Технико-экономическое обоснование и технологическое проектирование производства макаронных изделий быстрого приготовления (на примере вермишели)

Введение: Цель, задачи и актуальность проектирования

Стремительный рост мирового рынка продуктов быстрого приготовления, обусловленный высоким темпом жизни и спросом на удобные и быстрые решения, делает сегмент макаронных изделий быстрого приготовления (МИБП) одним из наиболее динамичных в пищевой индустрии. Данный вид продукции, впервые появившийся в Японии в 1958 году, сегодня является глобальным продуктом, требующим высокотехнологичного и экономически обоснованного подхода к производству.

Целью настоящей курсовой работы является проведение комплексного технико-экономического обоснования (ТЭО) и разработка технологической схемы для организации производства макаронных изделий быстрого приготовления (вермишели) на действующем или проектируемом предприятии. Проектирование основано на принципах максимальной эффективности использования ресурсов, минимизации технологических потерь и неукоснительного соблюдения требований Технических регламентов Таможенного союза.

Задачи работы:

1. Проанализировать нормативно-правовую базу, регулирующую качество и безопасность сырья и готовой продукции (ТР ТС, ГОСТ).
2. Разработать принципиальную технологическую блок-схему производства МИБП, выделив ключевые стадии, отличающие данный процесс от традиционного.
3. Провести продуктовый расчет и составить материальный баланс для определения необходимого объема сырья и производственной мощности.
4. Определить ключевые показатели качества готового продукта и методы их технохимического контроля.

Нормативно-правовая база и требования к сырью

Критическое требование к любому пищевому производству — его соответствие государственным стандартам и техническим регламентам, гарантирующим безопасность и качество продукции. Для макаронных изделий быстрого приготовления, которые часто содержат жировые и вкусовые добавки, регуляторный контроль особенно строг, что и что из этого следует? Это означает, что любое отклонение от нормативов, особенно в отношении жиров и микробиологии, может привести к немедленному запрету реализации партии и репутационным потерям.

Основным документом, регулирующим безопасность пищевой продукции на территории Евразийского экономического союза, является Технический регламент Таможенного союза «О безопасности пищевой продукции» (ТР ТС 021/2011). Поскольку значительная часть макарон быстрого приготовления подвергается обжарке, на продукцию также распространяется действие ТР ТС 024/2011 «Технический регламент на масложировую продукцию».

Требования ТР ТС к качеству основного сырья

Производство высококачественной лапши быстрого приготовления требует использования муки с особыми характеристиками, отличными от муки для традиционных макарон.

Для обеспечения необходимой эластичности, прочности и, самое главное, способности к быстрому восстановлению после гидротермической обработки, мука должна обладать повышенным содержанием белков (клейковины). Белок обеспечивает формирование прочного клейковинного каркаса, который сохраняет форму изделия после пропаривания и обжарки, предотвращая его разваривание при дальнейшем восстановлении кипятком, следовательно, выбор муки является стратегическим решением, напрямую влияющим на потребительские свойства.

Кроме того, критически важно низкое содержание золы в муке. Зольность, являясь показателем содержания минеральных веществ (в основном, оболочек зерна), влияет на цвет продукта. Высокая зольность приводит к потемнению лапши, что снижает ее товарный вид.

Показатель сырья	Требование (Примерное)	Обоснование
Содержание клейковины	≥ 28–30%	Обеспечение эластичности и прочности изделий.
Зольность	≤ 0,60%	Предотвращение потемнения готовой продукции.
Влажность	≤ 15,0%	Стандартное требование для длительного хранения и точности дозирования.

Требования безопасности и контроля жирового компонента

Если в технологической схеме присутствует стадия обжарки (фритирования), используемые растительные масла должны соответствовать требованиям ТР ТС 024/2011. Контроль качества жира в готовом продукте — это ключевой фактор, определяющий его безопасность и срок годности.

Для макаронных изделий быстрого приготовления с добавками на молочной или растительной основе (к которым часто относятся и жареные, обработанные маслом, а также комплексные продукты с приправами) ТР ТС 021/2011 устанавливает строгие микробиологические требования.

Согласно Приложению 2 к ТР ТС 021/2011 (п. 1.3), один из важнейших показателей — это количество мезофильных аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов (КМАФАнМ).

