2.6 Нормы технологического режима

Нормы технологического режима производства помадных конфет представлены в таблице 2.7.

Таблица 2.7 – Нормы технологического режима

Аппарат	Контролируемый параметр
Промежуточные сборники	Уровень, температура 80 - 85 , расход 0,11 – 0,13 м3/ч
Смеситель	Температура 60 – 65
Змеевиковый варочный аппарат	Давление греющего пара 0,4 – 0,6 Мпа, температура смеси на выходе 115 - 120
Пароотделитель	Влажность 8 – 12 %
Помадосбивальная машина	Температура 62 - 65
Темперирующая машина	Температура конфетной массы 68 – 75
Конфетоотливочная машина	Температура конфетной массы 65 - 75 , уровень расхода 0,25 – 0,3 м
Температурный сборник	Температура 40 - 45
Охлаждающий шкаф	Температура готовых конфет 8 - 10

2.7 Автоматизация производственного процесса

Автоматизация производственных процессов является в настоящее вре­мя одним из важнейших направлений в разработке современной техники, создающая возможность перехода к интенсивным, высокопроизводитель­ным, автоматически контролируемым процессам.

Автоматизация предприятия является важнейшим средством повышения производительности труда, сокращения расхода материалов и энергии, улучшения качества продукции и введения прогрессивных методов управления производством.

Введение автоматизации на производстве позволяет значительно повысить производительность труда, сократить долю рабочих, занятых в различных сферах производства [7].

До внедрения средств автоматизации замещение физического труда происходило посредством механизации основных и вспомогательных операций производственного процесса.

2.7.1 Анализ технологического процесса и выбор контролируемых и регулируемых параметров

Технологическая схема производства помадных конфет является сложным объектом управления с большим числом параметров, характеризующих различные виды процессов, многочисленными взаимосвязями между ними и их распределенностью.

На каждом виде оборудования представленной технологической поточной линии производства помадных конфет закреплены, вследствие автоматизации процесса производства, приборы, датчики, сигнализаторы, которые выполняют свою функцию, в заданном месте со своими параметрами и режимами управления процесса производства.

Производства отливных глазированных конфет состоит из следующих основных стадий:

1. Подготовка сырья к производству.

2. Приготовление сиропа.

3. Приготовление помады.

4. Приготовление конфетной массы.

5. Формование.

6. Глазирование.

7. Охлаждение.

8. Завертка, маркировка, упаковка.

Подготовка сырья к производству

Производства помадных конфет начинается с подготовки сырья.

Сырье, применяемое для производства конфет должно соответствовать нормативной документации и гигиеническим требованиям к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов СанПиН 2.3.2.560 - 96.

В производстве помадных конфет используется сахарный песок, вода, патока, сгущенное молоко и различные добавки. Все компоненты изначально загружаются в промежуточные сборники. Сырье в промежуточные сборники закладывается строго по рецептуре, предусмотренной по технологии, а именно определенного вида, количества, определенной вязкости, консистенции и химического состава.

Промежуточные сборники, а именно сборники молока, воды, патоки и рецептурных добавок подобраны такого объема, чтобы соответствовать общей производительности в непрерывной технологической линии глазированных конфет. Так как процесс непрерывный, сырье в промежуточных сборниках должно быть в определенном количестве. Для поддержания заданного уровня в них установлены датчики для автоматического контроля уровня данного продукта в сборниках.

Чтобы сырье, поступающее в сборники, отвечало технологическим требованиям, а именно имело однородную массу, легко транспортировалось по трубопроводам в технологической линии, в сборниках должна поддерживается температура. В сборниках установлены датчики для регулирования температуры. Если температура не соответствует заданной, то это повлияет не только на состав продукта и его физико-химическое свойства, но и на весь технологический процесс в целом, не говоря уже о качестве получаемых конфет. Датчик подает сигнал на приборную панель для автоматического включения подогрева и доведение температуры до заданной.

