Диссертация (1152216), страница 3
Текст из файла (страница 3)
При созданиисистем управления для консервной промышленности необходимо использоватьвесь арсенал современной теории и практики автоматического управления.К сожалению, в нашей стране на ряде предприятий консервнойпромышленности процессы стерилизации автоматизированы на морально ифизически устаревших средствах автоматики. Тем не менее, в настоящее времяпоявились датчики и приборы нового поколения для контроля качества процессовпроисходящих в сырье в процессе консервирования. Однако практика показывает,чтомногиеизпредлагаемыхприборовнепригодныдляконсервнойпромышленности, либо требуют дополнительных исследований с целью оценкиэффективности применения в условиях консервного производства.Благодаря автоматизации производственных процессов можно добиться нетолько увеличения количества выпускаемой продукции, но и улучшения еѐкачества, освободить обслуживающий персонал от вредных и тяжѐлых условийтруда, повысить к.п.д.
машин и аппаратов, снизить удельный расход пара, воды,воздуха и электроэнергии, улучшить санитарное состояние и поднять общуюкультуру производства.13Автоматизация технологического процесса может быть осуществленаразличными способами, с использованием разнообразных средств автоматики,отличающихся по свойствам, назначению, принципу действия, конструктивномуоформлению, точности, надѐжности и другим показателям. К автоматическимустройствам относят устройства автоматического контроля, дистанционного иавтоматическогоуправления,сигнализациииавтоматическойзащиты,блокировки и автоматического регулирования, а также диспетчеризациипроизводства. Система автоматического управления сможет поддерживатьзаданную величину параметра толькопри условии правильного выборарегулятора и места установки элементов системы [79].Чтобы правильно выбрать регулятор и его параметры настройки,необходимо знать основные свойства объекта регулирования.
Нужно иметьчѐткое представление о статических и динамических характеристиках объектаавтоматизации, которые позволяют судить о том, как изменяется регулируемыйпараметр по времени и какие факторы влияют на его изменение.Результаты автоматизации производственных процессов будут зависеть оттого, насколько в процессе эксплуатации применяемая система автоматическогоуправления (САУ) удовлетворяет поставленным перед ней требованиям [51], ккоторым относятся:качество регулирования;возможностьполучениязаданногорежима,обеспечивающегомаксимальную производительность установки;экономическая эффективность внедрения САУ;надѐжность и безопасность работы САУ;простота в обслуживании и возможность быстрой перенастройкисистемы управления на новый режим работы;правильная эксплуатация элементов автоматики.141.2 Основные сведения о технологическом процессе стерилизации консервовПроцессом стерилизации называют тепловую обработку продукта, цельюкоторогоявляетсяподавлениежизнедеятельностимикроорганизмовпритемпературе 100°С и выше.
Тепловая стерилизация продукта является основнымпроцессом консервного производства, обеспечивающим сохранность консервов втечение длительного времени. При стерилизации микроорганизмы в продуктеуничтожаются почти полностью, при этом создаются условия неблагоприятныедляжизнедеятельностиоставшихсямикроорганизмов.Абсолютностерилизованные консервы могут быть получены при высоких температурахстерилизации (до 180°С) или в течение длительного времени стерилизации, нообрабатываемый продукт при этом претерпевает глубокие изменения, вследствиечего страдает его пищевая ценность. При стерилизации, кроме уничтожениямикроорганизмов, необходимо стремиться, чтобы сохранились вкусовые качествапродуктов и содержание в них витаминов. Сам метод консервирования пищевыхпродуктов был открыт французом Н. Аппером свыше 150 лет назад и до сих порявляется основным и наиболее надѐжным способом сохранения пищевыхпродуктов [55, 90].При стерилизации консервов основное значение имеют два фактора температура и продолжительность еѐ воздействия.
Чем выше температурастерилизации, тем меньше требуется времени для инактивирования микробов, инаоборот.Продолжительностьвоздействиятемпературы,необходимаядляуничтожения микробов при данной температуре стерилизации, называется«смертельным временем»; оно зависит от температуры стерилизации, химическихи физических свойств продукта, материала и размеров тары, а так же вида иколичества микроорганизмов в продукте, подвергаемом стерилизации [3, 91].Как правило, на производстве нет устройства, позволяющего измерятьтемпературу продукта внутри банки.
