Министерство образования и науки РФ
Федеральное агентство по образованию
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра органической химии и пищевой технологии
Допускаю к защите
Руководитель
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту по дисциплине
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОДУКТОВОГО РАСЧЕТА ПИВОВАРЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА
наименование темы
Выполнил студент группы
Нормоконтролер_________
Курсовой проект защищен с оценкой
Иркутск 2008г.
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ЗАДАНИЕ
НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ (КУРСОВУЮ РАБОТУ)
По курсу:
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ
Студенту __________________
Тема проекта МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОДУКТОВОГО РАСЧЕТА ПИВОВАРЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА
Задание на проектирование:
Произвести расчет рабочих рецептур пяти видов пива, подобрать наилучший объем выпуска ассортимента и смоделировать задачу сохранения производственной мощности при изменении поставки сырья.
Исходные данные:
Расход сырья, кг на 1 т готовой продукции в натуре и в сухих веществах по рецептуре.
Рекомендуемая литература:
Закгейм А.Ю. Введение в моделирование химико-технологических процессов. – М.: Химия, 1992. – 237 с.
Елизарова Л.Г., Николаева М.А.. Алкогольные напитки. Товарный справочник. / Л.Г.Елизарова, 1997. - 115 c.
Периодический центральный журнал «Пиво и напитки».
Производство безалкогольных напитков: справочник / В.В. Рудольф, А.В. Орещенко, П.М. Яшнова – СПб.: Профессия, 2000.–360 с.
Тихомиров В.Г. Технология пивоваренного и безалкогольного производств.–М.: Колос, 1999.–448с.
Дата выдачи задания «__» _апреля 2008г.
Дата представления проекта руководителю
« » мая 2008г.
Руководитель курсового проектирования__________ .
Компьютерное моделирование технологических процессов на основе выбранных актуальных моделей пищевой промышленности
Технологическая система представляет собой совокупность функционально связанных средств технологического оснащения, предметов производства и исполнителей для выполнения в регламентированных условиях производства заданных технологических процессов или операций. Основными элементами современной технологии, как сложной производственной системы, являются ресурсы, а для анализа самой технологии требуются адекватные сложные методы. Любая технологическая система может быть представлена определенной математической моделью с использованием широкого спектра численных методов, которая в упрощенном виде будет отображать наиболее существенные свойства реальной системы. При этом выбранное описание позволит проследить изменения технологии во времени.
Научной основой современного технологического контроля качества стали математико-статистические методы. Управление качеством продукции может обеспечиваться двумя методами: посредством разбраковки изделий и путем повышения технологической точности.
Современные информационные технологии позволяют оперативно и оптимальным образом принимать решение по управлению технологическим процессом.
1. Оптимизация производственных затрат пивоваренного производства и моделирование расхода сырья
Основное пивоваренное сырье – это пивоваренный солод с добавкой несоложенных материалов (ячменя, рисовой сечки, обезжиренной кукурузы, сахара), вода, хмель или хмелевые препараты.
Пиво бывает светлое и тёмное, а в зависимости от вида применяемых дрожжей – низового и верхового брожения. Около 90% производимого пива низового брожения приходится на светлые сорта, для которых характерны тонкий, слабовыраженный солодовый вкус, хмелевой аромат и ярко выраженная горечь.
Основными нормативными документами для изготовления пива являются сборники унифицированных рецептур и технологические инструкции для предприятий по производству пива.
В рецептурах указано определённое соотношение компонентов сырья для производства данного наименования изделия, что позволяет определить расход сырья для выпуска готовой продукции и спланировать себестоимость изделий. В рецептурах рассчитаны не все фазы технологического процесса, а только те, на которых происходят изменения состава сырья или влажности.
