Автоматизация процесса получения осветленного яблочного сока

 Для процесса  транспортировки сырья после  первичной стадии обработки используются:

- элеватор, приемный  сборник.

Для стадии последующей  обработки  сырья используются:

- дробилка, насос,  пресс, пастеризатор и емкость депектинизации.

В заключительной стадии процесса осветления сока и  получения готовой продукции  используются: ультрафильтр и вакуум выпарная колонна для концентрирования.

       Рис 1.1. Машинно-аппаратурная схема линии производства осветленного сока

       1.6 Устройство и принцип действия линии.

Линия по выработке осветленного яблочного сока производительностью 3 т/ч по сырью.

Поступившие на переработку плоды засыпают в  бетонные ванны, откуда гидротранспортером по подземным каналам они направляются в цех. Здесь с помощью шнекового  отделителя 2, расположенного в бетонной ванне (яме), плоды отделяют от воды и с помощью элеватора 3 с душевым устройством поднимают к машине для окончательной мойки 4. Вода, поступающая с шнекового отделителя и содержащая крупные загрязнения (камешки, ветки, листья и т.п.), попадает на загрузочную воронку наклонного шнекового конвейера с перфорированным дном, задерживающим и удаляющим загрязнения. Очищенная вода стекает в ванну (яму), откуда с помощью погружного насоса 1 подается обратно в бетонные ванны с плодами для повторного ее использования. 
Промытые плоды инспектируют 5, удаляя негодные для переработки плоды, и элеватором 6 поднимают к приемному сборнику 7, ополаскивая плоды струей чистой воды. Яблоки из сборника в необходимом количестве (в зависимости от производительности пресса) подают на дробилку 8. Измельченная плодовая масса немедленно направляется насосом 9 на прессование 10. 
Полученный сок в установке для прессования очищают от возможных крупных частиц и после пастеризации и охлаждения 11 направляют в одну из емкостей для депектинизации. Выжимки от прессования измельчают на мешалке при возможной добавке воды и направляют в емкости для брожения. 
Сок после пастеризации и охлаждения (45 — 50 °С) сначала направляют в промежуточный сборник 22, откуда дозировочным насосом 24 он засасывается в емкости для депектинизации. По пути в трубопровод вводят пектолитический препарат 23 при его перемешивании с помощью трубного статического смесителя 21. 
Процессы депектинизации и осветления протекают в зависимости от вида применяемого препарата. 
Если препарат для осветления требует охлаждения сока, то его после депектинизации через охладитель 20 перекачивают в емкости для осветления 19 и добавляют препарат вручную. Если охлаждения не требуется, сок в этом случае не перекачивают, а препарат для осветления вводят в емкость для депектинизации. По окончании депектинизации и осветления образовавшийся на дне емкости осадок перекачивают в сборник для приемки осадка 18, откуда его направляют насосом 1 7 на фильтр 16. 
Полученный таким образом сок с помощью насоса перекачивают в сборник 19, куда добавляют сок, полученный от фильтрации осадка. Смесь соков еще раз фильтруют 14 для получения полностью осветленного сока, готового к розливу в бутылки. Этот сок собирают в приемном сборнике 13, а потом направляют на линию розлива в бутылки, где он предварительно деаэрируется и пастеризуется. 
Розлив сока в бутылки происходит при 80 "С с последующей дополнительной пастеризацией и охлаждением в туннельном пастеризаторе-охладителе.

Техническая характеристика линии  по выработке осветленного яблочного сока 
Производительность линии по сырью, т/ч - 3 
Общая установленная мощность, кВт -106,85 

Финишная  стадия

Ультрафильтрация

Ультрафильтр  состоит из отдельных фильтровальных модулей, которые оснащены фирменной  табличкой с указанием номера, серии, тип, номера изделия и даты изготовления.

Ультрафильтрация относится к области мембранной техники и представляет собой сетчатую фильтрацию в мембранной области. Растворенные низкомолекулярные соединения (кислоты, сахар, ароматические вещества и др.) содержащиеся в неосветленном соке, проходят через мембраны.

Высокомолекулярные  соединения  (крахмал, протеины, пектин и др.) и взвешенные частицы задерживаются и концентрируются во время прохождения сока через мембраны. В ультрафильтрационном модуле под действием постоянного давления необработанный сок посредством трубчатых мембран разделяется на две части: пермеат и ретентат.

