Проектирование колбасного цеха

ВВЕДЕНИЕ

Колбасные изделия – вид мясопродуктов, пользующиеся большим спросом у населения. Это объясняется высокой пищевой и энергетической ценностью, а также данный вид продукции можно употреблять без дополнительной кулинарной готовности в зависимости от ассортимента подлежат длительному хранению и удобной при транспортировке.

При производстве колбасных изделий используют высококачественное мясное сырьё, также используют белковые компоненты животного и растительного происхождения. Кроме сырья используется немясные компоненты, вкусоароматические добавки, которые в конечном итоге придают продукту приятный специфический вкус и аромат. Для более продолжительного хранения колбасных изделий в фарш могут добавляться консерванты. Также в процессе механической обработки и физико-химической обработки колбасные изделия приобретают определенные органолептические характеристики. Решающую роль для качества колбасных изделий имеет место, способ их изготовления, например, при варке мяса в домашних условиях большая часть белков и экстрактивных веществ переходит в бульонный коллаген, не полностью переходит в глютин и, следовательно, не усваивается или усваивается не полностью. При производстве же колбасных изделий в них сохраняется естественное соотношение белка, влаги и жира, а температура варки при 70 – 72 єС не приводит к измельчению естественной структуры и повышенной сухости как при переваренном мясе. Сочность колбасных изделий приводит к повышенной усвояемости и улучшению вкуса.[10]

На сегодняшний день колбасные цеха выпускают большой ассортимент продукции: колбасные изделия, паштетные изделия, зельцы, студни и цельномышечная продукция. Колбасные изделия – формованные продукты, изготовленные из мясного сырья и немясных ингредиентов с добавлением соли, специй и подвергнутые термической обработке, при которой продукт достигает кулинарной готовности.

1. Расчётно-технологическая часть

1.1 Выбор и обоснование базовых технологических схем производства

Рисунок 1. Технологическая схема производства вареных колбас и сосисок.

Шпик, грудинка

Пряности, чеснок

Рисунок 2 Технологическая схема производства полукопченых колбас.

Пряности,

чеснок

Пряности, чеснок

Рисунок 3. Технологическая схема производства сырокопченых колбас

1.2 Расчёт основного сырья, готовой продукции, вспомогательных материалов, тары и упаковки

1.2.1 Расчет сырья ассортимента колбасных изделий

Таблица 1 Структура ассортимента колбасных изделий

1.2.2 Расчет основного сырья при производстве колбасных изделий

Общую массу основного сырья Мс, кг/смену, рассчитывают по формуле:

(1)

где А – сменная выработка колбас, кг;

а_n – выход готовой продукции, % к массе несоленого сырья.

Массу сырья по видам и сортам, соли, специй и других вспомогательных материалов М_n, кг, определяют по формуле:

(2)

где С – норма расхода сырья, соли, специй и других материалов, согласно рецептуре, кг.

Согласно принятому ассортименту выработка вареной колбасы «Сервелат высшего сорта» составляет 600 кг, тогда с учетом выхода готовой продукции масса основного сырья по формуле (1) составит:

кг/смену.

В том числе масса говядины жилованной высшего сорта согласно рецептуре составляет 25 кг/ 100 кг продукта. Таким образом, по формуле (2), для получения 600 кг колбасы «Сервелат высшего сорта» необходимо говядины жилованной высшего сорта:

кг/ смену

и т.д. по всем видам сырья и вспомогательных материалов.

Полученные данные вносим в таблицу А1 (приложение А).

После расчета основного сырья и вспомогательных материалов суммируем необходимое сырье по видам согласно выбранному ассортименту и сводим в таблицы 2, 3.

Таблица 2. Расчет жилованной говядины

Таблица 3. Расчет жилованной свинины

После расчета необходимой массы жилованного мяса определяют необходимую массу мяса на костях М_к, кг, каждой категории упитанности (для колбасного производства – говядины I и II категорий, свинины – II и III категорий) по формуле:

(3)

где M_i – масса жилованного мяса данного вида (например, высшего, первого и второго сорта говядины), кг;

k – коэффициент, учитывающий долю мяса на костях данной категории упитанности, %;

a_m – нормы выхода жилованного мяса по сортам, % к общей массе жилованного мяса.

В колбасном производстве используется: говядина I, II категории упитанности 10 – 90 % (k = 10 – 90), тощая говядина 0-30 % (k = 1 – 30); свинина – в зависимости от ассортимента – мясная, жирная категории 10 –90 % (k = 10 – 90), беконная, промпереработка – 0 – 50 % (k = 1 – 50).

