.3.Регенерация отработавшего активного угля
Примеси, поглощаемыеактивным углем в процессе обработки сортировки, снижают его адсорбционные икаталитические свойства. Продолжительность работы угольной колонки зависит от рядафакторов: тщательности фильтрации сортировки через песок, качества угля, спиртаи воды, высоты слоя угля и других. В заводской практике обычно считают, чточерез колонку можно пропустить от 15 до 100 тыс. дал сортировки.
Адсорбционную икаталитическую способности отработавшего угля периодически необходимовосстанавливать. С этой целью отработавший уголь подвергают термическойрегенерации – обработке в колонке водяным паром при температуре 110-130ºС.Термическая регенерация угля основана на обратимости адсорбционного процесса.Процесс адсорбции протекает с выделением тепла; если нагревать отработавшийуголь, происходит десорбция – освобождение его активной поверхности отпоглощенных веществ. Примеси, содержащиеся в спирте, являются летучимивеществами, и поэтому путем нагревания угля можно освободить его от всехпоглощенных примесей спирта.
Полученный прирегенерации угля дистиллят, содержащий спирт, направляют на ректификацию илидля приготовления спирта-денатурата. Содержание спирта в дистилляте постепенноуменьшается; при содержании спирта, равном нулю, дистиллят направляют вканализацию. Обработку угля паром ведут до тех пор, пока получаемый дистиллятне приобретет нейтральную реакцию и потеряет неприятный запах. Затем черезуголь продувают воздух с целью насыщения кислородом. Продувку воздуха прекращают,когда температура угля в колонке снизится до 50-55ºС. На этом процессрегенерации угля, считают законченным.
Обработка паром ипродувка воздухом восстанавливают адсорбционные и каталитические свойства угля.Потери угля при таком способе регенерации незначительны.
3. Описаниетехнологической схемы производства водки «Золотой родник» [3]
Технологическая схемапроизводства водки «Золотой родник» включает следующие стадии:
1. приемка спирта;
2. подготовка воды;
3. приготовлениеинвертированного сахарного сиропа;
4. приготовлениеводно-спиртового раствора (сортировки);
5. обработкаводно-спиртового раствора активным углем:
6. внесениеингредиентов и корректировка купажа водки;
7. контрольноефильтрование водки;
8. расфасовка,оформление и хранение готового изделия.
Для приемки спирта назаводах имеется спиртоприемное отделения, оборудованное сливными устройствами,мерниками и насосами. Спирт из автоцистерн сливается через нижнюю трубу порезиновому шлангу. Из железнодорожных цистерн слив спирта осуществляется спомощью насоса (принудительно).
В ликероводочномпроизводстве вода – это один из основных видов сырья, доля которого составляет60%. Особое значение имеет жесткость воды и ее солевой состав. Общая жесткостьводы для ликероводочных изделий не должна превышать 1 мг /дм3.Требование к жесткости воды вызвано тем, что в водно-спиртовых смесяхрастворимость кальциевых и магниевых солей, обуславливающих в основномжесткость воды, меньше, чем в питьевой, и при смешивании спирта с жесткой водойэти соли образуют осадок, вызывающий помутнение.
Согласно ГОСТу водыдолжна быть прозрачной, бесцветной, не иметь посторонних привкусов и запахов,не содержать патогенных микроорганизмов.
Общая жесткость воды недолжна превышать мг/л (в отдельных случаях допускается до 17 мг/л). Содержаниежелеза (суммарное) не больше 0.3 мг/л; содержание других элементов (в мг/л)следующее: свинца 0.1; мышьяка 0.05; фтора 1.5; меди 3.0; цинка 5.0; активногохлора 0.5.
Кроме этих требований кпитьевой воде предъявляются дополнительные. Она должна содержать минимальноеколичество продуктов распада органических азотистых веществ (нитраты, нитриты,аммиак), органических и легко окисляющихся неорганических примесей. Аммиака инитритов допускаются лишь следы, нитратов – не больше 40 мг/л; окисляемость –не выше 3 мг O2/л, или 0.759 мг KMnO4/л.
Вода из водопроводапоступает в фильтр грубой очистки мешочного типа 1. Фильтр заполнен слоемкварцевого песка, на поверхности которого удерживаются взвешенные частицы.Песочный фильтр имеет простую конструкцию и удобен в эксплуатации.
