Автоматизація процесу виробництва макаронних виробів (ID:356779)

1. Аналіз технологічного процесу 1.1. Опис технологічного процесу Технологічна схема макаронних виробів включає наступні основні операції: підготовка сировини, заміс тіста, формування та оброблення сирих виробів, сушка, стабілізація і упаковка готового продукту. Сушка є одним з вирішальних етапів виробництва макаронних виробів, найбільш тривалим і енергоємним. Вибір режиму сушіння визначається технологічними властивостями макаронного тесту. Щоб уникнути викривлення і розтріскування прагнуть до рівномірної сушці вироби як по його перетину, так і по довжині. Технологічна схема виробництва зображена на малюнку 1.1 [3]. Рис.1.1. Технологічна схема виробництва макаронних виробів.   Підготовка сировини. Цей процес заклечається в тому, що борошно потрібно просіяти від різних непотрібних домішок, також його слід підігріти ( температура повинна бути не нижчою ніж 10° С), і ще слід змішати різні партії і сорти борошно відповідно до рецептури виробу. Вода, яка використовується для приготування тіста також має підігрітися у теплообмінному апараті, а потім цю тепло вуду змішують з очищеною водою з системи, щоб отримати відповідну температуру, яка потрібна по технології виробництва. Добавки які додаються до тіста також потрібно підготувати. Їх розмішують у воді, яку використовують для замісу тіста. Якщо по рецепту потрібно додавати курячі яйця, то їх попередньо миють, а якщо використовують меланж, то його потрібно розморозити і привести до певної температури. Приготування макаронного тіста. Стадія приготування макаронного тіста складається з дозування інгредієнтів (муки, води і добавок) і замісу тіста. Дозування компонентів виконується при допомозі дозаторів, які неперервним потоком подають борошно і воду з розчиненими в ній добавками у змішувальне корито у приблизному співвідношенні 1:3. В змішувальному кориті відбувається процес замішування тіста – це інтенсивне перемішування борошна і води, зволоження і збільшення його в об’ємі. Та на відміну від хлібобулочного тіста, тісто для макаронних виробів в кінці вимішування не є однорідною тягучою масою, воно має вигляд добре зволожених і розрізнених грудочок і крихт. Наступний етап - пресування тіста. Метою даного етапу є перетворити тісто у однорідну в’язку і пластичну масу, ущільнити його і надати відповідної форми. Надання форми відбувається продавлюванням тіста через отвори, які є у металевій матриці. Форма отворів такої матриці має форму відпресованих сирих виробів. Оброблення сирих виробів. Цей етап має на меті розрізати вироби після матриці на відрізки зазначеної довжини і підготувати їх до наступної стадії – сушіння. В залежності від виду виробів, така підготовка може відрізнятися видом сушильного обладнання – розрізані вироби можуть розкладатися на сіткоподібні лотки, рами чи ложкоподібні касети, або розвішування виробів на сушильні жердини. Пресовані вироби перед різанням і піч час нього інтенсивно обдуваються повітрям, для того щоб отримати суху скоринку на поверхні макаронних виробів. Це також служить для попередження злипання виробів між собою, та прилипання їх до поверхонь сушильних апаратів. Сушіння виробів. Метою даного етапу є закріпити форму виробу і попередити в ньому розвиток мікроорганізмів. За часом це найтриваліша стадія, тому що від правильності виконання її залежить міцність виробів. Наприклад, якщо макарони пересушити, то вони стануть крихкими і матимуть тріщини, а от якщо не достатньо сушити, то виріб може з часом закиснути і зіпсуватися. На підприємствах використовують конвективне сушіння виробів з обдуванням продукту гарячим повітрям. Охолодження висушених виробів. Для вирівнювання високої температури виробів після сушіння і у пакувальному відділенні застосовують охолодження. Цей етап також проводять для того, щоб не утворювалася волога в упаковці, і не зменшувалася маса виробів. Цей процес проходить у