Universitatea Lucian Blaga din Sibiu Facultatea S.A.I.A.P.M.

Proiect de diploma

Indrumator: Prof. univ. dr. ing. Vionela Mironescu

Student: Mioara

1

Cuprins

ContentsCuprins.............................................................................................................................................2 Contents...........................................................................................................................................2 Cap. 1 Tema de proiect....................................................................................................................4 Cap. 2 Obiectivul proiectat..............................................................................................................5 2.1. Denumirea obiectivului........................................................................................................5 2.2. Capacitatea de productie.......................................................................................................5 2.3. Justificarea necesitatii si oportunitatii realizarii productiei proiectate................................5 Cap.3 Elemente de inginerie tehnologica........................................................................................7 3.1. Date din literature de specialitate privind tehnologia de obtinere a produsului ce face obiectul temei din proiect............................................................................................................7 3.2. Materii prime si auxiliare folosite pentru fabricarea ciocolatei...........................................7 3.2.1. Boabele de cacao...........................................................................................................7 3.2.2. Masa de cacao..............................................................................................................10 3.2.3 Zaharul..........................................................................................................................11 3.2.4. Unt de caco..................................................................................................................12 3.2.5. Grasimile (Untul).........................................................................................................14 3.2.6. Fondantul.....................................................................................................................14 3.2.7. Fructele........................................................................................................................15 3.2.8. Emulgatori (Lecitina)..................................................................................................16 3.3. Alegerea si justificarea schemei de operatii si a schemei tehnologice de legaturi............16 3.3.1. Schema tehnologica de obtinere a ciocolatei umplute cu crema de fructe.................17 3.3.2 Descrierea operatiilor principale ale schemei tehnologice..........................................19 3.4. Proprietatile produsului finit..............................................................................................27 3.4.1. Clasificarea ciocolatei.................................................................................................27

2

3.4.2. Caracteristici fizico-chimice.......................................................................................29 3.4.3. Microbiologia ciocolatei.............................................................................................29 3.4.4. Beneficile ciocolatei....................................................................................................30 3.4.5. Defectele ciocolatei.....................................................................................................31 3.5. Schema controlului fabricatiei............................................................................................31 Cap. 4 Bilant de material...............................................................................................................39 Cap. 5 Bilant termic.......................................................................................................................56 Cap. 6 Calculul si alegerea utilajelor.............................................................................................62 Cap. 7 Structura si dimensionarea principalelor spatii de productie............................................71 Cap. 8 Calculul eficientei economice............................................................................................73 8.1. Stabilirea valorii investitiei...............................................................................................73 8.1.1. Valoarea terenului, cladirii si amenajarilor................................................................74 8.1.2. Valoarea utilajelor supuse montarii...........................................................................74 8.1.3. Valoarea utilajelor nesupuse montarii........................................................................74 8.1.4. Valoarea primei dotari cu mijloace circulante...........................................................75 8.2. Stabilirea cheltuielilor.......................................................................................................76 8.3 Antecalculatia de pret..........................................................................................................78 8.4 Indicatorii de eficienta economici.......................................................................................79

3

Cap. 1 Tema de proiectSe va proiecta o sectie de obtinere a ciocolatei cu crema de fructe cu capacitatea de 200 kg/h la 100 kg produs finit.

4

Cap. 2 Obiectivul proiectat2.1. Denumirea obiectivuluiOptimizarea procesului tehnologic de fabricatie a ciocolatei cu crema de fructe

2.2. Capacitatea de productieSectia are capcitate de 200kg/h la 100kg produs finit, se va luvra un schimb de 10h pe zi, productia zilnica va fi de 2000kg/zi.