Далее вода с помощьюнасоса 2 поступает в Na-катионитовуюустановку. Установка представляет собой вертикальный закрытый сосудцилиндрической формы. Работа Na-катионитовойутсановки заключается в циклическом проведении четырех операций: умягчениеводы, взрыхление катионита и регенерация его раствором поваренной соли, отмывкаот солей кальция и магния и от избытка поваренной соли.
В течение длительногопериода работы установки жесткость умягченной воды остается практически постояннойв пределах до 0.07 мг/л. Постепенно жесткость воды возрастает, и когда онадостигает 0.14 мг/л, установка переключается на регенерацию.
Регенерация установкипроисходит следующим образом. В баке солевого раствора 4 готовят 5-10% растворповаренной соли. Этот солевой раствор прокачивают через Na-катионитовую установка сверху вниз,затем установка промывается 1700-2000 л воды. Установка готова к работе.
Умягченная вода с помощьюнасоса 5 поступает в обратноосмотическую установку 6, где вода обессоливается ииз нее удаляется патогенная микрофлора. Подготовленная вода поступает вбуферную емкость 7.
Для приготовления водкиректификованный спирт из буферной емкости 8 смешивают с подготовленнойумягченной водой из буферной емкости 7. Сортировку готовят крепостью 40 об.%.Сортировку готовят в геометрически закрытом аппарате 9. В смеситель из буферныхемкостей подается рассчитанное количество спирта, а затем вода. Так какплотность спирта меньше плотности воды, то он, поднимаясь вверх, способствуетлучшему перемешиванию. Перемешивание водно-спиртовой смеси происходит с помощьюнасоса 10. Далее водно-спиртовая смесь проходит через теплообменник 11, гдеохлаждается водой до температуры 20ºС, и направляется в напорную емкость12.
Перед подачей впроизводство водки «Золотой родник» сортировка с помощью насоса 13 вновьпроходит через теплообменник 14.
В сортировке содержитсянебольшое количество взвешенных частиц (сотые или тысячные доли процента). Дляосвобождения от них сортировку фильтруют до и после обработки активным углем.Фильтрация через песочный фильтры после угольной очистки необходима длязадержания мелкодисперсных частичек угля, образующихся в процессе очисткивследствие гидростатического воздействия потока жидкостей.
Вода из теплообменника 14поступает в песочный фильтр 15. В качестве фильтрующего материала применяетсякварцевый песок. Размеры пор фильтрующего материала, как правило, меньшеразмеров взвешенных частиц, находящихся в фильтруемой жидкости, однаконекоторые частицы меньшего размера вначале проходят через поры фильтрующегоматериала и поэтому первые порции фильтрата получаются мутными. В дальнейшем нафильтрующем материале образуется слой взвешенных частиц, через которыйфильтруется сортировка, и фильтрат получается прозрачным. Фильтрация происходитпод давлением. По мере увеличения количества профильтрованной жидкости высотаслоя осадка на фильтрующем материале увеличивается. Пропорционально высотеэтого слоя увеличивается сопротивление, и скорость фильтрации уменьшается.Поэтому необходимо периодически очищать фильтрующую поверхность отобразовавшегося осадка. Фильтрацию сортировки проводят сверху вниз соскоростью не более 0.77 м/ч или 30 дал/ч.
Для удаления изсортировки примесей, придающих ей неприятный запах и вкус, производят обработкуее активным углем. Обработку сортировки проводят в угольной колонке 17 путемфильтрации через высокий слой угля снизу вверх. Скорость фильтрацииводно-спиртовой смеси через угольную колонку 17 не должна превышать 40 дал/ч.
После обработки активнымуглем полученную сортировку фильтруют, что позволяет удалить мельчайшиечастички угля и получить продукт безукоризненно прозрачный, с кристальнымблеском. Фильтрацию водки проводят в песочном фильтре 18. Полученную сортировкунаправляют в доводной чан 19, где проверяют ее крепость. При отклонениикрепости от пределов, установленных стандартом, сортировку следует довести дотребуемой крепости добавлением спирта или воды. Готовую сортировку направляют вкупажный чан 25.
