Автоматизация технологического процесса в пищевой промышленности

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………………………………..3

1.  Характеристика объекта автоматизации (описание

технологического  процесса)…………………………………………………….4  1.1 Описание поточной линии дл приготовления шоколадных

масс…………………………………………………………………………….….4 

1.2 Рецептурно-смесительный комплекс…………………………………….5

2. Анализ технологического процесса как объекта автоматизации

и выбор  контролируемых и регулируемых параметров…………………….8

3. Выбор  технических средств и описание  схемы автоматизации…………..11 

4. Описание средств автоматизации…………………………………………...15

Заключение………………………………………………………………………18

Список  использованной литературы………………………………………….19

Приложение  А – Функциональная схема автоматизации

рецептурно-смесительного комплекса………………………………………….20               

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Шоколадная масса представляет собой тонкодисперсную смесь  сахарной пудры, какао тертого, какао-масла  и добавок.

Процесс приготовления  шоколадных масс очень важен, так  как от качества масс зависит качество получаемого шоколада. При приготовлении и обработке шоколадных масс складываются вкусовые и ароматические свойства шоколада.

Для повышения производительности и улучшения условий труда  применяют автоматизацию технологических  процессов. Это является необходимым  условием существования современного предприятия. С помощью приборов и датчиков можно управлять участком производства, уменьшив долю ручного  труда и упростив наблюдение и  управление технологическим процессом.

В данной курсовой работе представлена функциональная схема автоматизации  получения шоколадной массы, произведен анализ технологического процесса, выбор  контролируемых и регулируемых параметров и выбор технических средств  автоматизации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Характеристика объекта автоматизации

(описание технологического процесса)

 

1. Описание поточной линии для приготовления шоколадных масс

 

На кондитерских фабриках в соответствии с ассортиментом выпускаемых  шоколадных изделий устанавливают  поточные линии для производства шоколадных масс.

Схема приготовления шоколадных масс состоит из следующих операций: взвешивания рецептурных компонентов, смешения их, измельчения, разводки маслом, гомогенизации и конширования.

Рецептурные компоненты взвешивают и смешивают в рецептурно-смесительных комплексах, которые комплектуют в механизированные поточные линии. В состав линии входят: рецептурно-смесительный комплекс, стальные ленточные конвейеры, пятивальцовые мельницы, коншмашины и сборники для хранения шоколадных масс.

По принципу действия рецептурно-смесительные комплексы можно разделить на два вида: непрерывного действия с  дозированием рецептурных компонентов в потоке и периодического действия со взвешиванием и смешиванием рецептурных компонентов и непрерывной подачей массы на дальнейшую обработку.

На рисунке 1 приведена механизированная поточная линия приготовления шоколадных масс с объемным дозированием и непрерывным  смешиванием компонентов.

Рисунок 1 – Механизированная поточная линия приготовления шоколадных масс с объемным дозированием и непрерывным смешиванием компонентов

 

В состав линии входит следующее  оборудование: рецептурно-смесительный комплекс 7, пятивальцовая мельница 6 со смесителем непрерывного действия 5, эмульсатор 3 с приводом от электродвигателя 4 мощностью 10 кВт, сборник шоколадной массы 1 и насос 2.

Смешивание и дозирование какао-тертого, какао-масла, сахара-песка и некоторых  других рецептурных компонентов  происходит в рецептурно-смесительном комплексе 7. Затем смесь переходит  в загрузочную воронку пятивальцовой мельницы 6. После вальцевания масса по наклонному лотку ссыпается в загрузочный штуцер смесителя 5. Сюда же из дозаторов поступают часть какао-масла и жир-заменитель, если он предусмотрен рецептурой.

После дополнительного перемешивания  и разводки в смесителе масса  стекает в центробежный эмульсатор 3. Здесь проводится ее окончательная гомогенизация. Готовая шоколадная масса эмульсатором 3 подается в емкость 1. Шестеренчатый насос 2 перекачивает массу в темперирующие сборники с планетарной мешалкой или в машины для формования простых сортов шоколада, а также в глазировочные машины.

