Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
1. Введение
Автоматизация является одним из основных факторов современной научно-технической революции. В основе автоматизации производства лежит системный подход к анализу и синтезу объектов управления, а также к построению и использованию комплекса технических средств автоматического управления, регулирования и контроля. В автоматических системах широко используются новейшие достижения науки и техники.
В настоящее время в отрасли наблюдается частичная и комплексная автоматизация производственных процессов. Частичная автоматизация — это автоматизация отдельных производственных операций. Она осуществляется в тех случаях, когда непосредственное управление сложными процессами, например термической обработкой колбасных изделий или работой пастеризационно-охладительной установки, становится практически недоступно для человека.
При комплексной автоматизации производственных процессов участок, цех, завод и т. д. действуют как единый, взаимосвязанный автоматический комплекс, например линия по производству сосисок и др. Комплексная автоматизация целесообразна в условиях высокомеханизированного производства на базе совершенной технологии и прогрессивных методов управления с применением средств измерений, автоматизации и вычислительной техники.
Наряду с автоматическими системами управления, когда человек только следит за состоянием средств автоматизации, применяют автоматизированные системы управления (АСУ), в которых он активно участвует непосредственно в самом процессе управления. Автоматизированные системы управления — это человеко-машинные системы, использующие в качестве технической базы электронные вычислительные машины (ЭВМ). В отрасли созданы и успешно работают автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП), автоматизированные системы управления предприятиями (АСУП) и отраслевая автоматизированная система (ОАСУ).
Автоматизация технологических процессов производства в молочной промышленности осуществляется путем внедрения систем контроля, регулирования и управления на базе комплекса технических средств общепромышленного и отраслевого назначения. В настоящее время в молочной промышленности накоплен значительный опыт автоматизации технологических процессов.
Широкому внедрению автоматизации в отечественной молочной промышленности способствует наличие ряда предпосылок. В их числе непрерывность, поточность, комплексная механизация технологических процессов, большие объемы производства молочных продуктов, серийный выпуск необходимых приборов и технических средств автоматизации и др.
На сегодняшний день в промышленности полным ходом идет переход от локальных систем управления к полной автоматизации технологических процессов в молочной промышленности, и в частности процессов пастеризации и стерилизации молока. За последние годы произошли кардинальные изменения в автоматизации данных процесс
АСУТП - это человеко-машинная система, обеспечивающая сбор, обработку информации и управление технологическими объектами в соответствии с принятыми критериями.
АТК - Совместно действующие ТОУ и АСУТП составляют автоматизированный технологический комплекс.
ТОУ - Под технологическими объектами управления понимается совокупность технологического оборудования и реализованного на нем по соответствующим регламентам технологического процесса производства.
К ТОУ относятся как технологические установки и технологические линии, так и технологические участки производства, и производственный процесс всего предприятия. Технологическая установка - это совокупность нескольких взаимосвязанных аппаратов и машин, в которых выполняется определенная технологическая операция.
Основные задачи автоматизации, стоящие перед отраслью, заключаются в следующем:
2. Описание технологии
Получение масла из славок, представляющих стойкую жировую эмуль сий, — сложным физико-химический процесс. Основой технологии является вы деление из сливок жировой фазы (сбиванием) и превращение образовавшего ся масляного зерна (концентрированной суспензоэмульсии, состоящей из раз рушенных и полуразрушенных жировых шариков и их агрегатов) в монолит масла со свойственной ему структурой и консистенцией.
Физико-химическая сущность метода основывается на особенности молоч ного жира изменять агрегатное состояние в зависимости от температуры. Для этого сливки подвергают физическому созреванию (охлаждению до темпера туры массовой кристаллизации глицеридов и выдержке). Сбивают сливки и обрабатывают масляное зерно механическим воздействием при определенном температурном режиме.
Для выработки масла данным методом используют маслоизготовители периодического и непрерывного действия. С учетом конструктивных особенно стей маслоизготовителей режимы технологического процесса различаются. При этом сущность процесса остается неизменной. Технологические режимы в основном зависят от химического состава и свойств молочного жира, вида выра батываемого масла, используемого оборудования.
В общем виде процесс производства масла методом сбивания сливок вы полняется по следующей технологической схеме: приемка и сортировка молока ia заводе; подогревание, сепарирование молока и получение сливок; тепловая и вакуумная обработка сливок; резервирование и физическое созревание сли вок; биологическое сквашивание сливок (при производстве кислосливочного масла); сбивание сливок (промывка масляного и посолка зерна — при необ ходимости); механическая обработка масляного зерна и масла; фасование и упаковка масла; хранение масла на заводе (рис. 1).
Низкотемпературная подготовка сливок к сбиванию (физическое созрева ние). Цель данной технологической операции — перевести часть молочного жира (не менее 32—35% жира) в твердое состояние. Сливки при этом и эмульсин превращаются в суспензоэмульсию. С появлением внутри жировых шариков кристаллов жира уменьшается прочность связи белковых оболочек с прилегающим к ним жиром. Это вызывает десорбцию некоторой части липо-протеиновых комплексов оболочки в плазму и тем самым снижает устойчивость жировой эмульсии сливок. С увеличением выдержки сливок данное влияние усиливается. Описанное явление служит основой процесса выделения из сливок жировой фазы и получения масляного зерна.
