Автоматизация производства пива

 

3.Описание объекта автоматизации  (пастеризация).

Основной задачей, стоящей  перед предприятиями пищевой  отрасли, является выпуск качественной продукции, соответствующей по физико-химическим, микробиологическим и органолептическим  показателям действующей нормативно-технической  документации.

Предотвращению порчи продуктов, увеличению сроков их хранения способствует своевременная термообработка, при  которой под воздействием высокой  температуры уничтожается болезнетворная микрофлора. Поэтому без таких  процессов, как пастеризация или  стерилизация невозможно ни одно современное  производство.

Пастеризация осуществляется при температурах ниже точки кипения  продукта (от 65 до 95°С).

Технологический процесс пастеризации пивазаключается в том, что 

пиво нагревают до определенной температуры,  выдерживают  определенное  время при этой температуре,  а потом постепенно охлаждают. Дальше,  пиво разливается в стерильные бутылки. 
Чем больше температура, тем меньше времени необходимо  для  уничтожения  микроорганизмов.

На основе этого была принята  величина, которая выражает интенсивность  пастеризации число РЕ.

Под единицей пастеризации понимают биологический эффект от тепловой обработки пива при температуре 60°С  в минуту.            
Формула числа РЕ:

где t–время пастеризации; Т-температура пастеризации;

 

3.1 Структурная схема взаимосвязей между технологическими параметрами объекта

Рисунок 6.Структурная схема связи между технологическими параметрами объекта

(пастеризатора)

Входные величины:

F1 – расход пива;

F2 – расход теплоносителя;

F3 – расход хладагента;

Возмущающие величины: 
- температура пива на входе в пастеризатор; 
- температура пива на входе в охладитель; 
- температура хладагента; 
- температура теплоносителя;

Выходные величины:

РЕ - пастеризационное число;

- температура пива после охлаждения;

Влияние входных величин: 
1) Расход пива. От расхода пива зависит время пребывания пива  в пастеризаторе,  это время  соответственно  влияет  на  РЕ.  При увеличении  затраты время пастеризации уменьшается,что приводит к уменьшению числа пастеризации.

Также расход пива влияет на его температуру на выходе. С увеличением  расхода уменьшается время охлаждения, температура пива на выходе увеличивается.

2)Расход теплоносителя.  Расход влияет на число РЕ, ведь с увеличением расхода  теплоносителя увеличивается температура  пастеризации.

3)Расход хладагента. Расход хладагена прямопропорционален температуре пива на выходе из аппарата.

Влияние возмущающих величин : 
1. Температура пива на входе в пастеризатор. Влияет на число РЕ.  
2. Температура пива на входе в охладитель. Влияет на температуру пива на выходе.  
3.2 Математическая модель объекта регулирования

Математическую  модель объекта регулирования для расчетов оптимальных параметров настройки  регулятора находится в виде передаточной функции. Входной величиной данного объекта регулирования (теплообменника) является затрата хладагента, а исходной – температура пива на выходе из охладителя.

Где к – коэффициент  передачи

На основе аналитических  зависимостей для определения параметров математической модели и зная геометрические размеры объекта, значения технологических  параметров объекта, материальные и  энергетические потоки определим основные параметры математической модели объекта:

Т₁=24 с, Т₂ =12с

Кривая разгона  теплообменника при единичном ступенчатом возмущении имеет вид рисунок 7:

Рисунок 7.Кривая разгона теплообменника при единичном ступенчатом возмущении

При изменении  расхода хладагента температура пива на выходе изменяется и достигает нового устоявшегося значения, так как теплообменник является объектом регулирования с саморегулированием. Закон изменения температуры во времени при нанесении возмущения характеризует динамические свойства объекта. Динамические свойства теплообменника зависят, главным образом, от его конструктивных размеров и расхода потоков.

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

Средства измерений играют важную роль при построении современных  автоматических систем регулирования, отдельных технологических параметров и процессов (АСР) и особо автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП), которые требуют представления  большого количества необходимой измерительной  информации в форме, удобной для  сбора, дальнейшего преобразования, обработки и представления ее, а в ряде случаев для дистанционной  передачи в выше ниже стоящие уровни иерархической структуры управления различными производствами.

В данной курсовой работе проанализирована система автоматизации производства пива. Представлены технологическая  и структурные схемы производства, принципиально новая схема управления биотехнологическим процессом пивоварения на базе усовершенствования принципа сетевого «нейронного управления», включающего введение в структуру нейрона контура обратной связи. Предлагаемый принцип управления позволяет последовательно приближать качество полупродукта, поэтапно обеспечивая его приближение к параметрам качества конечного продукта, заданным моделью. Сделаны выводы:

• Разработана принципиально новая структура интеллектуальной нейронной сети на базе формального нейрона с отрицательной обратной связью, имитирующего рефлекторную дугу и гомеостазис реального биологического объекта. В основу системы положена теория функциональных систем, использующих простейшую системную приспособительную реакцию живого организма взамен моделирования структур мозга или систем искусственного разума.
• Существующие нейронные сети можно существенно упростить, как структурно или эксплуатационно, так и снять проблемы обучения при использовании структурного элемента «формального нейрона» не как бинарного элемента сортировки входных сигналов, а как нейрона с отрицательной обратной связью, имитирующего рефлекторную дугу и гомеостазис реального биологического объекта.
• Автоматизация управления технологическим процессом производства пива возможна на базе двухуровневой ИНС ТП с обратной связью на уровне формального нейрона нижнего уровня.

Разработанная в ходе курсовой работы схема автоматизации процесса пастеризации и выбранные системы управления техпроцессом предназначены для оптимизации данной стадии производства пива.

Внедрение разработанных  систем автоматизации на конкретном производстве повысит качество выпускаемой  продукции, снизит технологические  потери.

 

 

Список использованной литературы

 

1.Автоматизация производственных  процессов и АСУТП в пищевой  промышленности /Под ред.Л.А.Широкова.-М.,1986.-311с.

2.Кулаков М.В. Технологические  измерения и приборы для химических  производств: Учебник.-М.,1983.-424с.

3.Основы автоматизации  технологических процессов пищевых  производств: Учеб.пособие.-М.,1982.-295с.

4.Полоцкий Л.М., Лапшенков  Г.И. Автоматизация химических  произ-водств: Учеб.пособие.-М.,1982.-295с.

5.Стефани Е.П.Основы построения  АСУТП: Учеб.пособие.-М.,1982.-352с.

6.Автоматизация технологических  процессов пищевых производств  /Под ред. Е.Б.Карпина.-М.,1977.-426с.

7.Автоматизированные системы  управления предприятиями молочной  промышленности /Ю.П.Маркин, Б.В.Семенов,  Н.П.Лакшин и др.-М.,1977.-271с.

8.Автоматические приборы,  регуляторы и вычислительные  системы: Справ.пособие/Под ред.Б.Д.Кошарского.-Л.,1976.-485с.

9.Брусиловский Л.П.,Вайнберг  А.Я., Черняков Ф.С.Автоматизированные  системы управления технологическими  процессами предприятий молочной  промышленности.-М.,1986.-232с.

10.Брусиловский Л.П., Вайнберг  А.Я. Автоматизация технологических  процессов производства молочных  консервов.-М.,1985.-280с.