Глава 14. Системы автоматизации производства продуктов длительного хранения

1. Технологические процессы производства продуктов длительного хранения как объекты автоматизации

Продуктами длительного хранения называют нишевые массы, наиболее полно кулннарно подготовленные к употреблению в пи­щу и освобожденные от значительной части содержащейся н них воды для обеспечения возможности длительного хранения. Эти массы представляют собой механические смесн разных видов предварительно обработанного сырья, полученные по заранее разработанной рецептуре. Продукты длительного хранения могут представлять собой и более сложные смесн. получаемые в

процессе технологической обработки сырья. Прн этом отдельные виды сырья вступают между собой в более тесные связи н теряют свои индивидуальные качества.

Основными видами продуктов длительного хранения являются разнообразные концентраты (концентраты обеденных блюд, «сухие завтраки», кофе и напитки, заменяющие кофе, пряности), получаемые путем предварительного высушивания сырья, а за­тем смешивания разных его видов в необходимых пропорциях в су­хом виде. В некоторых случаях, например в производстве сухих продуктов детского и диетического питания, сырье предваритель­но смешивают, а затем в смеси сушат.

Продукты длительного хранения вырабатывают по техноло­гической схеме, которая включает подготовку компонентов, вхо­дящих в приготовляемую смесь, и непосредственное производство этих продуктов (дозиров!ание, смешивание, высушивание, фасо­вание. упаковывание). Основными задачами автоматического уп­равления процессами производства продуктов длительного хране­ния являются контроль и учет количества сырья, направляемо­го в производство, получение полуфабриката заданной рецепту­ры и автоматическое регулирование основных параметров про­цесса.

Математические модели изучаемых процессов очень сложны, требуют учета большого числа разнообразных факторов на каждом участке. С точки зрения динамических свойств управ­ляемых процессов участки приготовления продуктов длительно­го хранения характеризуются инерционностью н запаздыванием, что обусловливает значительную продолжительность переходных процессов. Как объекты автоматизации процессы производства продуктов длительного хранения могут быть одно- и многоем­костными (статическими и астатическими), объектами с транс­портным запаздыванием и с распределенными параметрами. Примерами одноемкостных астатических объектов являются про­межуточные емкости очищенного сырья, бункера, установленные над аппаратами, и т. д., на выходе которых размещены насосы постоянной производительности; одноемкостных статических — сборники крупы, сушеного мяса, сушеного картофеля и т. д.; двухъемкостных статических — варочные и сушильные аппараты, измельчающие машины, смесители и т. д.; объектов с транспорт­ным запаздыванием — транспортеры, нории, шнекн, входящие в линии производства продуктов длительного хранения.

2. Система автоматизации приготовления детской питательной смеси

К сухим продуктам детского и диетического питания относят злаковые и овошные порошки, выпускаемые в чистом виде или в смеси с сухим молоком и сахаром. Детскую питательную смесь готовят из рисовой, овсяной и гречневой круп. Основными зада­чами автоматизации (рис. 14.1) являются автоматическое дози­рование компонентов детской питательной смеси, обеспечение заданных температурных режимов, контроль расходов, а также управление, блокировка и сигнализация работы оборудования.

Крупу очищают от примесей, моют и передают в варочный аппарат. В процессе варки происходит разрушение межклеточ­ных связен и клеток зерна, благодаря чему пищевые вещества круп переходят в воду. Получаемые отвары представляют собой густые коллоидные растворы, вязкость которых резко повыша­ется при снижении температуры, что в значительной степени за­трудняет ведение технологического процесса (фильтрование, транспортирование, сушку). После варки в тепловом аппарате ВНИИКГ1-2 готовый отвар направляется в подогреватель //, где поддерживается температура 80 - 90 °С. Подогреватель обо­рудован мешалкой, паровой рубашкой н, по существу, является резервной емкостью в данном процессе. Однако накапливать жидкие отвары в больших количествах в подогревателе не рекомендуется, так как в них происходит рост кислотности, что приводит к ухудшению качества получаемого продукта.

Температура отвара в подогревателе II регулируется пу­тем воздействия на расход проходящего через рубашку пара. Первичный преобразователь температуры 1-1 соединен с пропор­циональным регулятором 1-2, который управляет электромагнит­ным клапаном 1-6, изменяющим расход пара в темперирующую рубашку подогревателя. При достижении температуры отвара 90 °С электромагнитный клапан закрывается. Для включения ме­шалки подогревателя используются кнопки управления, располо­женные по месту или на щите. Разгрузочный кран подогревателя открывается только при температуре отвара, находящейся в пре­делах зоны регулирования. При этом одновременно с открытием крана, осуществляемого ИМ 5-4, с помощью кнопок управления на щите либо по месту и магнитного пускателя производится запуск насоса I, подающего отвар в напорный расходный бак IV сушильного агрегата V.

В расходном баке IV установлены электронные сигнализаторы верхнего 7-2 н ннжнего 8-2 уровней с первичными преобразо­вателями уровня 7-1 и 8-1, контролирующими уровень отвара в баке и подающими'сигналы на включение и отключение насоса I с соответствующей сигнализацией на щите. Напорный бак IV имеет переливную трубу, соединенную с подогревателем II, через которую излишек отвара сливается обратно в сборник- подогреватель.

На распылительный диск сушильного агрегата V отвар пода­ется нз напорного бака /V насосом, приводимым в движение электродвигателем переменного тока. Диск, являющийся основ­ным рабочим механизмом, установлен на вертикальном валу турбины, изготовлен из нержавеющей стали и имеет верхнее

отверстие для подачи продукта к пяти расположенным по пери­ферии диска цилиндрическим форсункам.