При обработке массы в эмульсаторе  для изготовления глазури с разжижителем при минимальном содержании жира (31...34%) фабрики экономят какао-масло. При обработке в эмульсаторе  глазурь разжижается. Благодаря высокой однородности массы, при которой твердые частицы обволакиваются слоем какао-масла, вкус массы улучшается.

Линии со смесителями непрерывного действия удобно использовать лишь при  массовом производстве определенных видов шоколадных масс. При многокомпонентных рецептурах и при их частой смене в течение рабочего дня выгоднее применять смесители периодического действия с весовым дозированием компонентов.

 

1.2 Рецептурно-смесительный комплекс

Рецептурно-смесительный комплекс предназначен для непрерывного приготовления шоколадных смесей из нескольких сыпучих и жидких компонентов. Заданная рецептура и технологический режим в процессе работы поддерживаются автоматически.

Комплекс, показанный на рисунке 2, состоит  из приемного бункера для сахара-песка 2, шнека для подачи сахарного  песка в бункер 1, ленточного дозатора для дозирования 4, микромельницы  для размола сахара-песка 5, темперирующих  сборников для какао-масла 9 и  какао тертого 8, двух насосов-дозаторов  для дозирования жидких компонентов 7, продуктопроводов, смесителя непрерывного действия 6, пятивальцовой мельницы 11 и пульта управления.

Рисунок 2 – Рецептурно-смесительный комплекс для приготовления шоколадных масс

 

Смонтированные на пульте управления приборы и системы позволяют осуществлять программирование и автоматическое дозирование компонентов, пуск, остановку, контроль за работой оборудования и предохранять его от аварий и поломок.

Шоколадную массу готовят на сахаре-песке, который подается в  бункер шнеком 1. Бункер для приема и  хранения запаса сахара-песка 2 вместимостью до 0,5 м³. В конусной части бункера установлен ворошитель 3 с индивидуальным электродвигателем и заслонка, закрывающая выход из соответствующего бункера в приемную воронку ленточного дозатора.

Поскольку приготовление шоколадных масс на сахаре-песке приводит к  быстрому износу вальцов пятивальцовых  мельниц, в модернизированных линиях сахар-песок из дозатора подается в  микромельницу.

После ленточного дозатора 4  сахар-песок  подается в мельницу 5. Размол взвешенного  сахара-песка в пудру осуществляется на установленной над смесителем молотковой многорядной мельницы 5 производительностью до 600 кг/ч. Полученная пудра непрерывно подается в смеситель 6. В смесителе сахарная пудра тщательно перемешивается с остальными компонентами шоколадной массы.

Темперирующие сборники для какао  тертого 8 и какао-масла 9 вместимостью по  500 кг с водяной рубашкой имеют систему автоматического регулирования и поддержания температуры на заданном уровне. Сборник для какао тертого 8 снабжен мешалкой, сборник же для какао-масла 9 представляет собой емкость с водяным обогревом без мешалки. Они соединены между собой продуктопроводами с установленными в цехе емкостями для хранения какао-масла и какао тертого.

Жидкие и нагретые до 60...70 °С компоненты дозируются шестеренчатыми насосами-дозаторами 7, снабженными рубашками. Привод насосов осуществляется специальными электродвигателями постоянного тока. Благодаря бесступенчатому изменению частоты вращения насосов достигается подача заданного количества какао-масла и какао тертого.

Соотношения компонентов  в рецептуре устанавливаются  задатчиками в пределах (кг/ч): по сахару-песку 160...170, какао-маслу и какао тертому 60...300. Пропорциональный задатчик изменяет производительность комплекса в пределах 80... 120 %, сохраняя неизменными заданные соотношения между компонентами.

Непрерывное смешивание компонентов  проводится в одношнековом горизонтальном смесителе 6, который снабжен рубашкой, позволяющей обогревать смеситель горячей водой. Смеситель 6 приводится в движение от электродвигателя  мощностью 2,8 кВт. Для контроля за температурой продукта в смесителе установлен термометр. Компоненты поступают в смеситель через прямоугольное отверстие, расположенное в верхней части корпуса. Вал смесителя, несущий фасонные лопасти, расположенные по спирали, вращается внутри корпуса, разделенного на ряд камер тремя группами фасонных пластин, которые также расположены по спирали. Благодаря специальной конструкции редуктора вал за один оборот осуществляет двойное движение: вращательное вокруг своей оси, причем лопасти рассекают, перемешивают и сдавливают обрабатываемую массу, прижимая ее к неподвижным фасонным пластинам корпуса; возвратно-поступательное, при котором масса перемещается вперед, поступая в следующую камеру смесителя.

