Автоматизация процесса охлаждения мясной продукции

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

Тема: Автоматизация процесса охлаждения мясной продукции

 

АВТОМАТИЗАЦИЯ, СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ, ОБЬЕКТ УПРАВЛЕНИЯ,  АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ, ХОЛОДИЛЬНИКИ, ОХЛАЖДЕНИЕ МЯСА И МЯСНОЙ ПРОДУКЦИИ.

 

Цель: ознакомится с методикой выбора, расчета и анализа простых технических средств автоматизации ТП; оборудования для охлаждения мясной продукции.

Задачи: описание технологического процесса охлаждения мяса и мясных продуктов, анализ схемы автоматизации, анализ наиболее распространенных схем автоматизации процесса охлаждения и замораживание мяса и мясной продукции.

В первом разделе описываем технологический процесс охлаждения мяса и  мясной продукции.

Во втором разделе проводим выбор и обоснование датчиков.

В третьем разделе описываем структурную схему автоматизации охлаждения мясной продукции и проводим её преобразование, для упрощения дальнейшего её анализа.

В четвёртом разделе проводим анализ САР для определения устойчивости системы.

В пятом разделе рассматриваются вопросы безопасности жизнедеятельности, при данном технологическом процессе.

 

Введение

 

За последние десятилетия в промышленности стали применять метод холодильной обработки скоропортящихся пищевых продуктов в тех случаях, когда требуется сохранять их более продолжительное время, чем охлажденные, и менее чем замороженные.

В зависимости от задач холодильной обработки и предполагаемых сроков хранения мясо и мясопродукты подвергают охлаждению, подмораживанию и замораживанию.

Охлаждение мяса – это понижение температуры в толще туши до +4….-1 °С. Продолжительность хранения зависит от вида сырья, исходной микробиологической обсемененности, рН, ряда других факторов и составляет от 5 до 16 суток.

Подмораживание мяса ведут при температуре на 2…3 °С ниже криоскопической. Толщина подмороженного слоя не должна превышать 4 см. При этом длительность хранения должна быть не более 20 суток.

Замораживание – один из наиболее распространенных методов консервирования мяса, позволяющий сохранить питательные и большую часть вкусовых качеств свежего мяса в процессе длительного хранения продукта. Замороженное мясо имеет температуру в толще мышц бедра не выше -8 °С. Продолжительность хранения зависит от температуры и вида мяса и составляет 6…12 месяцев и более.

Мясо, которое возможно употреблять в пищу представляет собой «охлажденное мясо», в котором биохимические процессы сильно замедлены действием низких температур, исключена возможность быстрой порчи, снижена рН, произошло созревание.

На характер и глубину изменений в мясе при охлаждении влияют вид и качество сырья, а также режимы холодильной обработки. В зависимости от величины туш, температуры, относительной влажности, циркуляции воздуха и времени процесса охлаждения, потери массы мяса составляют от 0,7 до 2,6%.

При охлаждении от продуктов отводится теплота, вследствие чего их температура снижается. Продукты можно охлаждать до температуры начала замерзания. Количество теплоты, отводимой от продукта при охлаждении, зависит от его теплоемкости, а также от разности температур продукта в начале и в конце охлаждения.

Продолжительность охлаждения зависит от ряда факторов, но прежде всего от теплопроводности самого продукта. Пшцевые продукты обычно имеют малую теплопроводность и поэтому охлаждаются медленно — несколько часов и даже суток.

Холодильная техника в колбасном производстве позволяет:

- понизить температуру в помещениях  для хранения сырья, готовой продукции и посола мяса до температуры, близкой к 0°С, замедляющей процессы жизнедеятельности бактерий;

- поддерживать температуру в производственных помещениях в пределах +10 - +12°С, что препятствует появлению и размножению мух;

- обеспечить производство колбасных  изделий льдом и ледяной водой.

Целью данной работы является внедрение более совершенных технологий в производство, повышение производительности труда и больший выход продукции лучшего качества.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Описание и анализ  технологического  процесса

 

Применение холода для сохранения пищевых продуктов известно давно. Для этого использовали сначала лед и снег, а затем смеси льда с солью, что позволило получить температуры ниже 0° С.