Сахар вводят вликероводочные изделия в виде водного раствора – сиропа. Готовят сироп горячимспособом. Сахарный сироп готовят концентрацией 65.8%. В сироповарочный котел 20набирают умягченную воду из буферной емкости 7; воду подогревают до 50-60ºСи затем при непрерывном размешивании механической мешалкой засыпают в неерассчитанное количество сахара. После растворения сахара сиропу дают два разавскипеть, снимая пену. Затем добавляют винную кислоту. Прибавление кислотывызывает инверсию сахарозы, что предотвращает выпадение кристаллов сахара в охлажденномсиропе. Варка сиропа во избежание карамелизации сахарозы длится 30 мин.Приготовленный сироп с помощью насоса 21 подают в теплообменник 22 дляохлаждения до 15-20ºС.
Экстракт родиолы розовойи пищевую добавку «GS» разбавляют всмесителе 23 с сортировкой, подаваемой из доводного чана 19.
Все ингредиенты:сортировку, сахарный сироп, смесь пищевой добавки «GS» и экстракта родиолы розовой, вносятся в купажный чан 25,где они перемешиваются с помощью якорной мешалки. Далее водка с помощью насоса26 подается на окончательную фильтрацию через угольную колонку 29 и песочныефильтры 27 и 30. Готовая очищенная водка собирается в буферной емкости 31 идалее направляется на розлив.
Напиток разливают пообъему в разливочной машине 32. Работает машина следующим образом. Пустыебутылки, поступающие по конвейеру, проходят шагомерную звездочку и по однойвыставляются загрузочной звездочкой на столики. При вращении карусели столикиподнимаются, с помощью колокольчиков на дозаторах бутылки горлами центрируютсяпо отношению к сливной трубке, давят на обойму дозатора и наполняются водкой.Затем бутылки опускаются, разгрузочной звездочкой выводятся на конвейер,которым предаются к укупорочному автомату 33.
Работа укупорочногоавтомата 33 заключается в следующем. Бутылки проходят подпружинный наконечник,который надевает на них колпачки. Далее бутылка перемещается по конвейеру,захватывается загрузочной звездочкой, одновременно колпачок двумяподпружиненными роликами прижимается к горлу, устанавливается на подъемный столиккарусели и поднимается вверх. Горло бутылки с колпачком входит в направляющийколокольчик обкатывающей головки и производится обкатка нижней кромки колпачка.После этого столик карусели опускается на уровень ленты конвейера, разгрузочнаязвездочка снимает укупоренную бутылку с карусели и выводит на конвейер дляпередачи в этикетировочную машину 34.
Бутылки, двигающиеся поконвейеру, разделяются шнеком и направляются по касательной к вращающемусявакуум-барабану. В это время этикетный магазин, нажимая роликом на клапанзолотникового устройства вакуум-барабана, включает вакуум, этикетка из магазинаприсасывается лицевой стороной к этикетопереносчику, после чего обратнаясторона этикетки штемпелюется и смазывается клеем. При встрече этикетки ибутылки вакуум перекрывается, присосы этикетопереносчика сообщаются сатмосферой и этикетка накатывается на бутылку. При дальнейшем движении поконвейеру машины бутылка попадает в пространство между подушкой из губчатойрезины и накатным конвейером, вращается вокруг своей оси, при этом этикеткиразглаживаются и плотнее прижимаются к бутылке.
Полностью оформленныйбутылки укладываются в ящики. Бутылки подаются под стол установки для укладкибутылок 35, где распределяются направляющими по рядам и выталкиваются на планкикассеты. При этом пустой ящик выставляется гнездами против отверстий кассеты, абутылки остаются смещенными по отношению к гнездам ящика на полшага в сторону.Планки сбрасывателя являются продолжением направляющих, поэтому, чтобы сброситьбутылки в ящик, планки передвигаются. Готовый ящики отправляются конвейером насклад готовой продукции.
4. Расчетматериального баланса водки «Золотой родник» [4]
Для приготовления водки«Золотой родник» применяют:
1) спирт этиловыйректификованный «Экстра»;
2) воду питьевую сжесткостью до 1 моль/дм3 для естественной воды и до 0.2 моль/дм3для исправленной воды;
3) экстракт родиолырозовой;
4) кислоту винную;
5) пищевую добавку «GS» (минеральный комплекс);
6) сахар-рафинад;
7) уголь активныйдревесный дробленный марки БАУ-А.
