Проектирование и расчет параметров системы автоматического регулирования стерилизации консервов

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ

Федеральное государственное  бюджетное образовательное  учреждение

высшего профессионального образования

«Дальневосточный  государственный  технический

рыбохозяйственный университет»

(ФГБОУ  ВПО «ДАЛЬРЫБВТУЗ»)

Институт  пищевых производств

Кафедра «Электрооборудования и автоматики судов» 
 

ПРАКТИЧЕСКАЯ  РАБОТА 
 

Проектирование  и расчет параметров системы автоматического регулирования стерилизации консервов 
 
 
 
 

Выполнила: Проверил:

Студентка группы СТ-5 преподаватель

_______Костюк М.О. _______Ткаченко В.В.

_______ _______

Владивосток

2011 г.

Стерилизация  консервной продукции 

     Высокое качество консервной продукции обеспечивается четкой и слаженной работой всех звеньев процесса переработки: начиная  с сортировки, мойки, бланшировки, расфасовки и заканчивая упаковкой и стерилизацией. Стерилизация – один из самых ответственных этапов переработки сельскохозяйственных продуктов. Для стерилизации консервов применяют аппараты периодического действия, к которым относятся автоклавы. 

     Процесс стерилизации 

     Современные промышленные автоклавы представляют собой агрегаты с большой производительностью. Они бывают двух типов — вертикальные и горизонтальные. Наибольшее распространение  в консервной промышленности получили вертикальные автоклавы, так как в них можно стерилизовать все виды консервов в жестяной и стеклянной таре. При существовании различных моделей автоклавов принцип их работы един. Он состоит в нагреве до высоких температур под давлением продукта, который, как правило, расфасован в стеклянную или жестяную тару. Повышенное по сравнению с атмосферным давление в автоклаве компенсирует температурное расширение нагреваемого продукта и предотвращает разрушение упаковочной тары. Величина давления рассчитывается по формуле автоклавирования и зависит от температуры стерилизации, вида расфасовки и коэффициента термического расширения продукта и т.д.

     Процесс стерилизации можно разделить на несколько этапов. Первый этап –  загрузка. В автоклав заливается холодная вода, которая подогревается. При  достижении заданной температуры в  автоклав опускается продукция, и его  крышка герметично закрывается. Второй этап – тепловая обработка. Нагревают до тех пор, пока температура не достигнет определенного значения. Режим обработки поддерживается в течение нескольких минут. Третий этап – охлаждение. Нагрев прекращается, в автоклав подают холодную воду, происходит плавное остывание содержимого и выравнивание давления. После этого процесс пастеризации завершен. 

     Автоматизация вертикальных автоклавов стерилизации

     консервов 

     Пищевая промышленность, в которую в качестве подотрасли входит консервная промышленность, является одной из важнейших отраслей страны.

     Эффективность консервного производства при больших  производительностях технологических линий, перерабатывающих сельскохозяйственное сырье, поточно-массовом характере процессов и жестких требованиях к качеству готовой продукции возможна лишь при условии четкой и слаженной работы всех звеньев производства, что выполнимо только на базе комплексной автоматизации производственных процессов. Создание автоматизированных систем управления консервными производствами требует применения различных технических средств автоматизации и вычислительной техники.

     Для стерилизации (пастеризации) консервов  применяют аппараты периодического или непрерывного действия. К аппаратам периодического действия относятся открытые ванны и автоклавы. Автоклавы представляют собой закрытые аппараты. Они бывают двух типов — вертикальные и горизонтальные. Наибольшее распространение в консервной промышленности получили вертикальные автоклавы, так как в них можно стерилизовать (пастеризовать) все виды консервов в жестяной и стеклянной таре.

     Задачей автоматизированной системы управления автоклавом является управление, прежде всего двумя основными параметрами  процесса автоклавирования: температурой и давлением. В данной работе система предназначена для автоматизированного контроля и управления процессом водяной стерилизации (пастеризации) консервов, осуществляемым в автоклавах. Она представляет собой автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора (технолога) технологического процесса стерилизации (пастеризации) консервов, производящегося на комплексе из одного либо нескольких автоклавов. Система функционирует на всех стадиях процесса стерилизации (пастеризации) консервов: заполнение автоклава водой, подогрев воды, загрузка автоклава корзинами, подъем температуры и давления до значений установленных формулой стерилизации (пастеризации), собственно стерилизация (пастеризация) и охлаждение консервов.

     Задачи, решаемые при внедрении системы  автоматического управления автоклавом:

     - увеличение ресурса автоклавной установки за счет точного соблюдения технологического режима работы;

     - обеспечение качества технологического процесса за счет точного поддержания необходимого температурного режима при прогреве обрабатываемых изделий;

     - обеспечение безопасности работы установки путем реализации автоматических защит и блокировок;

     - экономия энергоресурсов за счет оптимизации технологического режима и точного соблюдения алгоритмов работы;

     - сокращение расходов на ремонты благодаря получению адекватных данных, обеспечивающих планирование техобслуживания и ремонта;

     - снижение трудоёмкости обслуживания и улучшение качества документации путём автоматизации документооборота.

