Автоматизация технологического процесса прессования для производства ананасового сока
ВВЕДЕНИЕ
Ананасовый сок - основной в группе так называемых тропических соков. Главным его экспортером выступает Таиланд. Его доля в мировом экспорте определяется в 50 - 55%. Крупным поставщиком этого сока являются также Филиппины, Кения и Индонезия. В последние года ананасовая отрасль развивалась под влиянием резких изменений цен на конечную продукцию и неблагоприятных погодных условий. Цены на концентрированный сок колебались в пределах от 600 долл, до 2500 долл, за т. При взлетах цен многие импортеры теряли интерес к его закупкам, поскольку некоторые потребители изменяли состав выпускаемой продукции, заменяя ананасовый сок альтернативными ингредиентами.
В более отдаленной перспективе на развитие мирового рынка ананасового концентрата все большее влияние будет оказывать расширение производства и спроса на сок, не подвергающийся концентрации.
Нигерия - главный производитель ананаса на африканском континенте и занимает 8-ое место в мире по производству ананасов. Однако доходы бюдже
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 7
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЙ И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СОКА 10
1.1 Описание начальных стадий процесса производства ананасового сока (мойка и прессование) 10
1.2 Описание имеющихся установок и оборудования для производства сока 16
1.3 Анализ уровня автоматизации производства соков 21
ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА АНАНАСОВОГО СОКА 30
2.1 Выбор способа представления модели объектов управления. 30
2.2 Моделирование процесса резания ананаса дисковым ножом 34
2.3 Моделирование процесса прессования плодов ананаса 42
ГЛАВА 3. АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ ПРЕССОВАНИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА АНАНАСОВОГО СОКА 49
3.1 Оптимизация параметров системы стабилизации давления при производстве ананасового сока 49
3.1.1 Метод обобщённой линеаризация последовательно включенных нелинейностей 50
3.1.2 Расчет параметров автоколебаний в системе стабилизации давления в шнековом прессе при использовании релейного регулятора 52
3.1.3 Расчет оптимальных параметров регулятора в системе стабилизации давления в шнековом прессе при использовании существующего регулятора 55
3.1.4 Особенности реализации цифровых законов управления при использовании сервомоторов постоянной скорости 57
3.2 Описание установки для производства ананасового сока 62
3.3 Исследование технических свойств системы автоматического управления 64
3.3.1 Выбор измерительного преобразователя расхода сока 64
3.3.2 Разработка и исследование измерительной системы подачи ананасов в пресс 67
3.3.3 Разработка системы измерения основных параметров в комбинированном устройстве дробления и прессования 69
3.3.4 Разработка и исследование системы управления на базе логических контроллеров 71
3.4 Структура и состав АСУ ТП 75
3.5 Датчики и исполнительные механизмы 77
3.6 Описание алгоритма работы АСУ ТП 79
ГЛАВА 4. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА 83
4.1 Анализ условий труда и мероприятия по защите от воздействия вредных производственных факторов 83
4.2 Обеспечение электробезопасности 90
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 100
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 102
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Автоматика и автоматизация пищевых производств: Учебное пособие для вузор/М.М. Благовещенская и др. - Агропромиздат, 1991. -239с.
2. Артоболевский И.И. Основы синтеза систем машин автоматического действия / И.И. Артоболевский, Д.Я. Ильинский. - М.: Наука. Глав. ред. физ,- мат. лит., 1983. - 280 с.
3. Автоматизированные системы управления технологическими процессами. Под ред. Ю.С. Вальденберга. М., Статистика, 1974.- 179 с.
4. Агеев И.Б. Методология проектирования интегрированных АСУ на базе логико понятийного подхода. С-Пб.: Диссертация, 1994.
5. Анашкин A.C., Кадыров Э.Д., Харазов В.Г. Техническое и программное обеспечение распределенных систем управления. С-Пб.: Иван Федоров, 2004.
6. Андреев Н. И. Теория статистически оптимальных систем управления.-М.: Наука, 1980.-416 с.
7. Бойков H.A., Звездин П.С., Резник Л.Б. Измерение давлений при быстродействующих процессах. М.: Энергия, 1970. 64 с.
8. Бородин И.Ф., Судник Ю.А. Автоматизация технологических процессов.- М.: КолосС, 2004. 344 с.