Говядина: Мк_1с= 5796,62·10/77=752,8 кг

Мк_2с= 5796,62·90/73=7146,5 кг

Свинина: Мк_2с= 7148,11·40/69,3=4125,9 кг

Мк_3с= 7148,11·60/62,8=6829,4 кг

Расчет требуемого для колбасной разделки количества говядины на костях и свинины на костях проводится в таблицах 4, 5 соответственно (графы «Итого»).

Для выявления удовлетворения потребности производства в шпике и грудинке определяют массу шпика М_ш, кг, которое можно получить из полученной по расчету массы свинины, по формуле:

(4)

где а_ш – норма выхода шпика и грудинки при жиловке свинины данной категории упитанности, % к массе мяса на костях.

Выход шпика и грудинки составляет от свинины II и IV категорий упитанности 16 % к массе мяса на костях и от III категории упитанности – 26 %.

М_{ш 2 кат}= 4418,1 ·16/100=706,9 кг;

М _{ш 3 кат}= 7313,1 ·26/100=1901,4 кг.

Таблица 4 Ведомость разделки говядины

Таблица 5 Ведомость разделки свинины

Общее количество жилованной говядины и свинины (из таблицы А1, приложение А) отмечается в строчках: «Говядина жилованная» (таблица 4, колонка 6); «Свинина жилованная» (таблица 5, колонка 6). После этого ведётся полный расчёт по говядине (таблица 4) и свинине (таблица 5).

Определяем количество туш N , шт, по формуле:

(5)

где А_общ - общее количество мяса на кости, кг (таблица 4, таблица 5);

М_т - средняя убойная масса одной туши, кг (для говядины М_т=180 кг, для свинины М_т= 60-65 кг).

N_гов=10767,3/180=57,5=>58 туш; N_св=18020,6/65=277,2=>278 туш.

1.2.3 Расчёт упаковочных материалов

Потребное количество оболочки, вспомогательного материала рассчитывается по укрупненным нормам расхода ее на 1 т колбас (в м) в зависимости от диаметра и оболочки и сводится в таблицу 6. 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 полукопчёных колбас – 0,25. Следовательно, на 10,2 т вареной и полукопченой колбасы потребуется 2,55 кг шпагата.

Таблица 6. Расчет вспомогательных материалов

1.3 Расчет и выбор основного технологического оборудования

Необходимое число единиц технологического оборудования, шт/см, рассчитывают по формуле:

m=A/(T·q), (6)

где А – количество сырья, перерабатываемое на данном аппарате (машине), кг/см;

Т – продолжительность смены, ч;

q – средняя часовая производительность аппарата (машины), кг;

В машинном отделении определяем необходимое количество волчков, мешалок, куттеров, шпигорезок, льдогенераторов; в шприцовочном – количество шприцов, размеров столов для вязки колбас, количество рам (учитывая, что нагрузка на одну раму размером 1200x1000 мм составляет для варенных колбас – 220 кг, сосисок – 100 кг, полукопченных колбас – 130 кг, сырокопченых – 135 кг.

Необходимое количество волчков определяется отдельно для цеха посола и приготовления фарша (машинное отделение). Расчет сводится в таблицу 8. Количество сырья, перерабатываемое на куттере, берется из таблицы А1 (приложение А) (графа итого фарша без шпика и грудинки). При подсчете количества мешалок для цеха посола сырье берется из таблицы А1 как сумма всей говядины и свинины.

Количество мешалок для машинного отделения из таблицы А1 (графа общее количество фарша).

Таблица 8. Расчет технологического оборудования

Продолжение таблицы 8

1.3.3 Расчет количества универсальных камер

Универсальные термокамеры имеют несколько секций и предназначены для термической обработки колбасных изделий при совмещении процессов, выполняемых в последовательном порядке: прогрев – подсушка – обжарка – варка - копчение.