Поэтому принято режимом стерилизацииуправлять по температуре греющей банку среды (теплоносителя), в роли которой15выступает вода, пар или воздух. Условную запись технологического процессастерилизацииконсервоввавтоклаве,вкоторомпроисходитпроцессстерилизации, называют формулой стерилизации. Для автоклавов периодическогодействия, которые более распространены на производстве, каждый циклстерилизации начинается с нагрева воды в автоклаве до температурыстерилизации, далее идѐт сама стерилизация продукта и заканчивается всѐохлаждением до температуры (30 – 40 °С), позволяющей сбросить давление ипровести разгрузку автоклава. Условная запись формулы для стерилизации в водес противодавлением имеет вид [5]:A B CP.(1.1)Формула для стерилизации в паровоздушной среде с противодавлением:a A B CP,(1.2)где a – время продувки автоклава, когда воздух из автоклава вытесняетсяпаром, мин; A – период нагревания, время нагревания теплоносителя в автоклавеот начальной температуры до заданной, мин; B – стерилизация, время выдержкипри заданной температуре, мин; C – период охлаждения, время снижениятемпературы и давления до уровня, позволяющего производить разгрузкуавтоклава, мин; Θ – температура греющей среды при стерилизации, °С; P –противодавление, создаваемое в автоклаве для компенсации внутреннегодавления, возникающего в банках при стерилизации, кПа.Величина требуемого противодавления определяется суммой слагаемых[24]:P P1 P2 P3 P4 ,(1.3)16гдеP1 – давление паров воды, кПа; P2 – давление воздуха, кПа; P3 –давление газов, кПа; P4 – давление продукта, кПа.Противодавлением называют сумму давлений греющего пара или воды иизбыточного давления, создаваемого при помощи сжатого воздуха, подаваемого вавтоклав.Противодавлениевнутриавтоклавасоздают,чтобыизбежатьвозникновения деформаций банок или срыва крышек со стеклянных банок [76].Изменение температуры во время технологического процесса показанокривыми на рисунке 1.1 [28].
Повышение по времени температуры в банкеотстает от повышения температуры среды в автоклаве, а при неверно выбранныхрежимах может и не достигнуть заданного значения. Величина отставания вомногом зависит от скорости прогрева продукта. Как правило, быстреепрогревается жидкая часть продукта, в которой теплопередача происходит путемконвекции. Для твердой части отставание более значительно, так кактеплопередача здесь определяется в основном теплопроводностью [96].При стерилизации температура продукта в консервах постоянно изменяется,причем неравномерно по объему банки. В периферийной части нагрев происходитбыстрее, а в центре банки медленнее.
Поскольку температура в холодной точкеявляется функцией температуры греющей среды, то график прогрева «холодной»(критической) точки тесно связан с графиком изменения температуры греющейсреды в автоклаве [35, 93, 95].Автоклавы после включения подачи пара не сразу достигают заданнойрабочей температуры. Для этого требуется некоторое время A. При оценкевоздействия периода подготовки емкости до конечной рабочей температуры былоустановлено, что 42% общего времени можно рассматривать как периодвыдержки при рабочей температуре. В России значение параметра A принимаюткак заданную величину.
При стерилизации жестяных банок емкостью до 1,0 кг Асоставляет 20 мин, для банок большей емкости – 30 мин. Для стеклянных банокемкостью 0,5 кг А имеет значение 25 мин, для банок емкостью 1 кг – 30 мин [28].17b120a100Температура, oCcd801236040A20010B20305060708040Продолжительность обработки, минC901001 – изменение температуры греющей среды (теплоносителя);1102 – изменениетемпературы жидкой части продукта в центре банки; 3 – изменение температурыплотной части продукта в центре банки; A – время нагревания продукта паром; В– время стерилизации продукта; C – время охлаждения продукта холодной водой;a – начало стерилизации; (b – c) – выдержка продукта при заданной температуре;d – охлаждение продукта.Рисунок 1.1 - Графики изменения температуры в процессе стерилизацииМомент начала охлаждения продукта отстаѐт от начала охлаждениягреющей среды в автоклаве.
При этом параметр C определяется необходимостьювыравнивания давления в банке с атмосферным давлением, поскольку к моментувыгрузки из автоклава давление в банке не должно превышать предельнодопустимого, иначе возможна необратимая деформация жестяной банки или срывкрышки со стеклянной тары. В некоторых случаях, когда для продуктанедостаточно времени охлаждения C, применяют дополнительное охлаждениехолодной водой при атмосферном давлении.18Давление внутри банки во время процесса стерилизации складывается изпарциальных давлений водяных паров, воздуха и газов, выделившихся изпродукта и заполняющих свободное пространство банки, а также давления,вызванного расширением продукта в банке - формула (1.3). Величина объемасвободного пространства зависит от коэффициента заполнения банки, степенирасширения продукта в результате нагрева и степени увеличения объема банкивследствие теплового расширения материала, из которого она изготовлена.Коэффициентзаполнениябанкиустанавливаетсяинструкциями,регламентирующими массу продукта в банке.
Для разных продуктов он разный. Встеклянных банках степень увеличения объема банки всегда меньше степенирасширения продукта, вследствие чего коэффициент их заполнения должен бытьменьше, чем для жестяных банок [28].Степень расширения продукта, паров и газов в нутрии банки всегдапревышает степень расширения самой банки, поэтому при стерилизации давлениев банке превышает давление в автоклаве, создаваемое паром. Чем вышетемпература стерилизации, тем разница между степенью расширения банки и еѐвнутренним давлением больше. В результате возникает деформация банок.Поэтому допустимая разница между давлением в автоклаве и внутри банки недолжна превышать заданной критической величины.После стадии стерилизации, поскольку внутри банок температура продуктапо прежнему остается высокой, нельзя резко снижать давление в автоклаве доатмосферного, так как это приведѐт к увеличению разницы между давлением вбанке и в автоклаве (рисунок 1.2).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