9. Диденко К.И., Шандрин И.С, Розен Ю.В. Комплекс технических средств для локальных информационно-управляющих систем. Системные принципы. Состояние разработки и производства. Приборы и системы управления, 1972; № 9. - С. 1.
10. Дозорцев В.М. Построение и исследование систем динамической оптимизации технологического процесса, основанных на прогнозировании неквадратического критерия качества на скользящем интервале времени.- М., 1987.
11. Дудников Е.Г., Левин A.A. Промышленные автоматизированные системы управления. М.: Энергия, 1973. 192 с.
12. Исмагилова Л.А. Автоматизированное управление производством как динамической системой, функционирующей в условиях рынка на основе имитационного моделирования: а/р. Уфа: УГАТУ, 1998.
13. Казанский Д.Л. Исследование и разработка методов управления технологическими процессами на основе их событийно — динамического моделирования (на примере производства и перекачки нефти), а/р. М.: ИЛУ РАН, 2003.
14. Казанский Д.Л. Исследование и разработка методов управления технологическими процессами на основе их событийно динамического моделирования (на примере производства и перекачки нефти), дисс. - М.: ИЛУ РАН, 2003.
15. Комплекс технических средств для локальных информационно управляющих систем на базе микросхем с повышенной степенью интеграции и микропроцессоров (КСТ ЛИУС-2). Общая часть, т. 4, вып. 4. -М.: ЦНИИТЭИприборостроения, 1981.
16. Крыжановский Б.А., Дорофеев Ю.П. Бесконтактный регулятор уровня жидкости. Приборы и системы управления, 1971, № 6. - С. 39.
17. Куделин А.Р. Исследование и разработка системы оптимального управления межклетевым охлаждением на широкополосных станах, а/р. М., 2003.
18. Куделин А.Р. Исследование и разработка системы оптимального управления межклетевым охлаждением на широкополосных станах, дисс. -М., 2003.
19. Куликов Г.Г. и др. Автоматизированное проектирование информационных управляющих систем, — Уфа, УГАТУ, 1998.
20. Куликов Г.Г. и др. Системное проектирование автоматизированных информационных систем. Уфа, УГАТУ, 1999.
21. Курбацкий А.Н. Проектирование и оптимизация информационно-технологических систем организационного управления, дисс. М., 1999.
22. Леонард А. Относительное демпфирование как критерий устойчивости, а также как средство для нахождения корней полинома Гурвица. /Автоматическое регулирование: Материалы конференции в Крэнфилде, 1951. М.: Изд- во иностр. лит., 1954.
23. Либерман И.Г., Бурда Б.О., Полторак А.О. Автоматизированное проектирование оптимальных технологических систем пищевой промышленности. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. 272 с.
24. Прангишвили И.В., Гринберг Н.Б., Горелик Ю.В., Зак JI.A., Михайлюк Н.Т., Нестеренко H.H., Прозументор И.В. Бесконтактные устройства телеавтоматизации промышленных предприятий. М.: Энергия, 1973.-280 с.
25. Радин С.Е., Науменко В.В. Проектирование информационных систем для дискретных технологических процессов. М.: Энергия, 1975. -168 с.
26. Росин М. Ф., Булыгин В. С. Статистическая динамика и теория эффективности систем
Следует иметь в виду, что фрукт, из которого должен быть произведен сок, должен быть свежим, порезанным, вымытым перед тем, как его подадут на загрузочный бункер шнекового пресса [34],[41].
Установка для получения концентрата ананасового сока, разработанная фирмой “Ferrostaal AG» (Эссен, Германия) (рис. 1.5) в 2003 году, переработывает свежие, проверенные, порезанные на кусочки средних размеров плоды ананаса любого размера с помощью ленточного пресса с резиновым приводом для экстракции сока [46]. Средний выход сока с применением такого пресса зависит от условий сокосодержания плодов и составляет обычно 55 - 65% .
Свежевыжатый сок первоначально демпфируется, затем гомогенизируется (приводится к однородной массе) и пастеризуется с помощью статического трубчатого миксера. Волокна больших размеров, содержащиеся в отжатом соке раздавливаются в поточном фрезерном гомогенизаторе. Энзимы, вызывающие потемнение и помутнение сока, дезактивируются путем краткосрочной тепловой обработки. Пастеризованный сырой сок затем охлаждается.
Доведённый до однородной массы пастеризованный сок подаётся на установку для получения концентрата, которая соединяется с установкой получения аромата, таким образом