Монография рекомендовано к изданию Ученым советом государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Оренбургский государственный университет
 Скачать 7.64 Mb.
|
|
6.2 Установка для сушки длинных макаронных изделий подвесным способом Разработана установка для сушки длинных макаронных изделий подвесным способом по патенту РФ № 2251646 и предложена функциональная схема автоматизации этой установки, представленная на рисунке 6.6. Разработанная установка для сушки представляет из себя герметизированный теплоизолированный тоннель, разделенный перегородками на 4 зоны: зона разогрева - представляет из себя инфракрасную сушилку с пропариванием (А); зона конвективной сушки (В); зона сверхвысокочастотной сушки (С); зона охлаждения (D). Внутри сушилки проходят два параллельно движущихся цепных транспортера I. Между цепями расположены бастуны с высушиваемыми изделиями. Подвод пара, электроэнергии, сушильного воздуха и отвод отработанного воздуха осуществляется известными способами. инфракрасном модуле расположены панели инфракрасных излучателей II. Макаронные изделия проходят между панелями, облучаясь с обеих сторон. Контроль относительного удлинения при растяжении (ε ) производится датчиками 1-1 и 2-1 соответственно в начале и конце зоны. Контроль давления пара осуществляется датчиком 4-1, установленным в верхней части сушилки. Электронные сигналы от датчиков с 1-1 по 4-1 поступают в аналого-цифровой преобразователь АЦП, соединенный с компьютером. Интенсивность инфракрасного излучения регулируется исполнительными механизмами с 5-1 по 10-1 при помощи контролирующе-регулирующих органов с 11-1 по 16-1. Давление пара регулируется управляющим клапаном 17-1 при помощи контролирующего механизма 18-1. Скорость транспортера в этой зоне регулируется исполнительным механизмом 19-1 при помощи контролирующего механизма 20-1. Во второй зоне установлены датчики массы 1-2 и 2-2 (WCР.ВЗВ.) соответственно в начале и конце сушилки. Датчики относительного удлинения при растяжении 3-2 и 4-2 (ε ) в начале и конце зоны, а также датчики температуры сухого и мокрого термометров с 5-2 по 14-2. Все датчики также передают информацию через АЦП в компьютер. Регулирование температуры воздуха осуществляется изменением расхода горячей воды в калориферах III при помощи клапанов 15-2 и контролирующих органов 16-2. Регулирование влажности сушильного воздуха осуществляется изменением расходов воздуха помещения и отработанного воздуха, повторно возвращенного в сушилку. Расход отработанного воздуха регулируется клапаном 17-2 при помощи контролирующего органа 18-2. Регулирование расхода сушильного воздуха осуществляется управляющим клапаном 19-2 при помощи контролирующего механизма 20-2. Регулирование времени пребывания в этой зоне производится исполнительным механизмом 21-2 при помощи контролирующего механизма 22-2. 93
Рисунок 6.6 - Схема автоматизации установки для сушки длинных макаронных изделий подвесным способом 94 третьей зоне для измерения температуры используются датчики сухого мокрого термометров с 1-3 по 4-3. Интенсивность сверхвысокочастотного воздействия (РСВЧ) регулируется исполнительным механизмом 5-3 при помощи контролирующего органа 6-3. Регулирование влажности поверхности (UП) осуществляется путем изменения расходов отработанного воздуха и воздуха помещения управляющими клапанами 7-3, 8-3 при помощи контролирующе-регулирующих механизмов 9-3, 10-3. Регулирование времени пребывания в зоне осуществляется исполнительным механизмом 11-3 при помощи контролирующего механизма 12-3. четвертой зоне установлены датчики относительного удлинения 1-4 и массы 2-4 на входе и датчик массы 3-4 на выходе. Для измерения температуры используются датчики сухого и мокрого термометров с 4-4 по 9-4. Регулирование температуры воздуха осуществляется изменением расхода горячей и холодной воды в калориферах III при помощи клапанов 10-4,11-4 и контролирующих органов 12-4,13-4. Регулирование влажности охлаждающего воздуха осуществляется путем изменения расходов отработанного воздуха и воздуха помещения управляющими клапанами 14-4, 15-4 при помощи контролирующих механизмов 16-4, 17-4. Регулирование времени пребывания в этой зоне производится исполнительным механизмом 18-4 при помощи контролирующего механизма 19-4. 