Курсовая работа: Автоматизация производства закваски для кисломолочных напитков

Процесс производства заквасок непрерывным способом состоит в культивировании молочных микроорганизмов в проточных условиях. Технологический процесс и автоматизированная установка для непрерывного производства заквасок, содержащих гомо- и гетероферментативные мезофильные стрептококки, разработаны во ВНИМИ Л.А. Банниковой, Л.П. Брусиловским, В.П. Свириновским. Функциональная схема системы управления данной установки приведена на чертеже.

Свежее молоко из промежуточного бака I плунжерным насосом-дозатором II подается в двухсекционный проточный теплообменник. В секции III молоко стерилизуется при температуре , в секции IVоно охлаждается ледяной водой до температуры . Стерилизованное молоко, охлажденное до температуры заквашивания, непрерывно поступает в культиватор V. В нем свежее молоко смешивается с подсквашенным молоком. В культиваторе поддерживается значение рН продукта, равное , и температура , которые являются оптимальными для накопления микробных клеток. Подсквашенное молоко, содержащее значительное количество гомо- и гетероферментативных стрептококков, из культиватора Vчерез переливную трубу XIпоступает в культиватор VI, где поддерживается значение рН продукта, равное , и температура . Условия среды в культиваторе Vотличаются от условий в культиваторе VI, поэтому в последнем накапливаются продукты жизнедеятельности микроорганизмов (молочная и другие кислоты, а также ароматические вещества) и незначительно увеличивается объем микрофлоры.

Готовая закваска из культиватора Vнасосом VIIподается в теплообменник VIII, где охлаждается до температуры , откуда направляется на технологические нужды. Сквашенное молоко перемешивается лопастными мешалками.

Автоматическая система контроля и управления процессом должна выполнять следующие функции:

измерение, регистрацию и регулирование температур нагревания (стерилизации) молока и охлаждения его до температуры заквашивания;

измерение, регистрацию и регулирование рН продукта в культиваторах;

измерение и регистрацию температур в культиваторах и на выходе из охладителя закваски;

регулирование температур воды в рубашках культиваторов;

регулирование уровня продукта в промежуточном баке I и культиваторе VI;

измерение температур воды в рубашках культиваторов и давления молока и греющего пара в стерилизаторе III.

Температура стерилизации молока измеряется и регистрируется автоматическим электронным мостом 1а типа КСМ-3 с дисковой диаграммой, с пределами 0— 150° С. Прибор работает с термометром сопротивления 1 типа ТСП-175, установленным на выходе из секции стерилизации. В мост встроен пневматический ПИ-регулятор, поддерживающий заданную температуру стерилизации молока. В зависимости от температуры продукта регулятор изменяет подачу пара с помощью регулирующего клапана 2. Дистанционное управление клапаном производится при помощи байпасной панели 2а. Контактное устройство моста используется для световой сигнализации (лампа Л1) снижения температуры стерилизации молока.

Температура охлаждения молока измеряется, регистрируется и регулируется аналогичным прибором За, работающим с термометром сопротивления 3, установленным на выходе из секции охлаждения.

Пневматический регулятор, встроенный в прибор, поддерживает заданную температуру молока путем измерения расхода ледяной воды с помощью регулирующего клапана 4. Дистанционное управление клапаном 4 производится при помощи байпасной панели 4а. Контактное устройство моста осуществляет световую сигнализацию (лампа Л2) повышения температуры охлаждения молока. Давление продукта в стерилизаторе измеряется манометром 5 с разделительным устройством, а давления греющего пара — аналогичным манометром без разделительного устройства. Давление продукта должно быть на 0,04—0,05 МПа выше давления греющего пара. Требуемое давление продукта устанавливают краном X. Если давление продукта превышает требуемое, молоко через предохранительный клапан IXвозвращается в промежуточный бак. Значение рН в культиваторе V измеряется прибором 6а типа рН-202 с диапазоном измерения 4-6,5 рН. Погружной датчик 6 типа ДПМ-21А прибора установлен в культиваторе. К выходным клеммам прибора 6а подключен автоматический электронный самопишущий потенциометр 66 типа КСП2 с позиционным регулирующим устройством, которое через промежуточный электропневматический клапан 7а типа ВВ-32 управляет переключающим клапаном 7 с пневматическим приводом. Если рН подсквашенного молока в культиваторе превышает заданное значение, клапан 7 переключает поток молока в промежуточный бак I. Клапан вновь переключает поток молока в культиватор, если рН ниже заданного значения. В культиваторе VIизмерение, регистрация и регулирование рН продукта осуществляется аналогичным комплектом приборов 8, 8а, 86 и 9а, Заданное значение рН продукта в культиваторе поддерживается путем подачи свежего молока, поступающего через клапан 9, заданный уровень продукта в культиваторе VIкондуктометрическим регулятором уровня 10а, датчик 10 которого установлен в культиваторе. Готовая закваска отводится из культиватора VIнасосом VIIчерез переключающий клапан 11, который управляется от логического блока ЛБ. Последний срабатывает при достижении заданных значений рН и уровня продукта в культиваторе VIи через промежуточный электропневматический клапан 11а переключает клапан 11 на выпуск закваски.

