Технологический расчет и подбор оборудования
3.7. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ И ПОДБОР ОБОРУДОВАНИЯ
Технологический расчет оборудования сводится к выбору типов и определению необходимого числа единиц оборудования для выполнения тех или иных операций, времени его работы и коэффициента использования.
Номенклатуру оборудования для различных цехов предприятий общественного питания определяют на основе ассортимента изготовляемой продукции и видов оборудования, серийно выпускаемого промышленностью на данный период. Для механизации технологических процессов производства и отдельных технологических операций используют оборудование: механическое; подъемно-транспортное; холодильное; тепловое; вспомогательное.
Технологический расчет оборудования может быть проведен по количеству перерабатываемого сырья, вырабатываемых полуфабрикатов, кулинарных изделий и т.п. за расчетный период времени (основную смену, день, час).
Механическое оборудование. Механическое оборудование цехов предприятий общественного питания предназначено для проведения различных механических операций: очистки овощей, замеса теста, мойки посуды, нарезания хлеба и т. п. Оно может быть представлено отдельными машинами или поточными линиями (в специализированных цехах).
Если выпускаемое промышленностью оборудование для выполнения определенной операции имеет различную производительность, то вначале определяют требуемую производительность предполагаемой к установке машины, а затем время ее работы и коэффициент использования. В остальных случаях требуемую производительность не рассчитывают. Требуемую производительность машины находят по количеству сырья, полуфабрикатов или предметов (для посудомоечной машины), обрабатываемых в период наибольшей загрузки машины.
Требуемая производительность машины (кг/ч, шт/ч)
где G — масса сырья, полуфабрикатов, продуктов или количество изделий, обрабатываемых за определенный период времени (сутки, смену, час), кг (шт.); tу — условное время работы машины, ч;
где Т — продолжительность работы цеха, смены, ч; ?у — условный коэффициент использования машин (?у = 0,5).
На основании проведенного расчета по действующим справочникам и каталогам выбирают машину, имеющую производительность, близкую к требуемой, после чего определяют фактическую продолжительность работы машины (ч)
где Q — производительность принятой к установке машины, кг/ч (шт/ч);
и коэффициент ее использования
где Т — продолжительность работы цеха, смены, ч.
Если фактический коэффициент использования больше условного, то принимают две машины и более.
Пример. Рассчитать число овощерезательно-протирочных машин МОП-П-1 и построить график работы к универсальному приводу для нарезания 100 кг сырого очищенного сульфитированного картофеля и 50кг сырой очищенной моркови. Производительность машины 100 кг/ч, продолжительность работы основной смены 9 ч (табл. 3.30).
Таблица 3.30
Расчет числа овощерезательных машин
| Операция | Масса, кг | Оборудование | Производительность, кг/ч | Продолжительность работы, ч | Коэффициент использования | Число машин | |
| оборудования | цеха | ||||||
| Нарезание | 150 | МОП-П-1 | 100 | 1,5 | 9 | 0,2 | 1 |
| … | … | … | … | … | … | … | … |
Таблица 3.31
Вспомогательная таблица для построения графика
| Время, ч | Соотношение количеств полуфабриката, нарезаемого в день, % | Масса полуфабриката, кг | Продолжительность работы машины, ч | ||
| картофеля | моркови | для нарезки картофеля | для нарезки моркови | ||
| 8 | 30 | 30 | 15 | 0,3 | 0,15 |
| 10 | 50 | 50 | 25 | 0,5 | 0,25 |
| 13 | 20 | 20 | 10 | 0,2 | 0,1 |
| Итого | 100 | 100 | 50 | 1,0 | 0,5 |
Рис. 3.3.
где t — общее время занятости деж, ч; Т — продолжительность работы цеха, смены, ч; tп.п — продолжительность разделки и выпечки последней партии теста, ч (tп.п = 3ч).
Производительность посудомоечных машин характеризуется количеством посуды, обрабатываемой в час. Поэтому ее расчет осуществляют по количеству столовой посуды и приборов, которые необходимо вымыть за час максимальной загрузки зала. Это количество (шт.) определяют по формуле
где Nч — число потребителей в максимальный час загрузки зала; 1,3 — коэффициент, учитывающий мойку стаканов и приборов; п — число тарелок на одного потребителя в предприятии данного типа, шт.
