Blok H2.1 THIN3
Beroepsproduct:
TPD
Groep:
WH29B2
Periode:
Blok H2.1
Ingeleverd op:
04-03-2012 Luuk de Jong(10071482), Tomas Lenssen(10026347), Pieter de Lange(10044833), Jeroen Koeleman(10027505),
Projectleden
Maurits de Koning(10005021), Edwin van der Mijl(10041214), Maik Klijberg(10066543), Samuel Liem(09048790), Stefan Immerzeel(10056025)
Ingeleverd door:
Jeroen Koeleman(10027505),
Tutor:
Dhr. van der Schyff
Voorwoord Dit technische product dossier geschreven in het kader van het project Installatie 3. Voor dit project moeten alle 2e jaars werktuigbouw studenten een kaasfabriek ontwerpen. Dit rapport is geschreven door de groepsleden van WH29b2 en is bestemd voor onze begeleider T.A.P. Schyff en de blockcoördinator R. van der Meulen, maar ook voor andere mensen die geïnteresseerd zijn in het proces dat leid tot het tot stand komen van een concept voor een kaasfabriek.
2
Inhoud Voorwoord ................................................................................................................................... 2 Inhoud.......................................................................................................................................... 3 Figuren lijst................................................................................................................................... 6 Tabellen lijst ................................................................................................................................. 7 Hoofdstuk 1: Ontwerpen van het gekozen concept. ........................................................................ 8 1.1 Beschrijving onderdelen van de pasteur ................................................................................ 8 Koppelstukken:...................................................................................................................... 8 Leidingen:.............................................................................................................................. 9 Opslagtanks:.........................................................................................................................10 Pasteur:................................................................................................................................12 Hoofdstuk 1.2: Indeling fabriek..................................................................................................19 Hoofdstuk 2: Specificaties onderdelen installatie ...........................................................................20 Opslagtank ...........................................................................................................................20 Pasteur.................................................................................................................................20 Wrongelbereider ..................................................................................................................20 Wei opslag ...........................................................................................................................21 Kaaspers en kaasvormen .......................................................................................................21 Pekelbad ..............................................................................................................................21 Plastificeren..........................................................................................................................21 Rijpruimte ............................................................................................................................22 Inpakken ..............................................................................................................................22 Smeerkaas productie ................................................................................................................22 Plastic verwijderen................................................................................................................22 Smeltbad..............................................................................................................................22 Vulmachine ..........................................................................................................................22 Verpakkingsapparaat ............................................................................................................23 Inpakken ..............................................................................................................................23 Hoofdstuk 3: Energieverbruik installatie ........................................................................................24 Hoofdstuk 4: Wetten en regelgeving .............................................................................................26 4.1 Hygiëne vereisten voor voedsel verwerkingsmachine............................................................26 NEN-1672- Hygiëne vereisten ................................................................................................26 NEN-EN-ISO 14159 (EN) – Veiligheid ......................................................................................28
3
Categorization of machinery and associated equipment for intended use Hygiene level Description...........................................................................................................................28 Richtlijn 98 37 EG ..................................................................................................................30 4.2 Machinerichtlijnen Praktische Toepassing ............................................................................31 Hoofdstuk 5: Kosten van de fabriek ...............................................................................................32 5.1 Kosten van de fabriek..........................................................................................................32 5.1.1 Ontwerpkosten ............................................................................................................32 5.1.2 Materiaalkosten ...........................................................................................................32 5.1.3 Assemblagekosten........................................................................................................34 5.1.4 Totale kosten fabriek ....................................................................................................34 5.2 Kosten pasteur en opslagtanks ............................................................................................35 5.2.1 Ontwerpkosten ............................................................................................................35 5.2.2 Materiaalkosten ...........................................................................................................35 5.2.3 Fabricagekosten ...........................................................................................................36 5.2.4 Totale kosten pasteur en opslagtanks ............................................................................37 5.3 Bedrijfskosten en -baten .....................................................................................................38 5.3.1 Ingrediënten ................................................................................................................38 5.3.2 Bediening, onderhoud en reiniging ................................................................................38 5.3.3 Energie- en waterverbruik.............................................................................................39 5.3.4 Baten kaasfabriek .........................................................................................................40 5.3.5 Totale kosten en baten kaasfabriek ...............................................................................40 Conclusie .....................................................................................................................................41 Literatuurlijst en links ...................................................................................................................42 Bijlage I Technische tekeningen.....................................................................................................43
4
Inleiding Na het beste concept te gekozen hebben in het concept rapport wordt dat in dit rapport verder uitgewerkt. Er zijn nog een paar aanpassingen gedaan om het proces te optimaliseren. Dit wordt beschreven in het hoofdstuk Specificaties onderdelen installatie. Hier is het hele proces uitgewerkt met vermogens, afmetingen en machinaal of handwerk. Daarna gaan we dieper in op de opslagtanks en de pasteur met 3d modellen en technische tekeningen. Als laatst is er een globale kostenberekening gemaakt wat de fabriek ongeveer zou gaan kosten en hoeveel de opslagtank en pasteur bij elkaar kosten.
5
Figuren lijst Figuur 1.1 isometrisch aanzicht van de opslagtank Figuur 1.2 Isometrisch aanzicht van de pasteur Figuur 1.3: Voor aanzicht van de pasteur Figuur 1.4 Lobbenpomp Figuur 1.5: Pister kogelkraan (serie 820 – DN25) Figuur 1.6 Indeling fabriek (Schaal: 1 hokje = 0,5 m 2) Figuur 4.1 – Schematic risk assessment procedure
pagina 11 pagina 13 pagina 13 pagina 17 pagina 17 pagina 19 pagina 29
6
Tabellen lijst Tabel 3.1 Energiekosten per dag bij een draaiende fabriek Tabel 4.1 Hygiene requirements Tabel 4.2 - Categorization of machinery and associated equipmentfor intended use Hygiene level Description Tabel 5.1 Ontwerpkosten totale fabriek Tabel 5.2 de materiaalkosten van de fabriek Tabel 5.3 Assemblagekosten fabriek Tabel 5.4 kosten van de fabriek Tabel 5.5 Ontwerpkosten pasteur en melktanks Tabel 5.6 Materiaalkosten pasteur Tabel 5.7 materiaalkosten koeltanks Tabel 5.8 Fabricagekosten pasteur en melktanks Tabel 5.9 Totaalkosten van de pasteur en opslagtanks Tabel 5.10 Kosten ingrediënten op jaarbasis. Tabel 5.11 Arbeidskosten per jaar Tabel 5.12 Energie- en waterverbruik Tabel 5.13 Opbrengst van de fabriek Tabel 5.14 Kosten en opbrengsten
pagina 24 pagina 26 pagina 28 pagina 32 pagina 32 pagina 34 pagina 34 pagina 35 pagina 35 pagina 36 pagina 36 pagina 37 Pagina 38 pagina 39 pagina 39 pagina 40 pagina 40
7
Hoofdstuk 1: Ontwerpen van het gekozen concept. 1.1 Beschrijving onderdelen van de pasteur De installatie die uitgewerkt moet worden is een pasteur. Deze installatie bestaat uit verschillende onderdelen. Al deze onderdelen vervullen een eigen functie binnen in de pasteuriseer installatie. In dit hoofdstuk wordt per onderdeel beschreven wat voor functie het onderdeel vervult in de pasteuriseer installatie. Ook worden er berekeningen uitgevoerd voor de belangrijkste onderdelen van de pasteuriseer installatie. Hieronder wordt aangegeven welke onderdelen zich in de pasteuriseer installatie bevinden.