Пермеат – это часть потока протекаемой  очищеной жидкости, которая в качестве в прозрачного сока проходит через  мембраны.

Ретентант – это часть потока жидкости, которая задерживается и не проходит через мембраны.

Часть высокомолекулярных соединений скапливается на верхней поверхности мембран  и действует как „вторичные мембраны”, то есть через них происходитдополнительная фильтрация. Этот слой удаляется во время каждой очистки, а в начале фильтрации образуется снова новый слой. Толщина слоя находится в микрообласти.

Концентрирование

Вакуум  выпарная станция Unipectin, состоит из 4-х корпусов. Каждый корпус состоит  из трубчатого подогревателя и сепаратора. Станция снабжена устройством для  улавливания ароматических веществ, барометрическим конденсатором и холодильной установкой для охлаждения готового продукта. Свежий сок поступает через пластинчатый теплообменник, где нагревается. Вторичный пар 1 корпуса подается на обогрев 2 корпуса. Из 2 корпуса вторичный пар падается на обогрев 3 корпуса. Вторичный пар 4 корпуса подается на барометрический конденсатор.  
 

Важные  факторы осветления

-Температура

-Вязкость

-Величина рН

- Качество средств для осветления

-Подготовка средств для осветления

-Последовательность добавки средств для обработки

-Дозировка средств для осветления

-Выбор размеров емкости для осветления

-Определение параметров мешалок

-Продолжительность перемешивания

Для оптимальной  обработки сока необходима правильная предварительная обработка бентонита, желатина. 
 
 
 
 
 
 

2. Автоматизация технологического процесса

1. Описание структуры автоматизации

Измеряемые  параметры с полевых датчиков в виде цифрового сигнала HART или в виде унифицированного токового сигнала поступают на терминальные панели и на барьеры обеспечивающие искробезопасные цепи питания полевых датчиков и прием входного сигнала.

С барьеров входной сигнал поступает на процессора модуля ввода/вывода, которые связывают датчики и исполнительные механизмы технологического объекта (процесса) с управляющим процессором. Модули подключены к управляющему процессору на котором работает программное обеспечение системы Foxboro. Модули устанавливаются вместе с управляющим процессором.

Аналоговые  модули (модули ввода/вывода аналоговых сигналов) имеют по восемь каналов на модуль, дискретные модули (модули ввода/вывода дискретных сигналов) имеют по 16 каналов, а при расширении - по 32 канала на модуль. Дискретные модули могут выполнять множество функций, таких, как контроль последовательности событий, ступенчатое логическое управление и счет импульсов. Другой тип модулей осуществляет связь с интеллектуальными датчиками системы Foxboro и другими датчиками поддерживающих протокол HART.

Аналоговые  входы имеют конфигурируемую  разрешающую способность. Все выходы поддерживают выбираемое пользователем состояние в случае отказа управляющего процессора, магистрали связи или датчика.

Управляющий процессор  - это станция, которая  предназначена для выполнения:

• регулирования, логического, временного и последовательного управления;
• сбора данных, обнаружения аварийных ситуаций и извещения.

Управляющий процессор контролирует переменные управляемого технологического процесса, используя алгоритмы, содержащиеся в функциональных блоках управления.

Алгоритмы - это способы математических вычислений для определенных функций. Пользователь конфигурирует блоки управления для реализации требуемых стратегий управления.

Для увеличения надежности можно применять отказоустойчивую конфигурацию управляющего процессора, которая состоит из двух параллельно работающих процессорных модулей.

Инженерная  станция (прикладной процессор) - это  станция, которая соединяется с  управляющим процессором для  выполнения: - функций с интенсивными вычислениями, функциями обслуживания файлов. 

В качестве устройства обслуживания файлов он обрабатывает файловые запросы от собственных задач или от других станций. Устройства памяти большого объема, используемые с прикладным процессором, включают накопители на жестком, оптическом и электронном диске.

Прикладной процессор работает совместно с другими станциями системы (например, связным процессором, процессором рабочей станции и управляющим процессором), которые обеспечивают средства для ввода/вывода данных и для связи с оператором.

Прикладной  процессор конфигурируется программным обеспечением для выполнения таких системных функций, как:

- управление  оборудованием системы, 

- управление  базами данных,

- сбор  архивных данных (истории процесса),

- поддержка  графического отображения, 

- управление  производством,

- конфигурация  программных функций, 

- разработка  прикладных программ.