-с с— Раствор соли (вода)
-X X Сливки сырые
•оо оо— Сливки пастеризованныеt
-в—в— Масло
-л о— Обезжиренное молоко
Пахта
—6 б бактериальная закваска
Рис. 1. Схема технологического процесса производства сливочного масла ме тодом сбивания сливок (с массовой долей жира 32—45%):
/ — весы; 2 — приемная ванна; 3 — пластинчатый теплообменник- 4 сепаратор-
сливкоотделитель; 5 — пластинчатый пастернзатор-охладитель; 6 — вакуум-дезодоратор; 7 —емкость для созревания сливок: 8 — маслоизготовитель ненрерывного дейст вия; 9 — устройство для дозирования воды в масло; 10 — автомат для мелкой фа совки масла; // — автомат для укладки брикетов в короба; 12 — устройство для заклеивания коробов с маслом; 13 — маслонэготовитель периодического действия; 14 — гомогенизатор; 15 — машина для фасовки масла в короба массой по 20кг:16 — весы для взвешивания коробов с маслом; /7 — заквасочник
Биоологическое сквашивание сливок при производстве кислосливочного масла. Сущность биологического созревания (сквашивания) сливок заключает ся в ферментации находящейся в сливках лактозы с помощью молочнокислых бактерий. В результате этого в сливках накапливаются комплекс ароматиче ских веществ и молочная кислота, обусловливающие образование в масле спе цифического аромата и приятного кисломолочного вкуса. Молочная кислота, кроме того, оказывает консервирующее действие — подавляет развитие гнило стных бактерий, чувствительных к кислой реакции.
Степень сквашивания сливок устанавливают в зависимости от условий производства, последующего хранения масла, требований потребителя. При из лишне высокой концентрации молочной кислоты жизнедеятельность молочно кислых бактерий может быть подавлена, а обладающие высокой кислотоустойчивостью дрожжи и плесени будут развиваться, что крайне нежелательно. Кроме того, при сквашивании сливок до 85—90 °Т в плазме могут активизиро ваться химические процессы порчи жира.
Сбивание сливок и образование масляного зерна. Общая характеристика процесса. Сущность процесса сбивания сливок заключается в агрегации (сли пании) содержащихся и них жировых шариков. Процесс происходит под воз действием внешней силы, сопровождается постепенным уменьшением количе ства жировых шариков и заканчивается образованием масляного зерна. При этом оболочки жировых шариков разрушаются л около 50—70% их компонен тов переходит в пахту. Основу жесткого каркаса образующихся структурных агрегатов масляного зерна составляют связи между частицами твердого жира. Жидкий жир обеспечивает сцепление твердых частиц в результате взаимодей ствия сил слипания.
Процесс агрегации жировых частиц можно условно разделить на сближе ние жировых шариков под действием внешней силы без изменения свободной энергии системы и слипание (когезию) в результате преодоления их энерге тического и структурно-механического барьеров. Существует много теорий, объясняющих механизм агрегации жировых шариков и образование масляно го зерна, что свидетельствует о сложности и многофакторности процесса сби вания сливок.
Стадии сбивания сливок. А. Гришенко выделяет три стадии сбивания сли вок: образование воздушных пузырьком (I), разрушение дисперсии воздушных пузырьков (II), формирование масляного зерна (III). При сбивании сливок в маслоизготовнтелях периодического и непрерывного действия стадии сби вания между собой принципиально не различаются. Скорость агрегации жи-ровых шариков в маслоизготовителе непрерывного действия увеличена в 1000 раз.
Эффективность процесса сбивания сливок. Ее оценивают по качеству полу чаемого масляного зерна (размер, упругость, влагоемкость), степени исполь зования молочного жира, показателям структуры и консистенции готового масла. Оптимальные размеры масляного зерна 1—5 мм, но возможны откло нения в сторону увеличения, что обусловливается конструкцией маслоизготовителя, химическим составом молочного жира, режимом подготовки сливок к сбиванию. Масляное зерно должно быть упругим, правильной формы и до статочно влагоемким.
Промывка масляного зерна. При выработке масла из высококачественных сливок, строгом соблюдении требований технологии и санитарии производства масляное зерно не промывают. Это улучшает выраженность вкуса и запаха масла и повышает содержание в нем СОМО на 0,2—0,4%. Степень использо вания сырья благодаря этому улучшается. При высокой дисперсности плазмы в масле число стерильных капель в 100 раз превышает количество бактериаль ных клеток. Поэтому исключение промывки масляного зерна не опасно для стойкости масла с высокодиспергированной плазмой.
В случае использования сливок с выраженными кормовыми привкусами и запахами, концентрирующимися в плазме, промывка масляного зерна необ ходима. Промывка масляного зерна — операция многоцелевая. Кроме удаления части нежелательных веществ, промывка оказывает влияние на упруго-вязкие свойства и соответственно слипаемость масляного зерна, эффективность его механической обработки и консистенцию готового масла.
Механическая обработка масляного зерна и масла. Сущность данной опе рации заключается в формировании из разрозненных агрегатов масляного зерна монолита масла, равномерном распределении компонентов и пластифи кации продукта. Это влияет на вкус масла, его консистенцию, стойкость в хранении, товарные показатели.
Эффективность обработки масляного зерна во многом зависит от era структуры, состава и свойств. Масляное зерно может иметь компактную струк туру отдельных агрегатов правильной формы с плотной поверхностью или рых лую с неровной поверхностью — соответственно при использовании маслоизготовителей периодического и непрерывного действия.
Регулирование содержания влаги в масле. Содержание влаги в масле ре гулируют изменением режимов созревания сливок и их сбивания, обработки масляного зерна и других факторов.
Регулирование массовой доли СОМО в масле. При использовании масло изготовителей периодического действия содержание СОМО в масле повышают на 0.2—0,5% исключением или снижением степени промывки масляного зерна (водой). Сбивание сквашенных сливок при выработке кислосливочного масла также способствует повышению массовой доли СОМО. Возможно так же внесение в зерно или пласт нормализующего раствора СОМО в пахте или воде (концентрацией до 20%).
Регулирование содержания газовой фазы в масле. Содержание газовой фазы в масле, выработанном на непрерывнодействующих маслоизготовнтелях, сравнительно выше, чем на аппаратах периодического действия, и практически составляет 5—10 и 2—3*10-5 м3/кг. Содержание газовой фазы в масле регули руют изменением параметров сбивания сливок и обработки масляного зерна, а также вакуумированием.
