Способ автоматического управления процессом гидротермической обработки продукта Советский патент 1990 года по МПК A23L1/10 

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов и может быть использовано при автоматизации процесса варки круп, зернобобовых и других крупяных продуктов пищеконцентратной отрасли.

315

Цель изобретения - улучшение качества готового продукта, снижение материальных .и энергетических затрат.

Способ автоматического управления процессом гидротермической обработки продукта, например при варке круп, предусматривает регулирование подачи теплоносителя и жидкости, а также измерение влагосодержа ния и температуры готового продукта, давления распыливания жидкости, перепад давления теплоносителя на газораспределительной решетке и при отклонении текущего значения влагосо- держания продукта от заданного значения в сторону увеличения, последовательно уменьшают расход распылива- емой жидкости на варку, увеличивают линейную скорость потока теплоносителя, увеличивают мощность электрокалорифера и увеличивают расход исхоного продукта, а при отклонении текущего значения влагосодержания от заданного в сторону уменьшения после- довательнЬ уменьшают температуру теплоносителя, уменьшают линейную скорость потока теплоносителя, увеличивают расход жидкости на варку и уменьшают расход исходного продукта, увеличение мощности электрокалорифера осуществляют до достижения температуры продукта в зоне варки максимально допустимого значения, равного температуре карамелизации продукта, увеличение линейной скорости потока теплоносителя осуществляют до достижения критической скорости псевдоожижения, соответствующей началу уноса частиц продукта, уменьшение расхода жидкости на варку осуществляют до достижения минимально допустимого давления распиливания жидкости при максимальной интенсивности ее распы- ливания. Кроме того, в данном способе осуществляют коррекцию расхода распыливаемой жидкости по перепаду давления теплоносителя на газораспределительной решетке.

На чертеже представлена схема, реализующая данный способ автоматического управления.

Схема содержит варочную камеру f, линию 2 подачи исходного продукта, линию 3 подачи теплоносителя с пульсатором 4, вентилятором 5 с регулируемым приводом и калорифером 6 линию 7 подачи жидкости, линию 8 от

0

5

вода готового продукта, датчики 9 - 17 расходов -исходного продукта, теплоносителя, жидкости, давления рас- пыливания жидкости, температуры продукта в зоне варки, влажности исходного и конечного продукта, давления теплоносителя на входе и выходе из слоя продукта, вторичные приборы 18 - 25, преобразователи 26, 27 и 28, локальные регуляторы 29 и 30, корректирующий блок 31, микропроцессор 32, исполнительные механизмы 33-36.

Процесс варки круп на установке 5 осуществляют следующим образом.

Исходный продукт по линии 2 подают через дозатор на газораспределительную решетку камеры варки. По линии 3 под газораспределительную решетку вентилятором 5 через калорифер 6 и пульсатор 4 подают теплоноситель, пронизывающий снизу вверх слой продукта. Теплоноситель обеспечивает активный гидродинамический режим слоя продукта, способствующий равномерному перемешиванию продукта, находящегося на газораспределительной решетке. Одновременно над слоем продукта распиливается жидкость, поступающая по линии 7. Достаточное количество тепла и влаги обеспечивает требуемые для варки физико-химические изменения веществ в продукте, например клейстеризацию крахмала, денатурацию белков и др. Готовый вареный продукт выгружается из установки на дальнейшие технологические one- рации.

Способ автоматического управления осуществляют следующим образом.

С помощью датчиков 9-17 и вторичных приборов 18-25 информация о ходе процесса варки передается в микропроцессор 32, в который преда аритель-1 но вводят двухсторонние ограничения на влажность готового продукта.

При текущем значении влагосодержания готового продукта, измеряемого датчиком 15 и вторичным прибором 22 ниже заданного значения, например 28% (0,39 кг/кг), микропроцессор 32 последовательно по четырем каналам управления выдает сигналы: .сначала преобразователю 27 на уменьшение мощности ТЭНов электрокалорифера 6, затем преобразователю 26 на уменьшение мощности привода вентилятора 5, далее локальному регулятору 29 через корректирующий блок 31 на увеличение

0

5

0

5

0

5

расхода распыливаемой жидкости в линии 7 и локальному регулятору 30 на уменьшение расхода исходного продукта в линии 2.