На предприятиях рабочие рецептуры рассчитываются для определённого расхода сырья и полуфабрикатов для требуемого количества изделий в смену и на нагрузку с учётом ёмкости оборудования и его производительности. Такие расчеты характеризуется большими объемами исходных данных, подлежащих обработке, громоздкостью вычислительных процедур и многократным их повторением. Поэтому реализация математических моделей дозирования сырья сложна без применения вычислительных машин. Компьютерное моделирование дает возможность эффективного поиска оптимальных условий, при которых должен проходить технологический процесс, для обеспечения наилучшего качества продукта, наименьшего расхода энергии, наибольшей прибыли и т. д. Microsoft Excel позволяет создать удобную в использовании компьютерную модель, которая позволяет при изменении одного параметра увидеть значения выходных параметров.
Цель работы: составить компьютерную модель, позволяющую производить расчет расхода сырья для производства светлого пива. Максимизировать доход от произведенной продукции, установив оптимальный объем выпуска выбранного ассортимента пива.
В качестве исходных данных для расчета расхода сырья для производства светлого пива предлагается рецептура и качественные показатели выпускаемой продукции (таблица 1 и 2).
Таблица 1
Рецептура и качественные показатели выпускаемой продукции
|
Сырье, показатели |
Обозн | Пиво "Рижское" | Пиво "Московское" | Пиво "Казанское" | Пиво "Самарское" | Пиво "Ленинградское" |
| Рецептура засыпей, % | ||||||
| Солод светлый | Мсс | 100 | 80 | 70 | 76 | 90 |
| Рисовая сечка | Мрс | 20 | 30 | 19 | 10 | |
| Сахар | Мсах | 5 | ||||
| Общий расход хмеля | Мхм | 1,596 | 1,566 | 1,432 | 1,119 | 1,095 |
| Качественные показатели | ||||||
| Экстактивность (плотность) начального сусла,% | i | 12 | 13 | 14 | 14,5 | 20 |
| Удельный вес сусла | d | 1,0484 | 1,0526 | 1,0570 | 1,0590 | 1,07415 |
| Содержание алкоголя, % масс. | 3,4 | 3,5 | 3,8 | 3 | 6 | |
| Содержание углекислого газа, % масс. | 0,33 | 0,33 | 0,35 | 0,30 | 0,33 | |
| Срок дображивания, суток | 42 | 42 | 60 | 60 | 90 | |
| Действительная степень сбраживания,% | 55 | 52 | 53,5 | 59,5 | 55,5 | |
Таблица 2
Технологические показатели
| Наименование | Условное обозначение | количество на 100 кг зернового сырья |
| Масса зерновой засыпи, кг | Мз | 100 |
| Влажность светлого солода, % | Wпсс | 5,6 |
| Влажность рисовой сечки, % | Wрс | 15 |
| Влажность прессованного хмеля, % | Wпрх | 13 |
| Влажность гранулированного хмеля, % | Wгрх | 6,5 |
| Влажность пивной дробины, % | Wдр | 88 |
| Влажность хмелевой дробины, % | Wхд | 85 |
| Экстрактивность солода | Есс | 76 |
| Экстрактивность рисовой сечки | Ерс | 85 |
| Коэффициент объёма расширения | К об р | 1,04 |
| Норма горечи | Гс | 0,75 |
| Кислоты прессованного хмеля | aпх | 3,5 |
| Кислоты гранулированного хмеля | aгх | 3,5 |
| Средневзвешенные потери | Пр | 1,7 |
| Потери солода | Пп | 0,5 |
| Потери экстракта | Пдр | 2,8 |
| Потери в хмелевой дробине | Пхд | 6 - 6,5 |
| Потери в бродильном цехе | Пб | 2,5 |