На основании полученных данных по справочникам оборудования выбирают посудомоечную машину требуемой производительности.
Затем определяют количество столовой посуды и приборов, которое необходимо вымыть за день. Это количество находят, подставляя в формулу (3.39) значения числа потребителей за день.
Дальнейший расчет ведут по формулам, определяющим время работы и коэффициент использования механического оборудования.
Поточные линии. При индустриальном способе производства в специализированных цехах устанавливают поточные линии. Технологический расчет поточных линий заключается в определении продолжительности работы и коэффициента использования принятой к установке линии.
Продолжительность работы поточной линии рассчитывают по формуле (3.35), коэффициент использования — по формуле (3.36), чтобы установка была экономически целесообразна, коэффициент ее использования должен быть не менее 0,75.
В соответствии с нормами технического оснащения заготовочных предприятий, разработанными НИИОПом и Гипроторгом, в овощных цехах для механизации процесса очистки картофеля принята поточно-механизированная линия очистки и сульфитации картофеля. Поточная линия может быть скомплектована из отдельных видов оборудования; в этом случае коэффициент использования определяют для каждого вида оборудования отдельно.
Подъемно-транспортное оборудование. На предприятиях общественного питания для механизации погрузочно-разгрузочных работ используют подъемно-транспортное оборудование: для межэтажных связей — грузовые лифты; для доставки грузов в складские помещения, цехи — электропогрузчики, уравнительные площадки, подъемный стол; для перемещения и хранения мяса в виде туш, полутуш и четвертин — подвесные пути; для перемещения сырья и полуфабрикатов в складские помещения и по цеху между рабочими местами — конвейеры; для кратковременного хранения и перемещения функциональных емкостей — контейнеры и передвижные стеллажи; для загрузки и выгрузки кассет с перфорированными вкладышами — подъемные тележки для кассет.
Длину установленного в цехе конвейера определяют по числу работников, занятых на конвейере, по формулам:
при одностороннем обслуживании
при двухстороннем обслуживании
где L — рабочая длина конвейера, м; l — шаг конвейера, м (норма длины конвейера на одного человека равна 1,6 м); N1 — число рабочих мест на линии (соответствует численности производственных работников, занятых на конвейере).
Длину подвесных путей рассчитывают по формулам (3.20) и (3.21); число передвижных контейнеров и стеллажей — по формулам (3.16) и (3.17).
Номенклатура и рекомендуемое количество подъемно-транспортного оборудования даны в Нормах оснащения доготовочных предприятий общественного питания торгово-технологическим оборудованием и Примерных нормах технического оснащения заготовочных предприятий общественного питания, разработанных НИИОПом совместно с Гипроторгом.
Холодильное оборудование. Для кратковременного хранения скоропортящихся продуктов в производственных цехах используют холодильные камеры или холодильные шкафы.
В производственных цехах заготовочных предприятий предусматривают холодильные камеры. Площадь этих камер может быть рассчитана по формулам (3.13), (3.14), (3.18) и (3.19), а также по нормативным данным на 1 т сырья или готовой продукции в сутки, на 1 т полуфабрикатов или готовой продукции в смену, на 1 тыс.-шт.
изделий в смену по ВНТП 04—86.
Холодильные шкафы устанавливают во всех цехах и помещениях, и технологический расчет их сводится к определению полезного объема, или вместимости, шкафа (м3) по формуле
где G — масса продукта (изделия), кг; ? — объемная плотность продукта (изделия), кг/м3 (см. приложение 9); ? — коэффициент, учитывающий массу тары (? = 0,7...0,8).
Массу продукта (изделия) определяют по формуле (3.10).
При хранении скоропортящейся продукции в функциональных емкостях полезный объем холодильного шкафа вычисляют по объему функциональных емкостей
где Vф.е — объем функциональных емкостей, м3.
После определения требуемого полезного объема, или вместимости, холодильного шкафа по справочникам подбирают холодильный шкаф, объем которого близок к расчетному.
Пример. Рассчитать вместимость холодильного шкафа по данным табл. 3.33.