     Современные промышленные автоклавы являются довольно сложными агрегатами с большой производительностью. Существуют специализированные модели автоклавов, но принцип их работы един и состоит в нагреве стерилизуемого (пастеризуемого) продукта (который, как правило, расфасован в стеклянную или жестяную тару) до высоких температур под давлением. Повышенное по сравнению с атмосферным давление в автоклаве компенсирует температурное расширение нагреваемого продукта и предотвращает разрушение тары, в которую тот упакован. Величина давления рассчитывается по так называемой формуле автоклавирования и зависит от значений температуры стерилизации (пастеризации) и прочих факторов (вид расфасовки продукта, коэффициент температурного расширения продукта и т.д.).

     Внешний вид с разрезом автоклава марки  Б6-КА2-В-2 приведён на рисунке 1.

     1 – опора;

     2 – корпус;

     3 – теплоизоляция;

     4 – крышка;

     5 – кронштейны;

     6 – патрубок;

     7 – сливной патрубок;

     8 – противовес;

     9 – фланцевый затвор;

     10 – автоклавные корзины;

     11 – рассеиватель;

     12 – подача сжатого воздуха;

     13 – слив сверху;

     14 – подача холодной воды;

     15 –предохранительный клапан;

     16 – коробка;

     17 – место подключения датчиков;

     18 – барботер.

     Рис.1. Вертикальный автоклав Б6-КА2-В-2 
 
 
 

       

     Технические характеристики:

 

     В состав автоклава входят следующие  основные части и компоненты: корпус, блок арматуры, средства механизации, теплоизоляция. Корпус 2 автоклава, предназначен для размещения корзин с консервами при проведении процесса стерилизации (пастеризации), представляет собой сварной цилиндрический сосуд с эллиптическим днищем, закрываемый сверху эллиптической крышкой 4. Корпус и крышка снаружи могут быть снабжены теплоизоляцией 3. Соединение крышки с корпусом осуществляется фланцевым затвором 9. Для уплотнения автоклава в плоскости разъёма к корпусу приварен фланец, а к крышке – фланец, в канавку которого установлено резиновое кольцо. К корпусу приварены три опоры 1 для монтажа автоклава, и четыре ребра для строповки. К корпусу автоклава приварена коробка 16, нижняя часть которой соединена с внутренней плоскостью автоклава, предназначенной для установки датчиков. Внутри корпуса в нижней части приварены кронштейны 5, для установки на них корзин установлен перфорированный кольцевой барботер 18, соединяемый с патрубком 6. К днищу корпуса также приварен сливной патрубок 7, над которым установлена сетка, предотвращающая попадание в магистраль слива инородных предметов. К крышке 4 приварены кронштейны для шарнирного соединения с корпусом, рычаги для противовесов 8, ручка для открывания и закрывания крышки.

     Фланцевый затвор 9 включает в себя разжимное  кольцо, состоящее из незамкнутого кольцевого пружинного пояса, секторов, рукоятки, пальцев, рычажной системы  и деталей защиты.

     Блоки арматуры предназначены для подключения  автоклава к магистралям и обеспечивают: подачу пара, подачу воды, подачу сжатого воздуха, верхний и нижний слив воды. На подводящих магистралях блоки арматуры для пара, воды и сжатого воздуха собираются из мембранных исполнительных механизмов (МИМ). На магистралях слива блоки арматуры собираются из МИМов и запорных вентилей (ВЗ).

     На  некоторых предприятиях и в настоящее  время можно встретить стерилизацию (пастеризацию) консервов при ручном управлении в водяной среде с противодавлением. Принцип работы такой стерилизации (пастеризации) основан на воздействии высокой температуры стерилизации и выдержке её в течение определённого времени. Контроль за технологическим процессом при этом осуществляется визуально с помощью прямого показания манометров и термометров. Не секрет, что при такой стерилизации (пастеризации) возможно влияние на ход технологического процесса человеческого фактора, что приводит к значительному браку готовой продукции и неизбежным финансовым потерям предприятия.

     В данной работе система автоматизации автоклава способна исключить влияние на технологический процесс стерилизации (пастеризации) консервов человеческого фактора и выполнять следующий функции:

     - централизованный сбор данных о ходе процесса и состоянии автоклавов;

     - отображение обобщенной (номер варки, ФИО оператора, ответственного за данную варку, давление и температура в автоклаве) и текущей информации о параметрах варки в текстовом и графическом виде (графики зависимостей давления и температуры от времени) на дисплее компьютера;

     - расчет и формирование законов изменения управляемых параметров для реализации автоматического регулирования процессом стерилизации (пастеризации);

     - автоматическое управление исполнительными механизмами (клапанами) для точной реализации установленной формулы стерилизации (пастеризации);

     - выбор из списка или ввод с панели оператора формулы стерилизации (пастеризации), по которой будет производиться варка, для каждого автоклава;

     - ввод, изменение и удаление формул стерилизации (пастеризации);