Общая длительность процессов термической обработки в среднем составляет:

Количество рам, на которые необходимо навесить вареные колбасные изделия:

n=7500/220=34 рам

Так как каждая рама за смену используется 3,7 раза, то потребуется не тридцать четыре рамы, а десять рам: (34/3,7)=10. Количество рам, на которые необходимо навесить полукопченые колбасные изделия:

n= 3450/130=26 рам

Поскольку каждая рама за смену используется 1 раз, то потребуется двадцать шесть рам: (26/1)=26. Количество рам, на которые необходимо навесить сосиски:

n= 1200/100=12 рам

Так как каждая рама за смену используется 7,4 раза, то потребуется две рамы: (12/7,4)=2 рамы. Количество рам, на которые необходимо навесить варено-копченые колбасные изделия:

n= 2850/150=19 рам

Так как каждая рама за смену используется 0,6 раза, то потребуется тридцать две рамы: (19/0,6)=32.

Таблица 9 Расчет количества универсальных камер

1.4 Расчет рабочей силы

Численность рабочих n чел. определяют на основании выбранных технологических схем производства продукции, материального расчета, расчета оборудования по нормам выработки на одного рабочего по формуле:

(8)

где М – масса сырья в смену, которое перерабатывают на данной операции, кг;

р – норма выработки одного рабочего на данной операции в смену.

По формуле (8) определяют количество рабочих, выполняющих ручные операции (обвалка и жиловка мяса и др.). Число рабочих стоящих на оборудовании выбирается из того, что на 1 единицу оборудования приходится 1 чел. Общая численность рабочей силы складывается из рабочих, выполняющих ручные, машинные, а также подготовительные и заключительные операции, занятых на обслуживании рабочих мест, на погрузочно-разгрузочных операциях. Численность основных рабочих необходимо рассчитывать для каждого отделения. Численность вспомогательных рабочих составляет 15-20 % от численности основных. Расчет необходимого количества рабочих в смену ведется по каждой операции отдельно и сводится в таблицу 10.

Таблица 10 Расчет и расстановка рабочей силы

Площадь колбасного цеха складывается из площадей производственных, вспомогательных и складских помещений. К производственным площадям относят площадь, необходимую для размещения технологического оборудования и осуществления технологических операций. Вспомогательные площади: инструментальные, электрощитовые, коридоры, места для курения, раздевалки, санузлы, комната технолога. Складские помещения предназначены для хранения сырья, готовой продукции и вспомогательных материалов.

1.5.1 Площадь сырьевого отделения

Площадь сырьевого отделения складывается из:

площади, необходимой для размещения и обслуживания оборудования (весов, столов обвалки и жиловки, льдогенераторов, волчка, фаршемешалки). Норма площади – 18-36 м² на единицу оборудования.

Площадь камер размораживания и накопления мяса F, м², определяют по формуле:

(9)

где 1,2 – коэффициент запаса площади для зачистки туш;

A – масса мяса на костях каждого вида, поступающего в сырьевое отделение, кг/смену;

n – количество смен;

t – продолжительность размораживания или хранения мяса, сут;

q – норма нагрузки на 1 м² площади пола, кг/м² (q = 200 кг/м²).

F_гов. =[1,2·7899,3·(1+1)·2,5]/200=237 м² =7 стр. кв.;

F_св.=[1,2·18020,6·(1+1)·2,0]/200=263 м²=8 стр. кв.;

S₁=237+263+18·8=899,5 м²=24 стр. кв.;

1.5.2 Площадь посолочного отделения

Площадь посолочного отделения складывается из площади для созревания мяса при производстве колбас.

Площадь для созревания мяса в посоле F₁, м², определяют по формуле

(10)

где n – число смен работы колбасного цеха в сутки;

А_i – масса мяса, необходимая для производства колбас каждого вида (вареные, полукопченые), соленого шпика, кг/смену;

t_i – продолжительность созревания мяса в посоле для производства различных видов колбас, сут (таблица 11);

q_i – норма нагрузки на 1 м² пола в посолочном отделении, 320 кг/м².

Таблица 11 Сроки созревания сырья в посоле

F₁=1·(8700·0,3+3450·1+2850·1+2509,7·14)/320=137,6 м²=4стр. кв.;

Площадь отделения для приготовления рассола принимаем в пределах 36 м², (F₂). Площадь отделения санитарной обработки тары принимают 18-36 м² (F₃). Общая площадь посолочного отделения расчитывается исходя из всех подсчитанных площадей по формуле:

F = F₁ + F₂ + F₃ , (11)

F=137,6 +36+18=191,6 м²=6стр. кв

1.5.3 Площадь машинно-шприцовочного отделения

Площадь машинно-шприцовочного отделения рассчитывают по нормам, необходимым для размещения и нормальных условий обслуживания оборудования. На одну единицу оборудования, кроме шприцов, принимают 18-36 м², в т.ч для блокорезки – 18 м²; шпигорезки – 18 м²;фаршемешалки – 36 м²; куттера – 18 м²;.

