Способ автоматического управления процессом гидротермической обработки продукта

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (191 (11>

А1 щ) А 23 L 1/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHSIM

ПРИ П НТ СССР (21) 4437211/31-13 (22) 07 ° 07.88 (46) 15.08.90. Бюл. !! - 30 (71) Воронежский технологический институт (72) И.Т,Кретов, Г.В.Калашников, А. А. Нев цов, В-.И. Крав ченко и А. Н . Ост 1 риков (53) 663.66.046(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР !! 1056145, кл, С 05 D 27/00, 1983. (54) СПОСОБ АВТОИАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ГИДРОТЕГ!П1ЧЕСКО!! ОБРАБОТКИ ПРОДУКТА (57) 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 поИзобретение относится к автоматизации технологических процессов и может быть использовано при авследовательно .вначале уменьшают рас= ход 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 з адан но го в с торону уменьшения последов а тельно в начале уменьшают температуру и линейную скорость потока теплоносителя, затем увеличивают расход жидкости на варку и далее умень- шают расход исходного продукта. Увеличение мощности электрокалорифера осуществляют до достижения температуры продукта в зоне варки максималь- с

Ю но до пустимо го з на чения, равного температуре карамелизации продукта.

Увеличение линейной скорости потока теплоносителя осуществлят до достижения критической скорости псевдоожижения, .соответствующей началу уноса частиц продукта. Уменьшение расхода жидкости на варку осуществляют до Ql достижения минимально допустимого 00 давления расныливания жидкости при ) в максимальной интенсивности ее распы- QO ливания. В процессе варки осущест- Я). вляют коррекцию расхода распылива- м ) емой жидкости по перепаду давле- ния теплоносителя на газораспреде,лительной решетке. 1 ил.

\ томатизацпи процесса варки круп, зернобобовых и других крупяных продуктов пищеконцентратной отрасли, 1584887

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

1

Способ автоматического управления процессом гидротермической обработки продукта, например при варке круп, предусматривает регулирование подачи теплоносителя и жидкости, а также измерение влагосодержания и температуры готового продукта, давления распыливания жидкости, перепад давления теплоносителя на газо распределительной решетке и при отклонении текущего значения влагосодержания продукта от заданного значения в сторону увеличения. последова тельно уменьшают расход распиливаемой жидкости на варку, увеличивают линейную скорость потока теплоносителя, увеличивают мощность электрокалорифера и увеличивают расход исходного продукта, а при отклонении текущего значения влагосодержания от за- 25 данного в сторону уменьшения. последовательно 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 уно- 40 са частиц продукта, уменьшение расхода жидкости на варку осуществляют до достижения минимально допустимого давления распыливания жидкости при

Максимальной интенсивности ее распыливания. 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 линию 2 подачи исходного продукта линию 3 подачи теплоносителя с

Ф пульсатором 4, вентилятором 5 с регулируемым приводом и калорифером 6, линию 7 подачи жидкости, линию 8 отвода готового продукта, датчики 9—

17 расходов .исходного продукта, теп-: лоносителя, жидкости, давления распыливания жидкости, температуры продукта в зоне варки, влажности исходного и конечноro 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 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 гаэораспределительной решетке, Одновременно над слоем продукта распыливается 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 операции.

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 предварительно вводят двухсторонние ограничения на влажность готового продукта.

При текущем значений влагосодержания готового продукта, измеряемого датчиком 15 и вторичным прибором 22 ниже заданного значения, например 287 (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

158 расхода распыливаемой жидкости в ли-— нии 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 предельнь.r 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, мчкропроцессор 32 поддерживает канал ТЭНов постоянным); сравнив ают текущее . значение влагосодержания продукта, измеряемое датчиком 15 и вторичным прибором 22,с заданным нижним предельным значением влагосодержания, н если эти значения равны (U = Ч „„) или (Ч . з Ч „д ), 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 влагосодержания (Ч C U „), то подают корректирующий сигнал с микропроцессора 32 на уменьшение числа оборотов регулируемого привода вентилятора 5, .через преобразователь 26 на исполнительный механизм 33 и уменьшают расход теплоносителя в линии 3; сравнивают текущее значение линейной ско4ЯЯ7 6 рости потока теплоносителя, измеряемое датчиком 10 и вторичным прибором 19 с заданным и при достижении

5 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 вторичным прибором 22,с заданным нижним предельным значением влагосодержания; при условии их равенства или н (Ч,. Ч,„„) корректирующие сигналы с микропроцессора 32 на уменьшение

2Р числа оборотов регулируемого привода вентилятора 5 н уменьшение расхода теплоносителя в линии 3, а также на увеличение расхода распыливаемой жидкости в линии 7, уменьшение .25 расхода исходного продукта в линии

2 соответственно через преобразователь 26 с помощью исполнительного механизма 33, корректирующий блок . 3 1 и локальный регулятор 29, преоб30 разователь 28 и локальный регулятор

30 не подают; если текущее значение влагосодержания продукта ниже заданного нижнего предельного значения влагосодержания (Чт (Ч,„„), то пои дают сигнал с микропроцессора 32 на коррекцию задания локальному регулятору 29 через .корректирующий блок

31 и увеличивают расход распыливаемой жидкости с помощью исполнитель40 ного механизма 35; сравнивают текущее значение перепада давления теплоносителя на входе и выходе из слоя продукта, измеряемое датчиками соответственно 16 и 17 и вторичными