2.3. Justificarea necesitatii si oportunitatii realizarii productiei proiectateIn urma unui studiu de piata efectuat de specialisti si a solicitarilor primite din partea unor distribuitori s-a constatat o solicitare de ciocolata cu crema de fructe. Analizand spatiul de productie am ajuns la concluzia ca exista posibilitatea organizarii productiei si a fortei de munca in vederea obtinerii ciocolatei cu crema de fructe. Stabilirea valorii energetice a produsului Substantele nutritive calorigene continute de produsele alimentare furnizeaza energia necesara desfasurarii diferitelor functii ale organismului. Totalitatea schimburilor energetice intre materia vie si mediul extern se numeste metabolism energetic la baza caruia stau transformarile fizico chimice si biochimice ale glucidelor, lipidelor si proteinelor. Valoarea energetica a alimentelor si necesarul energetic al omului se exprima in kcalorii sau kjouli, conform Sistemului International de Unitati adoptat in 1971 de FAO/OMS. Pentru a se stabili valoarea energetica a unui aliment este necesar sa se cunoasca continutul sau in glucide, lipide si proteine. Conform retetei adoptate principalele materii prime care intervin in procesul tehnologic sunt zaharul, masa de cacao, unt de cacao, fructe, unt. Beneficii ciocolatei. Ciocolata neagra are unele beneficii asupra sanatatii care nu se regasesc si in alte sortimente. Aceasta este una din cele mai bune vesti de ultima ora din domeniul medical. Daca aveti probleme cu presiunea sangelui sau daca vreti sa preveniti bolile de inima, incercati sa mancati ciocolata neagra. Ciocolata neagra scade presiunea sangelui. Ciocolata neagra - nu cea alba si nici cea cu lapte - scade presiunea ridicata a sangelui. 5

Este vorba de planta phenol, mai exact, arborele de cacao. Componentele acesteia sunt recunoscute pentru scaderea presiunii sangelui Contine substante hranitoare si vitamine, cum ar fi zincul, fierul, magneziul; ba mai mult, in ciocolata se gasesc antioxidanti asemanatori celor din vinul rosu, care previn atacul de cord. Ceea ce nu este sanatos n ciocolata este zaharul, care poate produce carii sau alte probleme de sanatate, in cazul consumului exagerat. De asemenea, specialistii nu recomanda consumul de ciocolata la caini, datorita teobrominei aflata in aceasta, care le poate da indigestii sau chiar i poate otravi, daca este administrata n cantitati mari (100 150 mg/kg; ciocolata cu lapte contine cam 44 mg de teobromina la 28 g, cea semidulce 150 mg/28 g, cea amara 390 mg/28 g). Ciocolata nu creeaza dependenta datorita compozitiei sale. Cele mai multe persoane simt nevoia sa o manance datorita senzatiei placute cnd aceasta se topeste n gura. In plus, ciocolata contine phenylephylamine acelasi hormon care este pus in actiune cand te indragostesti, avand astfel si o explicatie pentru faptul ca multa vreme s-a crezut ca ciocolata este un afrodisiac. 60 de grame de ciocolata contin cofeina cat o cana de cafea decofeinizata, spun tot specialistii.

6

Cap.3 Elemente de inginerie tehnologica3.1. Date din literature de specialitate privind tehnologia de obtinere a produsului ce face obiectul temei din proiectCiocolata se obtine prin prelucrarea unor semifabricate, obtinandu-se din boabele de cacao (unt de cacao, praf de cacao) la care se adauga zahar si alte ingrediente in functie de sortiment. In vederea prelucrarii, boabele de cacao sunt supuse prajirii, decojirii si macinarii. Prin prajire, boabele sufera modificari cu efecte directe asupra calitatii produselor ce rezulta. Se indeparteaza unele substante volatile care au gust si miros neplacute, se atenueaza gustul astringent prin denaturarea substantelor tanante, se formeaza si se dezvolta aroma, se imbunatateste culoarea. Asupra calitatii ciocolatei influenteaza substantial modul de pregatire a amestecurilor loturilor de boabe de cacao de nivele calitative diferite si cu proprietati complementare. Prin amestecarea boabelor de cacao cu proprietati diferite in proportii optime se poate obtine ciocolata intr-un anumit sortiment dorit, superioara celei care s-ar fabrica din loturile provenite de la varietatile cu cel mai mare pret. Varietatile de culoare deschisa cultivate in Ceylon, Jawa, Macao sunt indicate pentru fabricarea ciocolatei cu lapte, loturile cultivate in zona Lagos sunt recomandate pentru cea amaruie, cele obtinute un Bahia si Accra in amestec se preteaza la obtinerea unor produse de calitate medie, iar prin amestecarea varietatilor cultivate in Araiba se obtine ciocolata de calitate superioara. In afara de boabele de caco transformate prin decojire, prajire si macinare in masa de cacao, la fabricarea ciocolatei se utilizeaza zahar, unt de cacao, lecitina, lapte praf, cafea, alune, stafide si alte ingrediente. Umpluturile care se folosesc la fabricarea specialitatilor de ciocolata sunt obtinute din ingrediente valoroase din punct de vedere organoleptic si nutritional. Ele se obtin din samburi grasi (nuci, alune, fistic, migdale), zahar, lichioruri, coniac, fondant de calitate sau alte materii prime alimentare.