Обрабатываемая масса  продвигается вдоль оси смесителя, проходя через три продольных канала, смешиваясь лопастями вала и неподвижными фасонными пластинами корпуса.

Рабочие органы непрерывно самоочищаются, и по окончании работы в смесителе остается только минимальное  количество массы.

Готовая масса выталкивается  из смесителя через мундштук, сечение которого может меняться.

Затем масса поступает  пятивальцовую мельницу 10, где подвергается истирающему действию, проходя постепенно между пятью вращающимися навстречу  друг другу вальцами. Вальцы полые  и имеют бочкообразную форму, скорость их вращения увеличивается  с высотой. Привод вальцов осуществляется от электродвигателя через ременную и зубчатую передачу. Двигатель имеет  мощность 55 кВт.

Шоколадная масса захватывается  нижней парой вальцов и за счет разности скоростей вращения  и  бочкообразной формы вальцов, продвигается вверх, подвергаясь истирающее-раздавливающему  воздействию. При этом зазор между  вальцами уменьшается с увеличением  высоты мельницы. Таким образом, на выходе   из мельницы размер частиц может быть 20 – 30 мкм в зависимости  от заданной рецептуры. Зазоры между  вальцами регулируются гидравлической системой, которая обеспечивает стабильность давления и простоту управления.

 

 

2 Анализ технологического процесса как объекта автоматизации и выбор контролируемых и регулирующих параметров

 

В работе рецептурно-смесительного  комплекса и технологическом  процессе, протекающем в нем, можно  выбрать следующие технологические  параметры, определяющие нормальное протекание процесса:

• уровень какао-тертого в емкости, т.к. для обеспечения нормального протекания процесса оно должно непрерывно подаваться на смешивание;
• температура компонентов смеси, а именно какао-тертого, в емкости, необходимая для его разжижения – это влияет на качество приготовления смеси и облегчает подачу компонента на следующую стадию;
• температура смеси в смесителе, влияющая на качество смеси;
• точное дозирование компонентов;
• температура вальцов пятивальцовой мельницы, т.к. из-за трения происходит повышение температуры, что является нежелательным явлением, поэтому внутри вальцов циркулирует холодная вода для их охлаждения и предотвращения нагрева массы;
• давление в гидроцилиндрах пятивальцовой мельницы, с помощью которого происходит регулирование зазора между вальцами, что очень важно когда нужно получить на выходе частицы заданного размера.

При наполнении емкости  какао-тертого  Е1 необходимо контролировать уровень  от 0,1 до 0,4 м. При несоблюдении этого условия произойдет  прекращение подачи компонентов, что приведет к нарушению рецептуры   или произойдет переполнение бункера, что приведет к потере компонентов смеси. Во избежание этого на бункере необходимо установить  датчик уровня, который будет подавать сигнал на сигнализатор уровня. При достижении верхнего или нижнего уровня, датчик подаст сигнал на отключение или включение двигателя насоса Н1.

Емкость оборудована рубашкой, чтобы  поддерживать температуру какао  тертого в пределах от 60 до 70⁰С. Несоблюдение приведет к нарушению рецептуры. Автоматическое регулирование  температурных режимов можно обеспечить путем управления сливом воды из обогревающих рубашек-сборников: температура измеряется датчиком, соединенным с регулятором, который воздействует на электромагнитный клапан, управляющий стоком воды из рубашки.

Регулирование температуры в смесителе  можно обеспечить путем  изменения  расхода греющего агента в зависимости  от температуры внутри смесителя. С  помощью датчика, соединенного с  регулятором, который воздействует на электромагнитный клапан, поддерживается температура в пределах 62-67⁰С, необходимая для требуемой пластификации массы.