спеціальних бункерах, які називають стабілізаторами – накопичувачами. Охолодженні вироби проходять перевірку на брак, якщо вони не відповідають вимогам якості, то макарони відбраковуються, решта виробів надходить на упаковку. Упаковка. Упаковка готової продукції проводиться в малу упаковку (коробки, пакети) – це може проходити вручну чи фасувальними машинами, або у велику тару (коробки, ящики, мішки). Опис машинно-апаратурної схеми виробництва макаронних виробів представлена на малюнку 1.2. Рис.1.2. – Машино-аппаратна схема виробництва макаронних виробів. Автоборошновози підключають до мукоприймального щитку 6 і завантажують борошно в один з силосів 5 для зберігання. За допомогою шнекових живильників 4 борошно вивантажують з різних силосів 5 в потрібних пропорціях і змішують гвинтовим конвеєром 3. Після контрольного просіювання в відцентровому просіювачі 2 мука через роторний живильник подається повітродувкою 1 в тістомісильне відділення. Борошно відділяється від транспортуючого повітря в циклоні 7 [3]. Частина води і добавки через дозатори 28 завантажують в змішувач 27 і готують концентровану емульсію. Насосом 26 її разом з частиною води дозують в видатковий бак 21, забезпечений терморегулюючої сорочкою. З цього бака готова емульсія подається насосом 19 в тістомісильні відділення [3]. Борошно і емульсію дозаторами 8 безперервно подають у тістозмішувач 17. Він має три окремі камери, через які послідовно проходить обробляється суміш, що дозволяє збільшити тривалість замісу до 20 хв. На завершальному етапі замісу в останній камері суміш піддається вакумуванню за допомогою вакуум-насоса. Завдяки цьому виходить більш щільна структура макаронного тіста без повітряних включень, а також в подальшому висушені вироби з рівномірною структурою. Потім суміш надходить в шнеки макаронного преса 9. У початковій частині шнековой зони суміш піддається інтенсивному перемішуванню, пересуваючись по шнековому каналу до формуючих отворів матриці, вона перетворюється в щільну пов'язану пластоподібну масу - макаронний тісто. У предматричній камері преса створюється тиск 6 ... 12 Мпа, під дією якого через матрицю 10 випресовуються сирі вироби [3]. Ножі 11, обертаючись в площині вихідних отворів матриць, відрізають від тестового потоку необхідні по довжині тестові заготовки, які обдуваються повітрям з кільцевого сопла 12. Сирі заготовки макаронних виробів направляються в секції вібраційного подсушувача 13. У секції продукт проходить зверху вниз по п'яти вібруючим ситам 14, обдувається повітрям від вентилятора 15 і підсушується. Потім потік підсушених тістових заготовок об'єднується в Вібролотки 16 і елеватором 18 транспортуються до пристрою 20, яке розподіляє їх рівномірним по товщині шаром по всій площі верхнього ярусу 23 сушарки 22. Тістові заготовки, проходячи зверху вниз стрічковим конвеєром, висушуються. Залежно від асортименту і продуктивності лінії в її склад включають дві або три стрічкові конвеєрні сушарки, встановлені послідовно. У них тестові заготовки проходять попередню і остаточну сушку. Після сушіння нагріті заготовки елеватором 24 і рухомим стрічковим конвеєром 25 направляються в бункера 29 накопичувача-стабілізатора. У них заготовки поступово остигають до температури приміщення цеху, в них відбувається вирівнювання вмісту вологи [3]. Готові вироби системою конвеєрів 30 подають в фасувальну машину 31 і упаковують в коробки з картону або пакети з полімерної плівки. У машині 32 пакети упаковують в торгову тару і відправляють на склад [7]. 