Приготовление сиропа. Подготовленное сырье по трубопроводам поступает в смеситель, где происходит не только перемешивания сырья, но и получаемая смесь проходит тепловую обработку, чтобы получился сироп.

Так как получаемый сироп должен иметь определенный состав продуктов, и иметь определенные физико-химические свойства и отвечать технологическим требованиям: быть однородным и текучим, на трубопроводе установлены расходомеры для автоматического регулирования расходов поступающих продуктов в смеситель, а также для точности автоматического дозирования продуктов поступающих в смеситель.

Сироп уваривается при давлении греющего пара 3,5-4,5 кгс/см² до влажности 18-20%, определенной вязкости и консистенции с заданной температурой в технологическом процессе. Соответственно в смесителе установлен датчик для регулирования требуемой температуры. Если температура в смесителе не соответствует заданной, то происходит засахаривание. Чтобы изменения физико-химических свойств сиропа не произошло, датчик подает сигнал на приборную панель для автоматического включения подогрева и доведения температуры до заданной [8].

Приготовление помады. Готовый сироп по трубопроводу перекачивается плунжерным насосом в змеевиковый варочный аппарат, где уваривается при давлении греющего пара 0,4-0,6 МПа до влажности 8-12 %, определенной вязкости и консистенции с заданной температурой. В змеевиковом варочном аппарате производится автоматическое регулирование давления греющего пара, путем изменения степени открытия клапана на линии подачи пара в аппарат. Процесс уваривания протекает при определенной температуре, которую необходимо контролировать. Для этого в змеевиковый варочный аппарат установлен датчик для регулирования требуемой температуры. Если не соблюдать температурный режим в змеевиковом варочном аппарате, то за счет интенсивного выделения влаги может начаться кристаллизация сахара из сиропа. В этом случае змеевик или полностью засахаривается, или внутренний диаметр уменьшается за счет образования плотно пригоревшего слоя сахара. Этот слой мешает увариваться сиропу, что приводит к получению некачественной помады. Чтобы этого не произошло, датчик регулирует требуемую температуру и при ее изменении подает сигнал на приборную панель для автоматического включения подогрева и доведения температуры до заданной. После змеевикового варочного аппарата сахаро-паточный сироп раскачивается на две темперирующие машины, куда дозируется сгущенное молоко. В процессе темперирования должна поддерживаться определенная температура. Соответственно в темперирующей машине установлен датчик для регулирования требуемой температуры. Если не соблюдать температурный режим, то при темперировании сахаро-паточного сиропа происходит резкое повышения вязкости –масса густеет и не перемешивается. Чтобы этого не произошло, датчик подает сигнал на приборную панель для автоматического открытия клапана подачи по трубопроводу в рубашку холодной и горячей воды таким образом, чтобы обеспечить в рубашках в темперирующей машине требуемую в технологическом процессе температуру. Далее сахаро-паточно-молочный сироп с помощью насоса попадает еще в один змеевиковый варочный аппарат, где уваривается при давлении греющего пара 0,4-0,6 Мпа до определенной вязкости и консистенции с заданной температурой. В змеевиковом варочном аппарате производится автоматическое регулирование давления греющего пара, путем изменения степени открытия клапана на линии подачи пара в аппарат. Процесс уваривания протекает при определенной температуре, которую необходимо контролировать. Для этого в змеевиковый варочный аппарат установлен датчик для контроля требуемой температуры. Далее в приготовлении помадной массы используется помадосбивальная машина. Взбивание уваренной массы происходит сложные физико-химические процессы. Готовая взбитая масса должна отвечать требованиям, а именно быть однородной по консистенции без кристалликов сахара. Для автоматизации процесса сбивания помады установлены датчики для автоматического регулирования температуры воды в рубашках. Если температура не соответствует, а именно высокая температура помадного сиропа или низкая температура охлаждения, то это приводит к массовой кристаллизации сахарозы из сиропа в виде крупных кристаллов более 20 мкм. В этом случае при сбивании помадного сиропа из помадосбивальной машины выходит грубодисперсная помада. Чтобы этого не произошло, датчик подает сигнал на приборную панель для автоматического открытия клапана подачи по трубопроводу в рубашку холодной и горячей воды, таким образом, чтобы обеспечить в рубашках в помадосбивальной машине требуемую в технологическом процессе температуру.