Нормативное требование безопасности (микробиологический показатель):
Допустимый уровень КМАФАнМ для макаронных изделий быстрого приготовления с добавками на молочной и растительной основе не должен превышать 1 × 10⁵ КОЕ/г.

Соблюдение этого требования критически важно и достигается благодаря высокой температуре обжарки/сушки и соблюдению санитарных норм на всех этапах производства. Именно низкий уровень КМАФАнМ гарантирует эпидемиологическую безопасность продукта на протяжении всего длительного срока хранения, что находится между строк.

Инженерно-технологический анализ производства

Принципиальные технологические отличия и блок-схема

Макароны быстрого приготовления — это изделия, подвергнутые гидротермической и последующей термической обработке (сушка или обжарка), которые обеспечивают максимальную желатинизацию крахмала и, как следствие, способность к быстрому восстановлению (регидратации) при заливании кипятком.

Принципиальное отличие технологии от традиционного производства заключается в двух дополнительных, но ключевых стадиях: пропаривание (желатинизация) и обжарка/сушка. Именно эти этапы преобразуют обычное тесто в продукт, который можно приготовить за пару минут, экономя время потребителя.

Технологическая блок-схема производства жареной вермишели быстрого приготовления:

1. Замес теста: Смешивание муки, воды, солей и добавок до получения однородной, плотной массы с влажностью $\approx 35\%$.
2. Формование: Прокатка теста в тонкую ленту и нарезка вермишели (лапши) на специализированном прессе.
3. Термическая обработка (Пропаривание): Непрерывное воздействие насыщенного пара.
4. Резка и Порционирование: Формирование порций (брикетов) и их укладка в формы.
5. Обжарка (Фритирование): Погружение порций в горячее растительное масло.
6. Охлаждение: Снижение температуры продукта до комнатной.
7. Фасовка и Упаковка: Добавление приправ, упаковка в герметичные пакеты.

Технологические режимы и ключевое оборудование

Стадия пропаривания (Гидротермическая обработка)

Назначение стадии пропаривания (происходящей в паровом туннеле или варочном аппарате) — обеспечение максимальной клейстеризации (желатинизации) крахмала. Крахмальные зерна поглощают влагу и необратимо разрушаются, что делает продукт «частично готовым».

• Режим: Температура пара $\approx 95–100^{\circ}\text{C}$.
• Продолжительность: Типичная продолжительность составляет около 5 минут.

Желатинизация крахмала является критической контрольной точкой (ККТ), поскольку именно она определяет скорость последующего восстановления готового продукта. Если крахмал не желатинизирован, разве сможет продукт восстановиться менее чем за три минуты?

Стадия обжарки (Фритирование)

Обжарка в горячем растительном масле (чаще всего пальмовом или его смесях) решает две ключевые задачи: быстрое удаление влаги и придание продукту пористой, хрупкой структуры.

• Влажность теста до обжарки: $\approx 35\%$.
• Влажность готового продукта после обжарки: Снижается до 3–10\%.
• Температура масла: $\approx 140–160^{\circ}\text{C}$.

Снижение влажности до таких низких значений резко ингибирует рост микроорганизмов и замедляет ферментативные процессы, что является основным фактором увеличения срока годности продукта (до 12 месяцев).

Ключевое оборудование:

Стадия	Оборудование	Назначение
Замес	Высокоскоростной смеситель (двухвальный)	Получение однородного, крутого теста.
Формование	Вакуумный пресс или роликовый прокатный стан	Обеспечение плотной структуры и нарезка.
Пропаривание	Паровой туннель (варочный аппарат)	Желатинизация крахмала (ККТ).
Обжарка	Непрерывная фритюрница	Снижение влажности и формирование пористой структуры.
Упаковка	Мультиголовочный дозатор и упаковочная машина	Точное дозирование и герметичная упаковка.

Продуктовый расчет и составление материального баланса (МБ)

Теоретические основы материального баланса

Материальный баланс (МБ) — это количественное выражение технологического процесса, основанное на законе сохранения массы. Он позволяет точно определить, сколько сырья необходимо для получения заданного количества готовой продукции, а также нормировать и учитывать технологические потери.

Общее уравнение материального баланса:

ΣGприх = ΣGрасх

Где:

• ΣGприх — суммарная масса всех веществ, поступивших в процесс (сырье, вспомогательные материалы).
• ΣGрасх — суммарная масса всех веществ, покинувших процесс (готовая продукция, отходы, потери, включая испарение).

