Автоматизація виробництва рибних консервів
ВСТУП
Автоматизація виробництва - один з
головних напрямів технічного прогресу. У зв'язку з розвитком автоматики
з'явилася можливість звільнити людину від безпосередньої участі у виробничому
процесі. При автоматизації машини вже не тільки замінюють фізичну працю людини,
але і виконують функції управління виробництвом. При цьому процеси отримання,
перетворення, передачі і використовування енергії, матеріалів і інформації
проводяться автоматично. Автоматизація виробництва підготовлена всім попереднім
розвитком науки, техніки, технології і є закономірним продовженням механізації
виробничих процесів. В той же час автоматизація - це якісно новий етап розвитку
виробництва. В результаті автоматизації збільшується продуктивність
устаткування, знижується собівартість, скорочується брак і підвищується безпека
роботи, поліпшується санітарний стан цехів і т.д. Цікавою особливістю
автоматизації є її вплив на технологію і устаткування виробництва. В даний час
всі питання створення нової техніки розв'язуються комплексно. Технологічні
процеси і устаткування проектується з розрахунком на максимальну автоматизацію,
що дозволяє підвищувати економічність і моторесурс устаткування.
Автоматизація виробництва рибних
консервів значно збільшить швидкість виробництва, а також допоможе зменшити
втручання людини у технологічний процес.
1. ТЕХНІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА ОБ’ЄКТА
1.1 Характеристика продукції,
сировини і напівфабрикатів
Рибні консерви - харчові продукти,
вкладені у герметичну тару і стерилізовані нагріванням до температури, достатньої
для знищення життєдіяльності мікроорганізмів.
Розрізняють наступні види рибних
консервів:
натуральні консерви з риби
у власному соку, бульйоні чи желе;
консерви в томатному соусі
з обжареної, підсушеної чи сирої риби;
консерви в маслі з копченої,
підсушеної чи обжареної риби;
рибо овочеві консерви, в
склад яких разом з рибою входять обжарені овочі;
рибні котлети, паштети і
фарш;
не стерилізовані рибні
консерви .
Натуральні рибні консерви
виготовляють із свіжої, охолодженої або мороженої риби. У всіх випадках рибу
розрізають на шматки або використовують цілі рибини, які щільно вкладають у
банки. При виробництві консервів із лососевих риб (кета, горбуші, нерпа та
ін.), скумбрії, палтуса, і тріскової печені в банки з рибою додають гіркий
перець і лавровий лист. При виготовленні консервів із скумбрії її обдають паром
при температурі 90..950С на протязі 15..20 хв., в банки додають
бульйон, зварений з отриманих при розрізанні риби голів і при хвостових
шматків. Натуральні консерви з риб, які мають ніжне м’ясо (сайра, вугор та
ін.), обробляють в желе для збереження цілісності шматків риби і придання
готовій продукції хорошого товарного вигляду.
Для приготування рибних консервів
використовують банки, зроблені з жесті, алюмінію або скла. Банки з металу роблять
циліндричної, овальної, еліптичної і прямокутної форми, а скляні - лише
циліндричної. Для виготовлення жерстяної тари використовується жерсть товщиною
0,2..0,22 мм, яка покрита оловом.
.2 Опис технологічного процесу
На виробництво натуральних консервів
направляють тільки свіжу або охолоджену сировину не нижче І-го сорту. Недоліком
цих консервів вважають втрату механічної стійкості після стерилізації, тому
найбільш цінні консерви із лососевих риб можна готувати тільки в желейних
заливках. Заливка при застиганні склеює шматки і зберігає їх цілісність при
транспортуванні.
Вся виловлена риба проходить
витримку в спеціальних бункерах з шаром льоду до 0,8 м при температурі риби
1,5..40С. Після витримки рибу розрізають, видаляючи всі внутрішності
і неїстівні частини, відділяючи голову і відрізаючи плавники. Голови
рекомендується відділяти на спеціальних машинах, а ікру діставати вручну. У
океанічних риб дозволяється залишати луску, а у скумбрії і ставриди зрізають
бічні і хвостові плавники.
Для розрізання на автоматах риба
повинна бути сортована по розміру. Після розрізання на автоматах у всіх
випадках необхідні її ручне доопрацювання і мийка. При цьому кількість відходів
змінюється в межах 1,5..6,0 % в залежності від точності роботи автомата.
