Технология производства сливочного масла

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Автоматизация является одним из основных факторов современной научно-технической революции. В основе автоматизации производства лежит системный подход к анализу и синтезу объектов управления, а также к построению и использованию комплекса технических средств автоматического управления, регулирования и контроля. В автоматических системах широко используются новейшие достижения науки и техники.

В настоящее время в отрасли наблюдается частичная и комплексная автоматизация производственных процессов. Частичная автоматизация -- это автоматизация отдельных производственных операций. Она осуществляется в тех случаях, когда непосредственное управление сложными процессами, например термической обработкой колбасных изделий или работой пастеризационно-охладительной установки, становится практически недоступно для человека.

При комплексной автоматизации производственных процессов участок, цех, завод и т. д. действуют как единый, взаимосвязанный автоматический комплекс, например линия по производству сосисок и др. Комплексная автоматизация целесообразна в условиях высокомеханизированного производства на базе совершенной технологии и прогрессивных методов управления с применением средств измерений, автоматизации и вычислительной техники.

Наряду с автоматическими системами управления, когда человек только следит за состоянием средств автоматизации, применяют автоматизированные системы управления (АСУ), в которых он активно участвует непосредственно в самом процессе управления. Автоматизированные системы управления -- это человеко-машинные системы, использующие в качестве технической базы электронные вычислительные машины (ЭВМ). В отрасли созданы и успешно работают автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП), автоматизированные системы управления предприятиями (АСУП) и отраслевая автоматизированная система (ОАСУ).

Автоматизация технологических процессов производства в молочной промышленности осуществляется путем внедрения систем контроля, регулирования и управления на базе комплекса технических средств общепромышленного и отраслевого назначения. В настоящее время в молочной промышленности накоплен значительный опыт автоматизации технологических процессов.

Широкому внедрению автоматизации в отечественной молочной промышленности способствует наличие ряда предпосылок. В их числе непрерывность, поточность, комплексная механизация технологических процессов, большие объемы производства молочных продуктов, серийный выпуск необходимых приборов и технических средств автоматизации и др.

На сегодняшний день в промышленности полным ходом идет переход от локальных систем управления к полной автоматизации технологических процессов в молочной промышленности, и в частности процессов пастеризации и стерилизации молока. За последние годы произошли кардинальные изменения в автоматизации данных процесс

АСУТП - это человеко-машинная система, обеспечивающая сбор, обработку информации и управление технологическими объектами в соответствии с принятыми критериями.

АТК - Совместно действующие ТОУ и АСУТП составляют автоматизированный технологический комплекс.

ТОУ - Под технологическими объектами управления понимается совокупность технологического оборудования и реализованного на нем по соответствующим регламентам технологического процесса производства.

К ТОУ относятся как технологические установки и технологические линии, так и технологические участки производства, и производственный процесс всего предприятия. Технологическая установка - это совокупность нескольких взаимосвязанных аппаратов и машин, в которых выполняется определенная технологическая операция. Основные задачи автоматизации, стоящие перед отраслью, заключаются в следующем:

· в области теории автоматического управления -- выявление типовых объектов автоматизации согласно классификации технологических процессов и разработка научно обоснованных систем автоматизации; создание инженерных методов расчета систем автоматизации для объектов с распределенными параметрами, выявление общих принципов построения оптимальных систем автоматизации;

· в области технологии производства -- перевод дискретных процессов на непрерывные, совершенствование существующей технологии в целях интенсификации технологических процессов, разработка нового технологического оборудования, поддающегося автоматизации;

· в области технических средств автоматизации -- создание инструментальных методов и средств измерений параметров технологических процессов и показателей качества сырья, полуфабрикатов и готовой продукции; разработка технических средств автоматизации с использованием микропроцессоров и микро-ЭВМ;

· в области проектирования автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) -- создание стандартного математического и программного обеспечения; разработка методики по выбору номенклатуры измеряемых параметров и технических средств; разработка методики расчета экономической эффективности от внедрения АСУ ТП.

1. Описание технологии

Получение масла из славок, представляющих стойкую жировую эмульсий, -- сложным физико-химический процесс. Основой технологии является выделение из сливок жировой фазы (сбиванием) и превращение образовавшегося масляного зерна (концентрированной суспензоэмульсии, состоящей из разрушенных и полуразрушенных жировых шариков и их агрегатов) в монолит масла со свойственной ему структурой и консистенцией.

Физико-химическая сущность метода основывается на особенности молочного жира изменять агрегатное состояние в зависимости от температуры. Для этого сливки подвергают физическому созреванию (охлаждению до температуры массовой кристаллизации глицеридов и выдержке). Сбивают сливки и обрабатывают масляное зерно механическим воздействием при определенном температурном режиме.

Для выработки масла данным методом используют маслоизготовители периодического и непрерывного действия. С учетом конструктивных особенностей маслоизготовителей режимы технологического процесса различаются. При этом сущность процесса остается неизменной. Технологические режимы в основном зависят от химического состава и свойств молочного жира, вида вырабатываемого масла, используемого оборудования.

В общем виде процесс производства масла методом сбивания сливок выполняется по следующей технологической схеме: приемка и сортировка молока ia заводе; подогревание, сепарирование молока и получение сливок; тепловая и вакуумная обработка сливок; резервирование и физическое созревание сливок; биологическое сквашивание сливок (при производстве кислосливочного масла); сбивание сливок (промывка масляного и посолка зерна -- при необходимости); механическая обработка масляного зерна и масла; фасование и упаковка масла; хранение масла на заводе.

Низкотемпературная подготовка сливок к сбиванию (физическое созревание). Цель данной технологической операции -- перевести часть молочного жира (не менее 32--35% жира) в твердое состояние. Сливки при этом и эмульсин превращаются в суспензоэмульсию. С появлением внутри жировых шариков кристаллов жира уменьшается прочность связи белковых оболочек с прилегающим к ним жиром. Это вызывает десорбцию некоторой части липо-протеиновых комплексов оболочки в плазму и тем самым снижает устойчивость жировой эмульсии сливок. С увеличением выдержки сливок данное влияние усиливается. Описанное явление служит основой процесса выделения из сливок жировой фазы и получения масляного зерна.