3.2. Materii prime si auxiliare folosite pentru fabricarea ciocolatei3.2.1. Boabele de cacao Boabele de cacao sunt seminele arborelui cultivat n zonele tropicale din America, Asia i Africa, cunoscut sub numele de Theobroma cacao. 7

Se cultiv boabe de cacao de tip Criolla i Forastero. Arborii Criolla dau o recolt mai mic dar calitatea boabelor este superioar i sunt specifici zonelor Ceylon, Iawa i Mareacaraiba. Arborii Forastero dau o producie mai mare , ns calitatea boabelor este inferioar. Boabele de cacao se pot ncadra n trei clase de calitate: Calitatea I cuprinde boabe de calitate superioar ce se cultiv n Ceylon, Iawa, Maracaraiba, Puerta, Cabalo, Caracas , Ecuador i n alte zone. Ele au un gust plcut , arom intens cu nuanri caracteristice care permit diferenierea lor, sunt uniforme, de mrime medie sau peste medie. Calitatea a II-a cuprinde boabele de calitate medie care sunt cultivate n Accra, Camerun, Trinidad, Porto Rico, Dominica, Martinica, Cuba, Costa Rica, Guatemala i n alte zone. Ele au o form acceptabil , gust bun dar uneori amar astringent, au format turtit i dimensiuni medii sau mici. Calitatea a III-a cuprinde boabele de provenien american (Bahia, Jamaica, Haiti) i african (Camerun , Nigeria, Lagos, Accra). Ele au arom slab , insuficient precizat , gust amar astringent, cu aciditate perceptibil de diferite intensiti. Ele sunt de dimensiuni mici i neuniforme. Compoziia chimic a boabelor de cacao este prezentat n tabelul 1. Compoziia chimic a boabelor de cacao Felul substanelor Ap, % Lipide, % Proteine,% Amidon,% Substane tanante,% Teobromin,% Cafein,% Celuloz,% Acizi volatili n acid acetic,% Cenu total,% Cenu insolubil,% Dintre componenii specifici Miez Coaj 4-6 6 12 48 54 1,2 4 11,8 15,2 12,2 - 15,8 6,5 10 3,6 5,4 3,2 5,8 0,7 1,2 0,8 2,1 0,4 1,0 0,05 0,34 0,11 0,19 2,8 3,5 7,5 10,6 0,05 0,5 2,2 4 6,5 9 0,07 0,2 0,2 1,1 boabelor de cacao se numr lipidele Germeni 57 2,3 5,7 24,5 1,7 0,2 6,2 7,2 0,02 0,04 i substanele din

gliceride specifice, dintre care oleopalmitino-stearina i oleo-distearina sunt cele mai importante. Lipidele din boabele de cacao se separ prin presare dup prjirea i mrunirea lor, rezultnd untul de cacao. Untul de cacao are o temperatur de topire relativ mic (32) i are proprietatea ca prin rcire s i micoreze mult volumul, ceea ce favorizeaz scoaterea din forme a produselor de ciocolat. 8

Boabele de cacao au n compoziia lor i acizi organici. Predomin acizii: malic, tartric, oxalic i acetic. Substanele aromatice existente n boabele de cacao sunt reprezentate de : alfa-linalol n amestec cu acizi grai inferiori (caprilic , caprinic, valerianic), esteri (acetat de amil, butirat de amil etc.) Cele mai importante substane minerale din boabele de cacao sunt: potasiul, fosforul i magneziul. Dup recoltare boabele de cacao sunt supuse fermentrii (maturrii enzimatice la soare). n timpul fermentrii boabele sufer modificri importante: culoarea trece n maroniu, pierde capacitatea de germinare; substanele tanante sut parial oxidate i ca urmare se reduce astringena, se amelioreaz aroma i se estompeaz gustul amar; se reduce volumul miezului i astfel se faciliteaz separarea cojilor. Dup V.S. Gruner, S.A.Ermilov, V.G.Speranschi, F.V. Terevitinov Boabele de cacao sunt seminele fructelor arborelui de cacao (Theobroma cacao), care face parte din familia Sterculiaceae. Arborele de cacao se cultiv n plantaii i necesit o clim tropical. Fructele au form alungit , avnd lungimea de 20-25 cm, i greutatea de 300-500 g. n interorul pulpei zemoase sunt dispuse n rnduri seminele- boabele de cacao.Dup specie , boabele de cacao sunt de dimensiuni diferite; n medie greutatea unui bob uscat este de cca. 1g, lungimea lui de 16-24 mm, limea de 12-16 mm, grosimea 4-9 mm. Un fruct conine 25-40 boabe de cacao. Un arbore produce , n medie , cca 40 fructe, iar recolta de la un arbore este de cca. 1 kg boabe. De pe 1ha se culeg n medie 600 kg cacao boabe. Fructele coapte sunt tiate , nveliul lor este desfcut, iar seminele scoase prin presare, sunt supuse apoi fermentrii. n acest scop ele sunt aezate n grmezi de 1 m nlime i sunt lsate 5-6 zile. n timpul acesta se produce ntia fermentaie alcoolic, apoi o fermentaie acetic a pulpei care a rmas pe semine, dezvoltndu-se totodat procesele fermentative n interiorul seminelor. Dup terminarea fermentaiei , boabele de cacao sunt uscate la soare. Fermentarea este un proces necesar , datorit cruia se obin boabe de calitate bun. n timpul fermentrii se produc urmtoarele transformri fundamentale: modificarea esuturilor vii i a embrionului,prin care se nltur pericolul de ncolire al boabelor, oxidarea parial a seminelor tanante, datorit cruia se atenueaz gustul astringent al boabelor, dispare amreala neplcut, se dezvolt i se mbuntete aroma, miezul bobului se strnge, coaja separndu-se mai uor, culoarea boabelor se schimb din violet n brun 9