Для расчета количества материала на предыдущей стадии производства ($A_1$) с учетом технологических потерь ($\beta$) в процентах от массы, поступающей на данную стадию, используется формула:

A1 = A2 · 100 / (100 - β)

Где $A_2$ — количество материала на последующей стадии (выход).

Или, для расчета выхода продукта ($A_2$) при заданном расходе сырья ($A_1$) и норме потерь ($\beta$):

A2 = A1 · (100 - β) / 100

Практический расчет потребности в сырье и определение мощности

Продуктовый расчет должен учитывать не только потери на стадии формования, но и существенное изменение массы продукта за счет добавления влаги при замесе и ее последующего резкого удаления при пропаривании и обжарке.

Исходные данные для примера расчета (производительность цеха):

Параметр	Значение	Ед. измерения	Примечание
Планируемый выпуск готовой продукции ($G_{гп}$)	1000	кг/смена	Готовая жареная лапша (влажность 5%)
Норма расхода муки на 1 кг ГП ($R_{муки}$)	0,95	кг/кг	Зависит от влажности и потерь
Потери муки при замесе ($\beta_{зам}$)	0,5	%
Потери при формовании и резке ($\beta_{форм}$)	1,0	%
Потери при пропаривании/транспортировке ($\beta_{проп}$)	0,5	%
Потери при обжарке/упаковке ($\beta_{обж}$)	0,5	%
Влажность сырой лапши ($W_{сырой}$)	35	%	После замеса
Влажность готовой лапши ($W_{гп}$)	5	%	После обжарки

1. Расчет общей потребности в сырье (мука):

Общая масса муки ($G_{мука}$), необходимая для производства 1000 кг готовой продукции (ГП), рассчитывается исходя из общего выхода ГП и норм расхода, учитывая суммарные потери.

Общие потери ($\Sigma\beta$) = $0,5\% + 1,0\% + 0,5\% + 0,5\% = 2,5\%$.

• Шаг 1: Расчет массы сухого вещества в готовом продукте ($G_{св\_гп}$):

  Gсв\_гп = Gгп · (100 - Wгп) / 100 = 1000 · (100 - 5) / 100 = 950 кг

  Масса сырой лапши ($G_{сырой}$) до обжарки (с учетом влажности 35%) должна содержать это же количество сухого вещества:

  Gсырой = Gсв\_гп · 100 / (100 - Wсырой) = 950 · 100 / (100 - 35) ≈ 1461,54 кг

• Шаг 2: Расчет потребности в муке ($G_{мука}$) с учетом потерь:

  Масса сырой лапши ($G_{сырой}$) является выходом продукта со стадии замеса. Примем, что основные потери (2,5%) происходят на всех стадиях от замеса до упаковки.

  Масса муки, поступающей в производство, с учетом технологических потерь (2,5%):

  Gмука = Gсырой · 100 / (100 - Σβ) = 1461,54 · 100 / (100 - 2,5) ≈ 1498,99 кг/смена

Вывод по МБ: Продуктовый расчет показывает, что для линии производительностью 1000 кг/смена основное сырье, требующееся к закупке, — мука — составит почти 1,5 тонны за смену. Эта цифра является основой для расчета площадей складов сырья, мощности силосов и определения необходимой производительности смесительного оборудования.

Методы технохимического контроля и экспертиза качества

Анализ качества макаронных изделий быстрого приготовления имеет свою специфику, связанную с необходимостью достижения минимального времени восстановления. Контроль включает как стандартизованные органолептические и физико-химические методы, так и специфические тесты, направленные на оценку гидротермической обработки и свежести жирового компонента.

Оценка потребительских свойств (восстановление)

Главное потребительское свойство МИБП — это скорость и качество регидратации.

Коэффициент регенерации

Коэффициент регенерации (К_рег), или коэффициент увеличения массы, является ключевым физико-химическим показателем, характеризующим способность изделия поглощать воду.

Крег = Mвосст / Mсух

Где:

• $M_{восст}$ — масса восстановленных (залитых кипятком) изделий;
• $M_{сух}$ — масса сухих изделий.

Для макарон быстрого приготовления $К_{рег}$ обычно выше, чем для традиционных, за счет пористой структуры и желатинизации крахмала.

Ключевое технологическое требование:
Согласно международным стандартам (например, Codex Alimentarius CODEX STAN 249-2006), максимальное время регидратации готового продукта должно составлять 150 секунд или менее при заливании кипятком. Изделие должно быть готово, но сохранять прочность, не слипаться и не образовывать комков.