Внесение закваски молочнокислых культур в пласт при производстве кислосливочного масла. Традиционная технология кислосливочного масла из био логически сквашенных сливок требует дополнительных трудовых затрат. Кро ме того, с пахтой и промывной водой (при промывке масляного зерна) теря ется до 90—95% вкусовых и ароматических веществ сливок и 65—92,6% днацетила. Альтернативным традиционному является метод (предложен А. Мироненко) выработки кислосливочного масла из несквашенных сливок путем вне сения молочнокислой закваски в пласт в процессе его механической обработ ки.
Новым направлением улучшения вкуса и аромата масла является внесе ние в пласт в процессе его обработки пищевых ароматизаторов. Перспективним япляется использование ароматизаторов производства Всесоюзного ин ститута жиров (Ленинград) совместо с заквасками молочнокислых культур. Возможна ароматизация масла внесением в пласт комплекса вкусовых и аро матических веществ (диацетила, молочной, уксусной и муравьиной кислот).
Посолка масла. Процесс осуществляют с целью придания маслу соленого вкуса. Допустимая массовая доля соли в масле 1,0%. Превышение ука занного норматива вызывает излишне соленый привкус масла и интенсифи цирует процессы химической порчи.
Консервирующее действие поваренной соли (NaCl) в результате плазмо лиза бактериальных клеток сказывается при 15%-ной концентрации ее в плаз ме. Это соответствует 2,5% соли в масле при массовой доле жира в нем 82,5%. При уменьшении массовой доли соли в масле менее указанной соответ ственно снижается консервирующее действие на сохранность качества масла.
Особенности фасования масла, выработанного методом сбивания сливок. Масло на выходе из маслонзготовнтеля представляет собой твердообразный продукт. Он легко формируется крупными монолитами (массой по 20 кг) и мелкими брикетами различной формы и массы от 10 до 500 г.
Масло, выработанное в маслонзготовителях периодического действия, пе ред фасованием через люк выгружают в ванну-тележку, из которой шнеками, расположенными на дне, его направляют в бункер фасовочного автомата мел кими порциями пли машины для упаковки масла крупными монолитами. Тем пература масла к моменту фасования составляет 14—16 0С в весенне-зимний и 13—15 °С в весенне-летний период года.
3. Описание оборудования
В производстве сливочного масла методом сбивания применяют ряд аппаратов, где необходимо автоматически регулировать технологические параметры процесса. К ним относятся теплообменник для пастеризации и охлаждения сливок, маслоизготовитель и резервуар для созревания сливок. Теплообменники, применяемые в данном процессе, не имеют специфических особенностей, поэтому здесь они как объекты управления не рассматриваются.
Линия А1-ОЛО для производства масла методом непрерывного сбивания.
Она создана ВНИЭКИПродмашем при участии ВНИИМС НПО «Углич». Линия предназначена для выработки различных видов сливочного масла методом непрерывного сбивания сливок: сладко- и кислосливочного, соленого и несоленого с промывкой и без промывки масляного зерна, с обработкой масла при разрежении и фасовкой как в крупные блоки (ящики) массой 20 кг, так и пачки 100 и 200 г. Линию эксплуатируют на предприятиях маслодельной промышленности с объемом производства 1500-2500 т в год.
Техническая характеристика линии А1-ОЛО для производства масла методом непрерывного сбивания
Производительность при выработке масла, кг/ч
сладкосливочного 1000
крестьянского 800
Рекомендуемая жирность сливок для масла, % 36-45
Кислотность сливок для масла, 0Т
сладкосливочного 14-16
кислосливочного До 40
Температура,0С
пастеризации сливок 85-96
сбивания сливок 9-14
масла на выходе из маслоизготовителя 12-15
промывной воды 0-5
Содержание, %
воздуха в масле До 3,5
жира в пахте 0,7
Давление, МПа (кгс/см2)
промывочной воды 0,5-0,75
(5-7,5)
сжатого воздуха 0,2-0,5
(2-5)
воды для охлаждения 0,08-0,1
(0,8-1,0)
Разряжение в камере обработки масла, МПа (кгс/см2) 0,068
Расход ледяной воды, м3/ч, для
охлаждения сливок в пластинчатом аппарате 9,0
промывка масла 1,5
охлаждение маслоизготовителя 3,5
Расход
пара, кг/ч 300
холода, кВт 153
(132000)
Мощность установленных электродвигателей, кВт 112
Занимаемая площадь (ориентировочно), м2 200
Высота, мм 3500
Масса, кг 22000
В состав линии входят два резервуара РЧ-ОТМ-4 для производства кисломолочных продуктов, насос центробежный типа 36-1Ц1,8-12 марки Г2-ОПА, установка автоматизированная пластинчатая пастеризационно-охладительная А1-ОЛО/2 для сливок, установка вакуум-дезодорационная ОДУ-3, пять резервуаров сливкосозревательных Л5-ОТН-6300, заквасочник Г6-03-12, три заквасочных установки ОЗУ-300, два маслоизготовителя непрерывного действия А1-ОЛО/1, машина М6-ОРГ для крупной фасовки сливочного масла, автомат АРМ для мелкопорционной фасовки и упаковки сливочного масла, полуавтомат М6-АУБ для групповой укладки брикетов сливочного масла в картонные ящики, устройство А1-ОЛО/3 для обандероливания ящиков, электронасос ротационный молочной марки НРМ-2, весы шкальные марки РН-5ОШ13М-1, весы настольные циферблатные марки ВНЦ-2, установка В2-ОЦУ для циркуляционной мойки резервуаров и трубопроводов, комплект труб и арматуры.
Линия предусматривает выполнение следующих производственных операций: резервирование исходных сливок, их тепловую обработку, дезодорацию и охлаждение горячих сливок, созревание сливок, производство закваски (для кислосливочного масла), непрерывное сбивание сливок и получение масла, фасовку масла в картонные ящики и в пачки, упаковку пачек масла в картонные ящики, обандероливание ящиков.