Підготовлену тушку ріжуть на рибо
різці на шматки, які відповідають висоті банки, і укладають в неї з одночасним
дозуванням солі. Нормою рахується 345 г риби і 5 г солі в одну банку. При
виготовленні натуральних консервів з ставриди і скумбрії в банку додатково
вносять перець гіркий і духмяний по одній горошині на банку і лавровий лист
площею 4 см2
Пройшовши контроль маси і укладки,
наповнені рибою банки поступають для герметизації на вакуумній консервній
машині, а потім на стерилізацію. Стерилізують натуральні консерви при
температурі 112 0С на протязі 80 хв. або при температурі 120 0С
на протязі 40 хв. Порядок приготування натуральних консервів з додаванням
бульйону аналогічний процесу приготування натуральних консервів без добавок.
Норма закладки риби 240..280 г на одну банку, а інші (до 350 г) - заливка.
Для приготування желейного бульйону
використовують відходи від розрізання риби (голови, плавники, кістки). На 1000
банок йде близько 70 кг відходів. Відходи миють, заливають водою і варять до
повного розварювання. Отриманий бульйон фільтрують і додають у відповідності з
рецептом компоненти (сіль, цукор, оцтову кислоту і агар). Агар використовується
з метою збільшення клейкості і міцності желеподібного холодцю. Бульйон з
внесеними компонентами знову нагрівається і подається на заливку. Банки
герметизують і стерилізують при температурі 112 0С на протязі 65 хв.
Технологія приготування натуральних
консервів з додаванням масла така ж сама, як і натуральних консервів з
додаванням бульйону. Рибу нагрівають в банках до температури 100 0С,
не зливаючи бульйон, і додають масло. Норма закладання риби становить 335 г,
масла 10 г і солі 5 г на банку. Банки герметизують і стерилізують при
температурі 112 0С.
В процесі зберігання консервів на
складі відбувається їх дозрівання, яке заключається в рівномірному розподілені
солі у вмісті банки і всмоктування в тканини риби бульйону. Мінімальний термін
дозрівання - один місяць.
.3 Стадії технологічного процесу
Основними стадіями виробництва
натуральних рибних консервів являються:
розрізання і миття риби;
розділення на порції;
прошпарювання банок;
фасування риби і соління;
консервування банок;
стерилізація;
охолодження і зберігання.
.4 Будова і принцип дії
технологічного процесу
.4.1 Загальна будова
Лінія починається з комплексу устаткування
для розрізання і миття риби, в склад якого входять машина для відрізання голови
(1), автомат для розробки риби (3) (з вакуумним висмоктуванням внутрішностей),
миючі машини (роторного, вентиляторного і конвеєрного типів).
В склад лінії входить комплекс
устаткування для ділення риби на порції, який складається з порційних машин
(6), а також комплекс устаткування для прошпарювання банок (16).
Головним являється комплекс
устаткування для фасування і соління риби (8), в склад якого входять машини для
набивки і дозатори солі.
Далі слідує комплекс устаткування
для консервування банок (9), які складаються з вакуумної консервної машини
(10).
Завершальним є комплекс устаткування
для стерилізації консервів, який складається з горизонтальних автоклавів (16)
періодичної або постійної дії.
Далі слідує фінішний комплекс
устаткування для охолодження і зберігання готової продукції, який складається з
транспортера (17), охолоджувача (18), конвеєра і складу.
Рисунок 1 - Машинно - апаратурна
схема лінії виробництва рибних консервів
На рисунку 1 представлена машинно -
апаратурна схема лінії виробництва рибних консервів.
.4.2 Принцип дії лінії
Рибу розрізають на цій лінії в два
прийоми. Спочатку на машині для відрізання голови 1 від риби відділяють голову
і на конвеєрі 2 через розріз виймають ікру. Потім на автоматі для розробки риби
3 з неї зрізають плавці, і виймають внутрішності.
З автомата 3 тушки риби надходять на
миючий транспортер 4, а потім в порційну машину 6 через столи 5 для зачистки
риби. В порційній машині 6 тушки риби ріжуть на шматки, які відповідають
розміру банок. Шматки риби передаються в автомати для укладання риби в банки 8,
які засипають сіллю і спеціями в попередньо ошпарені банки в автоматі 7, а
потім вкладають в них рибу зрізами шматків доверху.