Рис. 1. Схема технологического процесса производства сливочного масла методом сбивания сливок (с массовой долей жира 32--45%)

1 -- весы; 2 -- приемная ванна; 3 -- пластинчатый теплообменник- 4 сепаратор-сливкоотделитель; 5 -- пластинчатый пастеризатор-охладитель; 6 -- вакуум-дезодоратор; 7 --емкость для созревания сливок: 8 -- маслоизготовитель непрерывного действия; 9 -- устройство для дозирования воды в масло; 10 -- автомат для мелкой фасовки масла; // -- автомат для укладки брикетов в короба; 12 -- устройство для заклеивания коробов с маслом; 13 -- маслоизготовитель периодического действия; 14 -- гомогенизатор; 15 -- машина для фасовки масла в короба массой по 20кг:16 -- весы для взвешивания коробов с маслом; /7 -- заквасочник

Биологическое сквашивание сливок при производстве кислосливочного масла. Сущность биологического созревания (сквашивания) сливок заключается в ферментации находящейся в сливках лактозы с помощью молочнокислых бактерий. В результате этого в сливках накапливаются комплекс ароматических веществ и молочная кислота, обусловливающие образование в масле специфического аромата и приятного кисломолочного вкуса. Молочная кислота, кроме того, оказывает консервирующее действие -- подавляет развитие гнилостных бактерий, чувствительных к кислой реакции.

Степень сквашивания сливок устанавливают в зависимости от условий производства, последующего хранения масла, требований потребителя. При излишне высокой концентрации молочной кислоты жизнедеятельность молочнокислых бактерий может быть подавлена, а обладающие высокой кислотоустойчивостью дрожжи и плесени будут развиваться, что крайне нежелательно. Кроме того, при сквашивании сливок до 85--90 °Т в плазме могут активизироваться химические процессы порчи жира.

Сбивание сливок и образование масляного зерна. Общая характеристика процесса. Сущность процесса сбивания сливок заключается в агрегации (слипании) содержащихся и них жировых шариков. Процесс происходит под воздействием внешней силы, сопровождается постепенным уменьшением количества жировых шариков и заканчивается образованием масляного зерна. При этом оболочки жировых шариков разрушаются л около 50--70% их компонентов переходит в пахту. Основу жесткого каркаса образующихся структурных агрегатов масляного зерна составляют связи между частицами твердого жира. Жидкий жир обеспечивает сцепление твердых частиц в результате взаимодействия сил слипания.

Процесс агрегации жировых частиц можно условно разделить на сближение жировых шариков под действием внешней силы без изменения свободной энергии системы и слипание (когезию) в результате преодоления их энергетического и структурно-механического барьеров. Существует много теорий, объясняющих механизм агрегации жировых шариков и образование масляного зерна, что свидетельствует о сложности и многофакторности процесса сбивания сливок.

Стадии сбивания сливок. А. Гришенко выделяет три стадии сбивания сливок: образование воздушных пузырьком (I), разрушение дисперсии воздушных пузырьков (II), формирование масляного зерна (III). При сбивании сливок в маслоизготовителях периодического и непрерывного действия стадии сбивания между собой принципиально не различаются. Скорость агрегации жировых шариков в маслоизготовителе непрерывного действия увеличена в 1000 раз.

Эффективность процесса сбивания сливок. Ее оценивают по качеству получаемого масляного зерна (размер, упругость, влагоемкость), степени использования молочного жира, показателям структуры и консистенции готового масла. Оптимальные размеры масляного зерна 1--5 мм, но возможны отклонения в сторону увеличения, что обусловливается конструкцией маслоизготовителя, химическим составом молочного жира, режимом подготовки сливок к сбиванию. Масляное зерно должно быть упругим, правильной формы и достаточно влагоемким.

Промывка масляного зерна. При выработке масла из высококачественных сливок, строгом соблюдении требований технологии и санитарии производства масляное зерно не промывают. Это улучшает выраженность вкуса и запаха масла и повышает содержание в нем СОМО на 0,2--0,4%. Степень использования сырья благодаря этому улучшается. При высокой дисперсности плазмы в масле число стерильных капель в 100 раз превышает количество бактериальных клеток. Поэтому исключение промывки масляного зерна не опасно для стойкости масла с высокодиспергированной плазмой. В случае использования сливок с выраженными кормовыми привкусами и запахами, концентрирующимися в плазме, промывка масляного зерна необходима. Промывка масляного зерна -- операция многоцелевая. Кроме удаления части нежелательных веществ, промывка оказывает влияние на упруго-вязкие свойства и соответственно слипаемость масляного зерна, эффективность его механической обработки и консистенцию готового масла.

Механическая обработка масляного зерна и масла. Сущность данной операции заключается в формировании из разрозненных агрегатов масляного зерна монолита масла, равномерном распределении компонентов и пластификации продукта. Это влияет на вкус масла, его консистенцию, стойкость в хранении, товарные показатели.

Эффективность обработки масляного зерна во многом зависит от era структуры, состава и свойств. Масляное зерно может иметь компактную структуру отдельных агрегатов правильной формы с плотной поверхностью или рыхлую с неровной поверхностью -- соответственно при использовании маслоизготовителей периодического и непрерывного действия.

Регулирование содержания влаги в масле. Содержание влаги в масле регулируют изменением режимов созревания сливок и их сбивания, обработки масляного зерна и других факторов.

Регулирование массовой доли СОМО в масле. При использовании маслоизготовителей периодического действия содержание СОМО в масле повышают на 0.2--0,5% исключением или снижением степени промывки масляного зерна (водой). Сбивание сквашенных сливок при выработке кислосливочного масла также способствует повышению массовой доли СОМО. Возможно также внесение в зерно или пласт нормализующего раствора СОМО в пахте или воде (концентрацией до 20%).