Приготовление конфетной массы. Готовая помада после помадосбивальной машины поступает в темперирующую машину, где происходит приготовление конфетной массы. Конфетная масса должна быть однородной по консистенции, влажность ее должна соответствовать величинам, указанным в рецептуре. Следовательно, при приготовлении конфетной массы должна быть определенная температура и влажность, заданная в технологическом процессе. Соответственно в темперирующей машине установлен датчик для регулирования требуемой температуры. Если не соблюдать температурный режим, то при темперирования конфетной массы после внесения вкусовых и ароматических добавок происходит резкое повышения вязкости – масса густеет и не перемешивается. Чтобы этого не произошло, датчик подает сигнал на приборную панель для автоматического открытия клапана подачи по трубопроводу в рубашку холодной и горячей воды, таким образом, чтобы обеспечить в рубашках в темперирующей машине требуемую в технологическом процессе температуру. Кроме того, производится автоматический контроль влажности уваренной конфетной массы по температуре ее кипения. Для этого в пароотделителях установлены термометры, соединенные через переключатель с показывающим прибором, проградуированным в процентах влажности.

Формование. Формуются конфетные корпуса на конфетоотливочной машине в силиконовые ячейки. Лотки с отлитыми корпусами транспортером подаются в вертикальную шахту установки для непрерывной ускоренной выстойки. Продолжительность выстойки приблизительно 38-42 мин. Температура в охлаждающем шкафу 6-10 ⁰С. В помадных массах, содержащих готовые кристаллы саха­розы, этот процесс протекает легко и быстро и зависит от скорости охлаждения массы. К структуре корпусов конфет предъяв­ляются особые требования: поверхность этих конфет должна быть покрыта твердой кристаллической корочкой, а внутри мас­са должна иметь полужидкую консистенцию. Такую структуру при формовании удастся получить при соблюдении определен­ных условий процесса кристаллизации. При формовании должны контролироваться определенные параметры, а именно температура формующей массы, температура выстойки в охлаждающей камере и влажность. Если температура конфетной массы высокая и температура выстойки в охлаждающей камере низкая, то помадные корпуса по всему объему и на поверхности имеют пятна («зайцы»). Если влажность высокая, которая приводит к большому содержанию жидкой фазы, или высокое содержание редуцирующих веществ, то помадные корпуса не образуют структуру, достаточную для сохранения формы корпуса. Следовательно, в шахтах для ускоренной выстойки, где происходит охлаждения корпусов, установлены датчики для автоматического регулирования температуры. Основной задачей автоматизации технологического процесса отливки, является автоматическая стабилизация температурных режимов, уровня в отливочной машине и управления пуском и остановом электродвигателей. Уровень конфетной массы в отливочной машине измеряется датчиком, подключенным к сигнализатору уровня, воздействующему на электропривод насоса подачи конфетной массы. Если не соответствует уровень в отливочной машине, то корпуса конфет будут слишком крупные или мелкие, а точнее не будут соответствовать заданной форме. Чтобы этого не произошло, соответствующие датчики подают сигнал для автоматического регулирования параметров технологического процесса.

Глазирование. Глазирование корпусов конфет происходит в глазировочной машине «NET-820». Глазирование корпусов конфет производится шоколадной глазурью на заменителе какао масла. Шоколадная глазурь с температурой 40-45 ⁰С находится в температурном сборнике, имеющим пароводяную рубашку. С помощью насоса, предварительно пройдя через магниты и сито Ш 3 мм, шоколадная глазурь поступает в глазировочную машину. Если температуры шоколадной глазури отличается от требуемой, то это влияет не только на внешний вид, но на качество конфет в целом. Следовательно, в температурном сборнике установлен датчик для автоматического регулирования температуры в заданном технологическом процессе. Далее готовые корпуса конфет идут на охлаждение.