Koppelstukken: - Voor de melkvrachtwagen - Voor de leidingen Leidingen: - Van de vrachtwagen naar de opslagtanks - Van de opslagtanks naar de pasteur - Van de pasteur naar de opslagtanks - Voor het pasteuriseren van melk Opslagtanks: - Voor rauwe melk - Voor gepasteuriseerde melk - Koelcompressor - Frame Pasteur: - Leiding voor het transporteren van melk - Leiding voor het verwarmen van de melk tot 72°C - Leiding voor het koelen van de melk tot 30°C - Heater voor het verwarmen van water - PID-Controller voor het aansturen van de heater - Expansie vat - Circulation heater Pompen: - Lobbenpomp - Bypass pomp Kogelkraan Temperatuur sensor Schakelaars - Bedieningsschakelaar - Veiligheidsschakelaar
Koppelstukken: Voor de melkvrachtwagen In de pasteuriseer installatie bevinden zich meerdere koppelstukken ,maar het belangrijkste koppelstuk is de koppelstuk die ervoor zorgt dat de melkvrachtwagen zijn leiding goed kan aan sluiten op de leiding van de fabriek. De aansluiting van de tankwagen op de tank zal gebeuren door middel van een uit rvs vervaardigde TW koppeling met een nominale diameter van 100mm. Dit is een standaard koppeling die op tankwagens wordt gebruikt.
8
Voor de leidingen Naast de koppelstuk voor de melkvrachtwagen zijn er ook koppelstukken nodig voor de leidingen die naar verschillende machines lopen in de pasteuriseer installatie. Er wordt gebruik gemaakt van koppelstukken zodat de leidingen kunnen worden losgekoppeld. Het loskoppelen van de leidingen heeft als voordeel dat de leidingen makkelijker schoongemaakt kunnen worden. De koppelstukken die worden gebruikt in de pasteuriseer installatie zijn hoekstukken en middenstukken roestvrij stalen koppelstukken die leidingen van 22mm aan elkaar kunnen koppelen. Er wordt gebruik gemaakt van hoekstukken en middenstukken zodat de leidingen alle kanten op kan.
Leidingen: Van de vrachtwagen naar de opslagtanks Nadat de melkvrachtwagen zijn leiding op het koppelstuk heeft bevestigd, wordt de melk door de leidingen gepompt. De leidingen zorgen ervoor dat de rauwe melk in twee opslagtanks worden gepompt. Het materiaal wat er voor de leidingen wordt gebruikt is roestvrij staal. Er wordt gebruik gemaakt van roestvrij staal omdat dit in de normen vast ligt. De leidingen kunnen losgekoppeld worden zodat ze makkelijk schoon gemaakt kunnen worden. Het koppelstuk van de vrachtwagen heeft een nominale diameter van 100mm dit betekend dat de leiding die van de vrachtwagen loopt naar de opslagtank ook een nominale diameter moet hebben van 100mm. Deze nominale diameter heeft als voordeel dat de vrachtwagen in een hoog tempo wordt leeggepompt zodat er geen tijd wordt verloren. Van de opslagtanks naar de pasteur Als de melk uit de opslagtanks nodig is wordt het melk door middel van een leiding naar de pasteuriseer machine gepompt. Deze leiding heeft een binnendiameter van 20mm en een buitendiameter van 22mm. Net als bij de leidingen van de vrachtwagen zijn deze leidingen gemaakt van roestvrij staal. Ze worden aan elkaar gekoppeld door middel van hoek koppelstukken of midden koppelstukken. Er worden ook afsluiters gebruikt zodat er niet teveel melk in de leiding wordt gepompt. De afsluiter die gebruik wordt in de leidingen zal een vlinderklep afsluiting zijn di e goedgekeurd is voor het gebruik in combinatie met voedingsmiddelen. De afsluiter zal verticaal gemonteerd worden in verband met het kunnen aftappen van de leiding. Van de pasteur naar de opslagtanks Wanneer het melk is gepasteuriseerd wordt het door een leiding naar de opslagtank gepompt. Deze opslagtank is een van de twee opslagtanks die aan het begin van de installatie al gebruik zijn voor de rauwe melk. Net als alle voorgaande leidingen, worden deze leidingen van het materiaal roestvrij staal gemaakt. Ook kunnen deze leidingen losgekoppeld worden omdat ze vast zitten door middel van koppelstukken. Ze hebben ook een binnendiameter van 20mm en een buitendiameter van 22mm. Voor het pasteuriseren van de melk Om de melk te pasteuriseren moet de melk eerst verwarmd worden tot 72°C en daarna afgekoeld worden tot 30°C. Het verwarmen en het afkoelen van de melk wordt door middel van twee leidingen gedaan die om de melkleidingen zijn bevestigd. Door allebei de leidingen stroomt water. Een leiding bevat heet water en de andere leiding bevat koud water. Eerst stroomt de melkleiding door het hete water zodat de melk wordt verwarmd tot 72°C. Vervolgens wordt de melkleiding door het koude water geleid waardoor de melk afkoelt tot 30°C. Deze leidingen hebben een binnendiameter van 22mm en een buitendiameter van 64,5mm.
9
Opslagtanks: Voor rauwe en gepasteuriseerde melk Aan het eind van de leidingen valt de melk in de opslagtanks. Deze opslagtanks hebben een inhoud van 10.000 liter. De installatie beschikt over twee opslagtanks. Het voordeel van twee tanks is wanneer een opslagtank in gebruik is kan de andere tank worden schoongemaakt. Als de rauwe melk uit de opslagtanks is gepompt word de melk gepasteuriseerd. Dit gepasteuriseerde melk wordt later weer terug gepompt in de opslagtank. Net als de leidingen worden de opslagtanks van roestvrij staal gemaakt. De opslagtanks bestaan uit een cilindrische tank met een ovale doorsnede die liggend zal worden opgesteld. De tank bestaat uit een binnentank die gemaakt is van roestvrij staal. Om de binnentank komt isolatie zodat de rauwe/gepasteuriseerde melk op temperatuur blijft. De tank wordt afgewerkt door plaatmateriaal op het isolatiemateriaal te bevestigen. De tank zal gedragen worden door een ondersteunend frame. De wanddikte van de tank is bepaald met behulp van de ketelformule. Hierbij is een veiligheidsfactor in acht genomen. De koeling van de melk zal door middel van een directe verdamper met koelleidingen tussen de bodem van de binnentank en de isolatie liggen. Het benodigde koelvermogen van 103W is berekend door het maximale warmteverlies door de wanden van de tank te berekenen bij een buitentemperatuur van 30⁰C. Het regelmatig in beweging brengen van de melk zal gebeuren door middel van twee roermechanismen waarbij de aandrijving bovenop de tank zal worden geplaatst.. Het reinigingssysteem in de tank zal een circulatiereinigingssysteem zijn. Ten behoeve van de reiniging en om de tank te vervaardigen is er in de bovenkant van de tank een luik aangebracht. De pompen op de melktank hebben een frequentieschakelaar nodig zodat de frequentie van de aangeboden voeding verandert kan worden zodat de snelheid van de pomp verandert kan worden. De tank maakt gebruik van een AAB frequentieschakelaar van 7,3Ampere met 3 fasen. Deze frequentieschakelaar kan gebruikt worden in de voedingsmiddelen industrie en heeft een vermogen van maximaal 3kW. Om het melk koel te houden in de tank moet er een koel compressor komen in de tank. In de tank is er gebruik gemaakt van een Bitzer 4FC-3.2Y-40s. Deze koelcompressor heeft een vermogen van 4,3kW en een spanning van 400. Om alles georganiseerd neer te zetten is er een frame gemaakt waar twee opslagtanks en de pompen op kunnen worden gezet. Het materiaal wat voor de frame is gebruikt is staal zodat het moeilijk het frame moeilijk kan buigen. Functie van de opslagtanks De functie van de melk opslag tanks is het opslaan en het koel bewaren van de melk. Taak van de opslagtanks De tanks kunnen de melk opslaan doordat deze vloeistof dicht zijn. Het koel bewaren kan doordat de tanks een koelelement met thermostaat bevatten waarmee de temperatuur van de melk geregeld kan worden.