Boabele de cacao de compun din dou cotiledoane, germen i nveli (coaja de cacao) care formeaz 12-18% din greutatea bobului. Semnul anatomic caracteristic al boabelor de cacao l formeaz corpusculele Mitzerlich periorii cu gmlie de pe peliculele subiri care acoper cotiledoanele. Aceste corpuscule sunt clar vizibile la microscop. Prezena lor n orice produs dovedete c acesta conine boabe de cacao prelucrate. Pentru cacaoa obinut din coji , semnul caracteristic la microscop este prezena celulelor scleroidale (pietroase) , n form de potcoav, cu perei ngroai. Identificarea unui numr important de celule scleroidale n produs servete ca baz pentru stabilirea amestecrii cojilor n produsele de cacao. Compoziia chimic a boabelor de cacao variaz (datele medii %): ap 6 9, grsime 45 50, proteine 13 16, celuloz 3 5, amidon 5 10, pentozani 1 2, teobromin 1 2,4 , acizi organici (citric, malic, oxalic)cca. 1, cenu 2,5 5, ulei eteric cca. 1,001. Coaja conine mai puin grsime (4-5%) i mai mult celuloz cca. 15%, cenu 10% i pentozani 8 11%. Cacaoa obinut din din coaj de boabe de cacao (cacao-vella) are un coninut important de acid pectic (cca. 4,8% la substana degresat), n timp ce n boabele de cacao se afl puin acid pectic (0,12 0,20% la substana degresat). 3.2.2. Masa de cacao Praful de cacao este un produs fin mcinat , obinut din turtelerezultate la presarea miezului boabelor de cacao. Praful de cacao se ntrebuineaz amestecat cu zahr , cu ap fierbinte sau cu lapte, la prepararea buturii de cacao. Boabele de cacao se prjesc, se cocaseaz i se macin. Masa de cacao mcinat se preseaz la 70 - 80C, n prese hidraulice , la cca. 640atm., extrgndu-se astfel, prin presare, o parte din untul de cacao (40 45%), care se utilizeaz la fabricarea ciocolatei. cm) sau se separ particulele mici pe principiul zvntrii. Prafu de cacao este trecut apoi la maina de mpachetat, care face o serie de operaii:prepararea pachetelor cu cacao, punerea n cutii, ambalarea cutiilor. Maina produce 2100 cutii pe or. Se disting dou feliri de praf de cacao: 1)Netratat (adic netratat cu alcali), de exemplu Zolotoi iarlc, Prima, Marca noastr: 10 Turta se zdrobete, se macin la desintagrator i se cerne printr-o sit fin (cu minimum 1600 ochiuri pe