Охлаждение. Охлаждают конфеты в охлаждающем шкафу 4-5 мин. с определенной температурой и влажностью. Несоблюдение температуры охлаждения готовых конфет влияет не только на внешний вид, но на качество конфет в целом, следовательно, в охлаждающем шкафу установлен датчик для автоматического регулирования температуры в заданном технологическом процессе.

Завертка, маркировка, упаковка. После всех основных процессов готовые конфеты направляются на завертку и упаковку.

Таблица 2.7 - Технологическая карта параметров процесса

Аппарат	Параметр			Функции системы автоматизации
	Наименование и размерность	Номинальное значение	Предельное значение
1	2	3	4	5
Промежуточные сборники, Е103, Х106, Е107, E114, Е122	Уровень, м	1,4	1,5	Показание, сигнализация, регулирование подачей исходной смеси
	Температура, 0С	80	85	Показание, сигнализация, регулирование подачей пара
	Расход, м3/ч	0,11	0,13	Показание, регистрация, регулирование подачей исходной смеси в смеситель

Продолжение таблицы 2.7

Смеситель, Х108	Температура, 0С				60				65				Показание, сигнализация, регулирование подачей пара
Змеевиковый варочный аппарат, К112, К119	Давление, МПа				0,4				0,6				Показание, регистрация, сигнализация, регулирование подачей пара
	Температура, 0С				115				120				Показание, сигнализация
Пароотделитель, Т113, Т120	Влажность, %				8				12				Показание, регистрация, сигнализация
Помадосбивальная машина, Р121	Температура, 0С				62				65				Показание, сигнализация, регулирование подачей холодной воды в рубашку
Темперирующая машина, Х115, Х123	Температура, 0С				68				75				Показание, сигнализация, регулирование подачей пара в рубашку
Конфетоотливочная машина, Х126				Уровень, м				0,25				0,3				Показание, сигнализация, регулирование включением/остановом насоса подачи конфетной массы
Конфетоотливочная машина, Х126 Температурный сборник, Е125			Температура, 0С				65				75				Показание, сигнализация, регулирование подачей пара
		Температура, 0С				40				45				Показание, сигнализация, регулирование подачей пара
Охлаждающий шкаф, Х129		Температура, 0С				8				10				Показание, сигнализация, регулирование подачей рассола

2.7.2 Характеристика выбранных технических средств автоматизации и описание схемы автоматизации

Схемой предусматривается автоматическое дозирование компонентов в смеситель, контроль и стабилизация основных параметров, оказывающих наибольшее влияние на ход технологического процесса.

Контроль уровней продуктов в промежуточных емкостях Е103, Х106, Е107, E114, Е122 осуществляется посредством емкостных бесконтактных датчиков уровня ЕПД-ЗОМ-W-P-EO, которые подают информацию на трехканальный сигнализатор уровня жидкости ОВЕН САУ-М6, управляющий регулирующими клапанами на линиях подачи этих продуктов в емкости [9].

Аналогичная система используется для регулирования уровня помадной массы в приемной воронке конфетоотливочной машины Х126.

Температура исходной смеси в промежуточных емкостях Е103, Х106, Е107, E114, Е122 контролируются с помощью датчика температуры ДТ-303, сигнал с которого поступает на двухканальный измеритель температуры ОВЕН 2ТРМО.

Автоматическое дозирование компонентов смеси обеспечивается путем стабилизации расходов компонентов из промежуточных емкостей Е103, Х106, Е107, E114 в смеситель Х108. Продукты из емкостей Е103, Х106, Е107, E114 через трубопроводы, в которых установлены электромагнитные расходомеры РЭН 1, поступают в смеситель Х108. Сигнал расходомера подается на одноканальный измеритель-регулятор с унифицированным входом ОВЕН ТРМ 201, который посредством электрического исполнительного механизма изменяет положение регулирующего органа на линии подачи продуктов в смеситель Х108.