10
Figuur 1.1 isometrisch aanzicht van de opslagtank
Hieronder een lijst met de belangrijkste gegevens van de opslagtank: Materialen voor de opslagtank: • De binnenkant van de opslagtank bestaat uit roestvrij staal • Om het roestvrij staal komt isolatie van het materiaal: Rockwool multiboard • De buitenkant van de opslagtank is gemaakt van aluminium plaatmateriaal • Het frame van de opslagtank is gemaakt van constructiestraal Reiniging van de opslagtank: • Het reinigen van de opslagtanks wordt door middel van een circulatiereiniging gedaan Vermogen van het roervermogen: • Het roermechanisme heeft een kracht van 116,325 Newton • De soortelijke warmte van melk is 0,75 • De oppervlakte van het roermechanisme is 0,3m^2 • De snelheid van het roermechanisme is 1m/s • De dichtheid van het roermechanisme is 1034 Als we dit invullen in een formule heeft het roermechanisme een vermogen nodig van 116,3 watt nodig Afmetingen van de opslagtank: • De dikte van de roestvrij stalen binnenwand is 3mm • De dikte van het isolatie materiaal in de tank is 100mm • De dikte van het aluminium plaatmateriaal aan de buitenkant van de tank is 1mm Gewicht van de opslagtank: • gewicht van de tank zonder de melk is 236,34kg • Het totale gewicht van de opslagtank met de melk is 2400kg Koelen: • De koeling van de opslagtank wordt geregeld door een directe verdamper en er liggen Koelleidingen op de bodem van de binnentank • Koelvermogen van 103 W
11
Pasteur: Rauwe melk is maar 24 uur houdbaar om de houdbaarheid te verlengen wordt het melk gepasteuriseerd. Na het pasteuriseren is de melk 7 dagen houdbaar. Om de melk langer houdbaar te maken moet de melk eerst verwarmd worden tot 72 graden Celsius en daarna moet de melk afgekoeld worden tot 30 graden Celsius. Dit proces word gedaan door de pasteuriseermachine. Er is gebruik gemaakt van een doorstroom pasteur. Deze pasteur heeft een volumedebiet van 666L/h en kan constant in bedrijf zijn. Een doorstroom pasteur houd in dat het melk eerst door een leiding wordt gepompt die verwarmd word door water. Dit warme water zit in een buis die om de leiding is bevestigd. Nadat het melk is verwarmd tot 72 graden Celsius moet het melk weer af gekoeld worden tot 30 graden Celsius. Dit gebeurd door het zelfde principe te gebruiken als het verwarmen, maar nu wordt er geen warm water gebruikt maar koud water om het melk af te koelen. Het warme water wat gebruik wordt om het melk te verwarmen wordt opgewarmd door middel van een heather. Deze zorgt ervoor dat het water verwarmd wordt en het water door de leidingen wordt gepompt. Het warme water koelt af doordat het zijn warmte moet afgeven aan het melk. Dit afgekoelde water wordt weer gebruikt om het melk af te koelen tot 30 graden Celsius. De leidingen die het melk verwarmen en koelen moeten een afmeting van 5,4m hebben. ze moeten zo lang worden omdat de melk anders de gewenste temperatuur niet haalt. Er wordt isolatie materiaal gebruikt voor de verwarmde en gekoelde leidingen om de warmteafgifte aan de omgeving tegen te gaan, daarnaast is het ook voor de veiligheid van de mensen die bij de pasteuriseer installatie werken. De pasteuriseermachine wordt ondersteund door een frame. Voor de pasteur is er ook nog een expansie vat nodig. Deze expansie vat dient ervoor om de drukveranderingen in de leidingen van de pasteur te beperken. Er is gekozen voor een Flexcon type 4. Dit type beschikt over een inhoud van 4 liter en een voordruk van 0,5 bar. De expansie vat heeft een omtrek van 216mm en heeft een hoogte van 194mm. Het gewicht van het vat is 1,8 kg. Het materiaal wat voor de expansie vat is gebruikt is HSS staal. Ook is er voor de pasteur een circulation heater nodig. Deze zorgt ervoor dat het koude water wordt opgewarmd tot 94°C en wordt rondgepompt in de leidingen. Voor de pasteur wordt er gebruik gemaakt van een Wattco circulation heater met type nummer MFLI18108X12T. Deze circulation heater beschikt over een vermogen van 108kW en kan het water verwarmen tot 120°C. Om de heater aan te kunnen sturen is er een PID-Controler nodig. De PID-Controler zorgt ervoor dat de heater het water op de goede temperatuur verwarmd. Er is gekozen voor een Altec AL807 temperatuur regelaar. Functie van de pasteur De functie van de pasteuriseer installatie is het langer houdbaar maken van de melk. Taak van de pasteur De installatie maakt de melk langer houdbaar door het voor 15 tot 20 seconden te verwarmen tot 72 graden C en het daarna snel af te koelen tot 30 graden C.
12
Figuur 1.2 Isometrisch aanzicht van de pasteur
Figuur 1.3: Voor aanzicht van de pasteur
13
Berekeningen van de pasteur Verwarmingsvermogen pasteuriseerinstallatie Voor het verwarmen van de melk wordt een tegenstroomwarmtewisselaar gebruikt. Met de onderstaande berekeningen wordt bepaald wat het vermogen van de warmtewisselaar moet zijn. Melk heeft een soortelijke warmte van 3,9*10^3 J/kgK =3900J/kgK Melk heeft een dichtheid van 1040 kg/m3 2100liter melk heeft een massa van 2100/1000*1040=2184kg De aangeleverde melk heeft een temperatuur van 4 graden Celsius De melk moet opgewarmd worden tot 72 graden Celsius. Het totale temperatuur verschil is 68 graden Celsius. De formule waarmee het benodigde verwarmingsvermogen berekend kan worden is:
Als de formule ingevuld wordt met de bovenstaande gegevens dan komt daar een waarde uit van: 579196800 joules. Dit is het aantal joules dat in 3 uur aan de melk moet worden toegevoegd. Om dit getal om te rekenen naar Watts moet het gedeeld worden door 3*3600. Daar komt 53629 Watt uit. Er moet dus per seconden 53,63 Kilowatt aan warmte aan de melk toegevoegd worden.
Verschil in temperatuur van verwarmingswater Gegevens: Massa stroom van het water is vast gesteld op 1/4 liter per sec De soortelijke warmte van water is 4200 J/kgK Toegevoegde warmte aan melk: 579196800 Joules
Het verschil tussen de in en uitgangstemperatuur van het verwarmingswater is dus 51,08 graden Celcius. Voor nu wordt eruit gegaan van een ingangstemperatuur van 95 graden. Dit omdat er voorkomen dient te worden dat het water in het verwarmingssysteem gaat koken. De uitgangstemperatuur wordt daarmee 95-51,08=43,92 graden Celsius.
