Министерство образования и науки УкраиныОдесская Национальная Академия Пищевых Технологий
Кафедра АПП
Курсовойпроект
на тему:
«Производствоформового хлеба»
Выполнил: Безручко А.Ю.
Студент: 3-го курса
Факультет: АКС и УП
Специальность: 501
Шифр: 070046
Проверил: Муратов В.Г.
Одесса – 2010
Реферат
Цель данного курсового проекта- научиться формулировать задачи технологического контроля согласно к требованиямтехнологического процесса; проектировать системы технологического контролясогласно к задачам технологического контроля; правильно выбирать стандартныетехнические средства технологического контроля и рассчитывать отдельныеизмерительные каналы.
Работа содержит: вступление,в котором решается задача автоматизации производства формового хлеба, описаниетехнологического процесса формовки хлеба; проведена работа по разработкесистемы технологического контроля, а также синтеза и анализа измерительногоприбора.
Содержание
Введение
1. Описание ТП производства формового хлеба
2. Анализнормативов ведения технологического процесса и эксплуатации технологическихмашин
3. Формулирование задач системы технологического контроля
4. Разработка системы технологического контроля и выбортехнических средств измерений
5. Анализ и синтезизмерительного устройства в заданном канале измерения
Заключение
Список литературных источников
Введение
С изменением и увеличением требований к качеству пищевыхпродуктов, переходным процессам и технологическим процессам в целом — возникаетнеобходимость изменять, дополнять, и создавать заново технологическиеизмерительные системы, соответствующие технологическим требованиям иустановленным стандартам.
Требования, предъявляемые к технологическим измерительнымсистемам: надёжность, максимальная требуемая точность, минимальная погрешность,оптимальные быстродействие и стоимость, должны содержать минимум нестандартныхкомпонентов.
Целью данного курсового проекта является: научитсяформулировать задачи технологического контроля в соответствии с требованиямитехнологического процесса; проектировать системы технологического контроля всоответствии с задачами технологического контроля; правильно выбиратьстандартные технические средства технологического контроля и рассчитыватьотдельные измерительные каналы.
1.Описаниетехнологического процесса производства формового хлеба
Технология производствахлеба складывается из ряда процессов. Основными этапами технологическогопроцесса является:
1) прием и хранениемуки на хлебозаводе;
2) приготовлениетеста;
3) разделка теста;
4) выпечкапродукции;
5) охлаждение ихранение хлеба в экспедиции.
Прием и хранение муки нахлебозаводе. Мука на хлебозавод поступает бестарно в автомуковозах либо тарно вмешках, и хранится в специальных бункерах. Установка для бестарного хранениямуки предусматривает возможность приема муки как из муковоза по трубопроводу,так и из мешков с пневмотранспортированием ее в бункера для хранения. Выгрузкамуки из бункеров и ее подача на производство осуществляется системойпневмотраспортирования, включающей в себя компрессорную установку сустройствами для влаго-маслоотделения, камерные и шлюзные питатели,транспортный трубопровод и переключатели направления потока.
Поступающая на хлебозаводмука, дрожжи и другое сырье подвергается лабораторному анализу, целью которогоявляется проверка соответствия сырья стандартам и установление егохлебопекарных свойств.
Приготовление теста, т.е.замес опары и ее брожение, замес теста и его брожение, осуществляетсяпорционно. На стадии подготовки сырья происходят механические процессы смещения(валка муки), разделения (просеивание муки, фильтрование растворов, суспензий иэмульсий), растворения сахара, соли и др. Участок приготовления полуфабрикатоввключает в себя активацию прессованных дрожжей, приготовление жидких дрожжей,заквасок, опар и других полуфабрикатов, которые охватывают большое количестворазнообразных процессов.
При приготовлении опары итеста используются тестомесильные машины с подкатными дежами. Приготовлениетеста осуществляется по двухфазной технологической схеме с жидкой первой фазой(опарой). Замес исходной питательной смеси для жидкой опары производится втестомесильной машине, в которую дозаторами подается вода заданной температуры,раствор дрожжей и мука. Замес опары продолжается до 5 минут, а замес теста –7-8 минут.