Регулирование содержания газовой фазы в масле. Содержание газовой фазы в масле, выработанном на непрерывно действующих маслоизготовителях, сравнительно выше, чем на аппаратах периодического действия, и практически составляет 5--10 и 2--3*10^-5 м³/кг. Содержание газовой фазы в масле регулируют изменением параметров сбивания сливок и обработки масляного зерна, а также вакуумированием. Внесение закваски молочнокислых культур в пласт при производстве кислосливочного масла. Традиционная технология кислосливочного масла из биологически сквашенных сливок требует дополнительных трудовых затрат. Кроме того, с пахтой и промывной водой (при промывке масляного зерна) теряется до 90--95% вкусовых и ароматических веществ сливок и 65--92,6% днацетила. Альтернативным традиционному является метод (предложен А. Мироненко) выработки кислосливочного масла из несквашенных сливок путем внесения молочнокислой закваски в пласт в процессе его механической обработки.

Новым направлением улучшения вкуса и аромата масла является внесение в пласт в процессе его обработки пищевых ароматизаторов. Перспективным является использование ароматизаторов производства Всесоюзного института жиров (Ленинград) совместно с заквасками молочнокислых культур. Возможна ароматизация масла внесением в пласт комплекса вкусовых и ароматических веществ (диацетила, молочной, уксусной и муравьиной кислот).

Посолка масла. Процесс осуществляют с целью придания маслу соленого вкуса. Допустимая массовая доля соли в масле 1,0%. Превышение указанного норматива вызывает излишне соленый привкус масла и интенсифицирует процессы химической порчи.

Консервирующее действие поваренной соли (NaCl) в результате плазмолиза бактериальных клеток сказывается при 15%-ной концентрации ее в плазме. Это соответствует 2,5% соли в масле при массовой доле жира в нем 82,5%. При уменьшении массовой доли соли в масле менее указанной соответственно снижается консервирующее действие на сохранность качества масла.

Особенности фасования масла, выработанного методом сбивания сливок. Масло на выходе из маслоизготовителя представляет собой твердообразный продукт. Он легко формируется крупными монолитами (массой по 20 кг) и мелкими брикетами различной формы и массы от 10 до 500 г. Масло, выработанное в маслоизготовителях периодического действия, перед фасованием через люк выгружают в ванну-тележку, из которой шнеками, расположенными на дне, его направляют в бункер фасовочного автомата мелкими порциями пли машины для упаковки масла крупными монолитами. Температура масла к моменту фасования составляет 14--16 ⁰С в весенне-зимний и 13--15 °С в весенне-летний период года.

2. Описание оборудования

В производстве сливочного масла методом сбивания применяют ряд аппаратов, где необходимо автоматически регулировать технологические параметры процесса. К ним относятся теплообменник для пастеризации и охлаждения сливок, маслоизготовитель и резервуар для созревания сливок. Теплообменники, применяемые в данном процессе, не имеют специфических особенностей, поэтому здесь они как объекты управления не рассматриваются.

Линия А1-ОЛО для производства масла методом непрерывного сбивания.

Она создана ВНИЭКИПродмашем при участии ВНИИМС НПО «Углич». Линия предназначена для выработки различных видов сливочного масла методом непрерывного сбивания сливок: сладко- и кислосливочного, соленого и несоленого с промывкой и без промывки масляного зерна, с обработкой масла при разрежении и фасовкой как в крупные блоки (ящики) массой 20 кг, так и пачки 100 и 200 г. Линию эксплуатируют на предприятиях маслодельной промышленности с объемом производства 1500-2500 т в год.

Техническая характеристика линии А1-ОЛО для производства масла методом непрерывного сбивания

Производительность при выработке масла, кг/ч

сладкосливочного 1000

крестьянского 800

Рекомендуемая жирность сливок для масла, % 36-45

Кислотность сливок для масла, ⁰Т

сладкосливочного 14-16

кислосливочного До 40

Температура,⁰С

пастеризации сливок 85-96

сбивания сливок 9-14

масла на выходе из маслоизготовителя 12-15

промывной воды 0-5

Содержание, %

воздуха в масле До 3,5

жира в пахте 0,7

Давление, МПа (кгс/см²)

промывочной воды 0,5-0,75 (5-7,5)

сжатого воздуха 0,2-0,5 (2-5)

воды для охлаждения 0,08-0,1 (0,8-1,0)

Разряжение в камере обработки масла, МПа (кгс/см²) 0,068

Расход ледяной воды, м³/ч, для охлаждения сливок в пластинчатом аппарате 9,0

промывка масла 1,5

охлаждение маслоизготовителя 3,5

Расход пара, кг/ч 300

холода, кВт 153 (132000)

Мощность установленных электродвигателей, кВт 112

Занимаемая площадь (ориентировочно), м² 200

Высота, мм 3500

Масса, кг 22000

В состав линии входят два резервуара РЧ-ОТМ-4 для производства кисломолочных продуктов, насос центробежный типа 36-1Ц1,8-12 марки Г2-ОПА, установка автоматизированная пластинчатая пастеризационно-охладительная А1-ОЛО/2 для сливок, установка вакуум-дезодорационная ОДУ-3, пять резервуаров сливкосозревательных Л5-ОТН-6300, заквасочник Г6-03-12, три заквасочных установки ОЗУ-300, два маслоизготовителя непрерывного действия А1-ОЛО/1, машина М6-ОРГ для крупной фасовки сливочного масла, автомат АРМ для мелкопорционной фасовки и упаковки сливочного масла, полуавтомат М6-АУБ для групповой укладки брикетов сливочного масла в картонные ящики, устройство А1-ОЛО/3 для обандероливания ящиков, электронасос ротационный молочной марки НРМ-2, весы шкальные марки РН-5ОШ13М-1, весы настольные циферблатные марки ВНЦ-2, установка В2-ОЦУ для циркуляционной мойки резервуаров и трубопроводов, комплект труб и арматуры.