14
koelvermogen pasteuriseerinstallatie Het is de bedoeling om aangevoerde melk in een vrij korte tijd van 72°C af te koelen naar 30°C. Om dit te realiseren is gekozen voor een warmtewisselaar die de doorstromende melk met behulp van koelwater verkoeld. We nemen hiervoor leidingwater met een temperatuur van 13°C en een stroming van 1/7 liter per seconde. Eerst een aantal waardes van melk en water. Melk
Water
Cm = 3,9 kJ/kgK Øvm = 0,194l/s Dichtheid melk = 1040kg/m³ Ømm = 1,04kg * 0,194 l/s = 0,2 kg/s
Cw = 4,2 kJ/kgK Øvm = 1/7l/s Dichtheid water = 999kg/m³ Ømw = 1kg * 1/7 l/s = 1/7 kg/s
In de warmtewisselaar vind het volgende proces plaats waarbij de warmte van de melk wordt overgedragen aan het water. Ømm * Cm * △T = Ømw *Cw *△T 0,2 * 3,9 * (-42) = 1/7 * 4,2 (13 – Tu) Tu = 67.6°C water △T = 54,6°C Het water warmt dus 54,6°C op. Aan de hand van het temperatuurverschil in het water kan berekend worden hoeveel kilo joule aan warmte er in het water is gaan zitten. Ømw * Cw * △T = Øw 1/7 * 4,2 * 54,6 = 32.76 kJ kJ / s = kW We nemen 3 uur de tijd om het totaal volume van 2100l af te koelen. Dit betekend dat we voor het verkoelen van 0,194l, 1 seconde de ti jd hebben. Hieruit volgt: 32.76kJ / 1s = 32.76kW Vermogen circulation heater: Om het vermogen uit te rekenen van de circulation heater moet er gekeken worden naar de volgende formule: P = Φm x Cw x ΔT Waarin: P = vermogen van de circulation heater in Watt Φm = massa debiet van het warme water in kg/sec, 0,82kg/sec Cw = soortelijke warmte van water 4,2 kJ/kgK ΔT = verschil van de temperatuur in °C, 95-68 = 27°C Als de gegevens in de formule worden ingevuld komt de volgende waarde er uit: P = Φm x Cw x ΔT = 0,82 x 4,2 x 27 = 93 Watt
15
Pompen Lobbenpomp Om het melk door de leidingen te pompen moet er gebruik worden gemaakt van een pomp. Voor de pasteuriseer installatie wordt er gebruikt gemaakt van een lobbenpomp. De lobbenpomp is een verdringerpomp die voedingsmiddelen hygiënisch verpomp. De pomp zuigt de melk eerst aan en pompt vervolgens de melk weer verder door de leidingen heen. De lobbenpomp waar gebruik van wordt gemaakt is een Jabsco A 55210 lobben pomp. Deze pomp heeft een maximaal capaciteit van 16 liter per min, wat neer komt op 960 liter per uur. De maximale druk die deze pomp kan leveren is 14 Bar. Deze pomp is niet zelf aanzuigend, dus de pomp moet onder het laagste niveau van de tank geplaatst worden om te zorgen dat deze niet droog komt te staan. Om de electro motoren van de lobben pomp aan te kunnen sturen moet er gebruik worden gemaakt van een regelaar. Er wordt gebruik gemaakt van een frequentieregelaar zodat de frequentie van de aangeboden voeding verandert kan worden waardoor de snelheid van de pomp verandert kan worden. Het is een AAB frequentieregelaar van 7,3ampere met 3 fasen. Deze frequentieregelaar kan gebruikt worden in de voedingsmiddelen industrie en heeft een vermogen van maximaal 3kW. Vermogensberekening lobbenpomp Er moet 2100 liter melk weggepompt worden. De lobbenpomp heeft een capaciteit van 960 liter per uur dit betekend dat hij (2100/960) x 3600 = 7875 seconden er over doet om de 2100 liter melk weg te pompen. Melk heeft een dichtheid van 1030 kg/m^3. De lobbenpomp kan 14 bar hebben maar er is maar 1 bar nodig om de melk te verpompen. De formule die we vervolgens nodig hebben om het pompvermogen te berekenen is: Ppomp = (Φm / ρ) x Δppomp Waarin: Ppomp = Het pompvermogen in Watt Φm = Massastroom in kg/s, 2100 / 7875 = 0,194 kg/s ρ = dichtheid van melk in kg/m^3, 1030 kg/m^3 Δppomp = opvoerdruk in bar, 1 bar Als we de gegevens invullen in de formule krijgen we de volgende waarde uit de vermogensformule: Ppomp = (0,194 / 1030) x 10^5 = 18,8 Watt Bypass pomp Wanneer de lobbenpomp defect is wordt er gebruik gemaakt van een bypass pomp. Deze pomp zorgt ervoor dat de melk toch door de leidingen wordt gepompt wanneer de lobbenpomp defect is. Als de lobbenpomp werkt wordt de bypass pomp uitgezet waardoor er geen melk door twee leidingen wordt gepompt.
16
Figuur 1.4 Lobbenpomp
Kogelkranen Er worden ook afsluiters gebruikt zodat er niet teveel melk in de leiding wordt gepompt. De afsluiters die gebruik wordt in de leidingen zal een Pister kogelkraan (serie 820 – DN 25) afsluiting zijn die goedgekeurd is voor het gebruik in combinatie met voedingsmiddelen en hij is gemaakt van roestvrij staal. De kogelkraan zal verticaal gemonteerd worden in verband met het kunnen aftappen van de leiding. De kogelkraan heeft twee aansluitingen voor buizen met een buitendiameter van 25mm. Hieronder wordt de kogelkraan weergeven.
Figuur 1.5: Pister kogelkraan (serie 820 – DN25)
Temperatuur sensor Het is belangrijk dat de rauwe/gepasteuriseerde melk op de gewenste temperatuur blijft. Wanneer de temperatuur te veel verschild van de gewenste temperatuur kan dit ergen gevolgen hebben voor het kaas proces. Om de temperatuur te meten in de pasteur instal latie worden er temperatuur sensoren geplaatst. Deze sensoren zorgen ervoor dat je precies weet wat de temperatuur van de rauwe/gepasteuriseerde melk is. Het voordeel van zo een sensor is dat er altijd feedback op de temperatuur is dus wanneer de temperatuur niet goed is kan dit gelijk verandert worden. In de pasteuriseer installatie wordt er gebruik gemaakt van een Omega Thermo Couple uit de J categorie. De J categorie betekend dat de sensor tegen een temperatuur kan tussen de 0°C en 750°C
17
Schakelaars De machines werken zonder schakelaars niet. Schakelaars die de machines nodig hebben is een besturingsschakelaar en een veiligheidsschakelaar. De besturingsschakelaar zorgt ervoor dat de machine werk zo als de werkgever dat in het besturingssysteem heeft i ngetypt. Een veiligheidsschakelaar zorgt ervoor dat wanneer er iets fout gaat met de machines de machines in een klap stil komt te staan.
18
Hoofdstuk 1.2: Indeling fabriek.
Opslag
Kuipjesvuller
Smeerkaas Koeling
Rijpruimte Smeltbad
Plastic Verwijder Plastificeer Station
Kantoor
Weiopslag
Pers 1 Pasteur + Tanks
Pekelbad
Wrongel Bereider
Pers 2
Figuur 1.6 Indeling fabriek (Schaal: 1 hokje = 0,5 m 2 )
19
Hoofdstuk 2: Specificaties onderdelen installatie In dit hoofdstuk wordt in het kort omschreven wat de onderdelen inhouden, wat en hoeveel ze doen en waar de kosten va het onderdeel te vinden zijn.
Opslagtank
Inhoud: 2100 liter Koelvermogen: 250 watt Aantal tanks aanwezig: 2 Roerwerk in de tank: ja Aantal: 2
De opslagtank wordt zelf ontworpen en gemaakt. Over de aanschafkosten is dus niet veel bekend. Wel is bekend hoeveel materiaal er aangeschaft zal moeten worden en de kosten van deze materialen. Er zal dus een schatting gemaakt moeten worden van de assemblagekosten.
Pasteur
666 liter/uur Diameter leiding: 20 mm Verwarmt de melk tot 72 graden Celsius voor 15 seconden. Zelf reinigend.
De pasteur wordt zelf ontworpen en gemaakt. Over de aanschafkosten is dus niet veel bekend. Wel is bekend hoeveel materiaal er aangeschaft zal moeten worden en de kosten van deze materialen. Er zal dus een schatting gemaakt moeten worden van de assemblagekosten.
Wrongelbereider De wrongel bereider moet aan de volgende onderdelen voldoen:
Inhoud: 2000 liter Open systeem Gecombineerd met een draineerbak Automatisch roermechanisme. Wrongel makkelijk uitneembaar.
Hiervoor is het bedrijf C. van ’t Riet gevonden. Zij zijn gespecialiseerd in het maken van zuivelmachines.
20
Wei opslag
Inhoud: 10.000 liter Diameter: 2300mm en 4500mm hoog Een sproeikop om een CIP systeem op aan te sluiten.
Er is een website gevonden waarop tweedehands machines te vinden zijn. Deze machines zien er nog erg goed uit en zijn niet oud. Om de kosten wat te drukken is ervoor gekozen om een aantal machines tweedehands in te kopen. De opslagtank kost €6500,De wei wordt afgevoerd via TW-koppelstuk (DN100) .
Kaaspers en kaasvormen
Aantal kazen: 16 per keer. Soort pers: Handmatig Aantal lagen: 2 Aantal persen nodig: 2
De kaaspers is ook zelf bedacht. Deze wordt ook uitbesteed. De prijs hiervan zal dus zelf bedacht moeten worden. De kaasvormen zijn wel gevonden. Deze vormen zijn €35,- per stuk. Er is voor gekozen om gelijk een partij van 20 te kopen.
