125015 (Автоматизация производства закваски для кисломолочных напитков)

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

ФГОУ ВПО «Ульяновская сельскохозяйственная академия»

Факультет: Технология и управление аграрным производством

Курсовая работа

по дисциплине:

Автоматизация систем управления технологическими процессами

По теме

Автоматизация производства закваски для кисломолочных напитков

Димитровград- 2010

Содержание

Технологическая часть

Схема технологического процесса производства

Автоматизация производства закваски непрерывным способом

Подбор средств измерения и автоматизации

Метрологическая карта № 1

Метрологическая карта № 2

Техника безопасности и охрана труда

Охрана окружающей среды

Список использованной литературы

Введение

Автоматизация производства - это процесс, при котором функции управления и контроля, ранее выполнявшиеся человеком, передаются приборам и автоматическим устройствам. Главная цель автоматизации производства заключается в повышении производительности труда, улучшении качества выпускаемой продукции, создании условий для оптимального использования всех ресурсов производства.

Основоположником классической теории автоматического регулирования является профессор И.А. Вышнеградский, который в 1876 г. построил график областей устойчивости диаграмма Вышнеградского - и впервые стал рассматривать регулятор и объект регулирования как единую динамическую систему. Значительный вклад в развитие теории автоматического регулирования внёс русский математик А.М. Ляпунов, доказавший ряд оригинальных теорем и динамических систем. Наибольшей известностью пользуются его методы для исследования нелинейных систем.

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 отрасли молочного производства 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, предложивший, методы для исследования устойчивости и поведения (АСУ ТП), автоматизированные системы управления предприятиями (АСУП) и отраслевая автоматизированная система (ОАСУ). Автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУ ТП) человеко-машинная система, обеспечивающая сбор, обработку информации и управление технологическими объектами в соответствии с принятыми критериями. Под технологическими объектами управления (ТОУ) понимается совокупность технологического оборудования и реализованного на нём по соответствующим регламентам технологического процесса производства. Совместно действующие ТОУ и АСУТП составляют автоматизированный технологический комплекс (АТК). АСУ ТП обладают широкими функциональными возможностями, гибкостью к изменению алгоритмов их работы, создаются на базе однородных аппаратных средств, имеют более высокий уровень автоматизации за счёт интеграции функций управления и применения новых средств измерения. Развитие теории автоматического регулирования послужило основой для развития кибернетики науки об управлении, связи и переработке информации. Кибернетические принципы управления нашли своё применение практически во всех сферах деятельности человека: управление технологическим процессом, производством, наукой, торговлей, бытовым обслуживанием и т.д

Технологическая часть

Схема технологического процесса производства закваски непрерывным способом

Свежее молоко из промежуточного бака

С терилизация при температуре ,

О хлаждение до температуры .

К ультивирование при рН , и t ,

К ультивирование при рН , и t ,

О хлаждение до температуры .

Фасовка, упаковка

Описание технологического процесса

Стерилизация

Молоко стерилизуют в емкостях для стерилизации молока при температуре в течение 28-32 мин или в трубчатых стерилизаторах при температуре 5-10 с. Затем молоко охлаждают до температуры , передавливают в ферментер углекислым газом и освобождается от кислорода путем барботажа углекислым газом (18-20-кратное замещение газовой фазы методом заполнения-выпуска газа или непрерывным методом при заполненном ферментере типа КС 36 на 75-80% - 40 мин при скорости потока 0,5 л/мин, при давлении 0,3 кгс/см2). После завершения деоксигенации в молоко вводят закваску передавливанием углекислым газом из заквасочника или ферментера.

Культивирование

Сквашивание проводят при температуре в течение 6-8 ч при приготовлении кисломолочного бифидумбактерина (штаммы Bifidobakterium longum штамм В 379 М или Bifidobakterium bifidum штамм 791, Bifidobakterium bifidum штамм ЛВА-3) и 3-4 ч при приготовлении кисломолочного лактобактерина (штаммы L. casei 37, L.plantarum 38, L.fermentum 39). После внесения закваски необходимо перемешать содержимое ферментеров или мешалкой (40-60 об. /мин) или с помощью барботажа газом в течение 10-15 мин.

Процесс является завершенным при достижении показателя рН 5,4-5,2. После окончания процесса продукт охлаждают до в течение 20-30 мин путем подачи водопроводной или охлажденной воды в систему термостатирования ферментера. Затем при медленном перемешивании (1-2 об/мин) передают (передавливается углекислым газом) на фасовку. Готовый продукт, расфасованный при соблюдении правил асептики, может храниться до 5 сут при температуре .

Автоматизация производства закваски непрерывным способом

Процесс производства заквасок непрерывным способом состоит в культивировании молочных микроорганизмов в проточных условиях. Технологический процесс и автоматизированная установка для непрерывного производства заквасок, содержащих гомо- и гетероферментативные мезофильные стрептококки, разработаны во ВНИМИ Л.А. Банниковой, Л.П. Брусиловским, В.П. Свириновским. Функциональная схема системы управления данной установки приведена на чертеже.