Питательная смесь,имеющая влажность 65-67% выбраживает в течении 3-5 ч, и затем опятьзамешивается. Брожение опары и теста наиболее благоприятно проходит притемпературе 30..32 °С и относительной влажности воздуха 75..80%, дляподдержания этого режима используются установки для кондиционирования воздуха.Кроме жидкой опары в тестомесильную машину через дозаторы подаются мука,раствор сахара и соли. В тестомесильной машине происходит замес теста синтенсивной механической обработкой; замешенное тесто поступает в устройстводля брожения, где тесто выбраживает в течении 20-30 мин. После замеса опары итеста происходит процесс спиртового брожения, вызванный дрожжами. Углекислыйгаз, выделяющийся при брожении, наряду с этиловым спиртом разрыхляет тесто, чтоприводит к увеличению его объема. С целью улучшения структуры и физических свойствтеста в процессе брожения производится обминка. Механическое воздействиерабочего органа тестомесильной машины улучшает структуру и физические свойстватеста.
Разделка теста включает всебя деление его на куски, придание им формы, свойственной изделиям, ирасстойку сформованных изделий.
Выброженное тестоподается на разделку в тестоделительную машину (деление его на куски), затем втестоокруглительную машину (куски округляются) и закаточную машину (приданиебатонообразной формы). Сформованные тестовые заготовки, надрезчикомпроизводится их нарезка, укладываются в шкаф окончательной расстойки, а затемони укладываются на под печи, проходя через пекарную камеру, где онивыпекаются.
После заполнения люлекзаготовками цепной конвейер выравнивателя шага — загрузчика останавливается. Вэто время люльки поворачиваются, и тестовые заготовки перекладываются из люлекзагрузчика в люльку шкафа для расстойки. Затем опрокинутые люльки возвращаютсяв исходное положение, конвейер выравнивателя шага — загрузчика начинаетдвигаться и цикл загрузки шкафа начинает повторяться. За цикл укладки тестовыхзаготовок на люльку шкафа для расстойки цепной конвейер шкафа продвигается нашаг между люльками, и подает под загрузку следующую люльку.
Окончательная расстойканеобходима для разрыхления теста перед выпечкой. Надрезчик-опрыскивательначинает работать в момент выхода на позицию надрезки очередной люльки печи стестовыми заготовками. Включение ЭД привода надрезчика происходит от конечноговыключателя, сблокированного с приводом выравнивателя шага-загрузчика. Каретканадрезчика начинает двигаться над очередным рядом заготовок, надрезая их. В этовремя при помощи форсунки смачиваются ножки, и опрыскиваются уже надрезанныетестовые заготовки. Вода в форсунку надрезчика подается по гибкому шлангу.
Надрезанные тестовыезаготовки поступают в пекарную камеру печи. Пройдя пекарную камеру печи,готовый хлеб укладывается на транспортер.
Выпечка- это процесс прогрева расстоявшихся тестовых заготовок, при которых происходитпереход их из состояния теста в состояние хлеба. Для выпечки хлеба и хлебныхизделий обычно применяются печи, в которых теплота выпекаемой тестовойзаготовки (ВТЗ) передаются термоизлучением и конвекцией при температуретеплоотдающих поверхностей 300-400 0C и паровоздушной среды пекарнойкамеры 200-250 0C.
Топливосжигается в топке, температура продуктов сгорания идущих на обогрев пекарнойкамеры составляет 1300-1400 0С и снижается до 450-480 0Сза счет рециркуляции части газов на выходе из рабочего пространства печи. Смешанныес рецикуляционными газами продукты сгорания по системе газоходов поступают вканалы обогрева. Охлажденные до температуры 260-280 0С газы отводятсярециркуляционным вентилятором.
Описание конструкции технологическогоагрегата и особенностей его эксплуатации.