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

5Q увеличение расхода жидкости в линии

7 (электромагнитпый клапан остается в определенном положении); сравнивают текущее значение давления распыпивания жидкости в линии 7, изме55 ряемое датчиком 12 и вторичным прибором 24, с заданным нижним предельным значением и при достижении заданного нижнего предельного значеноя, например 1,2 ат, прекращают уве1584887

Лри текущей влажности (влагосодержании) продукта выше заданного значения, например 31Х (0,45 кг/кг), микропроцессор 32 осуществляет включение каждого из каналов управления по следующему алгоритму: уменьшают расход распыливаемой жидкости в ли35 нии 7 путем закрытия электромагнитного клапана посредством исполнительного механизма 35; сравнивают текущее значение влагосодержания продукта, измеряемое датчиком 15 и вторичным прибором 22, с заданным верхним предельным значением влагосодержания; если текущее значение влагосодержания продукта достигает заданного верхнего предельного значения (Ч. 6 V „,), например 31%(0,45 KI /Kr), то сигналы с микропроцессора 32,с помощью коррекции задания локальному регулятору 29 через корректирующий блок 31 на уменьшение расхода распы50 ливаемой жидкости в линии 7, увеличение расхода теплоносителя в линии

3 через преобразователь 26, увеличечие мощности ТЭНов через преобразователь 27, увеличение расхода исходного продукта в линии 2 через преобразователь 28 и локальный регулятор 30 не подают; если текущее эначеличение расхода распылинаемой 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 н значений или 7т >i V „„корректирующие сигналы с микропроцессора 32 на увеличение расхода распыливаемой жидкости в линии 7, уменьшение расхода исходного продукта н линии 2 соответственно через корректирующий блок 31 и локальный регулятор 29, преобразователь 28 и локальный регулятор 30 не подают; если текущее значение влагосодержания продукта ниже заданного нижнего предельного значения (V < V д ), 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

f0

25 ние нлагосодержания продукта выше заданного верхнего предельного значения влагосодержания (V ) V „ ), то подают сигнал с микропроцессора

32 через преобразователь 25 на исполнительный механизм 33 ре.гулируемого 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 нсрхним предельным значением влагосодержания; при условии их равенства (V = ", ) или (: т ЬаЛ (VT с »>) ° корректирующие сигналы с м кропроцессора 32 на изменение числа оборотов регулируемого привода вентилятора 5 в линии 3, увеличение мощности ТЭНов, 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 (VT 7

) Ч „„), то подают сигнал с микРо процессора 32 через преобразователь

27 исполнительному механизму 34 на увеличение мощности ТЭНон 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 иснолни158ч 887

10 тельного механизма Зч через преобразователь 27 микропроцессор 32 подде ржив ае т н ак ал Т ЭН ов по с то ян ным); сравнивают текущее значение влагосодержания продукта, измеряемое датчиком 15 и вторичным прибором 22, с заданным верхним предельным значением влаго содержания; если текущее значение влагосодеражния продукта достигает заданного верхнего предельного значения (V 4 Чз д), то корь ректирующие сигналы с микропроцессора 32 на увеличение мощности ТЭНов, увеличение расхода исходного продукта в линии 2 соответственно через преобразователи 2б, 28 и локальный регулятор 30 не подают; если текущее значение влагосодержания продукта выше заданного верхнего значеd ния влагосодержания (Ч Л Ч ) 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

V — Ч =+О 005. т зад

В результате реализации способа автоматического управления процессом гидротермической обработки продукта улучшается качество готового продукта вследствие обеспечения равномерной и однородной обработки. продукта, повышается использование энергетического потенциала теплоносителя на варке продукта. за счет автома. тической стабилизации температуры

: продукта в зоне сварки; предотвращается переувлажнение частиц продукта, . что в свою очередь стабилизирует гидродинамический режим слоя и улучшает качество готового продукта при одновременном снижении расхода жидкости в линии подачи за счет использования коррекции количества распыливаемой жидкости над слоем продукта по величине перепада давления тепло« носителя на входе и выходе из слоя продукта.

Формула и з обретения

Способ автоматического управления процессом гидротермической обработf5 ки продукта, предусматривающий регулирование подачи теплоносителя и жидкости, измерение влагосодержания исходного и готового продукта, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью

2р улучшения качества готового продукта, измеряют температуру продукта,давление распыливания 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 уменьше30 ние расхода жидкости, увеличение линейной скорости потока теплоносителя, мощности электрокалорифера и расхода исходного продукта, в случае уменьшения этого отклонения осуществляют

35 последовательное уменьшение температуры теплоносителя и линейной скорости потока теплоносителя с последующим увеличением расхода жидкости и уменьшением расхода исходного продук49 та, при этом подачу расхода жидко-.сти корректируют в зависимости от перепада давлений теплоносителя.

1584887

Состав итель Г. Богачев а

Техред Л. Сердккова

Корректор Г! Илрошн

Редактор A.Долинич

Заказ 2282 Тираж 521 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьгтиям при ГКНТ СССР

1130 35„ Москва, Ж-35, Раушская наб., д. -4/

Производгтвен . 4-н таге.сьскии комбинат "Патент", r. Ужг >р., ун. Гагарина, 101