Курсовая работа: Автоматизация рецептурно-смесительного комплекса приготовления шоколадных масс
Рисунок 1 – Рецептурно-смесительный комплекс для приготовления шоколадных масс
Смонтированные на пульте управления приборы и системы позволяют осуществлять программирование и автоматическое дозирование компонентов, пуск, остановку, контроль за работой оборудования и предохранять его от аварий и поломок.
Шоколадную массу готовят на сахаре-песке, который подается в бункер шнеком 1. Бункер для приема и хранения запаса сахара-песка 2 вместимостью до 0,5 м3 . В конусной части бункера установлен ворошитель 3 с индивидуальным электродвигателем и заслонка, закрывающая выход из соответствующего бункера в приемную воронку ленточного дозатора.
Поскольку приготовление шоколадных масс на сахаре-песке приводит к быстрому износу вальцов пятивальцовых мельниц, в модернизированных линиях сахар-песок из дозатора подается в микромельницу.
После ленточного дозатора 4 сахар-песок подается в мельницу 5. Размол взвешенного сахара-песка в пудру осуществляется на установленной над смесителем молотковой многорядной мельницы 5 производительностью до 600 кг/ч. Полученная пудра непрерывно подается в смеситель 6. В смесителе сахарная пудра тщательно перемешивается с остальными компонентами шоколадной массы.
Темперирующие сборники для какао тертого 8 и какао-масла 9 вместимостью по 500 кг с водяной рубашкой имеют систему автоматического регулирования и поддержания температуры на заданном уровне. Сборник для какао тертого 8 снабжен мешалкой, сборник же для какао-масла 9 представляет собой емкость с водяным обогревом без мешалки. Они соединены между собой продуктопроводами с установленными в цехе емкостями для хранения какао-масла и какао тертого.
Жидкие и нагретые до 60...70 °С компоненты дозируются шестеренчатыми насосами-дозаторами 7, снабженными рубашками. Привод насосов осуществляется специальными электродвигателями постоянного тока. Благодаря бесступенчатому изменению частоты вращения насосов достигается подача заданного количества какао-масла и какао тертого.
Соотношения компонентов в рецептуре устанавливаются задатчиками в пределах (кг/ч): по сахару-песку 160...170, какао-маслу и какао тертому 60...300. Пропорциональный задатчик изменяет производительность комплекса в пределах 80... 120 %, сохраняя неизменными заданные соотношения между компонентами.
Непрерывное смешивание компонентов проводится в одношнековом горизонтальном смесителе 6, который снабжен рубашкой, позволяющей обогревать смеситель горячей водой. Смеситель 6 приводится в движение от электродвигателя мощностью 2,8 кВт. Для контроля за температурой продукта в смесителе установлен термометр. Компоненты поступают в смеситель через прямоугольное отверстие, расположенное в верхней части корпуса. Вал смесителя, несущий фасонные лопасти, расположенные по спирали, вращается внутри корпуса, разделенного на ряд камер тремя группами фасонных пластин, которые также расположены по спирали. Благодаря специальной конструкции редуктора вал за один оборот осуществляет двойное движение: вращательное вокруг своей оси, причем лопасти рассекают, перемешивают и сдавливают обрабатываемую массу, прижимая ее к неподвижным фасонным пластинам корпуса; возвратно-поступательное, при котором масса перемещается вперед, поступая в следующую камеру смесителя.
Обрабатываемая масса продвигается вдоль оси смесителя, проходя через три продольных канала, смешиваясь лопастями вала и неподвижными фасонными пластинами корпуса.
Рабочие органы непрерывно самоочищаются, и по окончании работы в смесителе остается только минимальное количество массы.
Готовая масса выталкивается из смесителя через мундштук, сечение которого может меняться.