Таблица 2
Купаж на 1000 далНаименование компонентов Единица измерения Количество Спирт этиловый ректификованный «Экстра» л По расчету на крепость купажа – 40.0 % Вода питьевая исправленная л Экстракт радиолы розовой кг 0.05 Сахар-рафинад кг 1750 Кислота винная кг 0.1 Пищевая добавка «GS» (минеральный комплекс) кг 0.3
4.1.Расчет основного сырья
4.1.1.Расчет спирта
Для определенияколичества спирта расходуемого на приготовления водки, необходимо учестьбезвозвратные потери спирта при приготовлении сортировки, обработке ееактивированным углем, фильтрации водки и розливе. Эти потери исчисляются впроцентах от количества спирта, поступающего в производство.
Примем для примерногорасчета следующие величины потерь спирта в процентах.
Таблица 3
Потери спиртаВид изделия Общая сумма потерь В том числе в очистном отделении в разливном отделении Водка 40 %-ная 0.7 0.4 0.3
Согласно ГОСТу дляприготовления 40 %-ной водки применяется спирт-ректификат крепостью не ниже95.5 %об.
Расход безводного этиловогоспирта для приготовления 2000 л 40 %-ной водки с учетом потерь его впроизводстве будет равен:
/>, (4.1)
где V – необходимый объем водки, л.
/>.
Расход спирта-ректификатакрепостью 95.5 %об.:
/>. (4.2)
/>.
4.1.2.Расход исправленной воды
Условимся для упрощениярасчета, что принятые выше потери спирта сопровождаются такими же по величинепотерями воды. Такое допущение имеет определенные основания, так как спиртвсегда испаряется в виде вводно-спиртовой смеси, увлекая с собой пары воды.Кроме того, спирт теряется не только за счет испарения, но и в видемеханических потерь готовой водки.
При расчете расходаисправленной воды для приготовления сортировки необходимо учесть степень сжатиясмеси. Для получения 40%-ной вводно-спиртовой смеси при использовании спиртакрепостью 95.5 %об. необходимо к 100 л спирта добавить 145.65 л воды.
Следовательно, дляприготовления 2000 л сортировки 40%-ной водки, на которую расходуется 843.60 лспирта, требуется исправленной воды:
/>. (4.3)
/>.
4.1.3.Расчет количества сортировки
Количество приготовляемойсортировки больше количества получаемой водки. В сортировочных и напорных чанахобычно остается некоторое количество сортировки, которое используется приприготовлении очередной порции сортировки.
Часть сортировки возвращаетсяиз очистного отделения при опорожнении фильтров и угольных колонок передрегенерацией. Часть водки направляется обратно в сортировочное отделение изразливного отделения в виде возвратных продуктов, называемых в производствечистым браком. Количество возвращаемых из разливного отделения продуктовусилиями многих передовых бригад снижено до 1.0% и на ряде заводов составляетне более 1.5% от объема выпускаемой продукции.
Примем для расчета общуюсумму возвращаемых в сортировочное отделение продуктов равной 3% от объемавыпускаемой продукции.
Кроме того, некотороеколичество сортировки в процессе производства теряется в виде так называемогогрязного брака, который вторично для приготовления сортировки не может бытьиспользован, а сдается для денатурации спирта или на ректификацию. Егоколичество обычно не больше 0.1% от объема выпускаемой продукции. Количествоспирта, сданное водочным цехом в виде грязного брака, учитывается.
Таким образом, приопределении количества приготовляемой сортировки необходимо, кроме возвратныхпотерь, учитывать также количество возвратных продуктов и грязного брака. Внашем случае их объем будет составлять соответственно 3.0 и 0.1% от объемаготовой продукции.
Следовательно, объемсортировки будет равен, л:
/>. (4.4)
/>.
Если учесть потери водки вочистном цехе и принять, что в разливном отделении получается весь грязный браки возвратных продуктов 1.5% от объема продукции, то объем водки в доводныхчанах составит, л:
/>. (4.5)
/>.
4.1.4.Расход сахара
Согласно рецептуре на1000 дал сортировки водки «Золотой родник» расходуется 15.0 кг сахару.Следовательно, для приготовления 2000 л водки «Золотой родник» потребуется 3.0кг сахару.