Исходные сливки 30-45 %-ой жирности и температурой 5-10 0С из резервуара хранения через уравнительный бак с поплавковым регулятором уровня центробежным насосом подаются в секцию регенерации пластинчатого аппарата пастеризационно-охладительной установки для предворительного нагрева.
Окончательный нагрев сливок до требуемой температуры пастеризации осуществляется в секции пастеризации. Из секции пастеризации сливки направляются (при необходимости) в дезодорационную установку, где вакуум-насосом создается разрежение, вследствие которого из сливок удаляются посторонние запахи. Затем сливки поступают на охлаждение в секции регенерации и водяного охлаждения.
Из пластинчатого аппарата сливки температурой 4-6 0С направляются в сливкосозревательные резервуары для физическо-биохимического. Автоматическая система управления резервуарами обеспечивает постоянство температуры и заданной продолжительности созревания сливок в двух режимах – при производстве сладко- и кислосливочного масла.
Созревшие сливки через уравнительный бак с поплавковым регулятором уровня винтовым насосом подаются в маслоизготовитель, где происходит сбивание сливок при температуре 9-14 0С, образование масляного зерна, механическая его обработка, промывка (при необходимости), отделение пахты, обработка масла при разрежении и нормализация масла по влаге.
Готовое масло через насадку с регулируемым отверстием выходит на ленточный транспортер или в V-образный рукав, затем в машину крупной фасовки масла в ящики по 20 кг либо в фасовочно-упаковочный автомат для мелкой фасовки масла в пачки по 100 или 200 г. Далее на полуавтомате пачки масла укладываются в картонные ящики, а на обандероливающем устройстве производят их заклеивание.
Для пастеризации и охлаждения сливок в потоке служит пластинчатая пастеризационно-охладительная установка А1-ОЛО/2 производительностью 3000 л/ч, оснащенная электрогидравлической системой регулирования температур.
Сливки созревают в вертикальных цилиндрических резервуарах вместимостью 3000 или 5000 л. Каждый резервуар оснащен управляющим устройством, выполняющим следующие функции: сигнализацию о заполнении и опорожнении резервуара со сливками; контроль и сигнализацию рН и температуры сливок; автоматическое управление процессом созревание сливок по заданной температурно-временной программе при производстве сладкосливочного масла; автоматическое управление процессом сквашивания и созревания сливок (при производстве кислосливочного масла).
Сливки сбивают в маслоизготовителе непрерывного действия типа А1-ОЛО/1 производительностью 1000 кг/ч. Сливки в резервуаре для созревания через уравнительный бак винтовым насосом-дозатором подаются в сбивальный цилиндр маслоизготовителя. Образовавшееся масляное зерно с пахтой поступает в первую камеру шнекового текстуратора, где зерно подвергается первой промывке и механической обработке шнеками. Пахта отделяется от масляного зерна и удаляется через сифон в бак для пахты и далее насосом подается для дальнейшей переработки. Во второй камере текстуратора происходит окончательная промывка и дальнейшая обработка масляного зерна. Промывочная вода через сифонную трубку удаляется из маслоизготовителя. В третьей камере вакуум-насосом создается разрежение для удаления воздуха из масла.
Масло, выходя из маслоизготовителя, поступает на транспортер и направляется на машину для крупной расфасовки типа М6-ОРГ, затем короба с маслом взвешивают на весах и производится заклейка коробов на специальном устройстве.
Расфасовка масла в пачки осуществляется на расфасовочно-упаковочном автомате типа АРМ, а упаковка пачек масла в картонные короба – на укладочной машине типа М6-АУБ.
Для управления процессом сбивания масла необходимо обеспечить равномерную подачу сливок. С этой целью используют уравнительный бак с поплавковым регулятором уровня и специальный винтовой насос-дозатор подачи сливок.
Содержание влаги в масле регулируется в операторном режиме изменением частоты вращения била в сбивательном цилиндре и шнеков обработника. В случае получения масла с низким содержанием влаги в него добавляют небольшое количество влаги (до 1%) с помощью аппарата для дозирования воды в масло.
Работой маслоизготовителя управляют с пульта, смонтированного на обслуживающей стороне. Для тонкой регулировки частоты вращения сбивателя и шнеков обработника рядом с пультом расположены штурвалы. Для контроля сбивателя используется тахогенератор типа ТМГ-30П, соединенный с валом сбивателя и выдающий сигнал на показывающий прибор.
Для измерения силы тока, потребляемого электродвигателем сбивателя, на пульте установлен амперметр типа Э-377.
Контроль температуры и давления ледяной воды, поступающей для промывки масляного зерна, в первой камере и промывки масла во второй камере обработника осуществляется соответственно манометрическим термометром типа ТПП-СК и манометром типа МОШ1-100 .
Если температура промывочной воды превышает заданную, сигнальное устройство манометрического термометра включает лампу на пульте маслоизготовителя. Для контроля вакуума в вакуум-камере маслоизготовителя по месту установлен вакуумметр типа ОБВ-100. На пульте управления смонтирована пусковая и сигнальная аппаратура электродвигателей привода сбивателя и обработника.
Аппарат для дозирования небольшого количества воды в масло при нормализации его по содержанию влаги состоит из насоса-дозатора и бака для воды. Бак имеет мешалку для перемешивания раствора соли при производстве соленого масла. На каждом плужере насоса встроен микропереключатель, включающий соответствующую сигнальную лампу, по включению которой контролируется работа насоса.
Электродвигателями насосов подачи сливок, откачки пахты, вакуум-насосов, насосов ледяной воды управляют со щита управления шкафного типа, на котором размещены переключатель включения щита, пусковые кнопки и лампа сигнализации работы насосов.
Силовое электрооборудование установлено внутри щита.Управление электродвигателями насоса-дозатора и мешалки бака для дозирова-ния воды в масло осуществляется с7.
