УДК
к. т.н., и. о. доцента Таразского государственного университета им.
ст. преп. Таразского государственного университета им.
ст. преп. Таразского государственного университета им.
магистрант Таразского государственного университета им.
АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА В ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
В статье рассматривается автоматизация технологического процесса в пищевой промышленности, а именно процесс производства муки. Рассматривается этапы размола и структурная схема АСУТП.
Мақалада тағам өндірісін автоматтандыру үрдісі, ал негізінен ұн өндірісінің автоматтандырылуы қарастырылған. Бидайды өңдеу этаптары мен ТП АБЖ –ң структуралық схемасы қарастырылды.
The paper considers the automation of the technological process in the food industry, namely the process of flour production. The grinding stages and the structural diagram of the automated process control system are considered.
Ключевые слова: размол, ситовеечная машина, контроллер
Түйін сөздер: ұнды өңдеу, ұнды елегіш машиналар, контроллер
Keywords: grinding, sieve machine, controller
В настоящее время в Казахстане отмечается подъем пищевой промышленности, которая выходит на передовые позиции в промышленно-экономическом комплексе республики. Увеличивается ассортимент и повышается качество продукции. Для успешного развития отрасли необходимо дальнейшее увеличение выпуска высококачественных и разнообразных по ассортименту продуктов питания, повышение их конкурентоспособности с импортными товарами. Одной из важнейших отраслей пищевой промышленности является хлебопекарная.
Применяемое на большинстве хлебопекарных предприятий оборудование не отвечает современным требованиям, необходимо их техническое перевооружение за счет оснащения новым и модернизированным оборудованием, позволяющим повысить качество, расширить ассортимент и увеличить производительность при снижении энергозатрат. Причем для переоснащения предприятий современной техникой вследствие высокой стоимости импортного оборудования следует ориентироваться на разработку и создание собственного производства [1].
Технологический процесс (ТП) производства муки можно разделить на следующие 5 основных стадий, в которых участвуют самостоятельные виды оборудования. На рисунке 1 представлен технологический процесс производства муки.
Рисунок 1 Основные стадии ТП производства муки
Все вышеперечисленные стадии важные для технологического процесса в целом. Но в работе мы более подробно остановимся на стадии помола зерна в муки.
Помол начинается с драного процесса, в результате которого зерно постепенно измельчается на промежуточные продукты – крупки и дунсты. Процесс осуществляется на вальцовых станках, рабочими органами которых служит пара вальцов, вращающихся с разными скоростями. В результате различных скоростей вращения и рифленой поверхности вальцов зерно и продукты его измельчения, проходящие между ними, раскалываются и дробятся. В драном процессе участвуют несколько вальцовых систем.
Для разделения по крупности (сортировки по размерам) крупки и дунсты направляют в просеивающие машины – рассевы. Каждый рассев представляет собой шкаф, разделенный на несколько секций, состоящих из набора ситовых рам с разными размерами отверстий и сборных днищ, и оборудованных каналами для выпуска продуктов. После каждой драной системы установлен свой рассев. Верхние сходы с рассева, не просеявшиеся через наиболее крупные сита, направляются на следующие драные системы для дальнейшего измельчения. Проход через более мелкие сита отсортировывается в виде муки, мелкой, средней и крупной крупок, мягкого и жесткого дунста. Каждый продукт после сортировки по размерам обрабатывается по разным схемам [2].
После рассевов крупки при развитых схемах помола поступают в ситовеечные машины, сортирующие их по качеству (добротности) и размеру. Этот процесс называется обогащением крупок, он позволяет увеличить выход муки высшего сорта при сортовых помолах. Ситовеечные машины сортируют продукты с помощью установленных в 2-3 яруса ситовых рам с возвратно-поступательным движением и потока воздуха, проходящего через сита. Создается псевдоожиженный слой крупок, находящихся во взвешенном состоянии. Наиболее добротные мелкие крупки с пониженной зольностью (1-й группы), содержащие в основном эндосперм, имеют высокую плотность и низкую парусность. Они преодолевают сопротивление потока воздуха, быстро просеиваются через сита и направляются в вальцовые станки, где домалываются в муку. Крупки с частицами оболочки (сростки) имеют повышенную парусность. Они, как правило, идут сходом с сит и направляются на драные системы для измельчения или в шлифовочные вальцовые станки, оборудованные вальцами без рифлей. В них происходит процесс обработки крупок с оболочками, который называется шлифовочным. После этого значительно снижается зольность крупок, которые снова проходят сортировку перед размолом [3].