4.1.5.Расход экстракта
Согласно рецептуре дляприготовления 1000 дал водки «Золотой родник» расходуется 0.05 л экстрактарадиолы розовой. Соответственно, для приготовления 2000 л напитка потребуется0.01 л экстракта радиолы розовой.
4.1.6.Расход винной кислоты
Согласно рецептуре дляприготовления 1000 дал водки «Золотой родник» расходуется 0.1 кг виннойкислоты. Следовательно, для приготовления 2000 л водки «Золотой родник»потребуется 0.02 кг винной кислоты.
4.1.7. Расходпищевой добавки«GS»
Согласно рецептуре дляприготовления 1000 дал водки «Золотой родник» расходуется 0.3 кг пищевойдобавки «GS». Следовательно, для приготовления2000 л водки «Золотой родник» потребуется 0.06 кг пищевой добавки «GS». Вычисленные выше данные околичестве продуктов на 2000 дал водки «Золотой родник» помещены в табл. 4.
Таблица 4
Расход продуктов дляприготовления водки «Золотой родник»Продукты Количество Единица измерения на 1000 л на 2000 л Безводный спирт 402.82 805.64 л Спирт-ректификат крепостью 95.5 %об. 421.80 843.60 л Исправленная вода 614.35 1228.7 л Сортировка 1038 2076 л Возвратные продукты 30 60 л Грязный брак 1 2 л Водка в доводочных чанах 1019 2038 л Сахар 1.5 3.0 кг Экстракт радиолы розовой 0.005 0.01 кг Кислота винная 0.01 0.02 кг Пищевая добавка «GS» 0.03 0.06 кг
4.2.Расчет необходимого количества тары и вспомогательных материалов
4.2.1.Потребность в бутылках
Примем для расчета, чторозлив производится в бутылки емкостью 1 л. Найдем необходимое количествобутылок на 2000 л водки «Золотой родник».
/>, (4.6)
где V – необходимое объем водки, л.
/>.
В настоящее времяустановлены следующие максимально допустимые нормы боя бутылок: при приеме насклад завода, сортировке и хранении с учетом внутризаводского транспортирования0.8%, а в отпускных складах готовой продукции 0.1% от суммы принятых иотпущенных бутылок.
В производстве бой посудыне должен превышать 1.25% — от количества поступивших бутылок.
Примем для расчета, чтобой посуды при хранении и в производстве составляет 2%. Следовательно,необходимое количество посуды, шт:
/>. (4.7)
/>.
Если принять, что изэтого количества 90% поступает в виде оборотной посуды, то потребность в новыхбутылках составит, шт:
/>. (4.8)
/>.
4.2.2. Потребностьв ящиках
Для укладки, перевозки ихранения посуды используют ящики с гнездами. В стандартный ящик укладывается 12бутылок емкостью 1 л.
Количество ящиков,необходимых для укладки всей готовой продукции, учитывая износ 2% от количествапоступивших ящиков, составит, шт:
/>. (4.9)
/>.
4.2.3. Расходпробки для укупорки бутылок
Укупорка бутылок с 40%-нойводкой производится картонным капсюлем с целлофановой прокладкой. Траты пробок приукупорке 1% от общего их количества. Расход пробок в соответствии с этимсоставит:
/>. (4.11)
/>.
4.2.5.Расход этикеток и клея
На закупоренные бутылкинаклеиваются этикетки. Траты этикеток в производстве принимаем 1% от общегоколичества их. Следовательно расход этикеток составит, шт:
/>. (4.12)
/>.
Для наклейки этикетокприменяется клей, который готовится из крахмала и декстринов. По практическимданным расход крахмала на 2000 л продукции составляет 0.054 кг, а декстринов –0.012 кг.
Полученные денные сведеныс табл. 5.
Таблица 5
Расход тары ивспомогательных материаловМатериалы Единица измерения Количество Бутылки емкостью 1 л шт 2041 Ящики с гнездами шт 174 Картонный капсюль шт 2219 Этикетки шт 2062 Крахмал кг 0.054 Декстрин кг 0.012
Сведем все данные в однутаблицу 6.