При виході з автоматів для вкладання
8 банки з рибою подаються на попередню консервацію в клінкер 9, а потім на
вакуумний автомат 10. Законсервовані банки по транспортеру потрапляють в мийку
11 і потім укладаються на однорядні сітки 12.
Сітки 13 встановлюються на вагонетки
14 і по рейках 15 закочуються в горизонтальні автоклави 16 для стерилізації.
Стерилізовані консерви проходять гарячий контроль на транспортері 17, а потім
охолоджують холодною водою у ванні з конвеєром 18. Охолодженні консерви
направляють на склад для зберігання і відправки на реалізацію.
.5 Параметри технологічного процесу
Таблиця 1-Параметри технологічного
процесу виготовлення рибних консервів
№
|
Назва параметра
|
Допустимі межі
|
Відхилення
|
1
|
Маса сировини (на одну банку)
|
|
|
2
|
Маса спецій (на одну банку)
|
|
|
3
|
Температура стерилізації
|
|
|
4
|
Час стерилізації
|
|
|
5
|
Температура герметизації та автоклаві
|
|
Тиск в автоклаві
|
|
|
2. АНАЛІЗ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ ЯК
ОБ’ЄКТА КЕРУВАННЯ
рибний напівфабрикат автомат лінія
Аналіз технологічного процесу як
об’єкта керування передбачає розгляд та оцінку його статичних та динамічних
характеристик, їх залежність від зовнішнього впливу, а також взаємозв’язок в
процесі регулювання та контролю.
Процес виготовлення консервів можна
розділити на окремі стадії, кожній з яких характерний свій набір регулюючих та
контрольованих параметрів. Взаємодію цих параметрів зображено на схемі (рисунок
2.1).
Рисунок 2.1 - Схема параметрів
регулювання
Таким чином, кожну ланку
технологічного процесу можна вважати локальним об’єктом управління, а вся
сукупність змінних, що впливають на подібний об’єкт, можна розбити на вхідні і
вихідні змінні.
Вхідними величинами процесу є:
температура стерилізації tс;
температура автоклава tа;
тиск в автоклаві Ра;
час стерилізації Тс;
рівень спецій(їх наявність)
Lс;.
Вихідними величинами процесу є:
якість готової продукції N.
Збурюючою величиною є температура
навколишнього середовища tпр.
3. ОБҐРУНТУВАННЯ ВИБОРУ
ФУНКЦІОНАЛЬНОЇ СХЕМИ АВТОМАТИЗАЦІЇ
Автоматизацію технологічної лінії по
виготовленню рибних консервів проводимо наступним чином. Спочатку вмикається двигун
1-а, машини для відрізання голів 1, на вхід якої подається сортована по розміру
морожена риба, та двигун 2-а конвеєра 2. Двигуни вмикаються електромагнітними
пускачами 1-б і 2-б відповідно. Потім відбувається пуск двигуна 3-а автомата
для розробки риби 3, за допомогою електромагнітного пускача 3-б. Наступним
вмикається двигун 4-а транспортера 4, по якому оброблені рибні тушки надходять
на столи ручної зачистки, двигун приводиться в дію за допомогою
електромагнітного пускача 4-б. Далі - двигун транспортера 5-а, який доставляє
рибні тушки у порційну машину 6, двигун якої також вмикається. Двигуни
вмикаються за допомогою електромагнітних пускачів 5-б і 6-б. Після порційної
машини порізані на шматки тушки разом з ошпареними банками надходять в автомати
для вкладання. Температура в автоматі для ошпарення банок вимірюється за
допомогою датчика температури 7-а, сигнал з якого підсилюється і передається за
допомогою пристрою 7-б та відображається і реєструється за допомогою пристрою
7-в на щиті керування. Далі вмикаються двигун 8-а, який доправляє прошпарені
банки і шматки рибних тушок до порційної машини і 9-а - двигун порційної машини
8. Двигуни приводяться в дію за допомогою електромагнітних пускачів 8-б і 9-б.