Для сушки отваров в промышленности широко используют распылительные установки «Нема», представляющие собой ци­линдрическую башню, наружные н внутренние стенки которой выполнены нз металла. Между стенками имеется' теплоизоляци­онный слой из шлаконой иаты. Сушильная башня имеет два тан­генциальных ввода для горячего воздуха н выводное отверстие для отработанного воздуха. Внутри башни размещен уборочный врашаюшнйся механизм, которым высушенный продукт, накопив­шийся на иолу башни, подается к разгрузочному отверстию. Воздух для сушки подогревается н калорифере ///.

В схеме автоматизации приготовления детской питательной смеси предусмотрено регулирование температуры воздуха, посту­пающего из калорифера. Для этого используется контактный датчик температуры 141, сигнал с которого поступает на про­порциональный регулятор 14-2, управляющий электромагнитным клапаном 14-7 подачи пара в калорифер. Схемой предусмотрено также регулирование температуры высушенной питательной сме­си ни выходе нз сушильной башни. Для этого используется контактный датчик температуры 10-1, сигнал от которого посту­пает на пропорциональный регулятор 10-3, управляющий элект­ромагнитным клапаном 10-8 подачи жидкого огвара нз расходного бака IV. Отработанный в сушильной башне воздух поступает в батарейный циклон VI и затем посредством вентилятора IX выбрасывается в атмосферу. Для включения вентилятора по месту и на шито предусмотрены соответствующие кнопки управ­ления.

Высушенный отвар осаждается вниз и отводится из сушилки посредством шнекового винтового транспортера VII, включаемо­го через магнитный пускатель кнопками управления по месту нли на щите. Сушилка V оборудована также приборами, регистри­рующими температуру воздуха, поступающего из калорифера III в сушилку, и воздуха, поступающего из сушильной башни к бата­рейному циклону VI (датчики температуры 12-1 и 9-1. сигналы от которых поступают на двухточечный показывающий и регистрирующий прибор 9-3. расположенный на щите).

Сухой порошок из сушильной башни попадает на вибрацион­ное сито для отсева комочков. Одновременно с просеиванием порошок охлаждается на сите VIII Далее ковшовый транспор- тер-норня X подает высушенный отвар на автоматические весы XII, которые регистрируют выход высушенного продукта с по­мощью счетчика количества отвесов [17). Взвешенная смесь да­лее поступает в приемный бункер XI, где установлены датчики уровня 18-1 и 19-1, сигналы от которых поступают на сигнализа­торы верхнего и нижнего уровней. Датчик верхнего уровня связан с норией подачи отвара в бункер и прн достижении от­варом верхнего уровня норня автоматически останавливается.

t’lii' H I Схема автоматизации приготовлении лстской питательной смеси

Из приемного бункера пневмотранспортом высушенный отвар подается в осадительную камеру А'///. В камере предусмотрены контроль и сигнализация нижнего и верхнего уровней соответ­ственно датчиками 25-1 н 22-1 и сигнализаторами. Аналогичным образом контролируются уровни в остальных осадительных каме­рах XIV. XV и XVI. Прн переполнении всех осадительных камер или любой нз них от датчиков верхнего уровня 22-1 —

24. 1 подается сигнал на соответствующие вентиляторы 21, 30-33, останавливающиеся прн этом.

Воздух, отделившись от продукта, проходит через фильтр мультициклона XVIII. В остальные осадительные камеры XVI— XVI поступают соответственно манная крупа, молоко, сахар.

Манная крупа из бункера для хранения XXI посредством но­рии XXII, включающейся кнопками управления по месту н на щите, перемешается в просеиватель XXIII и подвергается кон­трольному просеиванию. Аналогичные операции производятся н с остальными компонентами, входящими в рецептуру обез­воженных смесей, попадающими с помощью норий XXV, XXVIII нз бункеров для хранения XXIV, XXVII п просеиватели XXVI н XXIX. Применяемые прн этом для контрольного просеивания внбропроссивателн XXIII, XXIV, XXIX имеют ситовый кузов, со­единенный с эксцентриковым механизмом, который приводится в движение от соответствующих электроприводов.

После вибропросенвания компоненты смеси пневмотрансгор­том подаются в соответствующие осадительные камеры XIII— XVI. а затем в мультициклоны XVII -XX. Для предотвращения переполнения мультициклонов в них предусмотрена установка датчиков уровня 38-1...41-1, сигналы от которых поступают на соответствующие сигнализаторы уровня При переполнении бункеров мультициклонов загораются соответствующие лампочки на шнте управления.

Продукты из осадительных камер XIII—-XVI поступают на до­зировочно-смесительную станцию XXX, где смешиваются. Компо­ненты по заданным рецептурам дозируются как вручную, гак н на весовых устройствах. Дозирование н смешивание компонен­тов молочных смесей осуществляется на дозировочно-смеситель­ной станнин XXX для сыпучих продуктов, состоящей нз питаю­щего устройства, объемного дозатора и шнекового смесителя Станция дозирует компоненты (до четырех одновременно) по за­данному объему, подает их в смеситель и после смешивания направляет готовый продукт на следующий процесс.

Из смесители дозировочно-смесительной станции полученный продукт самотеком проходит на электромагнитный сепаратор XXXI для отделения ферролрнмесей. Далее очищенный продукт поступает в приемную воронку, расположенную под сепаратором, а ферропрнмеси. задержанные магнитным экраном сепаратора, непрерывно счищаются с него передвигающимся ползуном узла очистки в специальные ящики. Затем смеси фасуются автоматом

ни

XXVII в комбинированные жестяно-картонные банки на полу­автоматических весовых устройствах.

Схема автоматизации обеспечивает пуск и останов электро­двигателей машин и аппаратов. Для перехода с автоматического управления на ручное предназначен ключ выбора режима 50-1.