Pekelbad
Volume: 5000 liter Afmeting bad: L x B x H = 4000mm x 3000 mm x 1000 mm. Material: RVS 316. Aantal rekken in het bad: 5
De kosten voor het pekelbad zijn begroot op €5000,-. Dit wordt uitbesteed aan C. van ’t Riet
Plastificeren Nadat de kazen boven het pekelbad zijn uitgelekt moeten ze voorzien worden van een plastic laagje. Dit zal handmatig met een kwast gebeuren wanneer de kazen in de stelling liggen. Na een laag coating moeten de kazen enkele uren drogen voordat de kaas kan worden omgekeerd en er een volgende laag op kan worden geverfd. De coating is poreus waardoor de kaas nog wel kan blijven “ademen”.
21
Rijpruimte
Afmeting: L x B x H = 3500mm x 7000mm x 3000mm Vermogen koelinstallatie: 4KW Afmeting planken: 7000mm. Planken kunnen gedraaid worden zodat er 16 kazen per keer omgekeerd kunnen worden.
De koelinstallatie kan tweedehands ingekocht worden. Dergelijke installaties zijn voor €5000, - te vinden op de website van bron 2.
Inpakken
Aantal kazen per week afleveren: 85 kazen. Elke dag krijgt zijn eigen kar. Aantal karren per week: 5 Buiten afmeting: L x B x H = 920mm x 920mm x 1820mm Binnen afmeting: L x B x H = 880mm x 880mm x 1590mm
De kosten van deze karren zijn begroot op €200,- per kar.
Smeerkaas productie Plastic verwijderen.
Binnenmaat van de bak: L x B x H = 500mm x 500mm x 300mm Inhoud: 75 liter. Buitenmaat: L x B x H = 700mm x 500mm x 1300mm
Omdat het om relatief weinig kazen gaat is het niet nodig een machine aan te schaffen om de p lastic laag van de kaas af te halen. Dit kan met de hand gedaan worden doordat de plastic laag water oplosbaar is. Als de kaas in het water gehouden wordt en er met een borstel overheen gegaan wordt komt de plastic laat ook van de kaas af.
Smeltbad
Inhoud: 90 liter. Binnen afmeting: D x H = 250mm x 250mm Materiaal: RVS 316 Conische bodem. Uiteinde van de bodem heeft een klep.
Vulmachine
Capaciteit: 360 stuks/uur Afmeting van de machine: Cilinderinhoud: 35 liter. Afmeting cilinder: D x H = 200mm x 557mm
22
Verpakkingsapparaat
Capaciteit: 360 stuks/uur Bepaalde kracht Verwarming
Inpakken
Per doos: 20 van 100 gram en 10 van 200 gram. Maat van 200 gram: L x B x H = 60mm x 60mm x 41mm Maat van 100 gram: L x B x H = 45mm x 45mm x 36mm Binnenmaat doos: L x B x H = 125mm x 305mm x 120mm Er worden 400 bakjes smeerkaas van 100 gram en 200 bakjes smeerkaas van 200 gram per dag gemaakt. Er worden 100 dozen smeerkaas per week gemaakt.[1],[2]
23
Hoofdstuk 3: Energieverbruik installatie Het energieverbruik van de fabriek kan bij benadering worden berekend. Van een aantal onderdelen is exact in de specificaties te vinden wat het energieverbruik is. Voor andere onderdelen zijn realistische aannames gemaakt. De randapparatuur, verlichting en andere energieverbruikers zijn in de post “overige” opgenomen. Dit bestaat uit 10% van het subtotaal energieverbruik. In tabel 2.1 is het energieverbruik per dag weergegeven. Het totale energieverbruik per jaar zal 210 MWh bedragen. Tabel 3.1 Energiekosten per dag bij een draaiende fabriek.
Machines
Specificaties
Draaiuren per dag Energieverbuik (h) per dag (kWh)
Vermogen (kW)
Verwarming Pasteur Ketel tbv schoonmaak Smeerkaasketel Koeling Opslagtanks melk Weiopslag pekelbad Klimaatbehandeling rijpingsruimte LBK Transport Takel pekelbad
Het verwarmen van het water van de pasteur 950 liter Vögele PS 200
108 36 8,25
3 5 0,5
324,00 180,00 4,13 0,00
Compressiekoelmachine Compressiekoelmachine Compressiekoelmachine
0,5 0,8 0,7
24 24 24
12,00 19,20 16,80
Helpman LEX-20 Serie IB 220V
2,6
12
31,20
Crossfer KX600C Elektrische takel
1,2
0,2
0,24
0,51
0,2
0,10
0,868 0,507
24 24
20,83 12,17
0,75
3
2,25
1,8
3
5,40
1
5
5,00
0,5 0,75
2 2
1,00 1,50 0,00
Crossfer KX600C Loopkat pekelbad Elektrische takel Motorvermogens roermechanisme melktanks 4 stuks à 116 watt roermechanisme weitank 1 stuks à 506 watt 0,75 KW voor Jabsco 80 A-2 B3 55210 1,8 KW voor Jabsco 90 LA-2 B3 55420 Fristam FKHG 40 Overige vulmachine smeerkaas Verpakmachine smeerkaas
1 KW voor het warme water PCM Dosys CA 078
Pers
24
subtotaal
Overige Totaal per dag Totaal per jaar
164,735
635,82
Energieverbruik randapparatuur, 10% van verlichting, besturing ed. subtotaal
63,58 699,40 209.819,61
25
Hoofdstuk 4: Wetten en regelgeving 4.1 Hygiëne vereisten voor voedsel verwerkingsmachine In de normen worden de hygiëne vereisten gedefinieerd voor voedsel verwerkingsmachines. De normen worden hieronder kort samengevat en speciale aandachtspunten worden toegelicht. Onderdelen die van praktische toepassing zijn op de groep b2 zijn eruit gehaald. Deze delen van de NEN zijn in het Engels omschreven. De volle versie van de normen kan worden gevonden via de bronnenlijst.
NEN-1672- Hygiëne vereisten NEN-1672 [1] Volgens punt 5.1.2 is het belangrijk te weten wat de limieten zijn van de machine. Aspecten als de LCC, het juist gebruiken van de machine als wanneer er een fout kan optreden, het verwachtte niveau van de bediener en wat voor soort bediener in leeftijd, gender en dominante hand. De buitenkant van de machine moet van een materiaal zijn dat niet roest, smaak afgeeft en niet giftig is. Punt 5.2 gaat in op algemene vereisten van het oppervlakte en voedsel omgeving. In het ontwerpen moet goed gekeken worden dat het machine goed schoongemaakt kan worden punt 5.3 zal daarop ingaan. In hoofdstuk 6 is een tabel waarin allerlei aspecten instaan. Deze tabel verwijst naar de punten per aspect in de norm.
26
Tabel 4.1 Hygiene requirements
27
NEN-EN-ISO 14159 (EN) – Veiligheid In de “NEN-EN-ISO 14159 (EN)” [2] norm speelt veiligheid een grote rol. Veiligheid wordt hier gebruikt als preventieve maatregelen tegen schadelijke stoffen die kunnen ontstaan in het gebruik van de machine. Hierin worden de hygiëne vereisten gedefinieerd voor het ontwerpen van een voedsel verwerkings machines. Hoofdstuk 5 beschrijft de vereisten en maatregelen. Paragraaf 5.1.3 geeft een aantal punten of elementen aan over risico’s. Voorbeelden zoals wordt de machine gebruikt voor één product of over een brede scala van producten, is de machine voor bewerken van de product of is het voor aan het eind van de proces. Paragraaf 5.2 gaat nader op in het hygiënisch ontwerpen. Bepaalde metalen en niet-metalen worden met eisen beschreven, vooral het in aanraking komen met de materiaal. Er moet goed worden opgelet voor dode ruimtes, soorten verbindingen, coating , interne hoeken en groeven. In hoofdstuk 6 wordt hygiëne niveau gedefinieerd per niveau. De 5 niveaus zullen een waarde geven aan de kwaliteit van product.