На один шприц со столом для вязки колбас и местом размещения рам – 54-72 м².

Площадь для приготовления чешуйчатого льда – 18 м².

Общая площадь машинно-шприцовочного отделения складывается как сумма всех площадей для размещения и нормальных условий обслуживания оборудования.

F=18·2+18+36·1+18+60·2=228 м²=7стр. кв.

1.5.4 Площадь осадочного отделения

Площадь осадочного отделения F, м², определяют по формуле:

(12)

где A_i – масса сырья каждого вида колбас, поступающего на осадку, кг/смену;

t_i – продолжительность процесса осадки каждого вида колбас, сут;

q – норма нагрузки на 1 м² площади пола, кг/м² (q = 95 кг/м²).

Полукопченых 4 ч

Варено-копченых 24-48 ч

Площадь камеры осадки колбас можно определить исходя из количества рам, размещаемых в строительном квадрате. В одном квадрате площадью 36 м² (1200Ч1000) размещается 16 рам, а поскольку у нас 70 рам, то площадь составит 157,5 м².

F=157,5 м² =5 стр. кв.

1.5.5 Площадь термического отделения

Площадь термического отделения определяют исходя из количества термокамер и нормы их размещения в одном строительном квадрате. На площади 36 м² размещается четыре стационарных четырехрамных камеры. Для нормального обслуживания на проезды для транспортирования рам и проходы принимают площадь, равную 100-200 % площади камер.

F=(1,5·5,57·3+7,335·5,18·3+4,89·3,48·2)·2=346 м²=10 стр. кв.

1.5.6 Площадь камеры сушки колбас

Площадь камеры сушки колбас, F, м², рассчитывают по формуле:

(13)

где 1,2 – коэффициент, учитывающий площадь для проездов и проходов;

n – число смен работы, сут;

А_i – масса колбасных изделий различных видов, поступающих на сушку, кг/смену;

t_i – продолжительность сушки колбасных изделий различных видов, сут;

F_k – площадь, занимаемая кондиционером, м²( F_k = 18 м²);

q – норма нагрузки на 1 м² площади пола, кг/м²:

Ниже приведена продолжительность сушки колбасных изделий различных видов, сут:

F=[1,2·0,33·(3450·3+2850·10)/85+18=261,5 м²=8стр. кв.

Массу колбасных, поступающих на сушку, принимают по массе готовой продукции.

1.5.7 Площадь камер охлаждения и хранения варёных колбасных изделий

Площадь камеры охлаждения F_охл, м², определяют по формуле:

(14)

где n - число смен работы, сут;

А_i – масса продукции каждого вида, напрвляемой на охлаждение, кг/смену;

t_i – продолжительность процесса охлаждения, смены;

q – норма нагрузки на 1 м² площади пола, кг/м² (таблица 12).

Таблица 12 Длительность охлаждения колбасных изделий и нормы размещения продукции

F₁=[0,33·7500·1,5]/100=37,1 м²;

F₂=(0,33·1200·1)/50=7,9 м²;

F_общ.=37,1+7,9=45,02 м² =2стр. кв.

Итак, общая площадь составляет:

S_общ.=572+191,6+228+157,5+346+261,5+45,02=1801,62 м²

1.6 Расчет энергозатрат

P, дм³/см (т/ч; кВт), определяем по удельным нормам по формуле:

P=M·A, (15)

где М – норма расхода на 1 т мяса, дм³/см (т/ч; кВт), (таблица 13);

А – сменная выработка, т.

Таблица 13 Нормы расхода воды, пара и энергии на 1 т перерабатываемого сырья

Расход воды:

а) Р=15·4,5=67,5 дм³/см;

б) Р=15·4,0=60 дм³/см.

Расход пара:

Р=15·0,6=9 т/ч.

Расход электроэнергии:

Р=15·13,4=201 кВт.

2. Описание производственного потока

2.1 Производство вареных, полукопченых и сырокопченых колбас

Сырье. Среди мясного сырья наибольший удельный вес занимают говядина и свинина. Мясо используют в парном (только для изготовления вареных колбас), в остывшем, охлажденном, замороженном или размороженном состоянии. Мясо поступает в колбасные цехи на костях в виде туш, полутуш.

Мясо должно быть доброкачественным, от здоровых животных