6.3 Устройство для испытания пищевых материалов на растяжение Для создания современных технологических процессов, позволяющих получить продукт высокого качества, необходимо практически в каждом конкретном случае изучить комплекс реологических свойств, которые характеризуют поведение пищевых масс под действием механических нагрузок со стороны рабочих органов машин. Реологические свойства могут быть использованы в качестве контролируемых параметров при создании автоматизированных систем управления оборудованием, а также при автоматизированном контроле качества продукции. В тех случаях, когда исследуемый материал обладает упруго-вязко-пластичными свойствами, целесообразно определять его структурно-механические свойства при растяжении. Определение реологических характеристик продукта может быть произведено путем установления аналитических зависимостей между изменением реологических свойств продукта и его линейной деформацией при растяжении. Для более точного получения информации о характере изменения деформации растяжение может быть произведено с помощью устройства для испытания пищевых материалов на растяжение, защищенного патентом РФ № 2293316. Схема устройства представлена на рисунке 6.7. Устройство работает следующим образом. Испытательный образец одним концом закрепляется в пассивном захвате, другим в активном захвате. В качестве испытательного образца могут использоваться макаронные изделия, 95 полуфабрикаты вспученных экструдатов и другие коллоидные капиллярно-пористые пищевые материалы.
7 11
9 1 - пассивный захват; 2 - активный захват; 3 – нагружатель; 4 - тензодатчики; - аналого-цифровой преобразователь; - компьютер; 7 - редуктор; – вариатор; 9 – электродвигатель; - металлическая пластина; – испытательный образец. Рисунок 6.7 - Устройство для испытания пищевых материалов на растяжение Подвод активного захвата в исходное положение осуществляется путем движения нагружателя в обратном направлении. В результате работы электродвигателя нагружатель, с помощью вариатора и редуктора, приводит в движение и сообщает равномерную растягивающую нагрузку активному захвату. Сигнал, получаемый с тензодатчиков, регистрируется на аналого-цифровом преобразователе и передается в компьютер, где преобразуется в численные значения измеряемой величины, которые записываются в виде массива данных и графика зависимости от времени в файл. 96 Применение нагружателя, содержащего электродвигатель, вариатор и редуктор, позволяет равномерно сообщать растягивающую нагрузку образцу, при этом устанавливая зависимость не только между удлинением и реологическими свойствами продукта, как это делалось ранее на аналогичных приборах, но и зависимость изменения реологических свойств от времени нагружения, и как следствие, позволяет судить о качестве продукта по времени, за которое произошло определенное изменение образца. Использование в предлагаемой конструкции тензометрии, компьютерной обработки сигналов, а также зависимости качества продукта от времени нагружения испытательного образца, позволяет применять его для автоматизированного контроля и регулирования технологического процесса. Знание реологических характеристик пищевых материалов позволяет управлять структурой и качеством готового продукта путем изменения режимов работы и способов механической и технологической обработки. Диаграммы растяжения макаронных полуфабрикатов представляют собой типичные диаграммы для упруго-вязко-пластичных материалов: наблюдается нелинейная зависимость между напряжением и деформацией, процесс растяжения заканчивается при достижении максимального напряжения. Такие зависимости получали при растяжении теста из пшеничной муки первого сорта для батонов, тестовых заготовок армянского матнакаша, плоской ленты из макаронного теста. По этим зависимостям определялись прочностные упругие характеристики продуктов, а затем устанавливалась степень механического воздействия при приготовлении. 97 Заключение Изложенные выше результаты являются попыткой нахождения новых путей улучшения качества макаронной продукции, повышения её конкурентоспособности на современном рынке. Проектирование предполагает создание прототипа или прообраза предполагаемого объекта. В данной работе авторы создали прототип одной из стадий производства макаронных изделий, делая упор на повышение их качества и уменьшение энерогозатрат. Интенсификация процесса сушки макаронных изделий на базе автоматизированных систем позволяет значительно повысить качественные и количественные характеристики производства продукта и наметить новые горизонты исследований данной проблемы. Сушка является наиболее продолжительной и важной стадией производства, так как именно её температурные режимы оказывают влияние на качество готового продукта. Однако на современных предприятиях зачастую не учитываются качественные