4. Описание функциональной схемы производства масла методом сбивания.
Функциональная схема является основным техническим документом проекта автоматизации технологических процессов мясной и молочной промышленности, определяющим структуру и функциональные связи между аппаратами и агрегатами, а так же показывающим оснащенность объекта управления техниче скими средствами автоматизации: первичными измерительными преобразователями, измерительными приборами и исполнитель ными механизмами. Функциональная схема определяет взаимо действие элементов контуров управления и направление пере дачи управляющих сигналов.
Автоматизация процесса сбивания сливочного масла. Технологический процесс производства сливочного масла методом сбивания включает следующие операции: непрерывную подачу сливок, непрерывное сбивание, отделение пахты, обработку масляного зерна, вакуумную обработку, фасовку и упаковку.
Сливки из сливкосозревательного резервуара через уравни тельный бак 1 винтовым насосом II подаются в цилиндр маслоизготовителя III. Образовавшееся масляное зерно с пахтой поступает в первую камеру обработника, где зерно подвергается первой промывке и механической обработке шнеками. Пахта отделяется от масляного зерна в бак для пахты IV и далее насосом V подается для дальнейшей переработки. Масляный пласт образуется в первой камере обработника. Во второй камере происходят окончательная промывка и дальнейшая обработка масляного зерна. В третьей камере вакуум-насосом создается разрежение для удаления воздуха. Далее масло про давливается через решетки с мелкими отверстиями, между которыми установлены ножи для перемешивания пласта масла. Мас ло, выходящее из насадки маслоизготовителя, по транспортеру направляется на фасовку и упаковку. Для дозирования масла имеется насос-дозатор VI. Емкость с мешалкой VII служит для перемешивания рассола при производстве соленого масла (рис. 2).
Автоматическое регулирование параметров процесса сбивания существенно влияет на качество сливочного масла.
Для нормального течения процесса сбивания необходимо обеспечить равномерную подачу сливок, для чего в схеме ис пользуются уравнительный бак I с поплавковым регулятором уровня 12-1 и винтовой насос II подачи сливок. Управление работой маслоизготовителя осуществляется со щита управления. Первичным измерительным преобразователем частоты вращения сбивателя является тахогенератор 2-1, соединенный с показывающим прибором 2-2. Для измерения величины тока, потребляемого электродвигателем при сбивании, на пульте уста новлен амперметр 3-3.
Контроль давления и температуры ледяной воды, поступающей для промывки масляного зерна в первой камере и промывки пласта масла во второй камере обработника, осуществляется соответственно манометром 5-1 и манометрическим термометром 7-2. Манометрический термометр имеет сигнальное устройство, которое выдает электрический сигнал при повышении температуры промывочной воды по сравнению с заданным значением, при этом на пульте загорается лампа HL3. На вакуумной линии обработника установлен вакуумметр 8-1.
Рис. 2. Схема автоматизации сбивания сливочного масла
Содержание влаги в масле определяется величиной диэлек трической проницаемости масла. Система автоматического конт роля и регулирования содержания влаги в сливочном масле представляет собой высокочастотный влагомер, основанный на емкостном методе измерения. Система состоит из первичного измерительного преобразователя 10-1 проточного типа, установленного на выходе масла из маслоизготовителя, блока преобразователя 10-2, показывающего и регулирующего прибора 10-3 и программного устройства 9-1, электродвигателя 9-4 насоса-дозатора VI, обеспечивающих импульсное регулирование содержания влаги в сливочном масле.
5. Описание контура регулирования и контроля
Влажность является одним из важнейших показателей ка чества пищевых продуктов, поскольку их сорт, вкус, цвет, дли тельность хранения в значительной степени зависят от этого па раметра.
Влагосодержание продуктов определяют прямым или косвен ным методом. В прямых методах измерения используют весы, по которым выявляют разницу в массе образца до и после вы сушивания. Время определения влагосодержания зависит от ско рости высушивания. Для ускорения выпаривания влаги исполь зуют специальные сушильные камеры, оснащенные электрона гревательной аппаратурой. Длительность выпаривания влаги и сушки образцов в различных сушилках составляет от 5 до 24 ч. Прямые методы имеют высокую точность, поэтому их часто ис пользуют в лабораториях для контроля и тарировки промыш ленных влагомеров, предназначенных для определения влажно сти косвенными методами.
Косвенные методы основаны на измерении параметров, вели чина которых зависит от содержания влаги в образце. Наиболее приемлемыми и перспективными для мясной и молочной про мышленности являются методы диэлькометрический, сверхвы сокочастотный (СВЧ) и оптический.
Приемное устройство для измерения влажности 1;измерительный прибор показывающий, самопишущий с пневмопередачей 2; байпасная панель дистанционного управления 3; исполнительный механизм мембранный 4.
6. Описание элементов контура регулирования.
Оптические влагомеры. В оптических влагомерах инфракрас ные (ИК) лучи поглощаются или отражаются образцами, со держащими влагу. Степень поглощения ИК-лучей зависит от количества влаги в исследуемом образце. Чувствительность и точность метода близки к чувствительности и точности хими ческого анализа.
Влагомер (рис. 75, в) состоит из источника излучения, опти ческих устройств (линз), светофильтров и фоторезистора-усилителя, вычислительного устройства и регистрирующего прибора.
ИК-лучи собираются первой линзой и направляются на об разец, отразившись от которого, рассеянный пучок лучей соби рается второй линзой и подается через светофильтр на фоторе зистор. Светофильтр в процессе работы периодически меняется в зависимости от частоты излучения, поглощаемого исследуемым образцом. Интенсивность отражения лучей разных частот фик сируется и рассчитывается вычислительным устройством, после чего расчетная величина сигнала подается на регистрирующий прибор, показывающий содержание влаги в продукте. В каче стве источника монохроматического излучения может быть использован луч лазера.