После ситовеечных машин мелкие по размеру добротные крупки (2-3 %) не домалывают в муку, а направляют в склад готовой продукции и именуют манной крупой. Отсортированные крупки и дунсты домалывают в муку (с отсеиванием ее на рассевах) на вальцовых станках с мелко рифлеными или микрошероховатыми вальцами. Этот процесс называется размольным. При сортовых помолах работает несколько размольных систем (от 3 до 12). Вся полученная мука проходит через контрольные рассевы и поступает в выбойное отделение мельницы. Отруби выделяются верхним сходом с рассевов последних драных и размольных систем или на бичевых машинах для вымола оболочек. В общем виде этапы размола зерна представлены на рисунке 2.
Все вышесказанное говорит о том, что процесс размола зерна является очень важным и сложным технологическим процессом с многочисленными факторами, влияющими на качество готового продукта – муки. В связи с этим встает вопрос об автоматизации данного процесса современными высокотехнологичными и надежными средствами. Автоматизация ТП помола муки предполагает использование управляющей ЭВМ, сетевых контроллеров, средств отображения и управления технологическим процессом, а также наличие автоматизированных рабочих мест (АРМ) операторов и лаборатории для определения качественных параметров производимой муки (влажность, кислотность, дисперсность и т. д.). Данная автоматизированная система имеет два уровня управления (рис. 3).
Рис.3 Структурная схема АСУТП участка помола муки
1 – преобразователи (датчики) технологических параметров; 2 – пусковая электроаппаратура; 3 – локальные устройства управления ТП; 4 – микропроцессорные локальные контроллеры; 5 – микропроцессорные сетевые контроллеры; 6 – программно-технический комплекс; 6 – сервер базы данных реального времени; 7 – автоматизированное рабочее место оператора-технолога
Первый уровень управления включает технологическое оборудование участка (датчики, преобразователи, электропневматические исполнительные устройства, пусковая электроаппаратура, локальные устройства управления) и лабораторию завода (АРМ оператора-технолога, инженера, химика-аналитика). Обмен информацией между аппаратурой осуществляется HART-протоколом с помощью полевой сети Fieldbus H1. Второй уровень управления предусматривает использование пульта управления оператора, сервера базы данных реального времени (для отслеживания технологических параметров в режиме реального времени) и программно - технического комплекса. Передача информации с нижнего уровня управления на вышестоящий, происходит посредством сетевых структур Profibus DP. Эксплуатировать данную автоматизированную систему управления технологическим процессом (АСУТП) помола муки предлагается на основе отечественного программно-технического комплекса (ПТК) «Круг-2000». Данный ПТК предназначен для создания современных АСУТП на объектах с сосредоточенными и распределенными параметрами. В данный ПТК входит не имеющий аналогов, промышленный контроллер TREI-05B, имеющий модификацию для взрывоопасных производств, каким и является производство муки. «Круг-2000» является открытой системой и предусматривает возможность связи с контроллерами и аппаратурой других фирм [4]. Для АСУТП помола муки предлагается следующее техническое обеспечение ПТК «Круг-2000»:
-контроллеры TREI-05B и устройства связи с объектом;
-средства организации локальной вычислительной сети и межсетевые взаимодействия;
-автоматизированные рабочие места оператора технолога и химика - аналитика;
- сервер базы данных, работающий в режиме реального времени;
- сервер приложений, выполняющий расчетные задачи;
- архивный сервер – станция архивирования;
- коммуникационный сервер для связи с оборудованием нижнего уровня управления;
-средства бесперебойного питания в случае аварии на электростанции. Локальная сеть всей АСУТП базируется на Ethernet-технологии, а в качестве базового протокола сетевого взаимодействия используется протокол TCP/IP.
Таким образом, данная АСУТП дает следующие преимущества:
-удобный инструмент контроля оператору, который наблюдает за процессом;
-контролирование хода процесса в режиме реального времени;
-контроль реального уровня муки во всех приёмных и расходных бункерах;
-своевременное предотвращение аварийных ситуаций путём организации оптимального включения механизмов;
-повышение надёжности и стабильности технологического процесса в целом.
Список литературы:
1. Автоматизация процесса бестарного хранения муки. , , Хранение и переработка сельхозсырья. 2015. № 4. С. 12-15.
2. Структурно-параметрическое моделирование как инструмент определения критерия качества на складе бестарного хранения муки. , , Хранение и переработка сельхозсырья. 2015. № 4. С. 36-39.
3. Контроль качества хранения муки с применением нейросетевых технологий. , , В сборнике: 21 век: фундаментальная наука и технологии материалы v международной научно-практической конференции. 2014. С. 154.
4. Внедрение Scada-системы Trace mode в производственные процессы на примере бестарного хранения муки , , Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2015. № 2 (64). С. 82-85.