Универсальнохлебопекарная печь используется для выпечки хлеба и хлебобулочных изделий.Может отапливаться светильным газом, природным газом, пропан-бутаном, легкимтопливным маслом или электрическим обогревом.
Началоработы печи осуществляется путем запуска конвейера и предварительной продувкитопки и газоходов. Для этого включаются вентиляторы ВВ и ГВ, обеспечиваетсянагнетание воздуха на горелку топки. После продувки через 5 минут в топкеобеспечивается разряжение, а затем в топку подают газ. Для розжига топки подаютв течение 15 сек питание на запальное устройство. Если по окончании розжигафакел не появился, то прекращают подачу газа в топку, топку и газоходыпродувают и, при необходимости, повторяют попытку розжига. Если необходимости внескольких попытках нет или заданное число попыток розжига исчерпано, топрекращают циркуляцию воздуха и останавливают конвейер.
Послепоявления факела производится прогрев и вывод печи на заданный тепловой режим –300С°. Привод конвейера печи осуществляется электродвигателем через ременнуюпередачу и вариатор скорости. Очистка конвейера от отходов происходит путемвключения очистительного устройства.
Общая конструкция печисостоит из обогревательных элементов, которые после сборки образуют печноепространство в виде туннеля. Сквозь печное пространство проходит верхняя ветвьтранспортной ленты. Далее печь состоит из следующих основных составных частей:главный вентилятор, горелочный комплект, узел привода, вентилятор отводасоковых паров, устройство для запаривания, камера сжигания, коллекторнаякамера, смесительная камера, каналы, противовзрывной клапан, рама, изоляция,кожухи, пульт управления, предохранительные устройства, регулятор температурыгазов сгорания, защитный термостат. В случае натуральной оттяжкивспомогательный вентилятор не устанавливается.
Изменение времени выпечкипроизводится от управляющего устройства, размещенного на цифровом указателевремени выпечки, находящемся на панели управления.
Печь термическиизолирована минеральным войлоком для снижения потерь тепла. Изоляционныйматериал негорючий, выдерживает температуры до 700 °С и долговременно сохраняетсвои теплоизолирующие свойства.
Дымосос – вентиляторвынужденного отвода продуктов сгорания обеспечивает стабильные тяговыеотношения при отводе продуктов сгорания. Рабочие условия вентилятора можнорегулировать как изменением числа оборотов, изменением диаметра шкива, так и спомощью дроссельной заслонки на всасывающем патрубке. Его функция обеспечиваетсядатчиком контроля разности давлений между всасывающим и напорным патрубками. Вслучае, когда разность давлений равна нулю, подача тепла прекращаетсяавтоматической блокировкой горелки, т.к. ее нельзя пускать в ход.
Устройство длязапаривания (увлажнения) состоит из системы паровых труб с форсунками дляподачи пара. К трубкам пар подводится системой арматуры, оснащенныхконденсационным горшком, контрольным термометром контрольным манометром.Соединение трубок с системой арматуры подачи осуществлено с помощью специальныхшлангов. Для увлажнения используют водяной пар низкого давления, не содержащийконденсат.
Горелочный комплектподготавливает топливо для более полного сжигания в тубусе печи. Газовыйгорелочный комплект меняется в зависимости от вида топлива и избыточногодавления.
Автоматический контрольплотности электромагнитных газовых клапанов состоит из следующих основныхчастей:
— главныйэлектромагнитный клапан (соленоид);
— предохранительныйэлектромагнитный клапан;
— датчик давления газа;
— программирующееустройство для проверки плотности клапанов.
Автоматический контрольплотности электромагнитных клапанов обеспечивает исключение возможности пускагорелки в случае, когда один из ее клапанов не плотный. В случае не плотностигорелка блокируется и ее нельзя пустить в ход.
Предохранительныйтермостат предохраняет печь в случае отказа системы регулировки температуры продуктовсгорания от перегрева.