Приборы пневматической ветви ГСИ. В качестве вторичных пневматических приборов получили примене ние комплексы системы «Старт» и «Старт-2». Они построены по блочно-модульному принципу и работают вместе с первичными пневматически ми измерительными преобразователями. Применяют приборы показы вающие, самопишущие, одноточечные, многоточечные, как с равномер ной, так и нелинейной шкалой. Приборы комплекса «Старт» выполнены на основе универсальной системы элементов УСЭППА. Отличительная особенность комплекса «Старт-2» — применение новой универсальной элементной базы КЭМП. Последняя содержит миниатюрные аналого вые, аналого-дискретные элементы и интегральные модули дискретного действия. Действие приборов основано на компенсационном методе измерения, при котором усилие на приемном элементе, возникающее от входного давления, уравновешивается усилием от натяжения пружины обратной связи. Входной пневматический сигнал изменяется в пределах 0,002... 0,1 МПа. Давление воздуха питания в пределах 0.14 ± 0,014 МПа.
Мембранный исполнительный механизм. Он состоит из фланцев, мембраны, возвратной пружины, штока и натяжной гайки со втулкой. При подаче давления в надмембранную полость мембрана прогибается, перемещая шток вниз, возврат штока в исходное положение осуществляется под действием пружины при рвx = 0, где рвx - давление среды на мембрану.
Исполнительные механизмы постоянно совершенствуются на
основе использования новых высокопрочных материалов, современной технологии изготовления отдельных элементов, в результате уменьшаются их масса, габариты и повышается надежность.
7. Виртуальный эксперимент
Для измерения массовой доли сухих веществ в молоке и молочных продуктах получили применение рефрактометры и концентратомеры,основанные на измерении плотности.
Рефрактометрические приборы. Основаны на использовании зависи мости изменения показателя преломления света при переходе из одной среды в другую от массовой доли растворенных сухих веществ в из меряемой ЖИДКОСТИ.
Показатель преломления молока складывается из показателя пре ломления воды и растворенных в воде составных частей (лактоза, соли, белок). Молочный жир, содержащийся в молоке в виде жировых шариков, на показатель преломления практически не влияет. Таким образом, с помощью рефрактометрического метода определяется факти ческая массовая доля СОМО в молоке и молочных продуктах.
Концентратомеры. Основаны на зависимости изменения плотности некоторых молочных продуктов (сгущенное молоко и др.) от содержа ния в них сухих веществ.
Обработка результатов прямых равноточных измерений.
ХД - действительное числовое значение параметра, которое измерено образцовым прибором;
Хi - показания рабочего прибора в принятых единицах измерения;
PДОВ - доверительная вероятность, характеризующая надежность результатов измерений; РДОВ = 0,95.
t = 1,96 - параметр, который определяется для нормального закона и равен числу средних квадратических отклонений, которые следует отложить вправо и влево от центра рассеивания (среднего арифметического) чтобы вероятность попадания в полученный интервал была бы равна доверительной вероятности РДОВ. Определяется для нормального закона при n > 20
Для определения действительного значения измеряемой величины результаты измерений обрабатываются следующим образом.
|
Номер опыта |
Показания рабочего прибора (температура пастеризации) |
Vi |
|
1 |
8,14 |
0,08 |
|
2 |
8,09 |
0,03 |
|
3 |
8,06 |
0,00 |
|
4 |
8,12 |
0,06 |
|
5 |
7,99 |
-0,07 |
|
6 |
8,03 |
-0,03 |
|
7 |
8,11 |
0,05 |
1. Определяют среднее арифметическое значение, характеризующее истинное значение измеряемой величины:
;
=56,4/7 = 8,06
2. Рассчитывают случайные отклонения результатов измерений, т.е. разности между каждым из результатов измерений и средним арифметическим:
V1 = 8,14 – 8,06 = 0,08
V2 = 8,09 – 8,06 = 0,03
V3 = 8,06 – 8,06 = 0,00
V4 = 8,12 – 8,06 = 0,06
V5 = 7,99 – 8,06 = -0,07
V6 = 8,03 – 8,06 = -0,03
V7 = 8,11 – 8,06 = 0,05
3. Вычисляют среднеквадратическое отклонение результата измерений
;=(0,122/(7-1))1/2= 0,0490
Среднеквадратическое отклонение характеризует отклонение результата измерений от истинного значения изучаемой величины.
4. Рассчитывают коэффициент вариации
;
В=0,0490 * 100/8,06=0,61
Коэффициент вариации показывает относительное колебание отдельного результата измерений от среднего арифметического.
5. Определяют размах результатов измерений:
R = Xmax _- Xmin
Xmax - максимальное значение результата измерений;
Xmin - минимальное значение результата измерений.
R = 8,14 – 7,99 = 0,15
6. Вычисляют среднее квадратическое отклонение среднего арифметического:
;=0,049/71/2=0,0185
Среднее квадратическое отклонение среднего арифметического характеризует поле рассеивания значений результатов измерений относительно среднего арифметического.
7. Надежность результатов измерений:
Рдов = 0,95.
8. Определяют границы доверительного интервала:
=1,96 * 0,0185 = 0,036
8,06 – 0,036 < Х < 8,06 + 0,036
8,024 < Х < 8,096
9. Результаты расчетов записывают в виде:
а) точечной оценки:
_
Хист = Х = 8,06
_
σх = 0,0185
n = 7
где Хист - истинное значение измеряемой величины;
б) с использованием доверительного интервала
Рдов = 0,95
_
Хист = Х ± ε = 8,06 ± 0,036
где ε - граница доверительного интервала
8. Разработка тестов
Открытые тесты
Вставьте пропущенное слово.