В XIX в. появились промышленные холодильные машины. Первая холодильная машина была изобретена в 1834 г. англичанином Перкинсоном. В качестве холодильного агента был применен этиленовый эфир. Позднее в 1871 г. француз Тенье создал машину, работающую на метиловом эфире, а в 1872 г. англичанин Бойль изобрел холодильную машину, в которой использовался аммиак.

Обработка холодом продуктов питания относится к физическим методам консервирования, которые подвергались постоянному усовершенствованию. Существует несколько методов и способов охлаждения и заморозки мяса и мясных продуктов.

- Быстрое охлаждение

Быстрое охлаждение свиных, говяжьих и бараньих туш осуществляется методом периодического действия в холодильных помещениях при температуре воздуха от -1°С до +2°С и скоростях перемещения воздуха преимущественно < 1м/с, реже от 2 м/с .В начале мобильного процесса охлаждения не достигается требуемая температура атмосферы от -1°С до +2°С из-за больших тепловых потоков.

- Скоростное охлаждение

Распространенным методом промышленного охлаждения свиных и говяжьих туш является скоростное охлаждение (также называемое шоковое охлаждение или прерванное быстрое охлаждение). В противовес быстрому охлаждению при скоростном охлаждении сразу же после убоя туши, проходящие через сквозной туннель, подвергаются воздействию определенной температуры воздуха и воздушных потоков, установленных холодильной технологией. Благодаря непрерывному прохождению продукции через туннель, тепловая нагрузка на холодильное устройство

остаётся неизменной по времени (при неизменной производительности убоя) и может быть оптимизированна с технологической точки зрения. За счёт этого удаётся сохранить постоянную температуру воздуха в устройстве охлаждения. При температуре воздуха от -20°С и высоких воздушных скоростях быстро снижается температура на поверхности продукта. Это способствует выводу большой доли тепла (до 40%) из продукта и значительному уменьшению весовых потерь по сравнению с быстрым охлаждением. Стандартными характеристиками скоростного охлаждения свиных половин являются температура окружающей среды от -10°С до -6°С при скоростях воздуха от 2 м/с до 3 м/с и времени прохождения через туннель 2 часа. Последующее охлаждение туш проводится периодически в холодильном помещении (температура окружающей среды составляет от -1°С до +2°С, скорость воздуха от 0,1 м/сек до 0,3 м/сек).

- Интенсивное скоростное охлаждение

При интенсивном скоростном охлаждении (также называемым ультраскоростным охлаждением) большое значение имеет высокая скорость охлаждения, особенно если речь идёт об охлаждении свинины с РSЕ-свойствами. В первую очередь, следует избегать большого количества капающего мясного сока, которое частично вызывается денатурацией протеинов, частично повреждением мембран клеток. Температура в толще продукта снижается в течение 1,5 часа до 34°С (или ещё ниже). При температуре воздуха от -25°С до -30°С, воздушных скоростях от 2 м/с до 4 м/с и времени нахождения в туннеле интенсивного охлаждения от 1,2 ч до 1,5 ч происходит замерзание 10% - 15% мяса в верхней части продукта (прежде всего, у тонких кусков мяса).

Важное значение отводится сохранению холодильной цепочки, т.е. выдержке постоянной температуры продукта до его поступления к потребителю. Отклонения от этого основного принципа становятся неизбежными, например, при разделке мяса или его дальнейшей переработке. Как правило, холодное складирование осуществляется в холодильных помещениях с относительно высокой влажностью воздуха. При этом следует обратить особое внимание на приведение температуры и влажности воздуха в такое соответствие, которое предупреждало бы образование конденсата и потерь в весе особенно у неупакованных продуктов. Благодаря охлаждению и хранению при температуре от 4°С до 5°С, сдерживается размножение большинства вредных и токсинообразующих микроорганизмов в продуктах питания, что играет особенно важную роль с точки зрения здравоохранения.

- Замораживание

Консервирующее действие заморозки основывается на снижении активности воды. При переходе воды из жидкого состояния в твёрдое в мясе и мясных изделиях происходит ряд физических процессов таких, как например, образование кристаллов льда, повышение степени концентрации тканевой жидкости, рост давления внутри клеток, сепарация эмульсоидных систем и увеличение объёма. Замораживание свиных, говяжьих и бараньих туш осуществляется преимущественно в потоке холодного воздуха при температурах от -30°С до -45°С и скоростях воздуха от 2 до 5 м/с.