Categorization of machinery and associated equipment for intended use Hygiene level Description Tabel 4.2 - Categorization of machinery and associated equipment for intended use Hygiene level Description
Hygiene level 1
2
3
4
5
Description Machinery which, following a hygiene risk assessment, needs only to partially conform with the requirements of this International Standard to meet the identified risk(s) and to produce a safe product. Machinery which, following a hygiene risk assessment, conforms with the requirements of this International Standard, but requires planned disassembly for cleaning. Machinery which, following a hygiene risk assessment, conforms fully with this International Standard and can be cleaned without disassembly. Machinery which, following a hygiene risk assessment, conforms fully with this International Standard and has been designed for a specified heat, chemical or physical treatment to free the machinery from relevant micro-organisms. Machinery which, following a hygiene risk assessment, conforms fully with this International Standard, will prevent microbial ingress and has been designed for a specified heat, chemical or physical treatment to free the equipment from elevant micro-organisms.
28
Figuur 4.1 – Schematic risk assessment procedure 29
Richtlijn 98 37 EG In de “Richtlijn 98 37 EG”[3N3] staan fundamentele richtlijnen van het ontwerpen van de bouw van machine. Gezondheid –en veiligheidseisen staan voorop en worden hierin vernoemd. Delen die van toepassing zijn voor de groep b2 worden onder samengevat. OPMERKINGEN VOORAF 1. De verplichtingen vervat in de fundamentele veiligheids- en gezondheidseisen zijn alleen van toepassing indien het desbetreffende gevaar bij de betrokken machine aanwezig is wanneer deze op de door de fabrikant bedoelde wijze wordt gebruikt. De eisen van de punten 1.1.2, 1.7.3 en 1.7.4 zijn in elk geval van toepassing op alle onder de richtlijn vallende machines. 2. De in de richtlijn vermelde fundamentele veiligheids- en gezondheidseisen zijn dwingend. Gezien de stand van de techniek is het evenwel mogelijk dat de gestelde doelen niet kunnen worden bereikt. In dat geval moeten deze doelen bij ontwerp en bouw van de machine zoveel mogelijk worden nagestreefd. 3. De fundamentele veiligheids- en gezondheidseisen zijn gegroepeerd naar de risico's waartegen zij gericht zijn. De machines hebben een reeks risico's die in verscheidene hoofdstukken van deze bijlage kunnen worden genoemd. De fabrikant heeft de plicht een risicoanalyse te verrichten om na te gaan welke risico's voor zijn machine gelden; bij het ontwerp en de constructie van de machine moet hij vervolgens rekening houden met zijn analyse. FUNDAMENTELE VEILIGHEIDS- EN GEZONDHEIDSEISEN Verder in de norm wordt een tal van algemene richtlijnen gegeven. Deze norm gaat vooral o m het algemene machinebouw. Onder veiligheid 1.1.1-… moet gedacht worden aan beveiliging, het hanteren ervan, alarmfuncties, stopinrichtingen etc. Gebruiksgemak maar ook het veilig kunnen bedienen van de machine is zeer belangrijk zie 1.2 voor bediening. In het ontwerpen moet al gekeken worden naar preventie maatregelen 1.3 er zal moeten worden gedacht aan gevaren voor vallende of wegschietende deeltjes, oppervlakken, scherpe kanten, hoeken, gevaren in verband met gecombineerde machines etc. In 1.4 wordt nog eens de eigenschappen van de schermen en beveiliging inrichtingen vastgesteld. Naast gevaren voor montagefouten 1.5.4 zijn er ook gevaren die machine op langer termijn kunnen aanrichten vanaf 1.5.6 worden ontploffingsgevaren, geluidsoverlast, trillingen, straling etc.
30
4.2 Machinerichtlijnen Praktische Toepassing In het dictaat:” Machinerichtlijnen Praktische Toepassing”[4] is informatie te vinden over de richtlijnen waar je rekening mee moet houden als een machinelijn ontworpen wordt. De delen die voor groep b2 van toepassing zijn, zijn eruit gehaald en worden hieronder samengevat. Dit dictaat gaat over de praktische toepassingen in een machinerichtlijn. Waarschuwingen of mogelijke gevolgen zoals hieronder worden goed toegelicht. Een wet kan niet zonder handhavingsbeleid. Het is verboden om een product op de markt te brengen of in bedrijf te nemen, tenzij conform de eis van betreffende richtlijn(en): Dit voldoet aan de fundamentele veiligheids- en gezondheidseisen; Een EG-verklaring van overeenstemming (conformiteitsverklaring) is afgegeven; De CE-markering of andere in de richtlijn vermelde markering op de juiste wijze is aangebracht. Hieronder volgen nog meer nuttige richtlijnen maar die niet zozeer van toepassing op de het hygiënisch ontwerpen.
31
Hoofdstuk 5: Kosten van de fabriek 5.1 Kosten van de fabriek In deze paragraaf worden alle kosten behandeld die van toepassing zijn op het ontwerpen en bouwen van een fabriek. Denk hierbij aan: Ontwerp kosten, materiaalkosten en assemblage kosten.
5.1.1 Ontwerpkosten De ontwerpkosten bestaan uit de kosten die gemaakt moeten worden om tot een voldoende ontwerp te komen. Het ontwerp van de kaasfabriek wordt volledig verzorgd door werktuigbouwkundig ingenieurs. De bruto kosten van een ingenieur zijn €40 per uur. De uren die gemaakt zijn bestaan uit het gehele proces vanaf inzicht krijgen in het fabricageproces van kaas tot de keuze van definitieve machines en het maken leidingplannen. In tabel 5.1 zijn deze kosten weergegeven. Tabel 5.1 Ontwerpkosten totale fabriek.
Inzicht krijgen van het kaasproces Ontwerpen concepten keuze eindconcept Ontwerp eindconcept Vergaderingen Totaal
aantal aantal uur mensen 3 4 2 12 7 21
9 9 9 4 9
€/uur € 60,00 € 80,00 € 60,00 € 80,00 € 60,00
totaal € € € € € €
1.620,00 2.880,00 1.080,00 3.840,00 3.780,00 13.200,00
5.1.2 Materiaalkosten De materiaalkosten in de fabriek bestaan uit de kosten voor de inkoop van de machines en inkoop van materialen. De machines die ingekocht gaan worden zijn voor zover mogelijk opgezocht. Indien er geen bruikbare informatie kon worden gevonden is een prijsaanname gemaakt. Deze zullen in de zelfde orde grootte liggen als de werkelijke prijs. De te maken kosten zijn in tabel 5.2 weergegeven. Tabel 5.2 de materiaalkosten van de fabriek.
Machines
Specificaties
Kosten (€/eenheid)
Jabsco 55210
€ 7.500,00
Aantal eenheden
Eenheid Totale kosten
Pompen pomp weiopslag
Aandrijving Jabsco Electromotor: 80 A-2 B3 55210 (0,75 KW) Pomp pasteur
Jabsco 55420
Electromotor: 90 LA-2 B3 Pomp Schoonmaak
Aandrijving Jabsco 55420 (1,8 KW)
Fristam FKHG 40
€ 100,00 € 4.300,00 € 200,00 €
1 stuks
€
7.500,00
1 stuks
€
100,00
1 stuks
€
4.300,00
1 stuks 1 stuks
€ €
200,00 3.000,00
32
3.000,00 Transport Rollerbaan
RVS rollenbaan Crossfer KX600C Elektrische takel
€ 250,00
6 meter
€
1.500,00
1 stuks
€
325,00
96,6 Kg
€
108,19
30 M
€
450,00
2 Stuks
€
294,60
20 stuks
€
700,00
Loopkat
stalen IPE 160
Pijp
DN 20 RVS 316L
TW-koppeling
DN 100
€ 325,00 € 1,12 € 15,00 € 147,30
kaasvaten
nylon 12kg. Fabrikant: kadova
€ 35,00
Kaasrekken
Cheese moulds transport L x W x H = € 920 x 920 x 1820 200,00
5 stuks
€
1.000,00
L x W x H = 400 x 1000 x 1000
€ 300,00
5 stuks
€
1.500,00
Pister Dn-10
€ 14,99
15 stuks
€
224,85
RVS terugslagklep, type 909
€ 52,40
4 stuks
€
209,60
Helpman LEX-20 Koelmachines
2 x 1,3 KW
€ 5.000,00
1 stuks
€
5.000,00
opslagtank
0,5 KW
1 stuks
€
700,00
Weiopslag
0,8 KW
1 stuks
€
1.000,00
Pekelbad Onderdelen fabriek
0,7 KW
1 stuks
€
900,00
1 stuks
€
20.000,00
2 stuks
€
10.000,00
1 stuks
€
5.000,00
1 stuks
€
5.500,00
Takel
Pekelrekken Appendages kogelkraan Terugslagklep Klimaatinstallatie
€ 700,00 € 1.000,00 € 900,00
Pekelbad
Vulmachine, verpakkingsmachine € en smeltbak 20.000,00 € Eigen ontwerp 5.000,00 RVS 3.16 pekelbad € van C. Van Riet. 5.000,00
Weitank
2e hands, koelspiraal € buiten de tank 5.500,00
Smeerkaasmachine kaaspersen
33
open wrongelbereider van C. van Riet inclusief automatische € Wrongelbereider draineerbak 10.000,00 € Schoonmaakunit C.I.P. unit 3.000,00 € keerstellages rijpruimte Eigen ontwerp 10.000,00 € Boiler 950 liter 5.000,00 Subtotaal
Overige kosten Totaal
Benodigde montagedelen en overige.