| Потери в цехе дображивания | Пдоб | 1 |
| Потери в фильтровальном отделении | Пфилт | 1,7 - 2 |
| Выход изб. дрожжей | Вмд | 0,8 |
| Диоксид углерода | С | 150 |
| Выпуск в год, дал | Г | 600000 |
Технологические расчеты и расход сырья
1. Пиво «Рижское»
Технологические расчеты
| Наименование | Условное обозначение | Количество на 100 кг зернового сырья |
| Объем сусла | Vc | 54,51583365 |
| Горячее сусло | Vгс | 56,696467 |
| Холодное сусло | Vхс | 53,29467898 |
| Экстрактивность сусла | Ес | 68,58528 |
| Масса сусла | Мс | 571,544 |
| Общее количество экстрактивных веществ | Мэв | 71,38528 |
| Масса потерь сухих веществ | Мпд | 2,8 |
| Масса экстрактивных веществ полированного солода | Мэвпсс | 71,38528 |
| Масса экстрактивных веществ рисовой сечки | Мэврс | 0 |
| Сухие вещества светлого солода | Мсвпсс | 93,928 |
| Сухие вещества рисовой сечки | Мсврс | 0 |
| Отходы полировки | Моп | 0,5 |
| Масса полированного солода | Мпсс | 99,5 |
| Общее количество сухих веществ | Мсв | 93,928 |
| Количество сухих веществ в дробине | Мсвдр | 25,34272 |
Расход сырья
| Продукты | Условное обозначение | на 100 кг зернового сырья | на 1 дал готового пива | на год | на сутки |
| Зернопродукты, кг | |||||
| Солод светлый | Мсс | 100 | 2,050003697 | 1230002,22 | 3727,27945 |
| Рисовая сечка | Мрс | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Всего | 100 | 2,050003697 | 1230002,22 | 3727,27945 | |
| Другие виды сырья, кг | |||||
| Хмель прессованный | Мхп | 1,915708812 | 0,039272101 | 23563,2609 | 71,40382087 |
| Хмель гранулированный | Мхг | 16,04278075 | 0,328877598 | 197326,559 | 597,95927 |
| Всего | 17,95848956 | 0,3681497 | 220889,82 | 669,3630909 | |
| Промежуточные продукты и товарное пиво, дал | |||||
| Сусло горячее | СЛг | 56,696467 | 1,16227967 | 697367,802 | 2113,235763 |
| Сусло охмеленное | СЛхм | 53,29467898 | 1,092542889 | 655525,734 | 1986,441617 |
| Пиво молодое | ПВм | 51,962312 | 1,065229317 | 639137,59 | 1936,780577 |
| Пиво фильтрованное | ПВф | 49,62400796 | 1,017293998 | 610376,399 | 1849,625451 |
| Пиво товарное | ПВт | 48,78039983 | 1 | 600000 | 1818,181818 |
| Отходы,кг | |||||
| Дробина солодовая | Дс | 211,1893333 | 4,329389142 | 2597633,48 | 7871,616621 |
| Дробина хмелевая | Дхм | 6,384 | 0,130872236 | 78523,3416 | 237,9495201 |
| Осадок взвесей сусла | Ост | 1,75 | 0,035875065 | 21525,0388 | 65,22739037 |
| Дрожжи товарные | Дт | 4,263574318 | 0,087403431 | 52442,0587 | 158,9153294 |
| Диоксид углерода | Сот | 7,317059974 | 0,15 | 90000 | 272,7272727 |
| Отходы полировки | Плот | 0,5 | 0,010250018 | 6150,01109 | 18,63639725 |
2. Пиво «Московское»
Технологические расчеты
| Наименование | Условное обозначение | Количество на 100 кг зернового сырья |
| Объем сусла | Vc | 50,2479019 |
| Горячее сусло | Vгс | 52,25781797 |
| Холодное сусло | Vхс | 49,1223489 |
| Экстрактивность сусла | Ес | 68,758224 |
| Масса сусла | Мс | 528,9094154 |
| Общее количество экстрактивных веществ | Мэв | 71,558224 |
| Масса потерь сухих веществ | Мпд | 2,8 |
| Масса экстрактивных веществ полированного солода | Мэвпсс | 57,108224 |