Каждый последующий канал управления срабатывает после того, как предыдущий выйдет на свои ограничения, накладываемые на процесс варки, т.е. исчерпает свои собственные ресурсы. Включение последующих каналов управления прерывается,как только влажность готового продукта выйдет на заданный интервал значений. Порядок и очередность воздействий определены следующим алгоритмом: уменьшают мощность ТЭНов электрокалорифера 6 с помощью исполнительного механизма 34; сравнивают текущее значение температуры продукта в зоне варки, из- меряемое датчиком 13 и вторичным прибором 20 с заданным нижним предельны, t значением и при достижении температуры варки заданного нижнего предельного значения, равного температуре клейстеризации крахмала, например 353 К, прекращают уменьшение мощности ТЭНов электрокалорифера 6 (с помощью исполнительного механизма 34 через преобразователь 27, микропроцессор 32 поддерживает канал ТЭНов постоянным); сравнивают текущее- значение влагосодержания продукта, измеряемое датчиком 15 и вторичным прибором 22,с заданным нижним предельным значением влагосодержания; если эти значения равны (V т VjHa/)) или (VT 7/Vja ) 5 то корректирующие сигналы с микропроцессора 32 на уменьшение мощности ТЭНов, уменьшение расхода теплоносителя в линии 3, увеличение расхода распыливаемой жидкости в линии 7, уменьшение расхода исходного продукта в линии 2 соответственно через преобразователи 26 и 27, корректирующий блок 31 и локальный регулятор 29, преобразователь 27 и локаьный регулятор 30 не подают: если текущее значение влагосодержания продукта ниже заданного нижнего предельного значения вла- госодержан,ия (VT V ) , то подают корректирующий сигнал с микропроцессора 32 на уменьшение числа оборотов регулируемого привода вентилятора 5, .через преобразователь 26 на испол- нительный механизм 33 и уменьшают расход теплоносителя в линии 3; сравнивают текущее значение линейной скорости потока теплоносителя, .измеряемое датчиком 10 и вторичным прибором 19 с заданным и при достижении

линейной скорости теплоносителя заданного нижнего предельного значения, соответствующего скорости теплоносителя, при которой отсутствует срывание пленки жидкости с поверхности частиц продукта, например

0,7 м/с, прекращают уменьшение расхода теплоносителя; сравнивают текущее значение влагосодержания продукта, измеряемое датчиком 15 и вторич5 ным прибором 225с заданным нижним предельным значением влагосодержания;

Vr

с микропроцессора 32 на уменьшение

0 числа оборотов регулируемого привода вентилятора 5 и уменьшение расхода теплоносителя в линии 3, а также на увеличение расхода распыливаемой жидкости в линии 7, уменьшение расхода исходного продукта в линии 2 соответственно через преобразователь 26 с помощью исполнительного механизма 33, корректирующий блок -31 и локальный регулятор 29, преоб0 разователь 28 и локальный регулятор 30 не подают; если текущее значение влагосодержания продукта ниже заданного нижнего предельного значения

; при условии их равенства или т, УзаА ) корректирующие сигналы

5

влагосодержания (VT V ) , то по

зад дают сигнал с микропроцессора 32 на

коррекцию задания локальному регулятору 29 через корректирующий блок 31 и увеличивают расход распыливаемой жидкости с помощью исполнительного механизма 35; сравнивают текущее значение перепада давления теплоносителя на входе и выходе из слоя продукта, измеряемое датчиками соответственно 16 и 17 и вторичными

приборами 21, 23, с заданным верхним предельным значением перепада давления теплоносителя и при достижении заданного верхнего предельного значения, например 0,3 кПа, прекращают

увеличение расхода жидкости в линии 7 (электромагнитный клапан остается в определенном положении); сравнивают текущее значение давления рас- пыливания жидкости в линии 7, измеряемое датчиком 12 и вторичным прибором 24, с заданным нижним пр-здель- ным значением и при достижении заданного нижнего предельного значения, например 1,2 ат, прекращают уве-.

