Міністерство освіти і науки України

Державний вищий навчальний заклад

«Український державний хіміко – технологічний університет»

КАФЕДРА автоматизація виробничих процесів

Курсова робота

з дисципліни «Автоматизовані системи управління технологічними

процесами » на тему:

« Розробка АСКТП біосинтез бета-каротину у процесі

виробництва кормової добавки »

Виконавець : студент групи 5-ХДК-66 Храпанова М. О.

Керівник : викладач кафедри АВП Гусєв Д. В.

Дніпропетровськ ДВНЗ УДХТУ

2010

РЕФЕРАТ

Стор. 24 , рис 4 , табл.2 , додат.1,

аркушів графічної частини 1.

Ключові слова: АВТОМАТИЗАЦІЯ, АВТОМАТИЗОВАНА СИСТЕМА КЕРУВАННЯ ТЕХНОЛОГІЧНИМ ПРОЦЕСОМ (АСКТП), ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ПАРАМЕТР, КОНТРОЛЬ, РЕГУЛЮВАННЯ, ПЕРЕТВОРЮВАЧ (ВИМІРЮВАЛЬНИЙ, НОРМУЮЧИЙ), МІКРОПРОЦЕСОРНИЙ КОНТРОЛЕР, ВИМІРЮВАЛЬНИЙ ПРИЛАД, ВИКОНУЮЧИЙ ПРИСТРІЙ, ЛОГІЧНЕ КЕРУВАННЯ, СИГНАЛІЗАЦІЯ, СТАНДАРТНИЙ ЕЛЕКТРИЧНИЙ СИГНАЛ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ, СТАНДАРТНИЙ ПНЕВМАТИЧНИЙ СИГНАЛ.

Завдання − розробка АСКТП біосинтезу бета-каротину у процесі виробництва кормової добавки.

Представити функціональну схему автоматизації технологічного процесу біосинтезу (ферментації) бета-каротину, виконану у відповідності з ГОСТ 21.404-85.

ЗМІСТ

ВСТУП 4

Аналіз об’єкта керування 5

1.1 Фізико-хімічні основи процесу 5

1.2 Опис технологічного процесу та його апаратурне оформлення 6

1.3 Норми технологічного режиму 8

2 Розробка асктп 10

2.1 Вибір та обґрунтування параметрів автоматичного контролю, регулювання та сигналізації 10

2.2 Вибір та обґрунтування методів автоматичного контролю технологічних параметрів 13

2.3 Розробка структурних схем каналів автоматичного контролю та регулювання технологічних параметрів 14

2.4 Вибір комплексу технічних засобів (КТЗ) 18

2.5 Розробка та опис функціональної схеми автоматизації системи керування 21

ЛІТЕРАТУРА 24

ВСТУП

В останній час на сучасному промисловому виробництві дуже широко використовують автоматизовані системи керування технологічними процесами (АСКТП). Це пояснюється тим, що технологічні процеси характеризуються складністю і високою швидкістю протікання, а також чутливістю їх до порушень режиму, шкідливих умов роботи, вибухо- та пожежонебезпечності сполук, які переробляються.

Автоматизація дозволяє покращити головні показники ефективності виробництва і збільшення кількості. При цьому підвищується якість та зменшується собівартість продукції, що випускається, зростає продуктивність праці.

За допомогою автоматизації хімічного процесу відбувається чіткий контроль за фізико-хімічними показниками сировини, допоміжних матеріалів та готової продукції, що значно зменшує вірогідність відхилення від стандартів та норм. Таким чином, автоматизація в хімічній промисловості відіграє значну роль, адже завдяки їй людство зробило великий крок вперед у всіх сферах життя.

Аналіз об’єкта керування

1.1 Фізико-хімічні основи процесу

Біомаса бета-каротину "Вітатон" - комплексний препарат, одержуваний шляхом мікробіологічного синтезу з використанням штаму гриба Blakeslea trіspora. Препарат являє собою сипучий порошок жовтогарячого кольору із вмістом бета-каротину 5-7%. Крім бета-каротину "Вітатон" містить вітаміни групи В, вітамін Е, незамінні амінокислоти.

Біомаса бета-каротину призначена для використання в годуванні всіх видів сільськогосподарських тварин і птаха. Біомаса каротину "Вітатон", як джерело β-каротину, може заміняти люцернове борошно в комбікормах, знижуючи при цьому в 3 рази витрати по енергоємності виробництва рослинної сировини.

Перевагою використання біомаси бета-каротину "Вітатон" у тваринництві є його налагоджене стабільне виробництво.