| Масса экстрактивных веществ рисовой сечки | Мэврс | 14,45 |
| Сухие вещества светлого солода | Мсвпсс | 75,1424 |
| Сухие вещества рисовой сечки | Мсврс | 17 |
| Отходы полировки | Моп | 0,4 |
| Масса полированного солода | Мпсс | 79,6 |
| Общее количество сухих веществ | Мсв | 92,1424 |
| Количество сухих веществ в дробине | Мсвдр | 23,384176 |
Расход сырья
| Продукты |
Условное обозначе- ние |
на 100 кг зернового сырья | на 1 дал готового пива | на год | на сутки |
| Зернопродукты, кг | |||||
| Солод светлый | Мсс | 80 | 1,779300728 | 1067580,437 | 3235,092233 |
| Рисовая сечка | Мрс | 20 | 0,444825182 | 266895,1092 | 808,7730582 |
| Всего | 100 | 2,22412591 | 1334475,546 | 4043,865291 | |
| Другие виды сырья, кг | |||||
| Хмель прессованный | Мхп | 1,915708812 | 0,042607776 | 25564,66563 | 77,46868374 |
| Хмель гранулированный | Мхг | 16,04278075 | 0,356811643 | 214086,986 | 648,7484424 |
| Всего | 17,95848956 | 0,399419419 | 239651,6516 | 726,2171262 | |
| Промежуточные продукты и товарное пиво, дал | |||||
| Сусло горячее | СЛг | 51,2879019 | 1,140707515 | 684424,5089 | 2074,013663 |
| Сусло охмеленное | СЛхм | 49,1223489 | 1,092542889 | 655525,7337 | 1986,441617 |
| Пиво молодое | ПВм | 47,89429017 | 1,065229317 | 639137,5903 | 1936,780577 |
| Пиво фильтрованное | ПВф | 45,73904712 | 1,017293998 | 610376,3988 | 1849,625451 |
| Пиво товарное | ПВт | 44,96148331 | 1 | 600000 | 1818,181818 |
| Отходы, кг | |||||
| Дробина солодовая | Дс | 194,8681333 | 4,334112644 | 2600467,586 | 7880,204807 |
| Дробина хмелевая | Дхм | 6,264 | 0,139319247 | 83591,54821 | 253,3077218 |
| Осадок взвесей сусла | Ост | 1,75 | 0,038922203 | 23353,32206 | 70,7676426 |
| Дрожжи товарные | Дт | 3,929787912 | 0,087403431 | 52442,05869 | 158,9153294 |
| Диоксид углерода | Сот | 6,744222497 | 0,15 | 90000 | 272,7272727 |
| Отходы полировки | Плот | 0,4 | 0,008896504 | 5337,902184 | 16,17546116 |
3. Пиво «Казанское»
Технологические расчеты
| Наименование | Условное обозначение | Количество на 100 кг зернового сырья |
| Объем сусла | Vc | 46,52297337 |
| Горячее сусло | Vгс | 48,38389231 |
| Холодное сусло | Vхс | 45,48085877 |
| Экстрактивность сусла | Ес | 68,844696 |
| Масса сусла | Мс | 491,7478286 |
| Общее количество экстрактивных веществ | Мэв | 71,644696 |
| Масса потерь сухих веществ | Мпд | 2,8 |
| Масса экстрактивных веществ полированного солода | Мэвпсс | 49,969696 |
| Масса экстрактивных веществ рисовой сечки | Мэврс | 21,675 |
| Сухие вещества светлого солода | Мсвпсс | 65,7496 |
| Сухие вещества рисовой сечки | Мсврс | 25,5 |
| Отходы полировки | Моп | 0,35 |
| Масса полированного солода | Мпсс | 69,65 |
| Общее количество сухих веществ | Мсв | 91,2496 |
| Количество сухих веществ в дробине | Мсвдр | 22,404904 |
Расход сырья
| Продукты | Условное обозначение | на 100 кг зернового сырья | на 1 дал готового пива | на год | на сутки |
| Зернопродукты, кг | |||||
| Солод светлый | Мсс | 70 | 1,681542617 | 1008925,57 | 3057,350212 |
| Рисовая сечка | Мрс | 30 | 0,720661121 | 432396,6728 | 1310,292948 |