Таблица 3.33
Определение объема полуфабрикатов, подлежащих хранению
| Полуфабрикат | Единица измерения | Число порций | Масса одной порции, г | Масса полуфабриката, кг | Объемная плотность, кг/дм3 | Объем полуфабриката, дм3 |
| Бефстроганов | кг | — | — | 20,0 | 0,84 | 23,8 |
| Антрекот | шт. | 50 | 125 | 6,25 | 0,85 | 7,3 |
| … | … | … | … | … | … | … |
| Итого | 31,1 |
При снабжении готовой продукцией доготовочных предприятий срок ее хранения необходимо увеличить. Поэтому готовую продукцию подвергают быстрому охлаждению от 75...80 до 0...4°С в течение 2 ч. Такое охлаждение осуществляют в шкафах интенсивного охлаждения ШХ-И; оно занимает меньше времени и менее энергоемко в отличие от замораживания.
Необходимое число таких шкафов можно рассчитать по формуле
где G— масса охлаждаемой продукции, кг; Е — вместимость шкафа интенсивного охлаждения, кг; ? — оборачиваемость шкафа за основную смену.
где Т — продолжительность работы основной смены, ч; tц — продолжительность цикла охлаждения; tц = 1,5 ч.
В заготовочных цехах может быть установлен холодильный шкаф ШХ-1,4 ОК, в котором изделия хранятся на передвижных стеллажах в функциональных емкостях (два стеллажа с двадцатью функциональными емкостями Е1х65). Число таких шкафов может быть рассчитано по формуле (3.44).
Холодильные шкафы горячего цеха и горячего отделения кулинарного цеха рассчитывают исходя из условий хранения жиров для жарки, сметаны, творога, молока, яиц и других продуктов, используемых для приготовления блюд и других видов кулинарной продукции (суточный или полусуточный запас); холодильные шкафы холодного цеха — из условий хранения суточного или полусуточного запаса продуктов и полуфабрикатов, из которых готовят холодные и сладкие блюда.
На некоторых предприятиях общественного питания (в ресторанах, кафе и т.п.) кроме вышеупомянутого оборудования в холодных цехах устанавливают другие виды холодильного оборудования — низкотемпературные прилавки, льдогенераторы и т.п. В каждом отдельном случае подбор того или иного вида оборудования осуществляют по количеству или объему хранящейся продукции (низкотемпературные прилавки) или с учетом требуемой максимальной производительности (льдогенераторы).
Холодильные шкафы заготовочного и доготовочного цехов рассчитывают по массе полуфабрикатов, хранящихся в течение 1/4 или 1/2 смены. Количество продуктов, полуфабрикатов, подлежащих хранению, зависит от допустимых сроков хранения и определяется в соответствии с графиком выпуска полуфабрикатов.
Охлаждаемые емкости кондитерского цеха рассчитывают по отделениям, число которых зависит от мощности цеха, а расчет холодильного оборудования в кладовой запаса сырья осуществляют по количеству продуктов, подлежащих хранению в течение суток или в основную смену; отделения замеса, разделки и выпечки — по количеству охлаждаемого слоеного теста; отделения отделки — по количеству отделочных полуфабрикатов; камеры готовых изделий — по количеству готовых изделий с кремом.
Тепловое оборудование. Тепловое оборудование предприятий общественного питания представлено различными видами тепловых аппаратов, предназначенных для приготовления пищи, разогрева и поддержания требуемой температуры блюд и кулинарных изделий.
Технологический расчет теплового оборудования проводят по количеству кулинарной продукции, реализуемой в течение:
дня или определенного периода (2—3 ч) работы предприятия (расчет объема стационарных варочных котлов);
максимально загруженного часа работы предприятия (расчет плит, сосисковарок, кофеварок, фритюрниц, сковород и др.).
В результате технологического расчета выбирают оборудование соответствующей производительности, площади или вместимости; для тех или иных тепловых аппаратов определяют продолжительность их работы и коэффициент использования.
В основу расчета теплового оборудования положены таблицы реализации, которые составляются для всех видов продукции, изготовляемой данным предприятием: блюд, реализуемых в залах, отпускаемых на дом и в магазин кулинарии.
Пищеварочные котлы. Вместимость котлов рассчитывают из условий выполнения следующих операций: варки бульонов, супов, вторых горячих блюд, гарниров, соусов, сладких блюд, горячих напитков, а также варки продуктов для приготовления холодных блюд и кулинарных изделий, реализуемых в магазинах кулинарии. Номинальная вместимость пищеварочного котла (дм3) для варки бульонов
где Vпрод — объем, занимаемый продуктами, используемыми для варки, дм3; Vв — объем воды, дм3; Vпром — объем промежутков между продуктами, дм3.