Біомаса каротину "Вітатон":

• підвищує біологічну цінність кормів для сільськогосподарських тварин і птаха, а також неспецифічну резистентність;

• виводить радіонукліди і є антиоксидантом;

• відновлює епітеліальні клітки кишечнику;

• ефективний для формування кістково-м'язової системи;

• поліпшує травлення і сприяє розвиткові імунітету;

• регулює процеси кровотворення;

• підвищує якість м'яса, вовни, яєць, ікри;

• зменшує витрата корму на одиницю продукції;

• збільшує змісту каратиноїдів у жовтку яєць, підвищує яйценосність;

• зменшує падіж тварин і птаха;

• є натуральним барвником, поліпшуючи колір жовтка і м'яса.

1.2 Опис технологічного процесу та його апаратурне оформлення

Технологічний процес виробництва кормової добавки «Бета-каротин Вітатон» здійснюється згідно з регламентом виробництва біомаси бета-каротину, яка використовується для виготовлення харчових продуктів. Вітатон виробляється у вигляді сухого порошку - висушеного міцелію гриба, яка містить натуральний бета-каротин.

Технологічний процес складається з наступних основних стадій виробництва:

• підготовка стерильного стислого повітря;

• підготовка поживних середовищ для вирощування гриба-продуцента і біосинтезу бета-каротину;

• вирощування посівного матеріалу в посівних апаратах;

• біосинтез бета-каротину грибом-продуцентом (ферментація);

• інактивація ферментів і фільтрація культуральної рідини;

• висушування;

• фасування, пакування, маркування готового продукту.

Об’єктом автоматизації в даній роботі виступає технологічний процес біосинтезу бета-каротину. Опис технологічного процесу біосинтезу (ферментації) наведено нижче.

Концентрат природного середовища для посівних апаратів і ферментерів готують одночасно, за єдиною рецептурою, в кількості 50% від необхідного об'єму живильного середовища.

У апарат для приготування концентрату дозують розрахункову кількість води, завантажують за допомогою стислого повітря екстракт кукурудзяний і кукурудзяну патоку. Одержану суміш нагрівають до температури (65-70)°С і доводять суміш до рН 7,2-7,8 розчином гідроксиду натрію. Далі розрахункову кількість одержаного концентрату живильного середовища передають стислим повітрям в посівний апарат і ферментер, водою доводять до необхідного об'єму, додають масло рослинне, під надмірним тиском (0,15-0,2) МПа нагрівають «гострою» парою до температури (128 ± 2) °С і стерилізують 1год., охолоджують до температури (28± 2) ⁰С.

Стадія вирощування посівного матеріалу (інокуляту) в посівному апараті використовується для отримання достатньої кількості вегетативного міцелію, необхідного для проведення біосинтезу бета-каротину на поживному середовищі в робочому ферментері.

Для отримання посівного матеріалу (інокуляту) в посівному апараті використовується вегетативний міцелій (+) і (-) статевих форм гетероталічного грибу Blakeslea trіspora, вирощеного в маткових колбах в лабораторних умовах протягом 40-48 год. з певними фізіологічними характеристиками і накопиченням міцелію гриба 7-30 г/л (в перерахунку на суху речовину).

У попередньо підготовлене стерильне поживне середовище в посівних апаратах вносять розрахункову кількість стерильного посівного матеріалу з маткових колб через посівний штуцер в асептичних умовах (в зоні вогню). Вирощування (інокуляція) статевих форм гриба-продуцента ведеться в окремих апаратах на однакових по складу живильних середовищах, дотримуючи стерильні умови впродовж всього періоду. Процес вирощування посівного матеріалу здійснюється при дотриманні наступних умов:

- температура культуральної рідини (28±2)°С;

- кількість повітря, що подається в апарат (15- 40) м³/год;

- надмірний тиск в апараті (0,05-0,12) МПа;

- тривалість вирощування (20-60) год.;

- дотримання умов асептики при відборі проб на проведення якості посівного матеріалу.

Висновок про передачу посівного матеріалу на стадію біосинтезу бета-каротину в робочі ферментери видається після отримання позитивних результатів аналізів морфо-фізіологічного стану гриба-продуцента і при відсутності сторонньої мікрофлори. Біосинтез бета-каротину грибом-продуцентом Blakeslea trіspora.

Ферментери із попередньо підготовленим стерильним живильним середовищем засівають розрахунковою кількістю (+) і (-) форм посівного міцелію з посівних апаратів.

Ферментацію проводять в асептичних умовах на протязі 72-100 годин при температурі (30±2)°С. Через барботер безперервно подають стерильне стисле повітря при надмірному тиску 0,05 - 0,12 МПа. В процесі ферментації через 8-16 год. проводять відбір проб для контролю стерильності культуральної рідини, визначення біохімічного складу, величини рН, фізіологічного стану гриба, накопичення біомаси і вмісту бета-каротину.

Після закінчення процесу ферментації з метою припинення життєдіяльності гриба (інактивація ферментів) проводять теплову обробку культуральної рідини і фільтрують через фільтр-прес, де відбувається відділення інактивованого міцелія гриба (біомаси) від рідкої фази. Вологу біомасу гриба вивантажують і направляють в сушарку для обезводнення.