Стабилизация давления греющего пара в змеевиковых варочных аппаратах К112, К119 осуществляется посредством датчика для измерения избыточного давления МЕТРАН-43-ВН-ДИ 3156, сигнал от которого поступает на одноканальный измеритель-регулятор ОВЕН ТРМ 1, который установлен на линии подачи пара в аппарат. В помадосбивальной машине Р121 осуществляется стабилизация температуры воды в рубашке. Регулирование температуры осуществляется при помощи термометра сопротивления ТСПУ-205, сигнал с которого поступает на двухканальный измеритель-регулятор ОВЕН ТРМ 200, а с него на регулирующий клапан СФК 60.09-01.000 с электромагнитным исполнительным механизмом, который установлен на линии подачи холодной воды в помадосбивальную машину Р121. Аналогичная система используется для регулирования температуры пара подаваемого в рубашку темперирующих машин Х115, Х123 и для контроля температуры в смесители Х108. Автоматический контроль влажности уваренной конфетной массы (по температуре ее кипения) осуществляется с помощью измерителе влажности ДВТ-03, установленного в пароотделителях Т113, Т120 и с помощью регулятора влажности МПР51-Щ4. Температура массы в приемной воронке конфетоотливочной машины Х126 и температура в температурном сборнике Е125 контролируются с помощью датчика температуры ДТ-303, сигнал с которого поступает на двухканальный измеритель температуры ОВЕН 2ТРМО. Автоматическое регулирование температуры воздуха в охлаждающем шкафу Х129 осуществляется термометром сопротивления ТСПУ-205, сигнал с которого поступает на двухканальный измеритель-регулятор ОВЕН ТРМ 200, управляющим электромагнитным клапаном на линии подачи рассола в шкаф. Схема автоматизации обеспечивает пуск и останов электродвигателей машин и аппаратов. Для перехода с автоматического управления на ручное установлены ключи выбора режима.

Таблица 2.8 - Спецификация на приборы и средства автоматизации

Поз.		Измеряемый параметр и его номин. знач.		Наименование и краткая техническая характеристика прибора		Тип		Кол-во
1		2		3		4		5
1		Температура 62°С		Термометр сопротивления Pt100, выходной сигнал 4…20мА, напряжение питания = 12...36В, класс точности: 0,25; диапазоны температур: 0…100°C, 0…200°C, 0…300°C, 0…400°C Измеритель-регулятор двухканальный с универсальным входом, класс точности-0,5/0,25, Uвх ≈ 90…245В Регулирующий клапан э/м, исполнение NO, Uвх = 24В, взрывозащита IExd IICT6, рабочее давление: 0,7-0,8 МПа		ТСПУ-205 ОВЕН ТРМ 200 СФК 60.09.-01.000		1 1 1
2 3	Температура 40, 65°С		Датчик температуры: максимальное отклонение: ± 0,5°С, диапазон рабочих температур: 50…150°С Измеритель-регулятор двухканальный Uвх ≈ 90…245В. Предел приведенной погрешности измерения:  - для термоэл. преобразователей ±0,5%  - для других датчиков ±0,25% Регулирующий клапан э/м, исполнение NO, Uвх = 24В, взрывозащита IExd IICT6, рабочее давление: 0,7-0,8 МПа		ДТ-303 ОВЕН 2ТРМО СФК 60.09.-01.000		2 1 2
4	Температура 8°С		Термометр сопротивления Pt100, входной сигнал 4…20мА, напряжение питания = 12...36В, класс точности: 0,25; диапазоны температур: 0…100°C, 0…200°C,0…300°C, 0…400°C Измеритель-регулятор двухканальный с универсальным входом, класс точности-0,5/0,25, Uвх ≈ 90…245В Регулирующий клапан э/м, исполнение NO, Uвх = 24В, взрывозащита IExd IICT6, рабочее давление: 0,7-0,8 МПа		ТСПУ-205 ОВЕН ТРМ 200 СФК 60.09.-01.000		1 1 1
5 14 15 16 17 28 29	Уровень 0,25, 1,4 м		Датчик емкостной бесконтактный, диаметр резьбы 30 мм, питание ~220 В переменного тока, расстояние срабатывания 10 мм Сигнализатор уровня жидкости трехканальный, степень защиты IP44, Uвх ≈ 220В Регулирующий клапан э/м, исполнение NO, Uвх = 24В, взрывозащита IExd IICT6, рабочее давление: 0,7-0,8 МПа		ЕПД- 30M-W-РЕО ОВЕН САУ-М6 СФК 60.09.-01.000		7 3 5
6 7 8	Расход 0,11 м3/ч		Расходомер э/м, выходной сигнал: 0…5мА 0,063-12,5 м3/ч, Uвх ≈ 220В, осн. относительная погрешность: 1,5% Измеритель-регулятор одноканальный с универсальным входом, класс точности-0,5/0,25, Uвх ≈ 90…245В,		РЭН 1 ОВЕН ТРМ201		6 6