Количество тепла,необходимое для выпечки изделий, поставляется автоматической системой горелок.Образующиеся горячие продукты сгорания передают тепло посредством всехотопительных элементов в печном пространстве.
Пространство отопления –циклотерм – образует закрытое кольцо циркуляции продуктов сгорания, котороетщательно и последовательно отделено от печного пространства ипроизводственного помещения. Представляет собой систему с непрямым обогревомизлучением тепла. Циркуляционный вентилятор вместе с вентилятором вынужденногоотвода избыточных продуктов сгорания поддерживает все пространство отопления подпостоянным разрежением. Тем самым обеспечивается, что продукты сгорания немогут проходить в печное пространство и производственное помещение. Перваятермическая зона входной части печи оснащена вставленным устройством длязапаривания с плавно устанавливаемым количеством подводимого водяного пара длязапаривания. Конструкционное исполнение устройства для запаривания обеспечиваетравномерное и оптимальное распределение пара по всей ширине печногопространства.
Таким образом получаетсябезупречное запаривание кусков теста выпекаемых изделий при оптимальном расходепара для запаривания.
Продукты выпечки –соковые пары, излишки пара для запаривания – отводятся из отдельныхтемпературных зон посредством натуральной оттяжки соковых паров.
Линия компонуется с люлечно-подиковойпечью типа ФТЛ-2. Опара и тесто готовятся в тестомесильном агрегатенепрерывного действия. Тестовые заготовки, выходящие из делителя, послеокругления и предварительной расстойки на транспортере формуются в закаточноймашине и поступают в загрузчик расстойного шкафа. Люльки с расстоявшимисятестовыми заготовками опрокидываются на подики печи. Выпеченные батонывыгружаются на ленточный транспортер.
2.Анализ нормативовведения технологического процесса и эксплуатации технологических машин
Рассмотрим ниже таблицу регламентов ведения ТП и эксплуатациимашин, определяющих номинальные значения параметров и допусков на отклонения,обеспечивающих заданное качество конечного продукта и безаварийность работыоборудования.
Таблица 1.Нормативыведения ТП.№ Наименование параметра Услов. обознач.
Единица
измерения Номинальное значение Допустимое отклонение /> /> 1 Температура выпечки в I зоне T1 ºC 250 ±10
2 Температура выпечки во II зоне T2 ºC 280 ±10
3 Влажность в I зоне φ % 25 ±5
4 Контроль времени выпечки t мин. 30 ±2
5 Давление газа в магистрали высокого давления Рв кПа 60 ±10
6 Давление газа в магистрали низкого давления Рн кПа 1 ±0,1
3. Формулирование задач системытехнологического контроля
В соответствии с технологией производства формового хлебанеобходимо измерять относительную влажность, температуру, давление в расстойномшкафу, давление газа в магистрали, контролировать время выпечки.
Приборы для измерения необходимых величин должныпреобразовывать измеряемый параметр в электрический сигнал, который поступаетзатем на вторичный прибор (ВП), который желательно установить на щите. С ВПсигналы должны поступать на микроконтроллер (МК), а затем их можно вводить вперсональный компьютер (ПК).
Функции приборов по месту: преобразование, а для анализагазовой среды еще и индикация.
Функции вторичных приборов, устанавливаемых на щите:индикация.
Функции микроконтроллера: регулирование и преобразование.
Функции персонального компьютера: индикация, регистрация,регулирование, сигнализирование и преобразование.
Для управления работой ТЭНа сигналом, поступающим смикроконтроллера, необходимо иметь тиристорный преобразователь, а такжетрансформатор и амперметр для измерения тока.
4.Разработка системытехнологического контроля и выбор технических средств измерений
В соответствии с п. 3.разрабатываемая система должна содержать каналы измерения перечисленных вышепараметров.