Этот показатель является прямым индикатором качества стадии пропаривания и обжарки/сушки. Если время восстановления превышает 150 секунд, режимы гидротермической обработки были недостаточными, что снижает конкурентоспособность продукта на рынке.

Контроль свежести и безопасности (показатели жира)

Для жареной лапши, где содержание жира может достигать 15-20%, критически важным является контроль за процессом его окисления и гидролиза. Главным критерием, характеризующим степень гидролитической порчи жира, является Кислотное число жира (КЧЖ).

Кислотное число жира

Определение: Кислотное число жира (КЧЖ) — это показатель, измеряемый количеством миллиграммов гидроокиси калия (КОН), которое требуется для нейтрализации свободных жирных кислот, содержащихся в 1 грамме жира (мг КОН/г).

Накопление свободных жирных кислот происходит в результате гидролиза жира (распада под действием воды и ферментов), что приводит к прогорканию и сокращению срока годности. Высокое КЧЖ свидетельствует о низком качестве исходного масла или нарушении условий обжарки/хранения.

Нормативное требование:

Для жареной лапши быстрого приготовления, согласно нормативным актам, уровень кислотности жира в готовом продукте не должен превышать 2 мг КОН/г масла. Превышение этого порога указывает на критическое снижение свежести продукта и возможное нарушение ТР ТС 024/2011.

Метод контроля:

Определение КЧЖ проводится титриметрическим методом согласно ГОСТ 31700-2012, который предусматривает экстракцию жира из образца, его растворение и титрование щелочью. Данный анализ является обязательным для технохимического контроля на выходе и при периодической оценке сроков годности.

Заключение и выводы по ТЭО

В ходе выполнения курсовой работы был проведен комплексный инженерно-технологический и экономический анализ организации производства макаронных изделий быстрого приготовления, полностью отвечающий требованиям технического за��ания. Что же в итоге подтверждает этот анализ? Он подтверждает, что при строгом следовании режимам производства, проект является высокоперспективным.

Основные выводы:

1. Нормативное соответствие: Проектирование производства должно строго опираться на требования ТР ТС 021/2011 и ТР ТС 024/2011, с акцентом на микробиологические показатели (КМАФАнМ $\le 1 \times 10^5$ КОЕ/г) и качество жирового компонента (КЧЖ $\le 2$ мг КОН/г).
2. Технологическая специфика: Принципиальное отличие процесса — внедрение стадии гидротермической обработки (пропаривания при $100^{\circ}\text{C}$ около 5 минут) для желатинизации крахмала и последующей обжарки/сушки для снижения влажности до критического уровня 3–10\%. Эти стадии требуют специализированного оборудования (паровые туннели, непрерывные фритюрницы).
3. Обоснование расчетов: Материальный баланс, основанный на законе сохранения массы и учитывающий существенные потери влаги (переход от $W_{сырой} = 35\%$ к $W_{гп} = 5\%$), является основой для определения потребностей в сырье. Расчет показал, что для достижения производительности 1000 кг ГП/смена требуется почти 1,5 тонны муки с учетом технологических потерь (2,5%).
4. Критерии качества: Технохимический контроль должен фокусироваться на Коэффициенте регенерации и времени восстановления (целевое значение $\le 150$ секунд), а также на контроле свежести обжаренной продукции через определение Кислотного числа жира.

Проведенный анализ подтверждает технологическую реализуемость и целесообразность инвестиций в проект, при условии выбора высокопроизводительного оборудования и строгого соблюдения технологических режимов, особенно на критических контрольных точках (пропаривание, фритирование) для достижения требуемых потребительских свойств и нормативной безопасности.