Целями охлаждения колбасных изделий после термообработки являются: уменьшение потерь массы продуктов, предотвращение развития микрофлоры, сохранение товарного вида. Охлаждение вареных, ливерных колбас, сосисок, сарделек при интенсивном отводе теплоты от колбасных батонов проводят непосредственно после варки. Охлаждающей средой являются воздух, вода или их сочетание. Наиболее целесообразно проводить последовательное охлаждение колбас водой и потоком холодного воздуха в специальной холодильной камере.

Колбасные изделия охлаждают холодной водой в течение 6...10 мин до температуры в центре батона 25...35°С, затем подсушивают оболочки при естественной температуре в течение 60...120 мин и вновь охлаждают в специальном помещении, обычно это холодильная камера, воздухом, имеющим температуру 4 °С и относительную влажность 95 %, до достижения температуры в центре батона 0...15°С.

Для интенсивного охлаждения колбас используют душевые или форсуночные установки. Расход воды на одну раму около 100 л/мин. Воздушное охлаждение колбас проводят в холодильных камерах, оборудованных воздухоохладителями, или в туннелях интенсивного охлаждения при температуре воздуха -10 "С и скорости его движения 1...2 м/с. При соблюдении режимов охлаждения потери массы колбас не превышают 15 %.

Охлаждение полукопченых колбас после варки и варено-копченых колбасных изделий после первичного копчения осуществляют в естественных условиях при температуре не выше 20 ͦ С в течение соответственно 2...3 и 5...7 ч.

Для достижения заданных температур используется регистратор (термометр – датчик температуры) ТМР05 или ТМР06.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Выбор и обоснование датчиков

 

Датчик – это устройство, воспринимающее регистрируемый параметр и преобразующее его в физическую величину, удобную для  использования в последующих элементах автоматической системы .

Измерение температуры в устройствах автоматики производят с помощью датчиков, функционирующих на основе зависимости того или иного параметра чувствительного элемента от температуры. Работа их основана на тепловом расширении твердых тел, жидкостей или газов, на изменении сопротивления проводников или полупроводников или изменении термо-ЭДС.

 

2.1 Обоснование  требований к  диапазону датчика  и точностным характеристикам (допустимой погрешности)

Необходимо стабилизировать температурный режим процесса. Диапазон регулирования -19…-21°С (допустимые отклонения ±1,5˚С). Согласно заданию у0 = -20˚С (середина диапазона). Подбираем датчик с диапазоном -55…+150°С и классом точности 0,5 , включенный по мостовой схеме.

В этом случае у0 = ·100% = 70,73% от диапазона датчика. Это допустимо.

Погрешность датчика  δ%=150·0,5⁄100=0,75˚С, то есть меньше допустимого отклонения.

 

2.2 Выбор  датчика и его типоразмер

Температурные датчики TMP05, TMP06 с ШИМ

Таблица 1  - Техническая характеристика датчиков

Характеристика	Значение
Рабочий температурной диапазон	-55 ͦ С… 150 ͦ С
Точность измерения температуры в диапазоне 25 ͦ С – 100 ͦ С	1ͦ С
Продолжение таблицы 1
Точность измерения температуры во всём рабочем температурном диапазоне	3 ͦ С
Питание	однополярное, от 2,7 до 5,5 В
Типы корпусов	выводные SC-70 и SOT-23

 

TMP05, TMP06 - монолитные температурные  датчики, которые вырабатывают прямоугольный цифровой сигнал с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), длительность рабочего импульса которого прямо пропорциональна температуре прибора. Период выходного сигнала остается неизменным во всем температурном диапазоне, в то время как длительность импульса изменяется в зависимости от температуры. В диапазоне температур от 25°C до +100°C прибор имеет точность измерения температуры ±1°C и высокую линейность. Производитель - компания Analog Devices, США.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Описание структурной схемы автоматизации технологического процесса

 

 

Рисунок 1- Структурная схема САР ТП,

 

где

у0 – заданный параметр;  у – регулируемый параметр;  f – возмущающее воздействие;  КУ –  коэффициент передачи (КП) усилительного звена;  ККЭ – КП корректирующего звена;  КИМ – КП исполнительного    механизма;  КОР – КП объекта регулирования; КОС – КП обратной связи;  ε – рассогласование между у0 и у1;  z1,  z2 – промежуточные значения сигналов;  τ0 – время задержки;  τ1, τ2, τ3 – постоянные времени.