Линия предусматривает выполнение следующих производственных операций: резервирование исходных сливок, их тепловую обработку, дезодорацию и охлаждение горячих сливок, созревание сливок, производство закваски (для кислосливочного масла), непрерывное сбивание сливок и получение масла, фасовку масла в картонные ящики и в пачки, упаковку пачек масла в картонные ящики, обандероливание ящиков.

Исходные сливки 30-45 %-ой жирности и температурой 5-10 ⁰С из резервуара хранения через уравнительный бак с поплавковым регулятором уровня центробежным насосом подаются в секцию регенерации пластинчатого аппарата пастеризационно-охладительной установки для предварительного нагрева.

Окончательный нагрев сливок до требуемой температуры пастеризации осуществляется в секции пастеризации. Из секции пастеризации сливки направляются (при необходимости) в дезодорационную установку, где вакуум-насосом создается разрежение, вследствие которого из сливок удаляются посторонние запахи. Затем сливки поступают на охлаждение в секции регенерации и водяного охлаждения. Из пластинчатого аппарата сливки температурой 4-6 ⁰С направляются в сливкосозревательные резервуары для физическо-биохимического. Автоматическая система управления резервуарами обеспечивает постоянство температуры и заданной продолжительности созревания сливок в двух режимах - при производстве сладко- и кислосливочного масла.

Созревшие сливки через уравнительный бак с поплавковым регулятором уровня винтовым насосом подаются в маслоизготовитель, где происходит сбивание сливок при температуре 9-14 ⁰С, образование масляного зерна, механическая его обработка, промывка (при необходимости), отделение пахты, обработка масла при разрежении и нормализация масла по влаге.

Готовое масло через насадку с регулируемым отверстием выходит на ленточный транспортер или в V-образный рукав, затем в машину крупной фасовки масла в ящики по 20 кг либо в фасовочно-упаковочный автомат для мелкой фасовки масла в пачки по 100 или 200 г. Далее на полуавтомате пачки масла укладываются в картонные ящики, а на обандероливающем устройстве производят их заклеивание.

Для пастеризации и охлаждения сливок в потоке служит пластинчатая пастеризационно-охладительная установка А1-ОЛО/2 производительностью 3000 л/ч, оснащенная электрогидравлической системой регулирования температур.

Сливки созревают в вертикальных цилиндрических резервуарах вместимостью 3000 или 5000 л. Каждый резервуар оснащен управляющим устройством, выполняющим следующие функции: сигнализацию о заполнении и опорожнении резервуара со сливками; контроль и сигнализацию рН и температуры сливок; автоматическое управление процессом созревание сливок по заданной температурно-временной программе при производстве сладкосливочного масла; автоматическое управление процессом сквашивания и созревания сливок (при производстве кислосливочного масла). Сливки сбивают в маслоизготовителе непрерывного действия типа А1-ОЛО/1 производительностью 1000 кг/ч. Сливки в резервуаре для созревания через уравнительный бак винтовым насосом-дозатором подаются в сбивальный цилиндр маслоизготовителя. Образовавшееся масляное зерно с пахтой поступает в первую камеру шнекового текстуратора, где зерно подвергается первой промывке и механической обработке шнеками. Пахта отделяется от масляного зерна и удаляется через сифон в бак для пахты и далее насосом подается для дальнейшей переработки. Во второй камере текстуратора происходит окончательная промывка и дальнейшая обработка масляного зерна. Промывочная вода через сифонную трубку удаляется из маслоизготовителя. В третьей камере вакуум-насосом создается разрежение для удаления воздуха из масла.

Масло, выходя из маслоизготовителя, поступает на транспортер и направляется на машину для крупной расфасовки типа М6-ОРГ, затем короба с маслом взвешивают на весах и производится заклейка коробов на специальном устройстве.

Расфасовка масла в пачки осуществляется на расфасовочно-упаковочном автомате типа АРМ, а упаковка пачек масла в картонные короба - на укладочной машине типа М6-АУБ.

Для управления процессом сбивания масла необходимо обеспечить равномерную подачу сливок. С этой целью используют уравнительный бак с поплавковым регулятором уровня и специальный винтовой насос-дозатор подачи сливок.

Содержание влаги в масле регулируется в операторном режиме изменением частоты вращения била в сбивательном цилиндре и шнеков обработника. В случае получения масла с низким содержанием влаги в него добавляют небольшое количество влаги (до 1%) с помощью аппарата для дозирования воды в масло.

Работой маслоизготовителя управляют с пульта, смонтированного на обслуживающей стороне. Для тонкой регулировки частоты вращения сбивателя и шнеков обработника рядом с пультом расположены штурвалы. Для контроля сбивателя используется тахогенератор типа ТМГ-30П, соединенный с валом сбивателя и выдающий сигнал на показывающий прибор.

Для измерения силы тока, потребляемого электродвигателем сбивателя, на пульте установлен амперметр типа Э-377.

Контроль температуры и давления ледяной воды, поступающей для промывки масляного зерна, в первой камере и промывки масла во второй камере обработника осуществляется соответственно манометрическим термометром типа ТПП-СК и манометром типа МОШ1-100 .

Если температура промывочной воды превышает заданную, сигнальное устройство манометрического термометра включает лампу на пульте маслоизготовителя. Для контроля вакуума в вакуум-камере маслоизготовителя по месту установлен вакуумметр типа ОБВ-100. На пульте управления смонтирована пусковая и сигнальная аппаратура электродвигателей привода сбивателя и обработника.

Аппарат для дозирования небольшого количества воды в масло при нормализации его по содержанию влаги состоит из насоса-дозатора и бака для воды. Бак имеет мешалку для перемешивания раствора соли при производстве соленого масла. На каждом плужере насоса встроен микропереключатель, включающий соответствующую сигнальную лампу, по включению которой контролируется работа насоса.