Свежее молоко из промежуточного бака I плунжерным насосом-дозатором II подается в двухсекционный проточный теплообменник. В секции III молоко стерилизуется при температуре , в секции IV оно охлаждается ледяной водой до температуры . Стерилизованное молоко, охлажденное до температуры заквашивания, непрерывно поступает в культиватор V. В нем свежее молоко смешивается с подсквашенным молоком. В культиваторе поддерживается значение рН продукта, равное

, и температура , которые являются оптимальными для накопления микробных клеток. Подсквашенное молоко, содержащее значительное количество гомо- и гетероферментативных стрептококков, из культиватора V через переливную трубу XI поступает в культиватор VI, где поддерживается значение рН продукта, равное , и температура . Условия среды в культиваторе V отличаются от условий в культиваторе VI, поэтому в последнем накапливаются продукты жизнедеятельности микроорганизмов (молочная и другие кислоты, а также ароматические вещества) и незначительно увеличивается объем микрофлоры.

Готовая закваска из культиватора V насосом VII подается в теплообменник VIII, где охлаждается до температуры , откуда направляется на технологические нужды. Сквашенное молоко перемешивается лопастными мешалками.

Автоматическая система контроля и управления процессом должна выполнять следующие функции:

измерение, регистрацию и регулирование температур нагревания (стерилизации) молока и охлаждения его до температуры заквашивания;

измерение, регистрацию и регулирование рН продукта в культиваторах;

измерение и регистрацию температур в культиваторах и на выходе из охладителя закваски;

регулирование температур воды в рубашках культиваторов;

регулирование уровня продукта в промежуточном баке I и культиваторе VI;

измерение температур воды в рубашках культиваторов и давления молока и греющего пара в стерилизаторе III.

Температура стерилизации молока измеряется и регистрируется автоматическим электронным мостом 1а типа КСМ-3 с дисковой диаграммой, с пределами 0— 150° С. Прибор работает с термометром сопротивления 1 типа ТСП-175, установленным на выходе из секции стерилизации. В мост встроен пневматический ПИ-регулятор, поддерживающий заданную температуру стерилизации молока. В зависимости от температуры продукта регулятор изменяет подачу пара с помощью регулирующего клапана 2. Дистанционное управление клапаном производится при помощи байпасной панели 2а. Контактное устройство моста используется для световой сигнализации (лампа Л1) снижения температуры стерилизации молока.

Температура охлаждения молока измеряется, регистрируется и регулируется аналогичным прибором За, работающим с термометром сопротивления 3, установленным на выходе из секции охлаждения.

Пневматический регулятор, встроенный в прибор, поддерживает заданную температуру молока путем измерения расхода ледяной воды с помощью регулирующего клапана 4. Дистанционное управление клапаном 4 производится при помощи байпасной панели 4а. Контактное устройство моста осуществляет световую сигнализацию (лампа Л2) повышения температуры охлаждения молока. Давление продукта в стерилизаторе измеряется манометром 5 с разделительным устройством, а давления греющего пара — аналогичным манометром без разделительного устройства. Давление продукта должно быть на 0,04—0,05 МПа выше давления греющего пара. Требуемое давление продукта устанавливают краном X. Если давление продукта превышает требуемое, молоко через предохранительный клапан IX возвращается в промежуточный бак. Значение рН в культиваторе V измеряется прибором 6а типа рН-202 с диапазоном измерения 4-6,5 рН. Погружной датчик 6 типа ДПМ-21А прибора установлен в культиваторе. К выходным клеммам прибора 6а подключен автоматический электронный самопишущий потенциометр 66 типа КСП2 с позиционным регулирующим устройством, которое через промежуточный электропневматический клапан 7а типа ВВ-32 управляет переключающим клапаном 7 с пневматическим приводом. Если рН подсквашенного молока в культиваторе превышает заданное значение, клапан 7 переключает поток молока в промежуточный бак I. Клапан вновь переключает поток молока в культиватор, если рН ниже заданного значения. В культиваторе VI измерение, регистрация и регулирование рН продукта осуществляется аналогичным комплектом приборов 8, 8а, 86 и 9а, Заданное значение рН продукта в культиваторе поддерживается путем подачи свежего молока, поступающего через клапан 9, заданный уровень продукта в культиваторе VI кондуктометрическим регулятором уровня 10а, датчик 10 которого установлен в культиваторе. Готовая закваска отводится из культиватора VI насосом VII через переключающий клапан 11, который управляется от логического блока ЛБ. Последний срабатывает при достижении заданных значений рН и уровня продукта в культиваторе VI и через промежуточный электропневматический клапан 11а переключает клапан 11 на выпуск закваски.

При снижении уровня продукта или повышении рН клапан 11 переключает поток продукта обратно на вход насоса VII. О работе клапанов 7,9 и 11 сигнализируют лампы ЛЗ - Л5.