1 stuks
€
10.000,00
1 stuks
€
3.000,00
1 stuks
€
10.000,00
1 stuks
€ €
5.000,00 97.512,24
€ €
9.751,22 107.263,47
10% van de totale kosten
5.1.3 Assemblagekosten De assemblagekosten van de fabriek bestaan uit het installeren en assembleren van alle machines, leidingen en elektra. Voor al deze handelingen is het lastig om een definitieve calculatie te maken. Er zijn dus realistische aannames gemaakt van het benodigde aantal manuur. In tabel 5.3 zijn deze waardes te vinden. tabel 5.3 Assemblagekosten fabriek.
aantal uur Plaatsen onderdelen Aansluiten/lassen leidingen aansluiten elektra Totaal
aantal mensen 40 4 30 2 35 2 105
€/uur € 60,00 € 80,00 € 80,00
totaal € € € €
9.600,00 4.800,00 5.600,00 20.000,00
5.1.4 Totale kosten fabriek De totale kosten die gemaakt moeten gaan worden bestaan uit een optelling van de ontwerpkosten, materiaal en assemblagekosten. De optelsom is te zien in tabel 5.4. 5.4 kosten van de fabriek.
prijs Ontwerpkosten € Materiaalkosten € Assemblagekosten € Totaal €
13.200,00 107.263,24 20.000,00 140.463,24
34
5.2 Kosten pasteur en opslagtanks 5.2.1 Ontwerpkosten De ontwerpkosten bestaan uit de kosten die gemaakt moeten worden om tot een voldoende ontwerp te komen. Het ontwerp van de pasteur wordt volledig verzorgd door werktuigbouwkundig ingenieurs. De bruto kosten van een ingenieur zijn €40 per uur. De uren die gemaakt zijn bestaan uit het gehele proces vanaf inzicht krijgen in het pasteuriseren en opslaan van de melk tot de definitieve ontwerptekeningen. De uitwerking van deze kosten is in tabel 5.5 weergegeven. tabel 5.5 Ontwerpkosten pasteur en melktanks.
aantal uur
aantal mensen
€/uur
totaal
Inzicht krijgen van het kaasproces
3
9
€ 60,00
€ 1.620,00
Ontwerpen concepten
4
9
€ 80,00
€ 2.880,00
keuze eindconcept
2
9
€ 60,00
€ 1.080,00
Ontwerp eindconcept
12
4
€ 80,00
€ 3.840,00
Totaal
21
€ 9.420,00
5.2.2 Materiaalkosten De materiaalkosten voor de pasteur bestaan uit de kosten voor de inkoop van diverse onderdelen en daarnaast de inkoop van ruwe materialen. De prijs van de onderdelen die ingekocht gaan worden zijn voor zover mogelijk opgezocht. Indien er geen bruikbare informatie kon worden gevonden is een realistische prijsaanname gemaakt. De te maken kosten voor de pasteur zijn in tabel 5.6 weergegeven en de kosten voor de opslagtanks zijn in tabel 5.7 weergegeven. 5.6 Materiaalkosten pasteur
Aantal eenheden
Onderdeel
Specificaties Kosten (€/eenheid)
leiding
22mm wantdikte 2mm €
17,27
20 meter
€
345,40
25mm wantdikte 2mm € 40 x 40 x 3 € 3000 x 1500 x 3 €
19,60 31,73 1.090,00
20 meter 10 meter 3 stuks
€ € € €
392,00 317,30 3.270,00 4.324,70
€ €
432,47 4.757,17
Leiding Frame Plaatwerk Subtotaal onvoorzienende kosten Totaal
10% 0 €
1.158,60
Eenheid Totale kosten
53
35
5.7 materiaalkosten koeltanks
Onderdeel
Specificaties Kosten (€/eenheid)
Frame
RVS 316 40 x 40 x 3
€
45,51
Frame van melktank
RVS 316 40 x 40 x 3
€
300,00
€
691,84
€
18,91
€
113,62
RVS 317 3000 x 1250 x 3 Rockwool Isolatiemateriaal multiboard Binnenplaat
Buitenplaat Subtotaal onvoorziene kosten Totaal
Alluminium 3000x 1500 x 1
10% 0 €
Aantal eenheden
Eenheid Totale kosten
23,875 meter
€
1.086,55
8 stuks
€
2.400,00
10 stuks
€
6.918,40
8,2 m^2
€
155,06
€ €
568,08 11.128,09
€ €
1.112,81 12.240,90
5 stuks
1.169,88
5.2.3 Fabricagekosten De fabricagekosten die gemaakt dienen te worden om de pasteur te fabriceren zijn onder deze paragraaf weergegeven. De kosten bestaan uit een onderverdeling in de verschillende werkzaamheden. Voor de productietijd zijn realistische aannames gemaakt. De prij zen per uur zijn de prijzen voor een mbo werktuigbouwkundige inclusief werkplaats- en machinehuur. Een uitgebreide onderverdeling en verantwoording van de fabricagekosten is te vinden in tabel 5.8 tabel 5.8 Fabricagekosten pasteur en melktanks
aantal uur
aantal mensen
€/uur
totaal
Construeren frame pasteur
10
1
€ 100,00
€ 1.000,00
Construeren tanks
40
3
€ 100,00
€ 12.000,00
Construeren leidingen pasteur
20
2
€ 100,00
€ 4.000,00
aansluiten elektra
15
2
€ 100,00
€ 3.000,00
Assembleren pasteur
20
2
€ 100,00
€ 4.000,00
Totaal
105
€ 20.000,00
36
5.2.4 Totale kosten pasteur en opslagtanks De totale kosten die voor de pasteur en tanks gemaakt moeten gaan worden bestaan uit een optelsom van de ontwerpkosten, materiaalkosten en fabricagekosten. Deze optelsom is in tabel 5.2.4 terug te vinden. Tabel 5.9 Totaalkosten van de pasteur en opslagtanks.