Рівень спецій в резервуарах автоматів для укладання вимірюється за допомогою
датчиків рівня 10-а і 11-а, сигнал з яких підсилюється і передається за
допомогою пристроїв 10-б і 11-б й відображається та реєструється за допомогою
пристроїв 10-в і 11-в на щиті керування. Наступними вмикаються двигуни 12-а і
13-а, які приводять в дію транспортер, по якому консерви надходять в клінкер,
та клінкер. Двигуни запускаються за допомогою електромагнітних пускачів 12-б і
13-б. Далі банки рухаються до вакуумного консервного апарату 10. Тиск в ньому
вимірюється за допомогою датчика тиску 14-а, сигнал з якого підсилюється і
передається за допомогою пристрою 14-б та відображається і реєструється за
допомогою пристрою 14-в на щиті керування. Наступними вмикаються двигуни 15-а
мийки 11, де консерви миються водою, та 16-а автонавантажувача 13, який
навантажує консерви на вагонетки 14. Вони приводяться в дію електромагнітними
пускачами 15-б і 16-б. Після навантаження вагонетки з консервами рухаються по
рейкам 15 в автоклави 16. Час стерилізації банок в автоклаві відраховується таймером
17-а, сигнал з якого підсилюється і передається за допомогою пристрою 17-б та
відображається, реєструється та сигналізує за допомогою пристрою 17-в на щиті
керування. Температура в автоклаві вимірюється датчиком температури 18-а,
сигнал з якого підсилюється і передається за допомогою пристрою 18-б та
відображається і реєструється за допомогою пристрою 18-в на щиті керування.
Тиск в автоклаві вимірюється за допомогою датчика тиску 19-а, сигнал з якого
підсилюється і передається за допомогою пристрою 19-б та відображається і
реєструється за допомогою пристрою 19-в на щиті керування. Аналогічні процеси
збору даних проходять і в інших автоклавах, де використовуються датчики: 20-а,
21-а, 22-а, 23-а, 24-а, 25-а, 26-а, 27-а, 28-а, 29-а, 30-а, 31-а, 31-а, 32-а,
33-а, 34-а Після закінчення часу стерилізації вмикається двигун 35-а, який
приводить в рух вагонетки на рейках 17, двигун приводиться в дію
електромагнітним пускачем 35-б. По рейках вагонетки рухаються до охолоджуючої
ванни 18 , а потім на склад для зберігання.
4. ОБҐРУНТУВАННЯ ВИБОРУ ТЕХНІЧНИХ
ЗАСОБІВ АВТОМАТИЗАЦІЇ
.1 Термопара SE002
Для вимірювання температури
використовуємо термопару типу К модель SE002 виробництва компанії Pico
Technology, Великобританія. Термопара представляє собою спайку із провідників
хрому і алюмінію, на неспаяних кінцях яких виникає ЕРС постійного струму,
величина якого залежить від різниці температури спайки і свобідних кінців. Ця
термопара відрізняється невисокою вартістю.
Рисунок 4.1 - Термопара SE002
Технічні характеристики:
- чутливість 41 мкВ/°С;
- діаметр пробника
4,5 мм;
- довжина пробника
120 мм;
- діапазон
вимірювання від -50°С до 250°С.
.2 Ультразвуковий рівнемір VEGASON
62
Для вимірювання рівня використовуємо
ультразвуковий рівнемір VEGASON 62 для виміру рівня рідких і сипучих речовин.
Принцип дії: перетворювач ультразвукового датчика посилає короткі ультразвукові
імпульси і приймає їх у вигляді ехо-сигналів відображених від поверхні
продукту. Час проходження ультразвукового імпульсу від відсилання до прийому
пропорційно відстані до поверхні продукту, тобто рівню. Визначений таким чином
рівень перетвориться у відповідний вихідний сигнал і видається у вигляд
виміряного значення.
Рисунок 4.2 - Ультразвуковий
рівнемір VEGASON 62
Технічні характеристики:
- діапазон вимірювань
до 4 м (від нижньої кромки антени);
- аналоговий вихід:
4-20 мА;
- точність
вимірювання ±0,2% від вимірювального
значення;
- діапазон робочих
температур від -40 до +80°С;
- стійкість до
вібрацій 5-100 Гц.
.3 Реле часу ТК-3
Реле часу ТК-3 призначено для
затримки включення різних електроспоживачів, створення пристроїв резервування
напруги і інших систем, що вимагають витримки часу після включення живлення.