личение расхода распыливаемой жидкости в линии 7; сравнивают текущее значение влагосодержания продукта, измеряемое датчиком 15 и вторичным прибором 22, с заданным нижним предельным значением влагосодержания продукта; при условии равенства этих значений или VT / УЗИДА корректиру- ющие сигналы с микропроцессора 32 на увеличение расхода распыливаемой жидкости в линии 7, уменьшение расхода исходного продукта в линии 2 соответственно через корректирующий блок 31 и локальный регулятор 29, преобразователь 28 и локальный регулятор 30 не подают; если текущее зн чение влагосодержания продукта ниже заданного нижнего предельного значения (VT ) , то подают сигнал с микропроцессора 32 через преобразователь 28 и локальный регулятор 30 исполнительному механизму 36 на уменьшение расхода исходного продукта в линии 2 до тех пор, пока не будет выполнено условие

V

к

3«А

- VT ±0,005.

При текущей влажности (влагосо- держании) продукта выше заданного значения, например 31% (0,45 кг/кг), микропроцессор 32 осуществляет включение каждого из каналов управления по следующему алгоритму: уменьшают расход распыливаемой жидкости в линии 7 путем закрытия электромагнитного клапана посредством исполнительного механизма 35; сравнивают текущее значениечвлагосодержания продукта, измеряемое датчиком 15 и вторичным прибором 22, с заданным верхним предельным значением влагосодержания; если текущее значение влагосодержания продукта достигает заданного верхнего предельного значения (VT V3Bclfl), например 31%(0,45 кг/кг) то сигналы с микропроцессора 32 „с помощью коррекции задания локальному регулятору 29 через корректирующий блок 31 на уменьшение расхода распыливаемой жидкости в линии 7, увеличение расхода теплоносителя в линии 3 через преобразователь 26, увеличение мощности ТЭНов через преобразователь 27, увеличение расхода исходного продукта в линии 2 через преобразователь 28 и локальный регулятор 30 не подают; если текущее значе0

5

0

5

30

35

40

ние влагосодержания продукта выше заданного верхнего предельного зна- чения влагосодержания (Vг V л ), то подают сигнал с микропроцессора 32 через преобразователь 25 на исполнительный механизм 33 регулируемого привода вентилятора 5 на увеличение расхода теплоносителя в линии 3; сравнивают текущее значение линейной скорости теплоносителя, измеряемое датчиком 10 и вторичным прибором 19, с заданным верхним предельным значением и при достижении заданного значения линейной скорости теплоносителя, соответствующего критической скорости псевдоожижения, при которой происходит унос частиц продукта, например 4 м/с, прекращают увеличение расхода теплоносителя в линии 3 (число оборотов регулируемого привода оставляют фиксированным) ; сравнивают текущее значение влагосодержания продукта, измеряемое датчиком 15 и вторичным прибором 22, с заданным верхним предельным значением влагосодержания; при условии их равенства (Vт и3дД) или (VT V baf) корректирующие сигналы с макропроцессора 32 на изменение числа оборотов регулируемого привода вентилятора 5 в линии 3, увеличение мощности ЭНов, увеличение расхода исходного продукта в линии 2 соответственно через преобразователь 26 с помощью исполнительного механизма 33, преобразователь 27 с помощью исполнительного механизма 34, преобразователь 28 и локальный регулятор 30 с помощью исполнительного механизма 36 не подают; если текущее значение влагосодержания продукта выше заданного верхнего предельного значения влагосодержания (Vт 7

45

50

55

V

в

зал то подают сигнал с микропроцессора 32 через преобразователь 27 исполнительному механизму 34 на увеличение мощности ТЭНов электрокалорифера 6; сравнивают текущее значение температуры продукта в зоне варки, измеряемое датчиком 13 и вторичным прибором 20, с заданным верхним предельным значением и при достижении температуры продукта заданного верхнего предельного значения, равного температуре карамелизации продукта, например 375 К, прекращают увеличение мощности ТЭНов электрокалорифера 6 (с помощью исполни15