1.Управление, цель которого – обеспечение постоянства значений одной или нескольких координат объекта управления к их заданным значениям называется…
2. Совокупность управляемого объекта и автоматического управляющего устройства, взаимодействующих между собой, называется …
3. Линейный закон управления – закон управления, включающий только линейные преобразования …
4. Дайте характеристику обозначению:
5. Воздействия, оказываемые на автоматическую систему извне (от внешней среды) называются…
6. … -система, состоящая из управляющего объекта и объекта управления.
7. Обеспечение соотношения значений координат процессов в объекте управления или их измерение во времени, при котором достигаются желаемые результаты функционирования объекта, является …
8. … -человек, выполняющий одну или несколько функций управляющего объекта.
9. Управляющее устройство, осуществляющее автоматическое управление посредством программной реализации алгоритмов управления называется …
10. Зависимость текущих воздействий на объект от его состояния, обусловленного предшествующими воздействиями на этот же объект, называется …
11.Устройство, регистрирующие данные на входе процесса измерений в форме, пригодной для передачи устройству сравнения называется…
12. … - величина, характеризующая запланированное входное воздействие на вход автоматической системы.
13. …-информация, несомая воздействием.
14. Совокупность предписаний, определяющая характер специально организованных воздействий извне на управляемый объект в реальном времени, называется…
15. …закон управления – закон управления, включающий только линейные преобразования координат.
Ключ:
10. обратная связь;
11. датчик;
12. задающая величина;
13. сигнал;
14. алгоритм управления;
15. линейный.
Закрытые тесты.
Выберите правильный ответ
1.Обозначение Р в функциональной схеме характеризует измеряемую величину:
А. давление;
Б. расход;
В. температуру.
2. Агрегатное состояние сырья в молочной промышленности бывает:
А. газообразное;
Б. жидкое;
В. твердое.
3. К общетехническим параметрам относят:
А. величина рН;
Б. температура;
В. термостойкость.
4. Управление, при котором вырабатываются непрерывные управляющие воздействия:
А. дискретное;
Б. непрерывное;
В. аналоговое.
5. Система управления, в которой осуществлено управление с обратной связью:
А. замкнутая;
Б. полузамкнутая;
В. разомкнутая.
6. Какое воздействие управляющего устройства осуществляется на управляемый объект:
А. входное;
Б. контрольное;
В. управляющее.
7. Элемент, предназначенный для осуществления контроля в системе управления:
А. сравнивающий;
Б. контролирующий;
В. отображающий.
8. Какой из перечисленных приборов не относится к первичным преобразователям:
А. автоматический электронный мост;
Б. термоэлектрический преобразователь температуры;
В. термопреобразователь сопротивления.
9. К механическим процессам как объектам автоматизации не относится:
А. перемещение;
Б. взвешивание;
В. охлаждение.
10. Что не относится к алгоритму исследования процессов автоматизации:
А. разработка процедуры сбора данных;
Б. анализ собранных данных;
В. разделение целого на подсистемы.
11. Что относится к санитарногигиеническим показателям:
А. бактериальная обсемененность;
Б. величина рН;
В. массовая доля белка.
12. Что не включает в себя метрология:
А. теоретическая метрология;
Б. прикладная метрология;
В. локальная метрология.
13. Какие бывают погрешности по форме числового измерения:
А. рабочая;
Б. относительная;
В. контрольная.
14. . Какой показатель не измеряют при приемке молока:
А. температура;
Б. кислотность;
В. содержание витаминов.
15. Как в функциональной схеме обозначают температуру:
А. Т;
Б. Р;
В. L.
Ключ:
10.В;
11.А;
12.В;
13.Б;
14.В;
15.А.
Тесты на соответствие.
Установите соответствие
1.Установить соответствие между прибором и параметром, который он измеряет:
1. давление; А. гигрометр; 2. вязкость; Б. уровнемер;
2. влажность; В. вискозиметр;
3. уровень; Г. манометр;
2. Установить соответствие:
1. параметры физико-химических свойств; А. бактериальная;
обсемененность;
2. санитарно-гигиенические показатели; Б. рН ;
3. общетехнические параметры; В. СОМО;
4. параметры состава молока и молочных Г.давление.
продуктов;
3. Установить соответствие:
1. механический процесс; А. окисление;
2. тепло- и массообменный процесс; Б. смешивание;
3. химический процесс; В. разделение газов.
4.Установить соответствие:
1.измеряемые и регулируемые А.качество продукта;
технологические параметры;
2.только измеряемые Б.технологический процесс;
технологические параметры;
3. регулируемые технологические В.температура.
параметры;
5.Установить соответствие:
1. абсолютная погрешность; А. γ=Δ/Xn*100%
2. относительная погрешность; Б. Δ=Хi - Xg
3. приведенная погрешность; В. δ=Δ/Xg*100%
Ключ:
Алгоритмизация.
Установите в правильном порядке приборы для управления объектом
автоматизации.
1. - вторичный прибор;
2. - исполнительный механизм;
3. - датчик или первичный измерительный преобразователь.
Ключ:
3, 1, 2.
9. Вопросы.
1. Назовите два основных метода производства масла.
2. Что является основными показателями качества масла?
3. От чего зависит качество масла?
4. По какой технологической схеме выполняется процесс производства масла методом сбивания?
5. Какова сущность процесса сбивания сливок?
10. Роль и значение качества при производстве.
Качество масла — это совокупность свойств, обусловливающих пригод ность к удовлетворению определенных потребностей в соответствии с назна чением. К свойствам масла животного, определяющим его полезность и спо собность удовлетворять потребность человека в питании, относят питатель ность (химический состав, энергетическая способность, усвояемость, биологи ческая ценность), физические свойства и вкусовые показатели (внешний вид, консистенция, запах, вкус), пищевую безвредность, готовность к употребле нию, сохраняемость и др..
Качество животного масла и его хранимоспособность зависят от качества исходного сырья, методов и условий производства, упаковки и состояния тары, условий и продолжительности транспортирования и хранения. На каче ство сливочного масла оказывают влияние технологические параметры произ водства — соблюдение режимов отдельных операций, уровень санитарии и культуры производства, степень механизации производства.
