Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

Кафедра автоматизації та комп'ютерно-інтегрованих технологій

КУРСОВА РОБОТА

на тему:

“Схема автоматичної пастеризації молока в пластинчастому пастеризаторі”

Зміст

• Вступ
• Розділ 1. Коротка характеристика об'єкта автоматизації з параметричним аналізом
• 1.1 Поєднання температури і часу
• 1.2 Обмеження при тепловій обробці
• 1.3 Пастеризація
• Розділ 2. Вибір та короткий опис принципу дії первинних перетворювачів для вимірювання основних технологічних параметрів
• 2.1 Контроль температури
• 2.2 Контроль тиску
• Розділ 3. Вибір та короткий опис принципу дії вторинних приладів
• Розділ 4. Розробка та опис структурної схеми систем автоматичного регулювання основних технологічних параметрів
• Розділ 5. Розробка та опис схеми автоматизації заданого об'єкта
• Розділ 6. Вибір засобів автоматизації та складання специфікації на прилади та засоби автоматизації
• Розділ 7. Опис схеми автоматизації

Вступ

Протягом останніх десяти років в харчовій промисловості, фактично, відбулася революція. З одного боку, при виробництві традиційних харчових продуктів всі виробники прагнуть понизити собівартість, а з іншого боку, споживачі вимагають нових якісних, дешевих продуктів харчування. У зв'язку з тим, що підвищилися вимоги до якості вироблюваних продуктів харчування, економії енергоресурсів, харчова промисловість потребує значної кількості і різноманітності засобів вимірювання, що забезпечують вироблення сигналів вимірювальної інформації у формі, яка є зручною для дистанційної передачі, накопичення, подальшого перетворення, обробки та відображення.

Всього за декілька років в харчовій промисловості відбулися істотні зміни, які поставили перед виробниками засобів вимірювання і контролю нові завдання, зв'язані наприклад, із забезпеченням захисту засобів вимірювання від теплового удару, вологи. Також, якщо при розробці датчиків не враховуються гігієнічні вимоги, то на якість харчових продуктів впливатимуть самі датчики. У перших конструкціях датчиків часто були області (наприклад, канавки і різьби), в яких застрявали частинки харчових продуктів. Ці датчики було неможливо очистити або забезпечити їх стерилізацію. В даний час при розробці конструкції датчиків для харчової промисловості враховуються і гігієнічні вимоги. Велика увага приділяється не тільки гігієнічним вимогам, а і процесам переробки харчових продуктів в цілому. Адже молоко є ідеальним середовищем для розмноження різних мікроорганізмів, питання їх знищення є надзвичайно важливим. До впровадження теплової обробки молоко було постійним джерелом інфекцій, оскільки воно є ідеальним середовищем для розвитку мікроорганізмів. Через молоко часто розповсюджувалися такі хвороби, як туберкульоз і черевний тиф. У терміні "пастеризація" відображено ім'я Луї Пастера, який у середині XIX століття провів фундаментальні дослідження дії тепла на мікроорганізми, що приводить до їх загибелі, і можливості застосування температурної обробки для консервації харчових продуктів. Друге призначення теплової обробки набувало все більшого значення у міру укрупнення молочних заводів і скорочення їх кількості. Інтервали часу між мікроорганізми мають більше часу для розмноження і утворення ферментів. Щоб уникнути цих проблем, молоко повинне піддаватися тепловій обробці відразу ж після надходження на молокозавод і охолоджуватися до температури 4?С, що дозволяє зберігати його до 24 годин перед подачею на ділянку виробництва твердих сирів.

Дана розрахункова робота включає в собі розробку схеми автоматичного контролю та сигналізації пастеризаційної установки з нормалізацією молока у потоці та розробку вимірювального комплекту для контролю витрати молока, що дасть змогу полегшити контроль процесу пастеризації та нормалізації молока, контролювати зміни температурі молока та води, тиску граючої парі, витраті молока та вершків, рівень молока та інші технологічні параметрі.

Розділ 1. Коротка характеристика об'єкта автоматизації з параметричним аналізом

Поєднання ступеня нагріву та її тривалості - дуже важливий фактор, що визначає інтенсивність теплової обробки. На рис.1.1 графічно показано, за яких поєднаннях цих двох характеристик гинуть бактерії групи кишкової палички, збудники черевного тифу і туберкульозу. Відповідно до цих графіків групи кишкових паличок гинуть при витримуванні упродовж 1 секунди при температурі 70 ° С. При температурі 65 ° С для знищення цих бактерій молоко треба витримувати протягом десяти секунд. Ці комбінації -70 ° С / 1с і 65 ° С/10с - надають однакову летальну дію на бактерії.

Збудник туберкульозу більш стійкий до теплової обробки, і для його гарантованого знищення потрібна витримка в 15 секунд при 72°С або близько двох хвилин при 65°С. У молоці також можуть перебувати теплотривкі мікрококи. Як правило, вони абсолютно нешкідливі.

Риc.1.1 Летальний вплив температури на мікроорганізми.

1.2 Обмеження при тепловій обробці

На багатьох великих молокозаводах немає можливості піддати пастеризації та переробці все молоко відразу після його надходження.

Частина молока доводиться зберігати в танках протягом декількох годин або днів. У таких умовах навіть глибоке охолодження не є достатнім для запобігання серйозного погіршення якості молока.