Температура измеряетсятермопреобразователем сопротивления (ТСМ 50М [-50…+180 ºC]), которыйподключается к одноканальному измерителю. Показания заносятся в контроллер иЭВМ, преобразование интерфейсов производиться контроллером ADAM 4017. Наосновании полученных данных контроллер вырабатывает, и посылает управляющийсигнал на исполнительные механизмы, которые управляют расходом газа вмагистрали высокого давления и расходом воздуха, который поступает в первыймуфель и необходим для нормального горения факела.
Давление разряжения в муфеляхизмеряется манометрами избыточного давления (САПФИР-22ДИ [0…100 кПа]). Сигнал,который поступает на прибор контроля пламени, куда также поступает сигналы оналичии пламени в муфелях. На основании полученных данных фотоэлектрическийдатчик пламени типа ФД вырабатывает сигналы, которые регулируют подачу газавысокого давления в муфели, подачу газа низкого давления на запальник, а такжеуправляют запальниками.
Составим спецификацию к схемеавтоматизации.
Таблица 2.Технические средства иприборы.Позиция Наименование, технические характеристики Кол-во Тип 1а, 4а Уровнемер ультразвуковой (диапазон измерения до 75 м.) 2 VEGASON 53 6a, 7a, 8a, 9a Массовый расходомер Кориолиса. 4 MASS DI 3-DI 40 14a, 18a Термометр сопротивления, медный. Диапазон -50…180 С. 2 ТСМ 50М 21а Тензометрический датчик. 1 САПФИР-652ДИ 15а Преобразователь влажности резистивного типа, с выходным сигналом 4…20 мА, кл. 11-89% — 2, длина погруженной части 80…250мм. 1 ТЭРА, ДВ-02 15б Измеритель технологический (шк. 0…100%, кл.0,5). 1 ИТ-1 15в Блок ввода, 8-ми канальный 1 ADAM-4017 17а Уровнемер гидростатического непрерывного измерения (диап.темп. 0…100 С, вых.ток.сигнал 4…20 мА). 1 SITRANS P DS III, Siemens 18б Симисторный усилитель мощности (максимальный ток 10-12 мА) 1 УМ 4/16 19а, 23а, 26а Показывающий манометр (диапазон 0…600 кПа). 3 ДМ 1001 У2 22а Фотоэлектрический датчик пламени 1 ФД - Кнопочный станции «Пуск-Стоп» 10 ПКЕ-212
5. Анализ и синтез измерительного устройства в заданномканале измерения
В соответствии с заданием необходимо разработать принципиальнуюсхему и построить статическую характеристику нормирующего преобразователя. Исходные данные: ПП Измеряемый параметр Характеристика НП, град. Диапазон измерения Выходной сигнал Термометр сопротивления Температура расстойки 50М 0…50 ºС 0…10 В
/>
где ИС – измерительнаясхема, где происходит превращение изменения сопротивления ПП в изменениевыходного сигнала; У – усилитель выходного сигнала с измерительной схемы.
При измерении температурырасстойки необходимо преобразовать сопротивление датчика в напряжение 0…10В навыходе измерительного преобразователя. В качестве измерительной части выберемсхему неуравновешенного моста с линейной зависимостью выходного напряжение отсопротивления термометра />.
/>
Если принять />, /> и />, то
/>;
где: />опорное напряжение.
Выбираем стабилитрон типа Д818Е.
Рассчитаем источникопорного напряжения. Необходимо получить />.В точке А надо получить напряжение 10 В. Исходя из этого падение напряжения на /> />.
/>.
Принимаем /> типа МЛТ 0,25±5%.
В точке В необходимополучить />. Рассчитаем />.
/>.
Найдем /> из уравнения:
/>
/> /> />
Принимаем />.
Значение допустимого токачерез резистор /> равен />.
/>
Тип резисторов /> МЛТ — 0,25 0,2 кОм±5%.
Найдем напряжения навыходе схемы при различных температурах:
/>
/>
/>
/>
/>
/>
По полученным даннымпостроим статическую характеристику />. На выходе измерительного преобразователя необходимо получитьунифицированный сигнал 0–10 В. Для этого к измерительной схеме, на выходекоторой получаем />, добавляемдифференциальный усилитель.