Электродвигателями насосов подачи сливок, откачки пахты, вакуум-насосов, насосов ледяной воды управляют со щита управления шкафного типа, на котором размещены переключатель включения щита, пусковые кнопки и лампа сигнализации работы насосов.

Силовое электрооборудование установлено внутри щита. Управление электродвигателями насоса-дозатора и мешалки бака для дозирования воды в масло.

автоматизация сбивание масло технологический

3. Описание функциональной схемы производства масла методом сбивания

Функциональная схема является основным техническим документом проекта автоматизации технологических процессов мясной и молочной промышленности, определяющим структуру и функциональные связи между аппаратами и агрегатами, а также показывающим оснащенность объекта управления техническими средствами автоматизации: первичными измерительными преобразователями, измерительными приборами и исполнительными механизмами. Функциональная схема определяет взаимодействие элементов контуров управления и направление передачи управляющих сигналов.

Автоматизация процесса сбивания сливочного масла. Технологический процесс производства сливочного масла методом сбивания включает следующие операции: непрерывную подачу сливок, непрерывное сбивание, отделение пахты, обработку масляного зерна, вакуумную обработку, фасовку и упаковку.

Сливки из сливкосозревательного резервуара через уравнительный бак 1 винтовым насосом II подаются в цилиндр маслоизготовителя III. Образовавшееся масляное зерно с пахтой поступает в первую камеру обработника, где зерно подвергается первой промывке и механической обработке шнеками. Пахта отделяется от масляного зерна в бак для пахты IV и далее насосом V подается для дальнейшей переработки. Масляный пласт образуется в первой камере обработника. Во второй камере происходят окончательная промывка и дальнейшая обработка масляного зерна. В третьей камере вакуум-насосом создается разрежение для удаления воздуха. Далее масло продавливается через решетки с мелкими отверстиями, между которыми установлены ножи для перемешивания пласта масла. Масло, выходящее из насадки маслоизготовителя, по транспортеру направляется на фасовку и упаковку. Для дозирования масла имеется насос-дозатор VI. Емкость с мешалкой VII служит для перемешивания рассола при производстве соленого масла.

Автоматическое регулирование параметров процесса сбивания существенно влияет на качество сливочного масла.

Для нормального течения процесса сбивания необходимо обеспечить равномерную подачу сливок, для чего в схеме используются уравнительный бак I с поплавковым регулятором уровня 12-1 и винтовой насос II подачи сливок. Управление работой маслоизготовителя осуществляется со щита управления. Первичным измерительным преобразователем частоты вращения сбивателя является тахогенератор 2-1, соединенный с показывающим прибором 2-2. Для измерения величины тока, потребляемого электродвигателем при сбивании, на пульте установлен амперметр 3-3.

Контроль давления и температуры ледяной воды, поступающей для промывки масляного зерна в первой камере и промывки пласта масла во второй камере обработника, осуществляется соответственно манометром 5-1 и манометрическим термометром 7-2. Манометрический термометр имеет сигнальное устройство, которое выдает электрический сигнал при повышении температуры промывочной воды по сравнению с заданным значением, при этом на пульте загорается лампа HL3. На вакуумной линии обработника установлен вакуумметр 8-1.



Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2. Схема автоматизации сбивания сливочного масла

Содержание влаги в масле определяется величиной диэлектрической проницаемости масла. Система автоматического контроля и регулирования содержания влаги в сливочном масле представляет собой высокочастотный влагомер, основанный на емкостном методе измерения. Система состоит из первичного измерительного преобразователя 10-1 проточного типа, установленного на выходе масла из маслоизготовителя, блока преобразователя 10-2, показывающего и регулирующего прибора 10-3 и программного устройства 9-1, электродвигателя 9-4 насоса-дозатора VI, обеспечивающих импульсное регулирование содержания влаги в сливочном масле.

4. Описание контура регулирования и контроля

Влажность является одним из важнейших показателей качества пищевых продуктов, поскольку их сорт, вкус, цвет, длительность хранения в значительной степени зависят от этого параметра. Влагосодержание продуктов определяют прямым или косвенным методом. В прямых методах измерения используют весы, по которым выявляют разницу в массе образца до и после высушивания. Время определения влагосодержания зависит от скорости высушивания. Для ускорения выпаривания влаги используют специальные сушильные камеры, оснащенные электронагревательной аппаратурой. Длительность выпаривания влаги и сушки образцов в различных сушилках составляет от 5 до 24 ч. Прямые методы имеют высокую точность, поэтому их часто используют в лабораториях для контроля и тарировки промышленных влагомеров, предназначенных для определения влажности косвенными методами.

Косвенные методы основаны на измерении параметров, величина которых зависит от содержания влаги в образце. Наиболее приемлемыми и перспективными для мясной и молочной промышленности являются методы диэлькометрический, сверхвысокочастотный (СВЧ) и оптический.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Приемное устройство для измерения влажности

1;измерительный прибор показывающий, самопишущий с пневмопередачей 2; байпасная панель дистанционного управления 3; исполнительный механизм мембранный 4.

5. Описание элементов контура регулирования

Оптические влагомеры. В оптических влагомерах инфракрасные (ИК) лучи поглощаются или отражаются образцами, содержащими влагу. Степень поглощения ИК-лучей зависит от количества влаги в исследуемом образце. Чувствительность и точность метода близки к чувствительности и точности химического анализа.

Влагомер состоит из источника излучения, оптических устройств (линз), светофильтров и фоторезистора-усилителя, вычислительного устройства и регистрирующего прибора.

ИК-лучи собираются первой линзой и направляются на образец, отразившись от которого, рассеянный пучок лучей собирается второй линзой и подается через светофильтр на фоторезистор. Светофильтр в процессе работы периодически меняется в зависимости от частоты излучения, поглощаемого исследуемым образцом. Интенсивность отражения лучей разных частот фиксируется и рассчитывается вычислительным устройством, после чего расчетная величина сигнала подается на регистрирующий прибор, показывающий содержание влаги в продукте. В качестве источника монохроматического излучения может быть использован луч лазера.