| Всего | 100 | 2,402203738 | 1441322,243 | 4367,64316 | |
| Другие виды сырья, кг | |||||
| Хмель прессованный | Мхп | 1,915708812 | 0,046019229 | 27611,53722 | 83,6713249 |
| Хмель гранулированный | Мхг | 16,04278075 | 0,385380279 | 231228,1673 | 700,691416 |
| Всего | 17,95848956 | 0,431399508 | 258839,7045 | 784,3627409 | |
| Промежуточные продукты и товарное пиво, дал | |||||
| Сусло горячее | СЛг | 48,38389231 | 1,16227967 | 697367,8018 | 2113,235763 |
| Сусло охмеленное | СЛхм | 45,48085877 | 1,092542889 | 655525,7337 | 1986,441617 |
| Пиво молодое | ПВм | 44,3438373 | 1,065229317 | 639137,5903 | 1936,780577 |
| Пиво фильтрованное | ПВф | 42,34836462 | 1,017293998 | 610376,3988 | 1849,625451 |
| Пиво товарное | ПВт | 41,62844242 | 1 | 600000 | 1818,181818 |
| Отходы, кг | |||||
| Дробина солодовая | Дс | 186,7075333 | 4,485095345 | 2691057,207 | 8154,718809 |
| Дробина хмелевая | Дхм | 5,728 | 0,13759823 | 82558,93807 | 250,1786002 |
| Осадок взвесей сусла | Ост | 1,75 | 0,042038565 | 25223,13925 | 76,4337553 |
| Дрожжи товарные | Дт | 3,638468702 | 0,087403431 | 52442,05869 | 158,9153294 |
| Диоксид углерода | Сот | 6,244266364 | 0,15 | 90000 | 272,7272727 |
| Отходы полировки | Плот | 0,35 | 0,008407713 | 5044,62785 | 15,28675106 |
4. Пиво «Самарское»
Технологические расчеты
| Наименование | Условное обозначение | Количество на 100 кг зернового сырья |
| Объем сусла | Vc | 42,44753528 |
| Горячее сусло | Vгс | 44,14543669 |
| Холодное сусло | Vхс | 41,49671049 |
| Экстрактивность сусла | Ес | 65,1803128 |
| Масса сусла | Мс | 449,5193986 |
| Общее количество экстрактивных веществ | Мэв | 67,9803128 |
| Масса потерь сухих веществ | Мпд | 2,8 |
| Масса экстрактивных веществ полированного солода | Мэвпсс | 54,2528128 |
| Масса экстрактивных веществ рисовой сечки | Мэврс | 13,7275 |
| Сухие вещества светлого солода | Мсвпсс | 71,38528 |
| Сухие вещества рисовой сечки | Мсврс | 16,15 |
| Отходы полировки | Моп | 0,38 |
| Масса полированного солода | Мпсс | 75,62 |
| Общее количество сухих веществ | Мсв | 87,53528 |
| Количество сухих веществ в дробине | Мсвдр | 22,3549672 |
Расход сырья
| Продукты | Условное обозначение | на 100 кг зернового сырья | на 1 дал готового пива | на год | на сутки |
| Зернопродукты, кг | |||||
| Солод светлый | Мсс | 76 | 2,000960043 | 1200576,026 | 3638,109169 |
| Рисовая сечка | Мрс | 19 | 0,500240011 | 300144,0064 | 909,5272922 |
| Всего | 95 | 2,501200054 | 1500720,032 | 4547,636461 | |
| Другие виды сырья, кг | |||||
| Хмель прессованный | Мхп | 1,915708812 | 0,050437589 | 30262,55358 | 91,70470782 |
| Хмель гранулированный | Мхг | 16,04278075 | 0,422381095 | 253428,6573 | 767,9656281 |
| Всего | 17,95848956 | 0,472818685 | 283691,2109 | 859,6703359 | |
| Промежуточные продукты и товарное пиво, дал | |||||
| Сусло горячее | СЛг | 44,14543669 | 1,16227967 | 697367,8018 | 2113,235763 |
| Сусло охмеленное | СЛхм | 41,49671049 | 1,092542889 | 655525,7337 | 1986,441617 |
| Пиво молодое | ПВм | 40,45929273 | 1,065229317 | 639137,5903 | 1936,780577 |