Объем (дм3), занимаемый продуктами,
где G— масса продукта, кг; ? — объемная плотность продукта, кг/дм3 (см. приложение 9).
Масса продукта
где nс — количество порций или литров (кубических дециметров) супа; gp — норма продукта на одну порцию или 1 дм3 супа, г.
Количество литров (кубических дециметров) супа
где nс — количество порций супа; V1 — объем одной порции супа, дм3.
Если следует приготовить концентрированный бульон (костный, мясной или мясо-костный), то полученное количество бульона необходимо разделить на коэффициент 3,4, который характеризует кратность разведения бульона.
Объем воды, используемой для варки бульонов (дм3),
где nв — норма воды на 1 кг основного продукта, дм3/кг; для костного, грибного, мясного и мясо-костного бульонов nв = 1,25, для рыбного — 1,1 дм3/кг.
Основными продуктами считают кости, мясо и т.п.; овощи при расчете объема воды не учитывают из-за их незначительного содержания в общем объеме продуктов.
Объем (дм3) промежутков между продуктами
где ? — коэффициент, учитывающий промежутки между продуктами (? = 1 - ?).
Если в результате расчета объема котла для варки бульонов, супов, вторых горячих и сладких блюд получен объем менее 40 дм3, то необходимо учесть коэффициент заполнения котла (К= 0,85), т.е. полученный при расчете результат разделить на 0,85. В этом случае используют не котлы, а функциональные емкости (см. приложение 10) или наплитную посуду.
Если на предприятие общественного питания поступает концентрированный бульон и необходимо определить вместимость котла для его разведения до нормальной концентрации, то расчет может быть представлен в виде табл. 3.34.
Таблица 3.34
Расчет вместимости котла для разведения концентрированного бульона
| Бульон | Масса концентрированного бульона, кг | Кратность разведения бульона | Расчетная вместимость котла, дм3 |
| Костный концентрированный | 50,0 | 3,4 | 170 |
| Мясной концентрированный с желе | 35,0 | 2,0 | 70 |
| … | … | … | … |
Вместимость пищеварочных котлов (дм3) для варки супов
где п — количество порций супа, реализуемых за 2ч; Vc — объем одной порции супа, дм3
Вследствие относительно непродолжительного времени варки супов выкипание жидкости при расчете объема котла не учитывают. При расчете объема котлов плотность супа принимают равной единице. Объем котлов рассчитывают на 1 —2 ч реализации блюд.
Если в предприятие общественного питания поступают супы в охлажденном состоянии, то для доготовки их (разведение кипящей водой, проваривание в течение 3—5 мин и настаивание в течение 15—20 мин) рекомендуется использовать варочные устройства УЭВ-40 и УЭВ-60 с котлами, которые можно применять и для отпуска готовых супов с раздачи, так как они выполнены передвижными. Требуемую вместимость котла для доготовки супов можно рассчитать по формуле
где п — количество порций супа, реализуемых за 1 ч, Vпч — объем плотной части, дм3, VB — объем воды для разведения, дм3.
Данные для расчетов приведены в технических условиях (ТУ 287-82).
Вместимость пищеварочных котлов для варки вторых горячих блюд и гарниров находят по формулам:
при варке набухающих продуктов
при варке ненабухающих продуктов
при тушении продуктов
Объем продуктов Vпрод определяют по формуле (3.47), объем воды Vв — по формуле (3.50).
Количество воды, необходимой для варки набухающих продуктов, принимают по Сборнику рецептур блюд. Количество воды для варки ненабухающих продуктов учитывается с помощью коэффициента, равного 1,15. Отсутствие коэффициента, учитывающего объем жидкости в формуле расчета объема котла для тушения, объясняется тем, что из-за незначительного количества жидкости, требуемой для этой операции, вся жидкость распределяется в промежутках между продуктом, не занимая дополнительного объема.
Объем котлов для варки вторых горячих блюд и гарниров рассчитывают в основном на каждые 2 ч реализации. Расчет объема котлов для варки гречневой каши, тушения капусты, а также для варки продуктов, используемых в процессе приготовления холодных блюд, можно проводить сразу на весь день, расчет объема котлов для варки продукции с небольшими сроками реализации — на каждый час.