Приборы пневматической ветви ГСИ. В качестве вторичных пневматических приборов получили применение комплексы системы «Старт» и «Старт-2». Они построены по блочно-модульному принципу и работают вместе с первичными пневматическими измерительными преобразователями. Применяют приборы показывающие, самопишущие, одноточечные, многоточечные, как с равномерной, так и нелинейной шкалой. Приборы комплекса «Старт» выполнены на основе универсальной системы элементов УСЭППА. Отличительная особенность комплекса «Старт-2» -- применение новой универсальной элементной базы КЭМП. Последняя содержит миниатюрные аналоговые, аналого-дискретные элементы и интегральные модули дискретного действия. Действие приборов основано на компенсационном методе измерения, при котором усилие на приемном элементе, возникающее от входного давления, уравновешивается усилием от натяжения пружины обратной связи. Входной пневматический сигнал изменяется в пределах 0,002... 0,1 МПа. Давление воздуха питания в пределах 0.14 ± 0,014 МПа.

Мембранный исполнительный механизм. Он состоит из фланцев, мембраны, возвратной пружины, штока и натяжной гайки со втулкой. При подаче давления в надмембранную полость мембрана прогибается, перемещая шток вниз, возврат штока в исходное положение осуществляется под действием пружины при р_вx = 0, где р_вx - давление среды на мембрану.

Исполнительные механизмы постоянно совершенствуются на основе использования новых высокопрочных материалов, современной технологии изготовления отдельных элементов, в результате уменьшаются их масса, габариты и повышается надежность.

6. Виртуальный эксперимент

Для измерения массовой доли сухих веществ в молоке и молочных продуктах получили применение рефрактометры и концентратомеры, основанные на измерении плотности.

Рефрактометрические приборы. Основаны на использовании зависимости изменения показателя преломления света при переходе из одной среды в другую от массовой доли растворенных сухих веществ в измеряемой ЖИДКОСТИ.

Показатель преломления молока складывается из показателя преломления воды и растворенных в воде составных частей (лактоза, соли, белок). Молочный жир, содержащийся в молоке в виде жировых шариков, на показатель преломления практически не влияет. Таким образом, с помощью рефрактометрического метода определяется фактическая массовая доля СОМО в молоке и молочных продуктах.

Концентратомеры. Основаны на зависимости изменения плотности некоторых молочных продуктов (сгущенное молоко и др.) от содержания в них сухих веществ.

Обработка результатов прямых равноточных измерений.

Х_Д - действительное числовое значение параметра, которое измерено образцовым прибором;

Х_i - показания рабочего прибора в принятых единицах измерения;

P_ДОВ - доверительная вероятность, характеризующая надежность результатов измерений; Р_ДОВ = 0,95.

t = 1,96 - параметр, который определяется для нормального закона и равен числу средних квадратических отклонений, которые следует отложить вправо и влево от центра рассеивания (среднего арифметического) чтобы вероятность попадания в полученный интервал была бы равна доверительной вероятности Р_ДОВ. Определяется для нормального закона при n > 20

Для определения действительного значения измеряемой величины результаты измерений обрабатываются следующим образом.

Номер опыта	Показания рабочего прибора (температура пастеризации)	Vi
1	8,14	0,08
2	8,09	0,03
3	8,06	0,00
4	8,12	0,06
5	7,99	-0,07
6	8,03	-0,03
7	8,11	0,05

1. Определяют среднее арифметическое значение, характеризующее истинное значение измеряемой величины:

;

=56,4/7 = 8,06

2. Рассчитывают случайные отклонения результатов измерений, т.е. разности между каждым из результатов измерений и средним арифметическим:

V₁ = 8,14 - 8,06 = 0,08

V₂ = 8,09 - 8,06 = 0,03

V₃ = 8,06 - 8,06 = 0,00

V₄ = 8,12 - 8,06 = 0,06

V₅ = 7,99 - 8,06 = -0,07

V₆ = 8,03 - 8,06 = -0,03

V₇ = 8,11 - 8,06 = 0,05

3. Вычисляют среднеквадратическое отклонение результата измерений

;=(0,12²/(7-1))^1/2= 0,0490

Среднеквадратическое отклонение характеризует отклонение результата измерений от истинного значения изучаемой величины.

4. Рассчитывают коэффициент вариации

;

В=0,0490 * 100/8,06=0,61

Коэффициент вариации показывает относительное колебание отдельного результата измерений от среднего арифметического.

5. Определяют размах результатов измерений:

R = X_{max _}- X_min

X_max - максимальное значение результата измерений;

X_min - минимальное значение результата измерений.

R = 8,14 - 7,99 = 0,15

6. Вычисляют среднее квадратическое отклонение среднего арифметического:

;=0,049/7^1/2=0,0185

Среднее квадратическое отклонение среднего арифметического характеризует поле рассеивания значений результатов измерений относительно среднего арифметического.

7. Надежность результатов измерений:

Р_дов = 0,95.

8. Определяют границы доверительного интервала:

=1,96 * 0,0185 = 0,036

8,06 - 0,036 < Х < 8,06 + 0,036

8,024 < Х < 8,096

9. Результаты расчетов записывают в виде:

а) точечной оценки:

Х_ист = Х = 8,06

у_х = 0,0185

n = 7

Х_ист - истинное значение измеряемой величины;

б) с использованием доверительного интервала

Р_дов = 0,95

Х_ист = Х ± е = 8,06 ± 0,036

где е - граница доверительного интервала

7. Разработка тестов

Открытые тесты

Вставьте пропущенное слово.

1.Управление, цель которого - обеспечение постоянства значений одной или нескольких координат объекта управления к их заданным значениям называется…

2. Совокупность управляемого объекта и автоматического управляющего устройства, взаимодействующих между собой, называется …

3. Линейный закон управления - закон управления, включающий только линейные преобразования

4. Дайте характеристику обозначению: МЕ1

5. Воздействия, оказываемые на автоматическую систему извне (от внешней среды) называются…

6. … -система, состоящая из управляющего объекта и объекта управления.