Показателями качества масла являются вкус и запах, цвет, консистенция. Качественные показатели масла во многом характеризуют его внешний вид (структура, цвет, оформление).
Вкус и запах, цвет как показатели качества сливочного масла практически предопределяются качеством исходного сырья. Консистенция полностью зави сит от метода производства и принятых режимов технологии. Являясь про явлением особенностей структуры, консистенции масла характеризуется пока зателями вязкости, плотности, пластичности.
Пластичность — один из основных показателей качества сливочного масла. Она зависит от количества свободного жидкого жира и равномерности дис пергирования в нем различных структурных элементов.
На формирование структуры и физико-механические свойства масла боль шое влияние оказывает состав молочного жира. При повышенном содержании насыщенных жирных кислот, имеющих сравнительно высокую температуру плавления (осенне-зимний период года), молочный жир характеризуется повы шенной температурой плавления (высокоплавкостью) и требует других режи мов переработки, чем жир весенне-летнего периода года, содержащий повы шенное количество ненасыщенных жирных кислот и характеризующийся пони женной температурой плавления (низкоплавкостью).
Основным документом, определяющим требования к качеству масла, явля ется действующий Государственный стандарт на масло коровье, основа которо го— 100-балльная шкала оценки качества масла, включающая пять основных показателей: вкус и запах — 50 баллов, консистенция, цвет, посолка и упаков ка соответственно 25, 5, 10 и 10 баллов.
В соответствии с данным государственным стандартом, качество масла подразделяется на два сорта: высший — при оценке от 88 до 100 баллов, в том числе за вкус — не менее 41 балла, и 1 — при балльной оценке 80—87 баллов, в том числе за вкус не менее 37 баллов. Масло, получившее менее 80 и 37 бал лов соответственно, оценивается как нестандартное.
Отдельные разновидности масла оцениваются на соответствие их пригод ности к реализации по техническим условиям (без применения балловой оцен ки).
Доброкачественность масла определяется отсутствием его вредного влия ния при потреблении на организм человека. В масле не должны содер жаться токсины (большое количество солей тяжелых металлов — железа, ртути, свинца, меди и др.), болезнетворные микробы (группы coli, сальмонеллы, бутулинус и др.), пестициды, антибиотики и др.
В последние годы большое значение придается инструмен тальным методам оценки качества пищевых продуктов, осо бенно структурно-механических показателей. Однако в настоя щее время основой определения качества масла, как и других пищевых продуктов, остается органолептическая оценка.
11. Заключение.
Автоматизация производства – процесс, при котором функции управления и контроля, ранее выполнявшиеся человеком, передаются приборам и автоматическим устройствам.
Главная цель автоматизации производства заключается в повышении производительности труда, улучшения качества выпускаемой продукции, создании условий для оптимального использования всех ресурсов производства.
Современное развитие промышленного производства молочных продуктов сопровождается все более широким применением автоматизированных систем управления технологическими процессами. Предпосылками этого являются: концентрация производства, рост мощностей предприятий, применение поточных и непрерывных способов производства, оснащение предприятий новым высокопроизводительным оборудованием, наличие современных технических средств автоматизации. Широкое применение автоматизированных систем управления обуславливается значительным экономическим эффектом, который достигается благодаря: обеспечению заданных качеств вырабатываемых продуктов независимо от субъективных факторов, уменьшению потерь ценных продуктов, снижению трудоемкости процессов производства, повышению культуры производства и т д.
Наряду с локальными системами управления отдельными операциями и основными технологическими процессами широко внедряются также централизованные системы управления на базе мини- и микро-ЭВМ. Применение локальных систем управления отдельными операциями эффективно для небольших заводов и при малых объемах производства.
Применение систем управления отдельными технологическими процессами эффективно на предприятиях средней мощности при непрерывно-поточных процессах, больших объемах производства на высокопроизводительном оборудовании.
В ряде случаев системы управления характеризуются применением технических средств и устройств управления, построенных по принципу «жесткой логики», т.е. по заранее заданной схеме коммутации аппаратуры и ее элементов без применения управляющих комплексов. Автоматические управляющие воздействия здесь запрограммированы по временной и логической программам со связями между смежными объектами управления. Причем все функции управления выполняются техническими средствами. За оперативным персоналом остается лишь выполнение вспомогательных функций. Обычно такие системы проектируются и монтируются вместе со всем производственным комплексом предприятия.
Системы управления, построенные на основе использования устройств программного и логического управления с «жесткой логикой» функционирования, весьма консервативны к изменению структуры и алгоритмов управления. Необходимость модифицировать систему в процессе эксплуатации приводит к значительным затратам времени и материальных ресурсов. Любая поправка в алгоритме управления, например вследствие изменения технологии вырабатываемых продуктов, требует перемонтажа электрических и пневматических блоков и изменения их числа. Поэтому в последнее время во многих случаях автоматизированные системы управления применяются в наиболее прогрессивной форме, отличающейся тем, что вместо устройств программного и логического управления с жесткой логикой функционирования используются управляющие вычислительные комплексы (УВК) на основе мини-, или микро-ЭВМ и микропроцессорные контроллеры. Использование программируемых технических средств автоматизации дает возможность легко осуществить необходимые изменения в системе управления путем перепрограммирования без монтажных переделок. Эта форма является наиболее эффективной при управлении технологическими процессами.
Применение систем управления с использованием программируемых средств управления на основе микропроцессорной техники обусловлено универсальностью, высокой надежностью в эксплуатации, возможностью изменения программы функциони-рования. Стоимость таких систем ниже стоимости аналогичных, созданных на основе традиционных технических средств автоматического управления.
Характерной особенностью современных систем управления в молочной промышленности является то, что они осуществляются на основе типовых алгоритмов и математических моделей с учетом особенностей данной отрасли.
Список использованной литературы.