В электрических пищеварочных котлах КЭ-100, КЭ-160, КЭ-250 варку гарниров осуществляют в перфорированных вкладышах, устанавливаемых в кассеты пищеварочных котлов. Число одновременно загружаемых перфорированных вкладышей зависит от объема котла. Вкладышей может быть 2; 4 или 6 (по технической характеристике котла).
Для загрузки и выгрузки кассет с перфорированными вкладышами используют подъемные тележки. Перфорированные вкладыши устанавливают в функциональные емкости и доставляют на раздачу в передвижных стеллажах или мармитах.
Расчет котлов для варки гарниров на пару в перфорированных вкладышах начинают с определения часовой производительности котла, которая зависит от вместимости и числа перфорированных вкладышей, загружаемых одновременно, а также от продолжительности тепловой обработки. Затем находят продолжительность работы котла, коэффициент его использования и число котлов.
Вместимость котлов (дм3) для варки сладких блюд
где п — количество порций сладких блюд, реализуемых в течение дня, Vc.б — объем одной порции сладкого блюда, дм3.
Вместимость котлов (дм3) для приготовления горячих напитков
где п — количество порций, реализуемых за каждый час работы зала, VГ.Н — объем одной порции напитка, дм3
После расчета вместимости котлов для варки всех видов блюд и продуктов находят число котлов, соответствующее расчетной вместимости, которые необходимо установить в цехе с учетом их максимального использования. Чтобы правильно решить этот вопрос, строят вспомогательную таблицу для определения полного рабочего цикла котла (табл. 3.35) и график работы котлов в прямоугольной системе координат На оси абсцисс откладывают время работы котлов (ч), а по оси ординат — вместимость котлов (дм3).
<
где LCT — длина принятых стандартных производственных столов, м.
Для цехов, изготовляющих полуфабрикаты, длину столов определяют по той же формуле, но при этом следует учитывать характер выполняемой операции. В этом случае: N— число работающих, занятых одновременно на выполнении определенной операции, чел.; l — длина рабочего места для одного работающего (см. приложение 12).
По типам и размерам столы подбирают в зависимости от характера выполняемой операции.
Вместимость ванн (дм3) для хранения очищенного картофеля, размораживания рыбы и промывания продуктов определяют по формуле
где G — масса продукта, кг; ? — объемная плотность продукта, кг/дм3 (см. приложение 9); K — коэффициент заполнения ванны; K = 0,85; ? — оборачиваемость ванны; зависит от продолжительности промывания с учетом времени на загрузку, выгрузку и мойку ванны и определяется по формуле (3.61).
Вместимость ванны можно найти также по формуле (3.46). Размеры ванн выбирают в зависимости от размеров обрабатываемых продуктов и расчетной вместимости. Число ванн вычисляют по формуле
где VCT — вместимость принятой стандартной ванны, дм3.
Для хранения продуктов в складских помещениях устанавливают подтоварники, передвижные контейнеры и стеллажи. Необходимое число передвижных стеллажей и контейнеров находят по формулам (3.15)—(3.17).
Раздаточное оборудование. Раздаточное оборудование устанавливают в предприятиях общественного питания для облегчения и ускорения процесса раздачи блюд. Состав раздаточного оборудования зависит от формы обслуживания. При обслуживании официантами определяют длину фронта раздачи в горячем и холодном цехах, буфете и количество раздаточного оборудования в каждом помещении в отдельности. Длину фронта раздачи рассчитывают по формуле
где Р — число мест в зале; l — норма длины раздачи на одно место в зале, м (для горячих цехов — 0,03 м; холодных цехов — 0,015, для буфетов — 0,01 м).
Количество раздаточного оборудования определяют по формуле
где LCT — длина стандартного оборудования, м.
При обслуживании официантами раздаточное оборудование устанавливают в цехе и в производственных помещениях, поэтому площадь, занимаемую оборудованием, необходимо включать в площадь цеха.
На предприятиях общественного питания с самообслуживанием устанавливают раздаточные линии, число которых зависит от числа мест в зале или количества отпускаемых комплексных обедов и определяется по Нормам оснащения доготовочных предприятий общественного питания торгово-технологическим оборудованием. Раздаточные линии могут быть установлены как в цехе, так и в зале. Во всех случаях необходимо рассчитать площадь, которую они занимают.