изменения в полуфабрикатах в процессе их сушки. Данный вывод сделан на основании обширного обзора применяемого сушильного оборудования и средств контроля процесса. Эффективность данной технологии будет заметно выше, если данные об изменении качества макаронных изделий в процессе их сушки будут использованы для перестройки системы на более рациональный способ подачи энергии к высушиваемому материалу. Авторы провели анализ математического аппарата, применяемого для описания процесса, и связав его с теорией растрескивания капиллярно-пористых тел, получили математическую модель процесса сушки, которая учитывает результаты определения относительного удлинения при растяжении макаронных изделий для предотвращения их разрушения. Полученные в работе зависимости реологических параметров высушиваемого материала (коэффициент линейной усадки, коэффициент упругости и общий коэффициент, учитывающий форму единичных изделий, кривизну поверхности слоя, особенности приборов для определения внутренних напряжений в изделиях) от его начального относительного удлинения при растяжении, температуры и влажности, позволят эффективно использовать определение средневзвешенной влажности и относительного удлинения макаронных изделий при растяжении для корректировки степени энергетического воздействия на высушиваемый продукт в зависимости от состава и свойств исходных полуфабрикатов. работе разработан комплексный показатель качества физико-химических свойств макаронных изделий, объединяющий существующие в макаронном производстве частные показатели качества с учетом коэффициентов их значимости. Предложенный (на основе патента РФ № 2240709) способ сушки макаронных изделий обеспечивает получение высококачественного продукта 98 из клетчатко-крахмалобелкового сырья за счет комплексного энергоподвода, который включает обработку изделий паром, инфракрасными лучами, СВЧ – нагревом. помощью разработанного программного средства оптимизированы режимы сушки макаронных изделий. Критерием проведенной оптимизации является качество изделий, его ограничивают удельные затраты энергии на проведение процесса и максимально возможный градиент влажности, определяемый по средневзвешенной влажности и относительному удлинению при растяжении. Соблюдение оптимальных параметров процесса сушки обеспечивает получение экспертной оценки органолептических свойств 430÷450 баллов, максимального показателя физико-химических свойств равного 140 баллам, при общих наименьших удельных затратах на сушку не более 219 Вт/кг. Предложен алгоритм управления процессом сушки макаронных изделий учетом измерения изменения их массы и относительного удлинения при растяжении, который позволяет оптимизировать процесс, снижать затраты энергии, повышать качество готовых изделий, а также уменьшать количество некондиционных изделий на 10 %. На основании предложенного алгоритма разработана установка для сушки длинных макаронных изделий подвесным способом с использованием комплексного энергоподвода (патент РФ № 2251646) и соответствующая функциональная схема автоматизации этой установки. Предложено устройство для испытания пищевых материалов на растяжение (патент РФ № 2293316), к достоинствам которого относятся использование тензометрии, компьютерной обработки сигналов, а также зависимости качества продукта от времени нагружения испытательного образца. Таким образом, процесс сушки макаронных изделий полностью автоматизируется. Основные функции, выполняемые подобной системой включают в себя контроль и управление, обмен данными, обработку накопление и хранение информации, формирование сигналов отклонения от нормального функционирования, построение графиков и отчетов. Экономические преимущества использования автоматических систем в производстве вытекают из их технических преимуществ, а именно более экономичное использование труда, материалов и энергии. Авторы надеются, что настоящая монография, не претендуя на окончательное решение проблемы создания эффективных методов проектирования сушильного оборудования, привлечет внимание специалистов к ресурсосберегающему ведению данного технологического процесса и сократит трудоемкость проектирования нового оборудования для сушки макаронных изделий. 99 Список использованных источников Автоматика и автоматизация пищевых производств/ под ред. М.М. Благовещенской [и др.]. – М.: Агропромиздат, 1991. - 239 с. Автоматизация процессов пищевых производств / А.М. Гордон [и др.]. – Воронеж, изд-во Воронежского университета, 1996. – 196 с. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||