Тому на багатьох молокозаводах молоко підлягає попередньому нагріванню до температур нижче, ніж при пастеризації, з метою придушення мікрофлори, що знаходиться в молоці. Цей процес називається "пастеризація" - молоко витримують при температурі 70-72 ° С протягом 15 секунд.

Для того щоб не допустити розмноження аеробних спороутворюючих бактерій після пастеризація, молоко слід швидко остудити і не допускати його змішування з необробленим молоком. До пастеризація слід вдаватися тільки у виняткових випадках, якщо неможливо піддати пастеризації все молоко протягом 24 годин після його надходження на обробку.

Розділ 2. Вибір та короткий опис принципу дії первинних перетворювачів для вимірювання основних технологічних параметрів

Для підвищення якості вихідного продукту всі контрольовані параметри знаходяться у взаємозв'язку і до датчиків пред'являються особливі вимоги: гігієнічні, IP захист (вологозахист, віброзахист), стійкість до агресивних середовищ. Так як відповідно до санітарних норм проводиться часта промивка обладнання водою під високим тиском, кислотами і лугами, що може привести до поломки датчика, і внаслідок чого, до зупинки всього виробництва.

До основних контрольованим параметрів належать:

- Температура;

- Тиск;

- Рівень;

- Витрати;

2.1 Контроль температури

Температура є найважливішим параметром, що характеризує буквально всі стадії технологічних процесів. По суті справи, вимір, контроль і регулювання значень температури дозволяють забезпечити збереження продукції протягом тривалого часу і виявити навіть незначні зміни якості, що гарантує суворе дотримання всіх етапів технологічного процесу. Сучасне виробництво висуває підвищені вимоги до точності вимірювання всіх основних технологічних параметрів і, особливо, температури: її незначні коливання на будь-якому етапі виробництва можуть призвести до отримання некондиційної продукції. Таким чином, очевидно, що вимірювання температури повинно здійснюватися за допомогою високоточних засобів вимірювання.

Для вимірювання температури використовується термочутливий елемент Pt 100, принцип дії якого базується на зміні електричного опору платинового дроту при зміні температури від -200 до +750 ° С. Залежність опору і класу допуску для Pt 100 строго контролюються і, таким чином, для різних стадій технологічного процесу можна легко підібрати відповідний прилад.

2.2 Контроль витрат молока

пастеризація молоко автоматизація тепловий

Одне із провідних місць серед технологій вимірювання витрат рідини займають електромагнітні витратоміри і лічильники ( ЕМВЛ). Переваги ЕМВЛ забезпечили їм широке розповсюдження в світовій практиці вимірювання витрат різноманітних рідин.

Принцип дії ЕМВЛ ґрунтується на явищі електромагнітної індукції: при русі провідника в магнітному полі в ньому індукується електрорушійна сила ЕРС, пропорційна магнітній індукції та швидкості провідника, яка діє в напрямі, перпендикулярному до руху рідини і магнітного поля.

Первинні перетворювачі електромагнітних витратомірів не мають частин, які виступають всередину трубопроводу, звужень або змін профілю. Завдяки цьому гідравлічні втрати на приладі мінімальні. Крім того, перетворювач витратоміру і технологічний трубопровід можна очистити і стерилізувати без демонтажу. Тому такі витратоміри використовують в біохімічній та харчовій промисловості, де домінуючими є вимоги до стерильності вимірювань середовища.

Вимірювальні канали сучасних ЕМВЛ мають в основному фторопластове футерування, яке є важливим елементом конструкції первинних перетворювачів.

Погіршення вимірювання ЕМВЛ в основному знаходяться в межах 0,5% від вимірюваної величини. Важливою перевагою ЕМВЛ є визначення витрат на основі результатів вимірювання середньої швидкості потоку в поперечному перетині трубопроводу, яка не залежить від змін щільності і в'язкості рідини під впливом температури.

Універсальність електромагнітного методу вимірювання обумовлено також і широкими функціональними можливостями, які дозволять створити без інерційного витратоміра з лінійною градуйованою характеристикою, характер якої не залежить від фізико-хімічних властивостей вимірюваного середовища.

Електромагнітний метод вимірювання витрати дозволяє створювати вимірювальні прилади з високими метрологічними і експлуатаційними характеристиками. Для контролю витрат молока я використала електромагнітний втратомір Promag 50H фірми Endress+Hauser.

2.3 Контроль тиску

Мікропроцесорний датчик Сафір М-5520 використовується для вимірювання гідростатичного тиску в танку, а також переходу вимірюваної величини в уніфікований електричний сигнал постійної напруги. Вимірювання тиску стовпця рідини( молока) залежить тільки від висоти та від густини рідини.

Принцип дії датчика ґрунтується на пружній деформації чутливого елемента,на якому нанесені напівпровідникові тензорезистори, які включені по схемі мосту. Вимірювання тиску проводиться через штуцер в робочу ділянку датчика та викликає деформацію діафрагми. Це призводить до зміни геометрії резисторів, які знаходяться з діафрагмою в тісному механічному зв'язку, та зміною їх протидії. Відбувається перетворення існуючого тиску до зміни протидії ( електричний вихід).

Розділ 3. Вибір та короткий опис принципу дії вторинних приладів