Затем масса поступает пятивальцовую мельницу 10, где подвергается истирающему действию, проходя постепенно между пятью вращающимися навстречу друг другу вальцами. Вальцы полые и имеют бочкообразную форму, скорость их вращения увеличивается с высотой. Привод вальцов осуществляется от электродвигателя через ременную и зубчатую передачу. Двигатель имеет мощность 55 кВт.
2. Анализ технологического процесса как объекта автоматизации и выбор контролируемых и регулирующих параметров
В работе рецептурно-смесительного комплекса и технологическом процессе, протекающем в нем, можно выбрать следующие технологические параметры, определяющие нормальное протекание процесса:
· уровень какао-тертого в емкости, т.к. для обеспечения нормального протекания процесса оно должно непрерывно подаваться на смешивание;
· температура компонентов смеси, а именно какао-тертого, в емкости, необходимая для его разжижения – это влияет на качество приготовления смеси и облегчает подачу компонента на следующую стадию;
· температура смеси в смесителе, влияющая на качество смеси;
· точное дозирование компонентов;
· температура вальцов пятивальцовой мельницы, т.к. из-за трения происходит повышение температуры, что является нежелательным явлением, поэтому внутри вальцов циркулирует холодная вода для их охлаждения и предотвращения нагрева массы;
· давление в гидроцилиндрах пятивальцовой мельницы, с помощью которого происходит регулирование зазора между вальцами, что очень важно когда нужно получить на выходе частицы заданного размера.
При наполнении емкости какао-тертого Е1 необходимо контролировать уровень от 0,1 до 0,4 м. При несоблюдении этого условия произойдет прекращение подачи компонентов, что приведет к нарушению рецептуры или произойдет переполнение бункера, что приведет к потере компонентов смеси. Во избежание этого на бункере необходимо установить датчик уровня, который будет подавать сигнал на сигнализатор уровня. При достижении верхнего или нижнего уровня, датчик подаст сигнал на отключение или включение двигателя насоса Н1.
Емкость оборудована рубашкой, чтобы поддерживать температуру какао тертого в пределах от 60 до 700 С. Несоблюдение приведет к нарушению рецептуры. Автоматическое регулирование температурных режимов можно обеспечить путем управления сливом воды из обогревающих рубашек-сборников: температура измеряется датчиком, соединенным с регулятором, который воздействует на электромагнитный клапан, управляющий стоком воды из рубашки.
Регулирование температуры в смесителе можно обеспечить путем изменения расхода греющего агента в зависимости от температуры внутри смесителя. С помощью датчика, соединенного с регулятором, который воздействует на электромагнитный клапан, поддерживается температура в пределах 62-670 С, необходимая для требуемой пластификации массы.
Для контроля, регистрации и индикации между датчиками и исполнительными механизмами устанавливается единый микропроцессорный контроллер. Поступающий сигнал сравнивается с верхними и нижними предельными значениями и вырабатывается управляющий сигнал.
Дозирование компонентов происходит объемным способом с помощью шестеренчатых насосов-дозаторов и ленточного дозатора. Регулирование расхода компонентов происходит при помощи частотного преобразователя, управление ведется с помощью универсального контроллера. Количество компонентов определяется частотой вращения рабочих органов дозаторов. Соотношения компонентов в рецептуре устанавливаются задатчиками в пределах (кг/ч): по сахару-песку 160…170, какао-маслу и какао тертому 60…300.
Регулирование температуры в валках можно обеспечить путем изменения расхода охлаждающего агента в зависимости от температуры внутри валка. С помощью датчика, соединенного с регулятором, который воздействует на электромагнитный клапан, поддерживается температура в пределах 20-280 С, необходимая для безотказной работы машины.
Для регулирования степени измельчения продукта необходимо изменять зазор между валками. Зазор можно регулировать с помощью изменения давления в гидроцилиндрах в гидравлической системе прижатия валков. Измерения производятся для каждой стороны валков отдельно в трех парах гидроцилиндров. С помощью датчика, соединенного с регулятором, который воздействует на электромагнитный клапан, регулируется подача масла, нагнетаемого гидравлическим насосом.