При снижении уровня продукта или повышении рН клапан 11 переключает поток продукта обратно на вход насоса VII. О работе клапанов 7,9 и 11 сигнализируют лампы ЛЗ - Л5.

Заданная температура воды в рубашках культиваторов поддерживается с помощью полупроводниковых позиционных терморегуляторов типа ПТР-2. Датчики 12 и 14 терморегуляторов установлены в рубашках культиваторов. Релейный блок 12а управляет работой трубчатого нагревательного элемента 13 типа ТЭН-10, установленного в рубашке культиватора V. При снижении температуры воды в рубашке релейный блок 12а через магнитный пускатель включает нагревательный элемент 13, о работе которого сигнализирует лампа Л6. Если температура превышает заданную, нагревательный элемент отключается.

Для поддержания в продукте культиватора VIтемпературы 25°С в рубашку культиватора подается холодная вода, поступление которой регулируется электромагнитным клапаном 15, управляемым релейным блоком 14а. О работе электромагнитного клапана сигнализирует лампа Л7.

Температуры продукта в культиваторах и на выходе из охладителя измеряются и регистрируются термометрами сопротивления 16 —18 типа ТСП-175 с многоточечным электронным мостом 16а типа КСМ2. Температуры в рубашках культиваторов измеряются термометрами сопротивления 19 и 20, работающими с логометром 19а типа Л-64.

Предусмотрена блокировка, исключающая включение электродвигателей 21 мешалок при открытой крышке культиваторов. Для этого устанавливают конечные выключатели 22 типа ВПК-2110. Дистанционное управление электродвигателями 21, 23 и 24 мешалок и насосов производится кнопками со щита управления. Световая сигнализация включения электродвигателей осуществляется лампами Л8 и Л9. Уровень молока в промежуточном баке I регулируется поплавковым регулятором уровня 25.

Приборы и средства управления процессом непрерывного производства закваски размещены на щите управления, оснащенном мнемонической схемой, на которой расположены лампы сигнализации работы клапанов, электродвигателей мешалок, насосов, кнопки и переключатели управления.

Подбор средств измерения и автоматизации

Клапан с электрическим приводом конструкции ВНИМИ. Клапан типа КРАМ-1

Предназначен для автоматического регулирования потоком жидких и сгущенных молочных продуктов под вакууме»!. Его применяют и как отсчетный для перекрытия трубопровода. Клапан входит в комплект регулятора уровня АРУ-2 для вакуум-выпарных установок.

Клапан КРАМ-1

Он состоит из углового корпуса 9, исполнительного механизма 1 типа ПР-М, эксцентрикового механизма на выходном валу электродвигателя с на выходном валу электродвигателя с пальцем 11 и передаточного звена, служащего для привидения в движение рабочего органа клапана .Передаточное звено содержит рычаг2, шарнирно закрепленный на опорном кронштейне 10 и выполненный с вилкообразной прорезью 12, втулка 6 с прорезями 5, внутри которой размещена пружина, опорный ролик 3, установленный на втулке, и шток 8. Подпружиненная втулка 6 является амортизирующим устройством и прикреплен к штоку с помощью чеки 7.

Клапан с мембранным пневмоническим приводом

Имеют модификации: ВЗ-клапан открыт при отсутствии подачи воздуха в исполнительный механизм и ВО- клапан закрыт при отсутствии подачи воздуха. Применяются запорные и переключающие клапаны. В переключающих клапанах ВЗ воздух через штуцер 1 подается пневмонический привод 14. Давление воздуха отжимается мембрана 13 и пружина 12 вниз. Запорный орган 3 клапана тоже перемещается в нижнее положение. Продукт, поступая в средний патрубок4, выходит через верхний 10. После выпуска воздуха запорный орган клапана под действием пружины возвращается в исходное положение.

Пневмопривод соединяется с корпусом клапана с помощью болтов2. Три части клапана 4, 5 и 10 соединяются друг с другом хомутом 6,8 с рукояткой 7 через уплотнительное кольцо.

Запорный клапан