7. Обеспечение соотношения значений координат процессов в объекте управления или их измерение во времени, при котором достигаются желаемые результаты функционирования объекта, является …

8. … -человек, выполняющий одну или несколько функций управляющего объекта. 9. Управляющее устройство, осуществляющее автоматическое управление посредством программной реализации алгоритмов управления называется …

10. Зависимость текущих воздействий на объект от его состояния, обусловленного предшествующими воздействиями на этот же объект, называется …

11.Устройство, регистрирующие данные на входе процесса измерений в форме, пригодной для передачи устройству сравнения называется…

12. … - величина, характеризующая запланированное входное воздействие на вход автоматической системы.

13. …-информация, несомая воздействием.

14. Совокупность предписаний, определяющая характер специально организованных воздействий извне на управляемый объект в реальном времени, называется…

15. …закон управления - закон управления, включающий только линейные преобразования координат.

Ключ:

1. регулирование;

2. автоматическая система;

3. координат;

4. приемное устройство влагомера;

5. внешние воздействия;

6. система управления;

7. цель управления;

8. человек-оператор;

9. контроллер;

10. обратная связь;

11. датчик;

12. задающая величина;

13. сигнал;

14. алгоритм управления;

15. линейный.

Закрытые тесты.

Выберите правильный ответ

1.Обозначение Р в функциональной схеме характеризует измеряемую величину:

А. давление;

Б. расход;

В. температуру.

2. Агрегатное состояние сырья в молочной промышленности бывает:

А. газообразное;

Б. жидкое;

В. твердое.

3. К общетехническим параметрам относят:

А. величина рН;

Б. температура;

В. термостойкость.

4. Управление, при котором вырабатываются непрерывные управляющие воздействия:

А. дискретное;

Б. непрерывное;

В. аналоговое.

5. Система управления, в которой осуществлено управление с обратной связью: А. замкнутая;

Б. полузамкнутая;

В. разомкнутая.

6. Какое воздействие управляющего устройства осуществляется на управляемый объект:

А. входное;

Б. контрольное;

В. управляющее.

7. Элемент, предназначенный для осуществления контроля в системе управления:

А. сравнивающий;

Б. контролирующий;

В. отображающий.

8. Какой из перечисленных приборов не относится к первичным преобразователям:

А. автоматический электронный мост;

Б. термоэлектрический преобразователь температуры;

В. термопреобразователь сопротивления.

9. К механическим процессам как объектам автоматизации не относится:

А. перемещение;

Б. взвешивание;

В. охлаждение.

10. Что не относится к алгоритму исследования процессов автоматизации:

А. разработка процедуры сбора данных;

Б. анализ собранных данных;

В. разделение целого на подсистемы.

11. Что относится к санитарно-гигиеническим показателям:

А. бактериальная обсемененность;

Б. величина рН;

В. массовая доля белка.

12. Что не включает в себя метрология:

А. теоретическая метрология;

Б. прикладная метрология;

В. локальная метрология.

13. Какие бывают погрешности по форме числового измерения:

А. рабочая;

Б. относительная;

В. контрольная.

14. . Какой показатель не измеряют при приемке молока:

А. температура;

Б. кислотность;

В. содержание витаминов.

15. Как в функциональной схеме обозначают температуру:

А. Т;

Б. Р;

В. L.

Ключ:

1. А;

2. Б;

3. Б;

4. Б;

5. А;

6. В;

7. Б;

8. А;

9. В;

10.В;

11.А;

12.В;

13.Б;

14.В;

15.А.

Тесты на соответствие.

Установите соответствие

1.Установить соответствие между прибором и параметром, который он измеряет:

1. давление; А. гигрометр; 2. вязкость; Б. уровнемер;

2. влажность; В. вискозиметр;

3. уровень; Г. манометр;

2. Установить соответствие:

1. параметры физико-химических свойств;

А. бактериальная; обсемененность;

2. санитарно-гигиенические показатели; Б. рН ;

3. общетехнические параметры; В. СОМО;

4. параметры состава молока и молочных продуктов; Г. давление.

3. Установить соответствие:

1. механический процесс; А. окисление;

2. тепло- и массообменный процесс; Б. смешивание;

3. химический процесс; В. разделение газов.

4.Установить соответствие:

1.измеряемые и регулируемые технологические параметры;

2.только измеряемые технологические параметры;

3. регулируемые технологические параметры;

А. качество продукта;

Б. технологический процесс; В. температура.

Ключ:

1. 1-Г, 2-В, 3 -А, 4 - Б;

2. 1-Б, 2-А, 3-Г, 4 - В;

3. 1-Б, 2-В, 3-А;

4. 1-В, 2-А, 3-Б;

Алгоритмизация.

Установите в правильном порядке приборы для управления объектом автоматизации.

1. - вторичный прибор;

2. - исполнительный механизм;

3. - датчик или первичный измерительный преобразователь.

Ключ: 3, 1, 2.

8. Вопросы

1. Назовите два основных метода производства масла.

2. Что является основными показателями качества масла?

3. От чего зависит качество масла?

4. По какой технологической схеме выполняется процесс производства масла методом сбивания?

5. Какова сущность процесса сбивания сливок?

6. Роль и значение качества при производстве.

Качество масла -- это совокупность свойств, обусловливающих пригодность к удовлетворению определенных потребностей в соответствии с назначением. К свойствам масла животного, определяющим его полезность и способность удовлетворять потребность человека в питании, относят питательность (химический состав, энергетическая способность, усвояемость, биологическая ценность), физические свойства и вкусовые показатели (внешний вид, консистенция, запах, вкус), пищевую безвредность, готовность к употреблению, сохраняемость и др..