1.2. Карта параметрів технологічного процесу. У таблиці 1.1 представлені апарати, що встановлені на лінію, і величини, які вимірюються в цих апаратах. Аналіз вимог технологічного режиму і умов експлуатації встановленого технологічного обладнання призводить до необхідності розглянути види автоматизації технологічного процесу (таблиця 1.2) Таблица 1.1 Контрольовані і регульовані параметри по технологічній лінії Аппарат Параметр Температура Тиск Рівень Витрата Силоси + Дозатор муки + Дозатор добавок + Дозатор води + Змішувач добавок + Витратний бак для води і добавок + Тістозмішувач + Прес макаронний + Вібраційний підсушувач + Сушка +   Таблица 1.2 Види автоматизації технологічного процесу. Апарат та параметр Величина параметра та розмірність Вид автоматизації Вимірювання реєстрація регулювання сигналізація захист 1 2 3 4 5 6 7 Силоси Рівень (0,2-4) м + + + + + Дозатор муки Рівень (0,2-1,0) м + + + + Дозатор добавок Вага продукту 40кг + + + + Подача води Витрата 100л/ч + + + Змішувач добавок Рівень (0,1-1,0) м + + Витратний бак для води і добавок Температура Рівень 80°С (0,1-1,0) + + + + + Тістозмішувач Рівень (0,1-1,0) м + + + Пресс макаронний Тиск 1,0 МПа + + + + + Вібраційний підсушувач Температура 150°С + + + + Сушка Температура 150°С + + + + 1.3. Аналіз технологічного процесу як об’єкта управління Оскільки процес виробництва макаронних виробі досить громіздкий, то я пропоную розгляду один з найважливіших етапів технологічного процесу – це сушіння готової продукції у конвеєрній стрічковій сушилці. Сушіння готових макаронних виробів – це кінцевий етап виробництва, від якого залежить якісні характеристики продукції. Сушка здійснюється в спеціальних сушильних апаратах, де застосовується конвективний метод підведення теплоти. Конвеєрна сушилка має вигляд камери , всередині якої розміщений конвеєр і вентиляційне обладнання. Сушіння продукції відбувається за допомогою чистого повітря, яке нагрівається в парових калориферах. Установка для сушіння складається з камери, в якій проходить виведення вологи з продукту; калорифера, де повітря підігрівають до заданої температури; приливно-витяжної системи для виведення та подачі повітря. Рис.1.3. Схема кінцевої сушки макаронних виробів типу СПК-4Г-45. Для вентиляції і підігріву повітря в сушарці застосовують чотири групи вентиляторів 4, калорифер із ребристих труб 1, який розташований спереду вентилятора, а також труби що підігрівають підлогу. Всі вентилятори розміщені один над одним по вертикальній осі, вони розташовані симетрично по два з правого і два з лівого боку між каркасом і зовнішньою обшивкою. Потоки повітря від вентиляторів спрямовані на зустріч один одному, тому повітря поступає під робочі стрічки конвеєра 3 тим самим просушує шар виробів та обдуваючи вироби зверху. Далі повітря засмоктується на рециркуляцію з торцевих частин сушильного апарату. Дана схема руху повітря, що використовують для сушіння, забезпечується наявністю бічних 5 і стельових 6 щитків. Через бокові щитки повітря надходить лише на робочі гілки стрічок, а через стельові над торцевими сторонами сушильного апарату, між напівфабрикатами і гілкою верхнього конвеєра. Оскільки робочі гілки конвеєра відділені один від одного, то сушильне повітря проходить через шар виробів, які лежать на стрічках конвеєра. Через отвори, що знаходяться в бічних стінках апарату відбувається підсос свіжого в вивід вологого повітря. Це все відбувається за допомогою шибера 2 і заслінок, що автоматично відкриваються і закриваються, підтримуючи температуру повітря для сушіння на рівні 40 – 45 ◦С, а вологість – 70 – 80%. Установка забезпечує можливість рівномірного висушування кожного виробу окремо і дозволяє скоротити тривалість процесу до 1 години. Вироби, що надійшли в сушильну камеру, рухаючись по транспортеру, падають з ярусу на ярус, піддаючись термічній обробці і перемішування, чим досягається їх рівномірне висушування. Задані технологічні параметри сушіння підтримуються автоматично в залежності від виду вироби, з відображенням значень фактичної і заданої температури, а також заданого часу термообробки на блоці управління. Тривалість процесу регулюється від 45 хвилин до 1,5 години. Сушильна камера оснащена системою аварійних блокувань. Таким чином, перераховані вище переваги дозволяють вийти на якісно новий технічний і економічний рівень виробництва.