| Пиво фильтрованное | ПВф | 38,63862456 | 1,017293998 | 610376,3988 | 1849,625451 |
| Пиво товарное | ПВт | 37,98176794 | 1 | 600000 | 1818,181818 |
| Отходы, кг | |||||
| Дробина солодовая | Дс | 186,2913933 | 4,904758347 | 2942855,008 | 8917,742449 |
| Дробина хмелевая | Дхм | 4,476 | 0,117846015 | 70707,60909 | 214,2654821 |
| Осадок взвесей сусла | Ост | 1,75 | 0,046074738 | 27644,8427 | 83,7722506 |
| Дрожжи товарные | Дт | 3,319736839 | 0,087403431 | 52442,05869 | 158,9153294 |
| Диоксид углерода | Сот | 5,697265191 | 0,15 | 90000 | 272,7272727 |
| Отходы полировки | Плот | 0,38 | 0,0100048 | 6002,880129 | 18,19054584 |
5 Пиво «Ленинградское»
Технологические расчеты
| Наименование | Условное обозначение | Количество на 100 кг зернового сырья |
| Объем сусла | Vc | 31,96562491 |
| Горячее сусло | Vгс | 33,24424991 |
| Холодное сусло | Vхс | 31,24959491 |
| Экстрактивность сусла | Ес | 68,671752 |
| Масса сусла | Мс | 343,35876 |
| Общее количество экстрактивных веществ | Мэв | 71,471752 |
| Масса потерь сухих веществ | Мпд | 2,8 |
| Масса экстрактивных веществ полированного солода | Мэвпсс | 64,246752 |
| Масса экстрактивных веществ рисовой сечки | Мэврс | 7,225 |
| Сухие вещества светлого солода | Мсвпсс | 84,5352 |
| Сухие вещества рисовой сечки | Мсврс | 8,5 |
| Отходы полировки | Моп | 0,45 |
| Масса полированного солода | Мпсс | 89,55 |
| Общее количество сухих веществ | Мсв | 93,0352 |
| Количество сухих веществ в дробине | Мсвдр | 24,363448 |
Расход сырья
| Продукты | Условное обозначение | на 100 кг зернового сырья | на 1 дал готового пива | на год | на сутки |
| Зернопродукты, кг | |||||
| Солод светлый | Мсс | 90 | 3,14656431 | 1887938,586 | 5721,026018 |
| Рисовая сечка | Мрс | 10 | 0,349618257 | 209770,954 | 635,6695575 |
| Всего | 100 | 3,496182566 | 2097709,54 | 6356,695575 | |
| Другие виды сырья, кг | |||||
| Хмель прессованный | Мхп | 1,915708812 | 0,066976678 | 40186,00651 | 121,7757773 |
| Хмель гранулированный | Мхг | 16,04278075 | 0,560884904 | 336530,9422 | 1019,790734 |
| Всего | 17,95848956 | 0,627861581 | 376716,9487 | 1141,566511 | |
| Промежуточные продукты и товарное пиво, дал | |||||
| Сусло горячее | СЛг | 33,24424991 | 1,16227967 | 697367,8018 | 2113,235763 |
| Сусло охмеленное | СЛхм | 31,24959491 | 1,092542889 | 655525,7337 | 1986,441617 |
| Пиво молодое | ПВм | 30,46835504 | 1,065229317 | 639137,5903 | 1936,780577 |
| Пиво фильтрованное | ПВф | 29,09727906 | 1,017293998 | 610376,3988 | 1849,625451 |
| Пиво товарное | ПВт | 28,60262532 | 1 | 600000 | 1818,181818 |
| Отходы,кг | |||||
| Дробина солодовая | Дс | 203,0287333 | 7,09825518 | 4258953,108 | 12905,91851 |
| Дробина хмелевая | Дхм | 4,38 | 0,153132796 | 91879,67785 | 278,4232662 |
| Осадок взвесей сусла | Ост | 1,75 | 0,061183195 | 36709,91695 | 111,2421726 |
| Дрожжи товарные | Дт | 2,499967593 | 0,087403431 | 52442,05869 | 158,9153294 |
| Диоксид углерода | Сот | 4,290393798 | 0,15 | 90000 | 272,7272727 |
| Отходы полировки | Плот | 0,45 | 0,015732822 | 9439,692929 | 28,60513009 |