Качество животного масла и его хранимоспособность зависят от качества исходного сырья, методов и условий производства, упаковки и состояния тары, условий и продолжительности транспортирования и хранения. На качество сливочного масла оказывают влияние технологические параметры производства -- соблюдение режимов отдельных операций, уровень санитарии и культуры производства, степень механизации производства.

Показателями качества масла являются вкус и запах, цвет, консистенция. Качественные показатели масла во многом характеризуют его внешний вид (структура, цвет, оформление).

Вкус и запах, цвет как показатели качества сливочного масла практически предопределяются качеством исходного сырья. Консистенция полностью зависит от метода производства и принятых режимов технологии. Являясь проявлением особенностей структуры, консистенции масла характеризуется показателями вязкости, плотности, пластичности.

Пластичность -- один из основных показателей качества сливочного масла. Она зависит от количества свободного жидкого жира и равномерности диспергирования в нем различных структурных элементов.

На формирование структуры и физико-механические свойства масла большое влияние оказывает состав молочного жира. При повышенном содержании насыщенных жирных кислот, имеющих сравнительно высокую температуру плавления (осенне-зимний период года), молочный жир характеризуется повышенной температурой плавления (высокоплавкостью) и требует других режимов переработки, чем жир весенне-летнего периода года, содержащий повышенное количество ненасыщенных жирных кислот и характеризующийся пониженной температурой плавления (низкоплавкостью).

Основным документом, определяющим требования к качеству масла, является действующий Государственный стандарт на масло коровье, основа которого-- 100-балльная шкала оценки качества масла, включающая пять основных показателей: вкус и запах -- 50 баллов, консистенция, цвет, посолка и упаковка соответственно 25, 5, 10 и 10 баллов.

В соответствии с данным государственным стандартом, качество масла подразделяется на два сорта: высший -- при оценке от 88 до 100 баллов, в том числе за вкус -- не менее 41 балла, и 1 -- при балльной оценке 80--87 баллов, в том числе за вкус не менее 37 баллов. Масло, получившее менее 80 и 37 баллов соответственно, оценивается как нестандартное.

Отдельные разновидности масла оцениваются на соответствие их пригодности к реализации по техническим условиям (без применения балловой оценки).

Доброкачественность масла определяется отсутствием его вредного влияния при потреблении на организм человека. В масле не должны содержаться токсины (большое количество солей тяжелых металлов -- железа, ртути, свинца, меди и др.), болезнетворные микробы (группы coli, сальмонеллы, бутулинус и др.), пестициды, антибиотики и др.

В последние годы большое значение придается инструментальным методам оценки качества пищевых продуктов, особенно структурно-механических показателей. Однако в настоящее время основой определения качества масла, как и других пищевых продуктов, остается органолептическая оценка.

Заключение

Автоматизация производства - процесс, при котором функции управления и контроля, ранее выполнявшиеся человеком, передаются приборам и автоматическим устройствам.

Главная цель автоматизации производства заключается в повышении производительности труда, улучшения качества выпускаемой продукции, создании условий для оптимального использования всех ресурсов производства.

Современное развитие промышленного производства молочных продуктов сопровождается все более широким применением автоматизированных систем управления технологическими процессами. Предпосылками этого являются: концентрация производства, рост мощностей предприятий, применение поточных и непрерывных способов производства, оснащение предприятий новым высокопроизводительным оборудованием, наличие современных технических средств автоматизации. Широкое применение автоматизированных систем управления обуславливается значительным экономическим эффектом, который достигается благодаря: обеспечению заданных качеств вырабатываемых продуктов независимо от субъективных факторов, уменьшению потерь ценных продуктов, снижению трудоемкости процессов производства, повышению культуры производства и т д.

Наряду с локальными системами управления отдельными операциями и основными технологическими процессами широко внедряются также централизованные системы управления на базе мини- и микро-ЭВМ. Применение локальных систем управления отдельными операциями эффективно для небольших заводов и при малых объемах производства.

Применение систем управления отдельными технологическими процессами эффективно на предприятиях средней мощности при непрерывно-поточных процессах, больших объемах производства на высокопроизводительном оборудовании. В ряде случаев системы управления характеризуются применением технических средств и устройств управления, построенных по принципу «жесткой логики», т.е. по заранее заданной схеме коммутации аппаратуры и ее элементов без применения управляющих комплексов. Автоматические управляющие воздействия здесь запрограммированы по временной и логической программам со связями между смежными объектами управления. Причем все функции управления выполняются техническими средствами. За оперативным персоналом остается лишь выполнение вспомогательных функций. Обычно такие системы проектируются и монтируются вместе со всем производственным комплексом предприятия.

Системы управления, построенные на основе использования устройств программного и логического управления с «жесткой логикой» функционирования, весьма консервативны к изменению структуры и алгоритмов управления. Необходимость модифицировать систему в процессе эксплуатации приводит к значительным затратам времени и материальных ресурсов. Любая поправка в алгоритме управления, например вследствие изменения технологии вырабатываемых продуктов, требует перемонтажа электрических и пневматических блоков и изменения их числа. Поэтому в последнее время во многих случаях автоматизированные системы управления применяются в наиболее прогрессивной форме, отличающейся тем, что вместо устройств программного и логического управления с жесткой логикой функционирования используются управляющие вычислительные комплексы (УВК) на основе мини-, или микро-ЭВМ и микропроцессорные контроллеры. Использование программируемых технических средств автоматизации дает возможность легко осуществить необходимые изменения в системе управления путем перепрограммирования без монтажных переделок. Эта форма является наиболее эффективной при управлении технологическими процессами. Применение систем управления с использованием программируемых средств управления на основе микропроцессорной техники обусловлено универсальностью, высокой надежностью в эксплуатации, возможностью изменения программы функционирования. Стоимость таких систем ниже стоимости аналогичных, созданных на основе традиционных технических средств автоматического управления.

Характерной особенностью современных систем управления в молочной промышленности является то, что они осуществляются на основе типовых алгоритмов и математических моделей с учетом особенностей данной отрасли.