Реле часу складається з корпусу, на якому знаходиться ручка, діапазоні значень
регулювання часу затримки, ручка регулювання часу і індикаторні світлодіоди.
Усередині корпусу знаходяться електронний блок, запобіжник і клемники для
підключення живлячої напруги і навантаження.
Рисунок 4.3 - Реле часу ТК-3
Технічні характеристики:
- мінімальний крок
часу 1хв;
- діапазон робочих
температур від -10 до +50°С;
- спосіб регулювання
- контакт що переключається;
- максимальне
навантаження 3000 Вт.
.4 Датчик тиску САПФИР-22ДГ-Вн
Перетворювачі призначені для роботи
в системах контролю і регулювання технологічними процесами з метою
безперервного перетворення гідростатичного тиску контрольованого середовища в
уніфікований струмовий вихідний сигнал. Перетворювач складається з
вимірювального блоку і електронного пристрою. Перетворювачі різних параметрів
мають уніфікований електронний пристрій і відрізняються лише конструкцією
вимірювального блоку. Принцип дії полягає у лінійному перетворенні деформації
мембрани у зміну опору тензорезисторів.
Рисунок 4.4 - Датчик тиску
САПФИР-22ДГ-Вн
Технічні характеристики:
- верхня межа
вимірювань 2,5 МПа;
- вихідний сигнал
4-20 мА;
- похибка вимірювань
0,1%;
- діапазон робочих
температур від -50 до +150°С;
Таблиця 4.1 - Специфікація засобів
автоматизації
№ позиції на функціональній схемі
автоматизації
|
Технологічний параметр
|
Місце встановл.
|
Назва та коротка характеристика
|
К-сть
|
8-а, 18-а, 21-а, 24-а, 27-а, 30-а, 33-а
|
Температура
|
По місцю
|
Термопара типу К модель SE002; діапазон
вимірювань від -20 до +180°С; чутливість 41 мкВ/°С.
|
7
|
10-а, 11-а
|
По місцю
|
Ультразвуковий рівнемір VEGASON 62; аналоговий
вихід 4-20 мА; діапазон вимірювань до 4 м.
|
2
|
14-а, 19-а, 22-а, 25-а, 28-а, 31-а, 34-а
|
Тиск
|
По місцю
|
Датчик тиску САПФИР-22ДГ-Вн; аналоговий вихід
4-20 мА; Верхня межа вимірювань 2,5 МПа.
|
7
|
17-а, 20-а, 23-а, 26-а, 29-а, 32-а
|
Час
|
По місцю
|
Реле часу ТК-3; мінімальний крок часу 1хв
|
6
|
5. АЛГОРИТМИ ФУНКЦІОНУВАННЯ
Рисунок 5.1 - Загальний алгоритм
функціонування системи
Рисунок 5.2 - Алгоритм регулювання
температури ошпарення банок
Рисунок 5.3 - Алгоритм регулювання
рівня спецій в резервуарі автомата для вкладання риби
Рисунок 5.4 - Алгоритм регулювання
часу стерилізації консервів в автоклаві
Рисунок 5.5 - Алгоритм регулювання
температури в автоклаві
Рисунок 5.6 - Алгоритм регулювання
тиску повітря в автоклаві
ВИСНОВОК
При виконанні даного курсового
проекту був розглянутий технологічний процес виробництва рибних консервів.
Розглянуті основні стадії
виробництва, а також технологічні машини і агрегати, які використовуються у
виробництві даного типу.
Курсовий ділиться на п’ять розділів:
. Описує способи виробництва рибних
консервів, а також технологію і основні складові технологічної лінії.
. Проводиться оцінка статистичних і
динамічних процесів і їх залежність від зовнішнього впливу, а також
взаємозв’язок в процесі регулювання та контролю, визначаються вхідні, вихідні
та збурюючи величини.
. Обґрунтовується вибір
функціональної схеми автоматизації, проводиться детальний опис функціонування
схеми.
. Проводиться вибір необхідних
датчиків, приводяться їх основні параметри та кількість.
. На основі вибраних вхідних даних
будуються алгоритми функціонування.
ЛІТЕРАТУРА
1.Панфилов.
„Автоматизированные процессы в пищевых производствах”. - М.
2.Черенков
В.В. „Промышленные приборы и средства автоматизации”. -М.
.Панфилов
„Машины и автоматы” (том 1).