Таблица 6
Сводная таблица всехматериалов для приготовления 2000 л водки «Золотой родник»Материал Единица измерения Количество Безводный спирт л 805.64 Спирт-ректификат крепостью 95.5 %об. л 843.60 Исправленная вода л 1228.7 Сортировка л 2076 Возвратные продукты л 60 Грязный брак л 2 Водка в доводочных чанах л 2038 Сахар кг 3.0 Экстракт родиолы розовой кг 0.01 Кислота винная кг 0.02 Пищевая добавка «GS» кг 0.06 Бутылки емкостью 1 л шт 2041 Ящики с гнездами шт 174 Пробка шт 2062 Этикетки шт 2062 Крахмал кг 0.054 Декстрин кг 0.012
5. Описаниеи расчет сортировочного чана [5]
Сортировочный чанпредставляет собой цилиндрический резервуар с плоским или коническим днищем иплоской крышкой, изготовленный и 4-5-миллиметровой стали с отношением диаметрак высоте (1-1.2):1. Сортировочные чаны бывают различной емкости, в зависимостиот производительности завода.
Сортировочный чан снабжентрубой 8 для набора спирта и водно-спиртовых жидкостей, которая доводится почтидо дна, чтобы предотвратить разбрызгивание, и трубой для исправленной воды,идущей на приготовление сортировки. Готовую сортировку из чана спускают потрубе 4, которая устанавливается на 50-60 мм выше дна, чтобы в коммуникацию неувлекались осевшие на одна осадки. В этом отношении лучше иметь чан сконическим днищем.
В самой нижней точке чанаимеется труба 7 для удаления промывных вод. Коммуникация устраивается так,чтобы они могли перекачиваться насосом на производство или спускаться вканализацию.
Для чистки и ремонта чанимеет люки 12 и 25, плотно закрывающийся крышкой на резиновой прокладке. Вцентре крышки делается небольшой лючок с завинчивающейся крышкой для отборапроб 10 и измерений рейкой 5. На чане устанавливается также воздушник, черезкоторый воздух выходит при наборе жидкости и поступает при опорожнении чана.
Сортировку размешиваютследующим образом. Сортировку перекачивают насосом из нижней части чана потрубопроводу в этот же чан. Использование сжатого воздуха для размешиваниясортировки нецелесообразно, так как это приводит к большим потерям спирта отокисления и испарения
Необходимое количествосортировочных чанов определяют по заданной производительности завода ипродолжительности одного оборота чана, который обычно составляет до 2 часов.Расчет производят следующим образом. При заданной емкости сортировочного чанаколичество сортировок, которое необходимо приготовить в сутки, равно
/>, (5.1)
где V – объем сортировки, котораяготовится в течение суток, в л;
v – геометрический объемсортировочного чана в л;
φ – коэффициентзаполнения чана, который обычно принимают равным 0.9, учитывая необходимостьразмешивания.
/>
Принимаем количествосортировок в сутки 1 шт.
Один чан делает оборотовв сутки:
/>, (5.2)
где t – продолжительность работысортировочного отделения в сутки в часах;
τ – длительностьполного оборота (цикла) сортировочного чана в часах.
/>
Следовательно, количествочанов, которое должно быть установлено, равно:
/> (5.3)
/>
Принимаем, что нам нужен1 сортировочный чан.
Заключение
В данном курсовом проектебыло приведено исследование влияние микропримесей на органолептическую оценкуводок. Я рассмотрела устройство сортировочного чана. Был приведен расчет сортировочногочана. Также рассмотрена характеристика составных частей сырья. Приведенматериальный баланс для приготовления 2000 л водки «Золотой родник».
Курсовой проект содержит24 страницы, 6 таблиц, 3 приложения.
Списоклитературы
1. Фараджаева Е.Д., Караберов С.Ф. Влияние микропримесей наорганолептическую оценку водок // Производство спирта и ликероводочных изделий.2006. №3. с. 44-45.
2. Махлаюк В.П. Лекарственные растения в народноймедицине. Саратов: Приволж. кн. изд-во, 1992. 544 с.
3. Фертман Г.И., Шойхет М.И. Технология спиртового и ликеро-водочногопроизводства. М.: Пищевая промышленность, 1972. 264 с.
4. Расчет продуктов ликеро-водочногопроизводства: Учебно-метод. Пособ./ Сост. Н.В. Макарова. Самар. Гос.техн. ун-т. Самара, 2007. 54 с..
5. Кретов И.Т., Антипов С.Т., Шахов С.В.Инженерные расчетытехнологического оборудования предприятий бродильной промышленности. М.:КолосС, 2006. 391 с.