2)Tratat (adic tratat cu alcalii) , denumit i cacao solubil. Masa de cacao se trateaz cu alcalii (apoi se prjete din nou i se macin, etc.). Pentru tratare se ntrebuineaz potas (K2CO3), bicarbonat de sodiu (NaHCO3), carbonat de amoniu (NH4)2CO3. cantitatea de alcalii ntrebuinat este de 1% din masa prelucrat. n afar de praful de cacao veritabil se fabric de asemenea surogate, care conin de obicei amestec de praf de cacao cu adausuri, de exemplu cu fin de soia, fin de ovz etc. pe etchetele acestor produse trebuie s fie menionate adausurile coninute . Culoarea prafului de cacao este brun. Praful de cacao cu alcalii are o nuan mai nchis. Produsul trebuie s fie fin mcinat, nu se admit buci griate, care se simt la frecare ntre degete. Pudra trebuie s treac prin site cu 1600 ochiuri pe 1 cm (reziduul maximum este de 2%). Gust plcut amrui cu aroma bine pronunat de cacao. La oprirea unei lingurie de cacao n ap fierbinte se obine dup amestecare, un lichid cu particule uniform suspendate, care nu las un sediment vizibil timp de 2 minute. Praful de cacao trebuie s conin : maximum 6% ap (dup o depozitare mai mare de o lun, maximum 7,5 ap), minimum 18% grsime, maximum 5,5% celuloz, maximum 9% cenu de cacao tratat i maximum 6% n cea netratat. Coninutul de cenu insolubil n HCl 10% trebuie s fie de maximum 0,2% , impuriti de fier maximum 3 mg la 1 kg. Coninutul n celelalte pri componente substane azotoase, amidon, substane extractive neazotoase, teobromin n general, corespunde coninutului lor n boabe normale de cacao; este ns puin mai mare datorit micorrii coninutului n grsime. grsime) este mai puin gustoas i are arom slab. Coninutul ridicat n celuloz al prafului de cacaoindic prezena de cacao vella (coji de cacao) datorit insuficienei curirii a crupelor de cacao. Pentru aromatizare n praful de caco se adaug vanilia (cca. 0,01%). 3.2.3 Zaharul Zahrul (zaharoza) constituie una din materiile prime de baz a ciocolatei, putnd reprezenta ntre 50 i 70% din substana uscat a acestora. Zahrul utilizat la fabricarea ciocolatei trebuie s aib o puritate de 99,75-99,8% zaharoz raportat la substana uscat, umiditate de maximum 0,05%. Zahrul se poate folosi sub form de : -zahr cristal (tos), constituit din cristale de zaharoz, neaglomerate care se utilizeaz la obinerea tuturor categoriilor de siropuri de zahr/glucoz, sirop de brumare, candisare sau 11 Cacaoa cu un coninut foarte mare n grsime (peste 25%) nu se macin bine; cacaoa prea slab (sub 18%

fondant. Zahrul tos se mai folosete ca atare la fabricarea jeleurilor (operaie de panirare), la ornarea unor produse de laborator, La fabricarea maselor de tip pralin etc.; -zahr pudr, obinut prin mcinarea zahrului cristal i a sfrmturilor de zahr buci, care se folosete la formarea nveliurilor pentru drajeuri, la divizarea-modelarea masei de rahat, la fabricarea maselor de ciocolat sau a maselor de tip maripan, pralin etc.; -zahr topit cu sau fr adaos de glucoz, care se folosete la fabricarea unor produse de tip crocant, grilaj sau pentru prepararea siropului caramel , folosit apoi pentru colorarea sau aromatizarea erbeturilor, fondantului, produselor de laborator. La utilizarea zaharozei trebuie s se in seama de urmtoarele: -zaharoza devine higroscopic cnd este pstrat la >90%; -solubilitatea zaharozei n ap crete cu temperatura; -n amestec cu glucoz , fructoz, zahr invertit, solubilitatea zaharozei se micoreaz, dar coninutul n substan uscat al soluiilor saturate de zaharoz/glucoz/zahr invertit se mrete n comparaie cu soluiile saturate de zaharoz simpl; -zaharoza ca atare sau n soluie este rezistent la nclzire pn la 100C; -soluiile de zaharoz (zahr) fierb la temperaturi care cresc n raport cu concentraia lor; -n prezena acizilor (chiar i a acizilor slabi), zaharoza hidrolizeaz i se obine zahr invertit. Zahrul invertit este utilizat pentru faptul c acioneaz ca un inhibitor al cristalizrii zaharozei i pentru aciunea sa de higroscopicizare. Se prefer la fabricarea siropurilor clare i a produselor care trebuie s rmn fragede n timp (s nu se usuce)Zahrul invertit se formeaz i la nclzirea soluiilor de zahr sau zahr i glucoz. La obinerea zahrului invertit, siropul respectiv trebuie s fie neutralizat cu soluie de bicarbonat de sodiu alimentar, iar pn la folosire siropul de zahr invertit trebuie pstrat la rece (