тельного механизма 34 через преобразователь 27 микропроцессор 32 поддерживает накал ТЭНов постоянным); сравнивают текущее значение влагосо- держания продукта, измеряемое датчиком 15 и вторичным прибором 22, с заданным верхним предельным значением влагосодержания; если текущее значение влагосодеражния продукта до

стигает заданного верхнего предельного значения (Vr уДд ) , то корректирующие сигналы с микропроцессора 32 на увеличение мощности ТЭНов, увеличение расхода исходного продукта в линии 2 соответственно через преобразователи 26, 28 и локальный регулятор 30 не подают; если текущее значение влагосодержания продукта выше заданного верхнего значения влагосодержания (Vr УЗО(Л ) , то подают сигнал с микропроцессора 32 через преобразователь 28 локальному регулятору 30 на увеличение расхода исходного продукта до тех пор, пока не будет выполнено условие

VTС, ±0 005В результате реализации способа 30 автоматического управления процессом гидротермической обработки продукта улучшается качество готового продукта вследствие обеспечения равномерной и однородной обработки про- 35 дукта, повышается использование энергетического потенциала теплоносителя на варке продукта за счет автома- тической стабилизации температуры продукта в зоне сварки; предотвраща- 40 ется переувлажнение частиц продукта, что в свою очередь стабилизирует гид10

родинамический режим слоя и улучшает качество готового продукта при одновременном снижении расхода жидкости в линии подачи за счет использования коррекции количества распиливаемой жидкости над слоем продукта по величине перепада давления теплоносителя на входе и выходе из слоя

продукта.

5

0

5

0 5 0

Формула изобре те н и я

Способ автоматического управления процессом гидротермической обработки продукта, предусматривающий регулирование подачи теплоносителя и жидкости, измерение влагосодержания исходного и готового продукта, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества готового продукта, измеряют температуру продукта,давление распиливания жидкости, перепад давлений теплоносителя и проводят сравнение текущего значения влагосодержания готового продукта с заданным и в случае увеличения отклонения текущего значения влагосодержания готового продукта от заданного осуществляют последовательное уменьшение расхода жидкости,увеличение линейной скорости потока теплоносителя, мощности электрокалорифера и расхода исходного продукта, в случае уменьшения этого отклонения осуществляют последовательное уменьшение температуры теплоносителя и линейной скорости потока теплоносителя с последующим увеличением расхода жидкости и уменьшением расхода исходного продукта, при этом подачу расхода жидко - сти корректируют в зависимости от перепада давлений теплоносителя.

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов и может быть использовано при автоматизации процесса варки круп, зернобобовых и других крупяных продуктов в пищеконцентратной отрасли. Цель изобретения состоит в улучшении качества готового продукта. Данный способ предусматривает коррекцию расхода жидкости по начальному влагосодержанию продукта, измерение влагосодержания и температур готового продукта, давления распыливания жидкости и перепада давления теплоносителя на газораспределительной решетке на входе и выходе из слоя продукта. При отклонении текущего значения влагосодержания продукта от заданного значения в сторону увеличения последовательно вначале уменьшают расход распыливаемой жидкости на варку, затем увеличивают линейную скорость потока теплоносителя и мощность электрокалорифера и далее увеличивают расход исходного продукта. При отклонении текущего значения влагосодержания от заданного в сторону уменьшения последовательно вначале уменьшают температуру и линейную скорость потока теплоносителя, затем увеличивают расход жидкости на варку и далее уменьшают расход исходного продукта. Увеличение мощности электрокалорифера осуществляют до достижения температуры продукта в зоне варки максимально допустимого значения, равного температуре карамелизации продукта. Увеличение линейной скорости потока теплоносителя осуществляют до достижения критической скорости псевдоожижения, соответствующей началу уноса частиц продукта. Уменьшение расхода жидкости на варку осуществляют до достижения минимально допустимого давления распыливания жидкости при максимальной интенсивности ее распыливания. В процессе варки осуществляют коррекцию расхода распыливаемой жидкости по перепаду давления теплоносителя на газораспределительной решетке. 1 ил.