/>
Диапазон измерений,полученный на выходе моста необходимо сместить в нуль подстроечным резистором />. Через данный резисторпротекает ток
/> />
Сопротивление резистораR10 найдем по закону Ома:
/>
Принимаем /> регулировочный(переменный) резистор типа СП5-2- 1 ±5%. Пусть />,тогда тип резисторов /> МЛТ -0.25-5 кОм±10%.
Расчет напряжений навыходе усилителя. Для проведения этих расчетов необходимо определить коэффициентусиления вторичного моста.
/>
Принимаем />. Выбираем в качестве /> термостабильный переменныйрезистор типа СП-3ּ1-6,8кОм (с запасом длявозможности настройки диапазона выходного сигнала). Так как обычно /> в качестве /> выбираем постоянныйрезистор МЛТ-0,25-3,9 кОм ±10%.
Найдем значениесопротивления />, исходя изкоэффициента передачи (усиления) усилителя DA, равном: />; отсюда,
/>.
Выбираем в качестве /> резистор типа МПТ-0,25-300кОм±10%.
Рассчитываем напряжениена выходе дифусилителя:
/> />
/> />
/> />
Графическая зависимость /> представлена ниже:
/>
После этого необходимополучить зависимость выходного напряжения при изменении температуры окружающейсреды в диапазоне (0… +50)˚С.
/>
Определим напряжение навыходе измерительного моста при t=0˚С.
Рассчитаем напряжение навыходе дифусилителя.
Резистором /> сместим шкалу в нуль.
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>.
/> />
/> />
/> />
Графическая зависимость /> при /> приведена ниже:
/>
Проведем аналогичныевычисления при />.
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/> />
/> />
/> />
Статическаяхарактеристика /> при /> приведена ниже:
/>
Определим погрешностиизмерительной части и всего нормирующего преобразователя.
Измерительная часть:
/> />
/> Класс точности 5.
Определение погрешностейнормирующего преобразователя.
/> />
/> Класс точности 5.
Электрическая схемаповерки изображена на листе 2. Суммарная погрешность приборов, контролирующихвходные и выходные сигналы не должна превышать допустимой погрешности. Передповеркой преобразователь должен быть включен в течении 30 минут для прогрева.Основная погрешность проверяется при значениях выходного сигнала 0, 20, 40, 60,80 и 100% предела измерения. За основную погрешность γ принимаетсявыраженная в процентах наибольшая разность между действительным среднимзначением выходного сигнала Ах и рассчитанное значение выходного сигнала />, отнесенная к нормирующемузначению выходного сигнала />.
/>
Вариация выходногосигнала определяется как наибольшая их абсолютному значению разность выходныхсигналов, полученная при подходе к одному и тому же значению входного сигналасверху или снизу при заданном его значении.
Заключение
В ходе выполнениякурсового проекта были изучены:
— способы и методы формулирования задач технологическогоконтроля и автоматизации технологического процесса;
— способы и методы построения систем технологическогоконтроля;
— типовые измерительные приборы и датчики.
А также, получены навыки по:
— определению метрологических характеристик средствизмерений, отвечающих требованиям регламента ведения ТП производства батонов;
— выбору типовых средств измерений по справочной литературедля построения искомой измерительной системы;
— расчету ПП и промежуточного преобразователя;
— расчету статической характеристики измерительногоустройства в разрабатываемом канале измерения температуры,
— расчету погрешности иоценке класса точности этого канала.
Список литературныхисточников
1. Козлов Г.Ф.,Остапчук Н.В. Системный анализ технологических процессов на предприятияхпищевой промышленности – К., Техника, 1977.
2. В.А. Соколов «Автоматизациятехнологических процессов пищевой промышленности». М.: ВО Агропромиздат,1991. – 445с.: илл.
3. Конспект лекцийпо ТИП.
4. Каталогиизмерительных средств.