9 32 33			Регулирующий клапан э/м, исполнение NO, Uвх = 24В, взрывозащита IExd IICT6, рабочее давление: 0,7-0,8 МПа		СФК 60.09.-01.000	5
10 11	Влажность 8%	Датчик влажности и температуры, выходной сигнал 4…20мА, напряжение питания = 18...36В, исполнение Н1 Измеритель – регулятор температуры и влажности, Uвх ≈ 150…245В, предел основной приведенной погрешности: 0,5%, интерфейс RS-232, диапазон измерения:1-99%, степень защиты IP54		ДВТ-03 МПР51-Щ4		2 2
12 13	Давление 0,4 МПа	Датчик для измерения избыточного давления, выходной сигнал 4…20мА, напряжение питания = 15...42В, условия эксплуатации -42…+70 °C Измеритель-регулятор одноканальный с универсальным входом, класс точности-0,5/0,25, Uвх ≈ 90…245В Регулирующий клапан э/м, исполнение NO, Uвх = 24В, взрывозащита IExd IICT6, рабочее давление: 0,7-0,8 МПа		МЕТРАН-43-ВН-ДИ3156 ОВЕН ТРМ 1 СФК 60.09.-01.000		2 2 2

Продолжение таблицы 2.8

18 19 20 21 30 31		Температура 80 °С		Датчик температуры: максимальное отклонение: ± 0,5°С, диапазон рабочих температур: 50…150°С Измеритель-регулятор двухканальный Uвх ≈ 90…245В. Предел приведенной погрешности измерения:  - для термоэл. преобразователей ±0,5%  - для других датчиков ±0,25% Регулирующий клапан э/м, исполнение NO, Uвх = 24В, взрывозащита IExd IICT6, рабочее давление: 0,7-0,8 МПа						ДТ-303 ОВЕН 2ТРМО СФК 60.09.-01.000		6 3 5
22 23		Температура 60, 68 °С		Термометр сопротивления Pt100, входной сигнал 4…20мА, напряжение питания = 12...36В, класс точности: 0,25; диапазоны температур: 0…100°C, 0…200°C,0…300°C, 0…400°C Измеритель-регулятор двухканальный с универсальным входом, класс точности-0,5/0,25, Uвх ≈ 90…245В						ТСПУ-205 ОВЕН ТРМ 200		4 2
24 25					Регулирующий клапан э/м, исполнение NO, Uвх = 24В, взрывозащита IExd IICT6, рабочее давление: 0,7-0,8 МПа				СФК 60.09.-01.000		4
26 27			Температура 115 °С			Датчик температуры: максимальное отклонение: ± 0,5°С, диапазон рабочих температур: 50…150°С Измеритель-регулятор двухканальный Uвх ≈ 90…245В. Предел приведенной погрешности измерения:  - для термоэл. преобразователей ±0,5%  - для других датчиков ±0,25%	ДТ-303 ОВЕН 2ТРМО	2 1

В результате автоматизации линии производства помадных конфет уменьшаются затраты ручного труда, появляется возможность более точного контролирования параметров процесса.