Ontwerpkosten
Bedrag €
9.240,00
Materiaalkosten pasteur
€
4.757,17
Materiaakosten opslagtanks Assemblagekosten
€ €
12.240,90 20.000,00
Totaal
€
46.238,07
37
5.3 Bedrijfskosten en -baten De bedrijfskosten zijn kortweg de kosten die benodigd zijn om de fabriek draaiende te houden. Deze kosten bestaan uit de kosten voor de ingrediënten. Deze zijn afhankelijk van het aantal kazen maar worden per jaar weergegeven. Het onderhoud en de reiniging bestaat vooral uit arbeidskosten maar daarnaast ook uit materialen. Ook de onderhoudskosten worden per jaar berekend. Hierna worden de kosten van het energieverbruik en het drinkwaterverbruik van de installatie berekend. Naast de kosten van de fabriek levert de verkoop van de kazen en andere grondstoffen geld op. Deze baten zijn opgesomd in paragraaf 5.3.4
5.3.1 Ingrediënten De kosten van de ingrediënten worden weergegeven in tabel 5.10. Enkele kosten waarvan de exacte kostprijs wegens gebrekkige informatie van de verkopers niet bekend is, zijn met rood weergegeven in deze tabel en zijn als realistische aanname gemaakt. tabel 5.10 Kosten ingrediënten op jaarbasis.
eenheid hoeveelheid 100kg Liter kg voor 100 Liter melk Kg kg kg
Ingrediënten Melk Lebstremsel Kleurstof (caroteen)
Kosten per hoeveelheid € 34,50 € 24,50 € 20,00
Zuursel (lactoferm) Zout (pekelbad) Kaascoating Smeltzout Zutzuur 30% (pekelbad) kaascoating Totaal
€ € € €
3,40 0,40 6,00 1,00
€ €
9,50 Liter 4,44 kg
Hoeveelheden per jaar 5000 125 25 5000 100 320 100
Kosten per jaar € 172.500,00 € 3.062,50 € 500,00 € € € €
17.000,00 40,00 1.920,00 100,00
25 € 320 € €
237,50 1.422,22 196.782,22
5.3.2 Bediening, onderhoud en reiniging Om een constante kwaliteit van de producten te kunnen leveren en om de installaties productieklaar te houden is het belangrijk dat er de installaties regelmatig moeten worden onderhouden en schoongemaakt. Aan het onderhoud wordt eens in de 4 weken een hele dag besteed. Daarnaast is er en continue storingsdienst beschikbaar om eventuele storingen aan de installatie te kunnen verhelpen. Het schoonmaken en schoon houden van de installatie gebeurt in principe de gehele dag door. Wanneer een deel van de installatie niet in gebruik is, zal deze kunnen worden schoongemaakt. Hier is dus elke dag een persoon een dienst van 10 uur mee bezig. Naast de storings- en schoonmaakwerkzaamheden moeten productiemedewerkers ook de kazen produceren. Dit kan gedaan worden door één persoon in een dienst van 10 uur per dag. Er zal dan 5 dagen per week, verdeeld over meerdere mensen, gewerkt moeten worden. In tabel 5.11 zijn alle arbeidskosten per jaar neergezet. 38
tabel 5.11 Arbeidskosten per jaar
Werkzaamheden
Prijs per uur
Manuren per jaar
Kosten per jaar
Storingsdienst
€ 2,70
2500
€ 6.750,00
Storingsuren
€ 30,00
260
€ 7.800,00
Schoonmaken
€ 15,00
2500
€ 37.500,00
Onderhoud
€ 30,00
130
€ 3.900,00
Kaasproductie
€ 20,00
2500
€ 50.000,00
Totaal
€ 105.950,00
5.3.3 Energie- en waterverbruik De kaasfabriek gebruikt tijdens de productie van kaas elektrische energie, chemische energie in de vorm van aardgas en water voor de bereiding van de kaas en het schoonmaken van de installatie. In tabel 5.3.3 is een geschat verbruik per jaar van water, elektriciteit en gas te zien. Daarnaast staan de prijzen voor de energie. De totale kosten voor het energieverbruik worden tenslotte berekend. Tabel 5.12 Energie- en waterverbruik
Water Elektriciteit Gas Totaal
Hoeveelheden per jaar 7500 209820 7029
prijs per Kosten per Eenheid hoeveelheid jaar m^3 € 1,28 € 9.600,00 kWh € 0,18 € 37.767,60 m^3 € 0,32 € 2.249,28 € 49.616,88
39
5.3.4 Baten kaasfabriek De baten van de kaasfabriek zijn de inkomsten die de verkoop van de kazen en het bijproduct wei oplevert. De kazen worden voor 6 euro per kilo verkocht en de smeerkazen voor 12 euro per kilo. De wei wordt als vloeistof verkocht en zal €1,25 per kilogram droge stof opbrengen. Dit is in tabel 5.3.4 terug te zien. Tabel 5.13 Opbrengst van de fabriek
Opbrengst per kilo
Kilo per jaar
Opbrengst per jaar
belegen kaas
€ 6,00
10000
€ 60.000,00
Jong belegen kaas
€ 5,00
20000
€ 100.000,00
smeerkaas 100g
€ 12,00
10000
€ 120.000,00
smeerkaas 200g
€ 10,00
10000
€ 100.000,00
€ 1,25
28800
€ 36.000,00
78800
€ 416.000,00
wei Totaal
5.3.5 Totale kosten en baten kaasfabriek De kosten van de fabriek kunnen opgedeeld worden in investeringskosten en de vaste lasten. In tabel 5.3.5 wordt duidelijk gemaakt wat de totale kosten maar ook wat de opbrengst zal zijn van de fabriek. Hierin zijn eventuele tegenslagen al in meegerekend. Tabel 5.14 Kosten en opbrengsten
Kosten Totale ontwerpkosten € 22.620,00 Totale materiaalkosten € 124.262,54 Totale assemblagekosten € 40.000,00 Kosten ingrediënten € 196.782,22 Arbeidskosten € 105.950,00 Energiekosten € 49.616,88 Omzet € 416.000,00 Onverwachte kosten Winst
Wat voor kosten Eenmalig Eenmalig Eenmalig Op Jaarbasis Op Jaarbasis Op Jaarbasis Op Jaarbasis
10% Op Jaarbasis
Afschrijvingstijd [jaar] 15 15 15
Kosten [jaar] € 1.508,00 € 8.284,17 € 2.666,67 € 196.782,22 € 105.950,00 € 49.616,88 € 416.000,00 € 51.192,06 € 5.119,21 € 46.072,86
40
Conclusie Na het beste concept uitgekozen te hebben voor de opslagtanks en de pasteur hebben we deze verder uitgewerkt met de materiaalkeuze, afmetingen en berekeningen. We hebben bijvoorbeeld de wanddiktes berekend daarbij gekeken dat ze niet zouden knikken, Het volumedebiet van de pasteur berekend en de vermogens van de pompen en verwarmingselementen berekend. Van de opslagtanks en pasteur zijn 3d modellen gemaakt met de daarbij behorende technische tekeningen. Voor de hele fabriek hebben we het voor elke installatie apart gekeken welke het beste was en die gecombineerd tot een definitief concept.
41
Literatuurlijst en links Boeken Taal, A.C. (2005). Toegepaste energieleer ( 1e druk). Den Haag: SDU
Links www.wikipedia.nl
Meertalige online encyclopedie waarvan de inhoud vrij beschikbaar is http://www.bontegeiten.nl/weblog/pivot/entry.php?id=36 De officiële methode van kaas maken http://www.laude.nl/home Kaasmallen http://www.food-info.net/nl/national/verslag-wei.htm Veel informatie over wei http://www.rietdairy.nl Op maat gemaakte zuivelmachines. http://www.nieuweoogst.nu Agrarisch nieuws, waaronder melkprijzen. http://www.labshop.nl/ Laboratorium benodigdheden http://www.milieucentraal.nl Energieverbruik http://www.brouwland.com/ Kaas maak benodigdheden http://www.dairyandfoodequipment.com/ Gebruikte zuivelmachines http://www.jumo.nl/nl_NL/branches/Voedingsmiddelen/toepassing Proces van kaasproductie en/melkproductie/melkverwerking/kaasproductie.html http://www.scribd.com/doc/10132165/Zuivelproductenmelk Houdbaarheid van melk http://eten-en-drinken.infonu.nl/producten/31280-smeerkaas-wat- Smeerkaas is-het.html http://www.rietdairy.nl/home/ Zuivel technologie http://www.cijfernieuws.nl/water.html
NEN 1672 [N1] NEN 14159 [N2] Richtlijn 98 37 EG [N3] Machinerichtlijnen Praktische Toepassing [N4] Richtlijn 90/396/EEG [N5] Richtlijn 94/9/EG [N6] Richtlijn 93/42/EEG [N7] Richtlijn 89/686/EEG [N8]
Site met informatie over water en gas prijzen, maar ook over diverse taxen Hygiëne vereisten Veiligheid Algemene machinebouw Machinelijn richtlijnen
42
Bijlage I Technische tekeningen
43