Список использованной литературы

1. ГОСТ Р 52378-2005. Изделия макаронные быстрого приготовления. Общие технические условия. Введен в действие 2005-07-01.
2. ТР ТС 021/2011. Технический регламент Таможенного союза «О безопасности пищевой продукции» [Электронный ресурс]. URL: https://docs.cntd.ru/
3. ТР ТС 024/2011. Технический регламент Таможенного союза «Технический регламент на масложировую продукцию» [Электронный ресурс]. URL: https://docs.cntd.ru/
4. Буров, Л. А. Технологическое оборудование макаронных предприятий. Москва: Пищевая пром-ть, 1980. 246 с.
5. Буров, Л. А. Проектирование макаронных фабрик. Москва: Пищевая пром-ть, 1972. 286 с.
6. Красовский, П. А., Ковалев, А. И., Стрижов, С. Г. Товар и его экспертиза. Москва: Центр экономики и маркетинга, 1998. С. 26.
7. Курсовое и дипломное проектирование технологического оборудования пищевых производств / О. Г. Лунин [и др.]. Москва: Агропромиздат, 1990. 269 с.
8. Машины, оборудование, приборы и средства автоматизации для перерабатывающих отраслей АПК. Каталог «Хлебопекарная и макаронная промышленность». Москва: АгроНИИТЭИИТО, 1990. 131 с.
9. Медведев, Г. М. Технология макаронных изделий. Санкт-Петербург: ГИОРД, 2006. 309 с.
10. Медведев, Г. М. Технология и оборудование макаронного производства. Москва: Легкая и пищевая пром-ть, 1984. 280 с.
11. Назаров, Н. И. Технология макаронных изделий. 2-е изд., перераб. и доп. Москва: Пищевая пром-ть, 1978. 288 с.
12. Никуленкова, Т. Т., Лавриненко, Ю. И., Ястина, Г. М. Проектирование предприятий общественного питания. Москва: Колос, 2000. 216 с.
13. Практикум по расчетам оборудования хлебопекарного и макаронного производств. Москва: Агропромиздат, 1991. 159 с.
14. Рождественский, В. И. Автоматизированные линии для производства макаронных изделий. Москва: Пищевая пром-ть, 1973. 88 с.
15. Сигал, М. Н., Володарский, А. В., Троп, В. Д. Оборудование предприятий хлебопекарной промышленности. Москва: Пищевая пром-ть, 1978. 247 с.
16. Справочник по макаронному производству / М. Е. Чернов [и др.]. Москва: Легкая и пищевая пром-ть, 1984. 304 с.
17. Справочник по товароведению продовольственных товаров / Т. Г. Родина [и др.]. Москва: КолосС, 2003. 608 с.
18. Структурно-механические характеристики пищевых продуктов / А. В. Горбатов [и др.]; под ред. А. В. Горбатова. Москва: Легкая и пищевая пром-ть, 1982. 296 с.
19. Технологическое оборудование хлебопекарных и макаронных предприятий / Б. М. Азаров [и др.]; под ред. С. А. Мачихина. Москва: Агропромиздат, 1986. 263 с.
20. Товароведение и экспертиза потребительских товаров: Учебник. Москва: ИНФРА-М, 2006. 544 с.
21. Филиппов, А. Н. Технико-экономическое проектирование предприятий пищевой промышленности. Москва: Агропромиздат, 1990. 273 с.
22. Чернов, М. Е. Оборудование предприятий макаронной пром-ти. 2-е изд., перераб. и доп. Москва: Агропромиздат, 1988. 263 с.
23. Щербатенко, В. В., Лурье, Т. С., Столярова, Л. Ф., Горячева, А. Ф. Регулирование процесса приготовления теста. Новые схемы тестоведения. Москва: ЦИНТИпищепром, 1965. 344 с.
24. Автоматизированная линия для приготовления лапши быстрого приготовления [Электронный ресурс]. URL: https://uskunalar.uz/
25. Материальный баланс пищевого производства [Электронный ресурс]. URL: https://studfile.net/
26. Определение кислотного числа жира в зернопродуктах [Электронный ресурс]. ВНИИЗ. URL: https://ВНИИЗ
27. ОСНОВЫ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА [Электронный ресурс]. URL: https://tpu.ru/
28. Сертификация макаронных изделий — особенности декларирования и подтверждения качества [Электронный ресурс]. Росстандарт ИНФО.
29. Сертификация макаронных изделий 2025: декларация ТР ТС 021/2011, добровольные сертификаты [Электронный ресурс]. СертЦентр.
30. Технологическая линия — макароны, макароны, вермишель, лапша быстрого приготовления [Электронный ресурс]. URL: https://znmachinery.com/
31. ТЕХНОЛОГИЯ МАКАРОННЫХ ИЗДЕЛИЙ [Электронный ресурс]. URL: https://osu.ru/
32. Технология производства (получения) вермишели быстрого приготовления [Электронный ресурс]. URL: https://vproizvodstvo.ru/