Для увеличения надежности можно использовать отказоустойчивую конфигурацию прикладного процессора. Эта конфигурация состоит из двух работающих параллельно модулей, каждый из которых имеет отдельные соединения с магистралями управляющего процессора.

Рабочая станция (процессор рабочей станции) вместе с подключенными к нему периферийными устройствами соединяется  с концентратором для обеспечения  связи между пользователем и  всеми системными функциями. Он принимает графическую и текстовую информацию от прикладных процессоров и других станций системы и генерирует видеосигналы для отображения информации на видеомониторе.

Кроме видеомонитора к процессору рабочего места могут подключаться сенсорный экран, "мышь" или трекбол (трековый шар), алфавитно-цифровая клавиатура и до двух модульных клавиатур. Эти дополнительные устройства обеспечивают средства для ввода команд и данных, выбора вариантов отображения и управления средствами сигнализации.  

2.2 Описание функциональной  схемы

Поступившие на переработку плоды засыпают в  бетонные ванны, откуда гидротранспортером по подземным каналам они направляются в цех. Массовый расход плодов контролируется поз. 1-1. Здесь с помощью шнекового отделителя 2, расположенного в бетонной ванне (яме), плоды отделяют от воды и с помощью элеватора 3 с душевым устройством поднимают к машине для окончательной мойки 4. Вода, поступающая с шнекового отделителя и содержащая крупные загрязнения (камешки, ветки, листья и т.п.), попадает на загрузочную воронку наклонного шнекового конвейера с перфорированным дном, задерживающим и удаляющим загрязнения. Очищенная вода стекает в ванну (яму), откуда с помощью погружного насоса 1 подается обратно в бетонные ванны с плодами для повторного ее использования. 
Промытые плоды инспектируют 5, удаляя негодные для переработки плоды, и элеватором 6 поднимают к приемному сборнику 7, ополаскивая плоды струей чистой воды. Яблоки из сборника, контролируется поз. 2-1,в необходимом количестве в зависимости от производительности пресса (производительность пресса регулируется клапаном расхода 2-3, который регулирует производительность пресса в зависимости от расхода) подают на дробилку 8. Измельченная плодовая масса немедленно направляется насосом 9 на прессование 10. Температура сока после прессования контролируется поз. 3-1. 
Полученный сок в установке для прессования очищают от возможных крупных частиц и после пастеризации и охлаждения 11 направляют в одну из емкостей для депектинизации. Выжимки от прессования измельчают на мешалке при возможной добавке воды и направляют в емкости для брожения. 
Сок после пастеризации и охлаждения (45 — 50 °С), контролирующийся поз. 4-1, сначала направляют в промежуточный сборник 22, откуда дозировочным насосом 24 он засасывается в емкости для депектинизации. По пути в трубопровод вводят пектолитический препарат 23 при его перемешивании с помощью трубного статического смесителя 21. 
Процессы депектинизации и осветления протекают в зависимости от вида применяемого препарата. 
Если препарат для осветления требует охлаждения сока, то его после депектинизации через охладитель 20 перекачивают в емкости для осветления 19 и добавляют препарат вручную. Если охлаждения не требуется, сок в этом случае не перекачивают, а препарат для осветления вводят в емкость для депектинизации. По окончании депектинизации и осветления образовавшийся на дне емкости осадок перекачивают в сборник для приемки осадка 18, откуда его направляют насосом 1 7 на фильтр 16. 
Полученный таким образом сок с помощью насоса перекачивают в сборник 19, куда добавляют сок, полученный от фильтрации осадка. Смесь соков еще раз фильтруют 14 для получения полностью осветленного сока, готового к розливу в бутылки. Этот сок собирают в приемном сборнике 13. Вязкость в сборнике контролируется поз. 5-1. Сок потом направляют на линию розлива в бутылки, где он предварительно деаэрируется и пастеризуется в пастеризаторе 12. После пастеризации сок проходит ультрафильтрацию в ультрафильтре 24 где под давлением, которое контролируется поз. 6-1, сок разделяется. После ультрафильтрации сок поступает в вакуум-выпарную станцию 25, в которой сок подогревается благодаря пару, поступающему в аппарат. Давление пара контролируется поз. 7-1. После выпарной станции контролируется концентрация сока поз. 8-1. 
Розлив сока в бутылки происходит при 80 ^ОС, температура контролируется поз. 9-1.